高考化学一轮总复习配套课件：第三章 课时3　铁及其化合物1 54页

课时3　铁及其化合物 最新考纲 1．掌握铁的主要性质，了解其应用。 2．掌握铁的重要化合物的主要性质，了解其应用。 3．以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例理解变价金属元素的氧化还原反应。 考点一　铁及其重要化合物的性质 1．铁的存在 2．铁的物理性质 铁具有导电、导热和延展性，具有能被 吸引的特性。 3．铁的化学性质 铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。 磁体 4．铁的氧化物 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 铁红 磁性氧化铁 颜色状态 粉末 粉末 晶体 (有磁性) 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 黑色 红棕色 黑色 5.铁的氢氧化物 【示例1】 (2012·海南化学，14)在FeCl3溶液蚀刻铜箔制 造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如 下： Ⅰ.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和 滤液； Ⅱ.向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时 鼓入足量的空气。 已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38 回答下列问题： (1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为____________ ______________________________________________； (2)过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是________，分离得到固体的主要成分是 ________，从固体中分离出铜需采用的方法是________； (3)过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为___________________ ________________________________________________________________ __________________________________； (4)过程Ⅱ中调节溶液的pH为5，金属离子浓度为________。(列式计算) 科学审题 此工艺流程为 1．(2014·广东六校高三联考)下列叙述不正确的是(双选) (　　)。 A．Fe在空气中燃烧生成Fe2O3 B．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 C．过量的铁与浓硝酸在加热条件下反应有一氧化氮生成 D．FeCl3溶液能与Cu反应，可用于蚀刻印刷电路 解析　Fe在空气中燃烧生成Fe3O4，A错；Fe与稀硝酸反应生成的气 体为NO，该反应不是置换反应，B错。 答案　AB 3．(2014·潮州检测)把22.4 g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反应 只收集到0.3 mol NO2和0.2 mol NO，下列说法正确的是 (　　)。 A．反应后生成的盐只为Fe(NO3)3 B．反应后生成的盐只为Fe(NO3)2 C．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为 1∶ 3 D．反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为 3∶ 1 重要的转化关系——“铁三角” 1．Fe2＋、Fe3＋的性质 (1)Fe2＋的氧化性和还原性 Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以 为主，如：Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现 。 (2)Fe3＋的氧化性 Fe3＋处于铁的高价态，只有 ，如：它能 Fe、Cu、HI、 H2S等。 考点二　Fe2＋和Fe3＋的性质及其检验方法 还原性 还原性 氧化性 氧化 2．Fe2＋、Fe3＋的检验方法 (1)直接观察颜色 Fe2＋溶液呈 ，Fe3＋溶液呈 。 (2)利用显色反应(形成络离子) 浅绿色 棕黄色 (3)利用铁的氢氧化物的颜色 (4)利用Fe3＋的氧化性 (5)利用Fe2＋的还原性 探究思考 1．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实 验，其中实验方案设计错误的是________。 答案　③④ 2．如何除去括号中的杂质 (1)Fe2＋(Fe3＋)：________________； (2)FeCl3(FeCl2)：________________； (3)FeCl2(CuCl2)：________________； (4)Fe(Al)：________________； (5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：________________。 答案　(1)加过量铁粉过滤　(2)加氯水或H2O2　(3)加过量铁粉过滤　 (4)加过量强碱溶液过滤　(5)加过量强碱溶液过滤 【示例3】 (广东高考)某种催化剂为铁的氧化 物，化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁 元素的价态进行探究。将适量稀硝酸加入少 许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加 KSCN溶液后出现血红色，一位同学由此得出 该催化剂中铁元素价态为＋3价的结论。 (1)请指出该结论是否合理，________(填 “ 合 理 ” 或 “ 不 合 理 ” ) ， 并 说 明 理 由 ： _______________________ ______________________________________ ________。 (2)请完成对铁元素价态的探究。限选实验仪器与试剂：烧杯、试管、玻 璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹； 3 mol·L－1 H2SO4、3%H2O2溶液、6 mol·L－1 HNO3、 0.01 mol·L－1 KMnO4溶液、NaOH稀溶液、0.1 mol·L－1 KI溶液、20%KSCN 溶液、蒸馏水。 ①提出合理假设 假设1：___________________________________________； 假设2：___________________________________________； 假设3：___________________________________________。 ②设计实验方案证明你的假设(此题不作答) ③实验过程 根据②的实验方案，进行实验。请写出实验操作步骤、预期现象与结论。 实验操作 预期现象与结论 步骤1： 步骤2： 步骤3： …… 解析　根据HNO3具有强氧化性，能将Fe2＋氧化为Fe3＋。对铁的氧化物 中铁元素价态提出全为＋2价或全为＋3价或＋2价和＋3价共存三种假设。 实验过程：可用稀硫酸溶解铁的氧化物(要除去稀硫酸中溶解的O2)，根据 溶液颜色变化，推测铁元素可能的化合价，然后取少量上述溶液，滴加 KMnO4溶液，根据KMnO4溶液是否褪色，确定是否存在＋2价铁元素；另 取少量溶液，滴加KSCN溶液，根据溶液是否变血红色，确定是否存在＋3 价铁元素。 答案　(1)不合理　稀硝酸有强氧化性，若该铁元素的价态为＋2价，则被 氧化为＋3价，同样可使KSCN溶液变血红色　(2)①催化剂中铁元素的价态 为＋3价 催化剂中铁元素的价态为＋2价 催化剂中铁元素的价态既有＋3价，也有＋2价 ③ 实验操作 预期现象与结论 步骤1：用滴管取一定量3 mol·L－1 H2SO4于试管中，加热煮沸数分钟以除 去溶于其中的氧 步骤2：用药匙取少量样品于试 管中，用滴管加入适量除氧后的 3 mol·L－1 H2SO4并加热，充分 反应后得A溶液 固体溶解，溶液颜色有变化 步骤3：取少许A溶液于试管中， 滴加1～2滴20%KSCN溶液，振 荡 (1)若溶液不呈血红色，则假 设2成立 (2)若溶液呈血红色，则假设 1或假设3成立 步骤4：另取少许A溶液于试管中， 滴加1～2滴0.01 mol·L－1 KMnO4 溶液，振荡 结合步骤3中的(2)：(1)若溶 液呈紫红色，则假设1成立 (2)若溶液紫红色褪去，则假 设3成立 【示例4】 [2012·新课标，26(2)(3)](1)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合 物样品，通过实验方法测得 n(Fe)∶ n(Cl)＝1∶ 2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为 ________。在实验室中，FeCl2可用铁粉和________反应制备，FeCl3 可用铁粉和__________反应制备。 (2)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为 _____________________________________ ___________________________________。 1．(广东高考试题汇编)下列有关叙述正确的是 (　　)。 A．在水溶液中H＋、Na＋、Fe2＋、MnO能大量共存 (2013·广东理综，8B) B．Fe3＋有氧化性，因此FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜 (2012·广东12D) C．因为Fe3＋具有氧化性，所以可以用KSCN溶液鉴别Fe3＋ (2013·广东理综，10B) D．将水蒸气通过灼热的铁粉，铁粉变红，说明铁与水在高温下发 生反应 (2013·广东理综，23D) 2．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋进行如下实验操作时， 最佳顺序为 (　　)。 ①加入足量氯水　②加入足量酸性KMnO4溶液　③加入少量 NH4SCN溶液 A．①③ B．③② C．③① D．①②③ 解析　在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不变血红色，证 明无Fe3＋存在，再加入氯水，将Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液变为血红色。 KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不用KMnO4溶液。 答案　C 3．下列检验试剂选用正确的是 (　　)。 A．用氯水、KSCN溶液检验FeCl3溶液中是否有FeCl2 B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否有FeCl2 C．用NaOH溶液检验MgCl2溶液中是否有FeCl2 D．用硝酸检验某黄色固体是纯铜还是黄铜 解析　A项中的Fe3＋产生的干扰无法消除；B项中酸性KMnO4溶液 还能氧化Cl－；C项中虽然Mg2＋也能形成白色沉淀，但若有Fe2＋，生 成的白色沉淀颜色会发生变化；纯铜和黄铜均能溶解在硝酸中，D项不 能达到目的。 答案　C 4．下列离子的检验方法合理的是(双选) (　　)。 A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋ B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色，说明原 溶液中含有Fe2＋ C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有 Fe3＋ D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变 为红褐色，说明该溶液中一定含有Fe2＋，也可能含有Mg2＋ 解析　A项中只能说明含有Fe3＋，不能说明不含Fe2＋，不合理；B项原溶 液中也可能只有Fe3＋而没有Fe2＋；D项中氧化后生成的红褐色沉淀 Fe(OH)3也可能掩盖了白色沉淀Mg(OH)2。 答案　CD (1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液；当溶液的浓度较稀时，利用 观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。 (2)检验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋，检验 Fe2＋时要选择酸性高锰酸钾溶液，检验Fe3＋时最好选择KSCN溶液。 (3)吸收液中除了含有H＋、Cl－、SO以外，对其他成分 (Fe3＋、Fe2＋、H2SO3)的可能组合进行探究： ①提出假设。假设1：溶液中存在Fe3＋、Fe2＋； 假设2：溶液中存在________。 ②设计方案，进行实验，验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论 (可不填满)。限选实验试剂和仪器：试管、滴管、0.1 mol·L－1 KMnO4溶 液、0.1 mol·L－1 KSCN溶液、品红稀溶液。 实验步骤 预期现象和结论 步骤1：用试管取样品溶液 2～3 mL，并滴入___________ 若出现血红色，则假设1成 立；若未出现血红色，则 假设1不成立(或假设2成立) 步骤2：_________________ _________________________ _________________________ _________________________ 步骤3：_________________ _________________________ _________________________ _________________________ 科学审题 ①验证“假设2”不能使用KMnO4溶液，因为它可以同时氧化Fe2 ＋和H2SO3。②由于用FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气，Fe3＋可以氧 化H2SO3，故Fe3＋与H2SO3不能大量共存，溶液中有H2SO3就一定有Fe2 ＋。所以用品红验证了H2SO3的存在就不必再验证Fe2＋。 [规范答案]　(1)取少量样品溶液于试管中，先滴入足量的稀盐酸，再滴入 氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成 (2)2H2O　2FeCl2　2HCl　H2SO4 (3)①Fe2＋、H2SO3 ② 实验步骤 预期现象和结论 步骤1：1～2滴0.1 mol·L－1 KSCN溶液 步骤2：另取2～3 mL样品溶 液于试管中，滴入1～2 mL 品红稀溶液 若品红溶液红色褪去， 则假设2成立；若品红 溶液不褪色，则假设2 不成立(或假设1成立) [答题模板] 取少许滤(溶)液，滴入少量×××溶液(试剂)，若×××(现象)，说明含有 ×××。 说明：解答此类题目要注意4个得分点：取样→选择试剂→描述现象→得 出结论。 (1)取样：要取“少许”试样。 (2)选择试剂：选择合理的试剂，确保有明显的现象发生。如本题中的 “稀盐酸”等。 (3)描述现象：规范准确描述实验现象。 (4)得出结论：根据现象得出结论。 [规 范 再 练] 某化工厂排放的污水中，常溶有某些对人体有害的物质，初步认为可能含 有Fe3＋、Ba2＋、K＋、OH－、Cl－、CO、SO。为了进一步确认，取样进 行实验检测： ①取污水仔细观察，呈无色、透明、均一状态。 ②向取样的污水中，滴入稀硫酸，有大量白色沉淀产生，再加稀硝酸，白 色沉淀不消失。 ③用pH试纸测定污水的pH，试纸显深蓝色。 (1)由此可知，该污水中肯定含有的离子是________，肯定没有的离子是 ________，可能含有的离子是________。 (2)如何通过实验进一步确定溶液中可能存在的离子：_____ _________________________________________________。 答案　(1)Ba2＋、OH－　Fe3＋、CO、SO　K＋、Cl－ (2)用铂丝蘸少量污水在酒精灯火焰上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察，若发 现火焰呈紫色，则说明含有K＋；另取少量污水于一洁净试管中，加入稀 硝酸再加几滴AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，则说明污水中含有Cl－