第15讲 铁及其氧化物和氢氧化物-【精梳精讲】2024年高考化学大一轮精品复习课件(新教材)
展开1.掌握铁的主要性质及应用。2.知道不同价态的铁的氧化物的主要性质和用途。3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质及Fe(OH)2的制备方法。
考点一 铁及其氧化物
考点二 铁的氢氧化物
考点一 铁 及 其 氧 化 物
Fe的价层电子排布式为 ,
铁元素的位置、结构、化合价
位于元素周期表的第 周期,第 族。
2. 原子结构示意图为:
是应用最广泛的 金属元素
最外层为2e—,易形成Fe2+ ,其次,次外层也易失1e— ,形成Fe3+
铁元素在自然界的存在形式
如:赤铁矿( ),磁铁矿( ), 菱铁矿( ) ,褐铁矿( )
2Fe2O3·3H2O
具有银白色金属光泽良好的延展性是电和热的良导体
密度:7.86g/cm3;熔沸点分别为: 1535℃、2750℃
铁粉是 色粉末
③在冶金工业上铁被称为 金属
②特性: 能被磁体吸引,也可以被磁化.
①纯铁有很强的抗腐蚀能力.
[因铁表面易形成Fe3O4等氧化物,呈黑色]
铁、铬、锰以外的金属及合金
有杂质的铁在潮湿空气中易生锈
②次外层不饱和(与主族元素的最大区别)
③过渡元素原子的特点
①与非金属单质(O2 、 Cl2 、S、I2等)反应
常温:铁被腐蚀生成铁锈(Fe2O3·xH2O)
(剧烈燃烧,火星四射)
(剧烈反应,产生棕褐色的烟,加水形成棕黄色的溶液)
常温下,铁与水不反应;在高温条件下与水蒸气反应,化学方程式为:
Fe+2H+ =Fe2+ +H2↑
Ⅰ. 与非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸等)
Ⅱ. 与氧化性酸(如硝酸、浓硫酸等)
常温下,Fe遇到冷的浓硝酸或浓硫酸
写出Fe分别与热的浓硫酸、浓硝酸反应的化学方程式
注意:当浓硫酸变稀时,
当浓硝酸变稀时,会发生什么反应呢?
Fe + 4HNO3(稀)= Fe(NO3)3 +NO↑+2H2O
重点注意:铁和稀硝酸的反应
铁与稀硝酸反应有关量的问题,可用数轴表示为:
HNO3过量时:Fe过量时:
3Fe+8HNO3(稀)= 3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
2Fe3+ + Fe(过量) = 3Fe2+
与FeCl3溶液反应:
与CuSO4溶液反应:
2Fe3+ + Fe = 3Fe2+
Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+
(注意: 此反应只在溶液中进行)
Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+
Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+
Cl2、Br2、O3、HNO3、浓H2SO4、KMnO4等
I2 、S 、Ag+、Fe3+、Cu2+、H+ 等
小结: 铁的产物规律:
(FeO·Fe2O3)
1.含杂质的铁在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀,写出其化学方程式
Fe — 2e- = Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH-
2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2
2Fe—4e-=2Fe2+
2.写出铁与酸性高锰酸钾溶液反应的离子方程式。
5Fe + 3MnO4— + 24H+ = 3Mn2+ + 5Fe3+ + 12H2O
3. 向含a mlHNO3的稀溶液中,加入b ml铁粉充分反应后全部溶解。已知有 ml HNO3被还原,则a∶b不可能是( ) A. 2∶1 B. 3∶1 C. 4∶1 D. 8∶3
介于方程①②之间即 8/3 ≤ ≤ 4 的都行。
Fe + 4HNO3(稀) = Fe(NO3)3 + NO↑+ 2H2O ①
3Fe + 8HNO3(稀) = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O ②
4.下列关于铁的说法正确的是( )A.纯铁为灰黑色,所以铁属于黑色金属B.铁在硫蒸气中燃烧生成Fe2S3C.纯铁的抗腐蚀能力非常强,铁在干燥的空气里不易被氧化D.铁的化学性质比较活泼,它能与水蒸气反应生成H2和Fe(OH)3
5.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止,得到残渣,上述沉淀和残渣分别是( ) A. Fe(OH)3 Fe2O3 B. Fe(OH)2 Fe2O3 C. Fe(OH)2 Fe(OH)3 D. Fe(OH)2 Fe3O4
6.下列叙述正确的是( )A.Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应B.足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3C.Fe和Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出
Fe2O3溶解产生Fe3+恰好将Fe氧化,因而不能置换出H2
注意:许多题目将Fe+2Fe3+=3Fe2+设置为隐含反应,如Fe与Fe2O3的混合物溶于盐酸时,需要注意生成的Fe3+还能氧化Fe
FeO+2H+=Fe2++H2O
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
FexOy+ CO ===
C/CO/H2/Al等
Fe3O4 + 8H+=Fe2++2Fe3++4H2O
Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3
> > > >
1.Fe3O4是碱性氧化物吗?
3Fe3O4 + 28H+ + NO3- = 9Fe3+ + NO↑+ 14H2O
2.写出Fe3O4分别与盐酸、稀硝酸、氢碘酸反应的离子方程式。
,但FeO、Fe2O3是碱性氧化物
Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O
Fe3O4 + 8H+ + 2I- = 3Fe2+ + I2 + 4H2O
3. Fe3O4与氢溴酸(HBr)怎样反应?
所以,HBr不会被Fe3+氧化
反应为: Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O
A.已知Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O,推测Fe2O3+6HI=2FeI3+3H2O
下列几种类推的结论中正确的是( )
C.已知Fe3O4可以改写成FeO·Fe2O3,推测Pb3O4可以改写成PbO·Pb2O3; 已知Fe3O4可以改写成Fe(Fe2O4)推测Pb3O4可以改写成Pb(Pb2O4)
B.已知Fe2O3和HNO3反应的离子方程式是Fe2O3 +6H+=2Fe3++3H2O, 推测FeO和HNO3反应的离子方程式为FeO +2H+=Fe2++H2O
一、铁及其氧化物的性质与应用
1.下列叙述正确的是A.Fe与I2反应生成FeI3B.硫酸铜溶液中加入少量铁粉反应的离子方程式:3Cu2++2Fe=2Fe3++3CuC.5.6 g Fe与足量的S反应转移的电子数为0.3NAD.高温下水蒸气与Fe反应,固体的质量增加
2.化学让生活更美好。下列说法不正确的是A.钢铁使用要尽可能减少钢铁的氧化损耗,Fe2O3是一种碱性氧化物B.常温下,铁的氧化物都不溶于水,也不与水反应C.故宫是中国最大的古代文化艺术博物馆,氧化铁可作故宫红色外墙的涂料D.氧化亚铁在空气中加热会被迅速氧化成三氧化二铁
3.铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示:
下列说法错误的是A.将湿棉花改为浸水的尿不湿,酒精灯由单头改为双头,可提供足量的水蒸气B.用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出,避免冷凝水与灼热铁粉接触C.肥皂液改为吹泡泡水,收集H2效果更好,点燃效果更明显D.悬挂的磁铁仅能吸引铁粉,不能吸引反应产物
二、铁与酸反应的定量分析
4.向含有1 ml HNO3和1 ml H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量,溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是A.a表示Fe3+的关系曲线B.n1=0.75C.P点时,n(Fe2+)=0.562 5 mlD.向P点溶液中加入铜粉,最多可溶解14.4 g
①Fe+4H++NO3-=Fe3++NO↑+2H2O
②2Fe3++Fe=3Fe2+
P点n(Fe2+)=n(Fe3+),两者均为0.45 ml
0.75 - 2x = 3x
2Fe3+ +Cu= Cu2++2Fe2+
三、铁的氧化物组成分析
5.准确称取某种铁的氧化物2.88 g,用足量的CO进行还原,将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收,得到沉淀4.00 g,计算该氧化物的化学式:______。
0.04 ml CaCO3
CO→CO2 ,增加的氧元素为0.04 ml
即铁的氧化物中氧元素0.04 ml
→铁元素的质量为2.88 g-0.04×16 g=2.24 g
6.有一块铁的“氧化物”样品,用140 mL 5.0 ml·L-1盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收0.025 ml Cl2,恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则该样品的化学式可能为_______。
FeCl2、FeCl3
氧元素0.35 ml
n(Fe元素) =1/3 n(Cl-)
=1/3(0.7 ml+2×0.025 ml =0.25 ml
故n(Fe元素)∶n(O元素)=0.25∶0.35=5∶7
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-)
→n(Fe3+)=0.2 ml
故铁的“氧化物”样品中,n(Fe2+)∶n(Fe3+)=0.05∶0.2=1∶4
故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3
确定铁的氧化物组成的基本方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n,则氧化物中n(Fe)∶n(O)= =a∶b,若a∶b=1∶1,则铁的氧化物为FeO;若a∶b=2∶3,则铁的氧化物为Fe2O3;若a∶b=3∶4,则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1组成的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1,Fe3O4的物质的量为任意值)。
考点二 铁 的 氢 氧 化 物
(1)氢氧化铁和氢氧化亚铁的比较
Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3
白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
拓展:铁的氢氧化物与酸的反应
3Fe(OH)2+10H+ +NO3-=3Fe3++NO↑+8H2O
2Fe(OH)3+6H++2I-=2Fe2++ I2+6H2O
(酸碱中和,并生成FeS黑色↓)
Fe(OH)2+ H2S =FeS↓+2H2O
Fe(OH)3沉淀溶解,并有S单质生成
→下列离子方程式书写正确的是( )A.FeO固体放入稀硝酸中:FeO+2H+=Fe2++H2OB.过量的铁粉与稀硝酸反应:Fe+4H++NO3- =Fe3++NO↑+2H2OC.向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸:Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2OD.向Fe(OH)3中加入氢碘酸:2Fe(OH)3+6H++2I-=2Fe2++I2+6H2O
(2)铁的氢氧化物的制备
:可溶性铁盐(Fe3+)与碱液(NaOH、氨水)反应
Fe3++3OH- = Fe(OH)3↓
Fe3++3NH3·H2O = Fe(OH)3↓+3NH4+
:可溶性亚铁盐(Fe2+)与碱液(NaOH、氨水)反应
Fe2++2OH-= Fe(OH)2↓
Fe2++2NH3·H2O = Fe(OH)2↓+2NH4+
→成功关键:①溶液中不含O2等氧化性物质;②制备过程中,保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中。
空气与Fe(OH)2接触
加热煮沸NaOH溶液,除去溶解在其中的O2
现配现用,并加少量铁屑和稀硫酸
中学唯一允许胶头滴管深入液面下的实验操作。
Fe - 2e- = Fe2+
2H2O +2e-= H2↑+2OH-
最终在两极间形成Fe(OH)2
由于电解产生了H2排除溶液中的O2且液面用苯保护,能防止空气进入。因此可较长时间看到Fe(OH)2白色↓
3.若反接电源,会有何现象?
2.若NaCl溶液改成NaOH溶液,是否可行?
可行。此时Fe(OH)2在阳极区形成!
产生不了白色沉淀,实质是电解水。
1.有哪些方法可以加速电解,增大生成Fe(OH)2的速率?
①将右边注射器中的NaOH溶液推入左边注射器,可观察到的现象是 。②若拔去连接管,将有白色沉淀的注射器抽入空气,振荡,则可观察到 。
白色沉淀迅速转变为灰绿色,最后变为红褐色。
1.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是 (填序号)
2. 制取Fe(OH)2并使之能久存,可采取的操作有:①加入一些植物油; ②溶解FeSO4配成溶液;③把蒸馏水加热煮沸并密封冷却;④加入少量铁屑; ⑤加入少量CCl4; ⑥向FeSO4溶液中滴入足量氨水;⑦把盛有氨水的滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水。其中必须进行的操作及其正确顺序是( )A. ③②⑤⑥④B.③②④①⑦C. ③②④⑤⑦D.②④①⑦⑤
3.用如图所示装置(夹持仪器省略)制备氢氧化亚铁。
实验步骤如下:Ⅰ.检查装置气密性后,关闭K2、K5、K6,打开K1、K3、K4,使装置A中产生的气体进入装置B中,排尽装置B中空气。Ⅱ.待装置B中空气排尽后,关闭K3,打开K2,将装置A中溶液压入装置B中并观察现象。Ⅲ.关闭K1、K2,打开K5、K6,使装置C中气体通入装置B中并观察现象。
(1)仪器a的名称是_____________,B中长玻璃管的作用是 。
平衡气压,辅助排出装置B中的空气
(2)装置A中金属离子的检验方法是 .
取少量装置A烧瓶中的液体于洁净试管中,滴加几滴KSCN溶液,无红色出现,再滴加H2O2,溶液变为红色,则证明存在Fe2+
(3)步骤Ⅲ 装置B中的现象是________________________________________,其发生反应的化学方程式为_______________________________。
白色沉淀逐渐变为灰绿色,最后变为红褐色
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
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