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- 2021-08-24 发布
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课时3 铁的重要化合物
1.了解铁的氧化物的性质及应用。
2.了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质;了解Cu的化合物的性质及用途。(重点)
3.掌握Fe2+、Fe3+的相互转化以及Fe2+、Fe3+的检验方法。(重难点)
铁的氧化物和氢氧化物
[基础·初探]
教材整理1 铁的氧化物
1.铁的存在
地壳中元素的含量居于前四位的是氧、硅、铝、铁,铁元素主要以+2和+3价化合物的形式存在。
2.铁的氧化物组成与物理性质
名称
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
—
铁红
磁性氧化铁
Fe的
化合价
+2
+3
+2、+3
颜色、状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
溶解性
都不溶于水
3.铁氧化物的主要化学性质
(1)FeO不稳定,在空气中受热易被氧化成Fe3O4。
(2)FeO和Fe2O3属于碱性氧化物,与盐酸反应的离子方程式分别为FeO+2H+
===Fe2++H2O,Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O。
(3)Fe2O3与CO反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,此反应为工业炼铁的反应原理。
(4)四氧化三铁(Fe3O4)的化学式可写成FeO·Fe2O3,Fe3O4溶于盐酸的离子方程式为Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O。
教材整理2 铁的氢氧化物
Fe(OH)2与Fe(OH)3的比较与转化
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
7
色态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
难溶于水
与盐酸反应(离子方程式)
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
稳定性
不稳定,分解产物很复杂
不稳定,受热易分解:
2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱反应:FeSO4+2NaOH===
Fe(OH)2↓+Na2SO4
可溶性铁盐与碱反应:FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl
转
化
方程式
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
现象
白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
[探究·升华]
[思考探究]
Fe(OH)2和Fe(OH)3的制备
在两支试管里分别加入少量的FeCl3和新制FeSO4溶液,然后滴入NaOH溶液,观察并记录现象。
FeCl3溶液
FeSO4溶液
实验装置
甲
乙
问题思考:
(1)两试管中有什么现象?久置于空气中又有什么现象?
【提示】 甲中有红褐色沉淀,久置不变色;乙中有白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变为红褐色。
(2)在制备Fe(OH)2时,为什么要用新制的FeSO4溶液并将吸有NaOH溶液的胶头滴管尖嘴插入液面以下?
【提示】 用新制的FeSO4溶液是防止Fe2+被氧化成Fe3+
7
;滴管尖嘴插入液面以下是防止生成的Fe(OH)2与O2接触而被氧化。
(3)在实验中,若想长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀,除使用新制FeSO4溶液外,还应创造一个怎样的反应环境?
【提示】 因为Fe(OH)2易被氧化而发生颜色变化,故应尽可能创造无氧环境以防止Fe(OH)2被氧化。
[认知升华]
Fe(OH)2的常用制备方法问题分析
因为Fe(OH)2易被氧化,为了能较长时间观察到Fe(OH)2的颜色,在实验时常采用以下方法:
(1)使用新制的FeSO4,加热煮沸NaOH溶液赶尽空气,并将盛NaOH溶液的胶头滴管插入液面下挤出NaOH溶液。
(2)采用油层覆盖法,以便隔绝空气。在上述实验方法的基础上,将2 mL苯(或汽油)加入盛FeSO4溶液的试管中,苯(或汽油)可以覆盖在FeSO4溶液表面,防止空气进入,可以较长时间地观察白色沉淀的生成。
(3)在试管上面先充满氢气,保持“还原气氛”,可以有充足的时间观察到白色的Fe(OH)2絮状沉淀生成。如图所示。
[题组·冲关]
题组1 铁的氧化物和氢氧化物的性质与应用
1.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止,得到红棕色残渣,上述白色沉淀和残渣分别是( )
A.Fe(OH)3 Fe2O3 B.Fe(OH)2 Fe2O3
C.Fe(OH)2 Fe(OH)3 D.Fe(OH)2 Fe3O4
【解析】 Fe与稀硫酸反应生成FeSO4,再加氨水生成白色沉淀Fe(OH)2,在空气中加热时被氧化为Fe(OH)3,Fe(OH)3受热分解后生成Fe2O3。
【答案】 B
2.下列有关说法不正确的是( )
A.Fe3O4为磁性氧化铁,其中铁的化合价为+2和+3
B.FeO、Fe2O3均为碱性氧化物,均与盐酸反应
C.Fe(OH)2不稳定,具有较强的氧化性
D.Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定
【答案】 C
题组2 Fe(OH)2的实验制备
3.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
7
A.①② B.①③
C.②③ D.①②③
【解析】 因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3,故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用H2将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;③中液面上加苯阻止了空气进入;②由于能接触到空气中的O2,故不能较长时间观察到白色沉淀。
【答案】 B
铁盐、亚铁盐和铜盐
[基础·初探]
教材整理1 铁盐、亚铁盐
1.Fe3+的检验
2.Fe2+和Fe3+的转化
写出下列反应的离子方程式:
(1)FeCl3溶液与铁粉:2Fe3++Fe===3Fe2+;
(2)FeCl2溶液与氯水:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
3.铁盐的净水作用
铁盐在天然水中可生成Fe(OH)3胶体,和水中的悬浮物形成絮状不溶物沉降下来。
教材整理2 铜盐
1.物理性质
硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐易溶于水;铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3,其难溶于水。
2.化学性质
7
(1)铜的化学性质不活泼,使用铜器皿比较安全。
(2)铜盐属于重金属盐,都有毒,原因是铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性而失去生理活性。
[探究·升华]
[思考探究]
探究1 Fe3+和Fe2+的检验:
(1)铁粉和稀硫酸反应的实验,如何证明产物不是Fe3+?
【提示】 向反应后的溶液中滴加KSCN溶液,若溶液不变红,说明产物中不含Fe3+。
(2)检验某未知溶液中是否含Fe2+时,能否先滴加氯水,后滴加KSCN溶液?
【提示】 不能。若未知溶液中含有Fe3+,滴加KSCN溶液时,溶液变成红色,会干扰Fe2+的检验。
(3)如何检验Fe2(SO4)3溶液中是否有Fe2+?
【提示】 取待测溶液,加入酸性KMnO4溶液,若紫色褪去,说明含Fe2+。
探究2 Fe2+与Fe3+的转化
实验
操作
实验现象
加适量铁粉振荡后,溶液变成浅绿色,再加KSCN溶液不变红,再滴加氯水后,溶液变成红色。
离子
方程式
2Fe3++Fe===3Fe2+,
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
结论
Fe3+遇到较强的还原剂时,会被还原成Fe2+;Fe2+在较强的氧化剂的作用下会被氧化成Fe3+。
[认知升华]
升华1 Fe3+、Fe2+的检验方法归类
(1)Fe3+的检验方法
(2)Fe2+的检验方法
7
升华2 “铁三角”的转化关系——Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化
(1)Fe只有还原性,可以被氧化成+2价或+3价的铁。
(2)Fe2+既有氧化性又有还原性。
(3)Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为+2价或0价的铁。
[题组·冲关]
题组1 “铁三角”的转化关系及其应用
1.在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁屑,反应结束后滤出固体物质,滤液中的阳离子可能是( )
①有Fe2+ ②Fe2+和Fe3+ ③Fe2+和Cu2+ ④Cu2+和Fe3+
A.①③ B.②④
C.①④ D.②③
【解析】 题中“滤出固体”说明是单质Cu或Cu、Fe的混合物,因为氧化性顺序为Fe3+>Cu2+>Fe2+,则溶液一定没有Fe3+,一定有Fe2+,可能有Cu2+。
【答案】 A
2.欲除去FeSO4溶液中含有的CuSO4和Fe2(SO4)3等少量杂质,应选用的试剂是( )
A.氨水 B.铝粉
C.铁粉 D.NaOH溶液
【解析】 加入铁粉后,Cu2++Fe===Cu+Fe2+,2Fe3++Fe===3Fe2+
7
,然后将过量的铁粉及Cu过滤即可。
【答案】 C
3.要除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质,采用的方法是( )
A.加入足量的镁粉 B.通入Cl2
C.加入足量的溴水 D.加入足量的KMnO4溶液
【解析】 FeCl2被氯气氧化为FeCl3,不引入杂质。
【答案】 B
题组2 Fe2+、Fe3+的检验
4.下列离子的检验方法合理的是( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得到红褐色沉淀,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,说明溶液中含有Fe2+,不含有Mg2+
【解析】 Fe3+与SCN-生成红色Fe(SCN)3,该现象可以证明存在Fe3+,但无法确定Fe2+的存在,A项错误;通入Cl2后存在Fe3+,原溶液可能存在Fe2+或Fe3+或Fe2+、Fe3+,B项错误;Fe(OH)3是中学应掌握的唯一红褐色沉淀,C项正确;Fe(OH)2转化为红褐色Fe(OH)3时会掩盖其他白色沉淀的观察,所以当含Fe2+的溶液中含有其他能与碱生成白色沉淀的离子时,也同样出现上述现象,D项错误。
【答案】 C
5.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含Fe2+,进行如下实验操作时,最佳顺序是( )
①加足量氯水 ②加足量KMnO4溶液 ③加少量KSCN溶液
A.①② B.③②
C.③① D.①②③
【解析】 本题检验方法的关键是Fe3+遇SCN-反应显红色,而Fe2+遇SCN-不显红色。加入KSCN溶液不显红色证明无Fe3+,再加氯水,如有Fe2+可被氧化为Fe3+,遇SCN-反应显红色。KMnO4溶液本身呈紫色,使Fe3+与SCN-反应显红色的实验现象不易观察,故C正确。
【答案】 C
7
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