鐵及其化合物

第三講鐵及其化合物1．了解鐵的主要性質(zhì)及應用。2．了解鐵的重要化合物的主要性質(zhì)及應用。3．以Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化為例理解變價金屬元素的氧化還原反應。1．Fe2＋、Fe3＋的檢驗及其有關(guān)實驗。2．以鐵及其化合物知識為載體，綜合考查氧化還原反應、電化學、鹽類水解及除雜等。一、鐵1．鐵的存在形態(tài)在地殼中鐵的含量位于第

位，在自然界鐵既有游離態(tài)(存在于隕石中)，也有化合態(tài)，主要化合價為

，其

更穩(wěn)定。2．鐵的物理性質(zhì) 純鐵具有金屬的共性，如具有

金屬光澤和良好的延展性，是電和熱的良導體，具有能被

吸引的特性，純鐵有很強的抗腐蝕能力。四＋2、＋3＋3價化合物＋3

＋2

鐵化學性質(zhì)活潑，為什么可以用鐵罐貯存和運輸濃H2SO4和濃HNO3?提示常溫下鐵與濃HNO3、濃H2SO4發(fā)生鈍化，在鐵的表面能形成一層穩(wěn)定的致密的氧化物薄膜，阻止反應繼續(xù)進行。二、鐵的重要化合物1．氧化物氧化物氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵化學式FeOFe2O3Fe3O4顏色狀態(tài)

粉末

粉末

晶體(有磁性)溶解性難溶于水難溶于水難溶于水鐵的化合價

穩(wěn)定性與H＋反應黑色紅棕色黑色＋2＋3＋2，＋3不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋==Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O2.氫氧化物白

紅褐

Fe(OH)2Fe(OH)3制法可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應Fe2＋＋2OH－==Fe(OH)2↓可溶性鐵鹽與堿溶液反應Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓二者的關(guān)系在空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應的化學方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

Fe(OH)3分別與足量的HCl、HI反應有何異同？ 提示

Fe(OH)3作為一種堿能與酸反應生成鹽和水，但Fe3＋有較強的氧化性，若酸為還原性酸(如H2S、HI)則再發(fā)生氧化還原反應，故與HCl反應只是中和反應，而與HI反應的化學方程式如下：2Fe(OH)3＋6HI===2FeI2＋I2＋6H2O。四個措施 實驗室制備氫氧化亞鐵的防氧化措施

(1)將配制溶液的蒸餾水煮沸，驅(qū)除溶解的氧氣。

(2)將盛有氫氧化鈉溶液的膠頭滴管尖端插入試管里的亞鐵鹽溶液底部，再慢慢擠出NaOH溶液。

(3)在亞鐵鹽溶液上面加保護層，例如苯或植物油等。

(4)用鐵作陽極，石墨作陰極，電解NaOH溶液或NaCl溶液，利用新產(chǎn)生的Fe2＋與OH－反應制取。一個總結(jié)FeCl3溶液發(fā)生反應時的顏色變化①向FeCl3溶液中加幾滴KSCN溶液后，溶液呈紅色；②FeCl3與NaOH溶液反應，生成紅褐色沉淀；③向FeCl3溶液中通入H2S氣體，生成淡黃色沉淀；④向FeCl3溶液中加入幾滴Na2S溶液，生成淡黃色沉淀，當加入的Na2S溶液過量時，又生成黑色沉淀；⑤向FeCl3溶液中加入過量Fe粉，溶液變成淺綠色；⑥將FeCl3溶液滴入到淀粉碘化鉀溶液中，溶液變成藍色；⑦向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，溶液變成紫色；⑧將飽和FeCl3溶液滴入沸水中，生成紅褐色Fe(OH)3膠體。問題征解 ①如何由FeCl3晶體配制FeCl3溶液？ ②如何由FeCl3溶液制備FeCl3晶體？ 提示

①由于Fe3＋水解能力較強，當pH>4時，F(xiàn)e3＋即可水解形成Fe(OH)3沉淀。在配制FeCl3溶液時，應先將固體鹽溶于少量鹽的酸中抑制Fe3＋水解，再加水稀釋至所需濃度。②在制備FeCl3固體時，溶液中FeCl3發(fā)生水解且生成HCl易揮發(fā)，為防止其水解，所以加熱濃縮FeCl3稀溶液時應在HCl氛圍中進行。

必考點21“鐵三角”及其重要應用1．“鐵三角”中的轉(zhuǎn)化關(guān)系(2)除雜方法(括號內(nèi)為雜質(zhì))①Fe2＋(Fe3＋)：加過量鐵粉過濾②FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2③FeCl2(CuCl2)：加過量鐵粉過濾④Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加過量強堿溶液過濾(3)鹽溶液的保存①含F(xiàn)e2＋的溶液：加入少量鐵粉(或鐵釘、鐵屑)，防止Fe2＋被氧化；加入少量相應的酸，防止Fe2＋水解[Fe(NO3)2例外]。②含F(xiàn)e3＋的溶液：加入少量相應的酸，防止Fe3＋水解。(4)物質(zhì)制備【典例1】 FeCl3可通過多種途徑轉(zhuǎn)化成FeCl2。

(1)在FeCl3溶液中加入適量氫碘酸，發(fā)生反應的離子方程式為____________________________________________。

(2)工業(yè)上常將無水FeCl3在氮氣作保護氣的條件下加熱至300～350℃，通入干燥的H2，而制得FeCl2。該反應的化學方程式為_________________________________。2Fe3++2I-=2Fe2++I22FeCl3+H2====2FeCl2+2HCl300～350℃N2取代反應①反應(1)中，氫碘酸既表現(xiàn)了酸性，又表現(xiàn)了還原性②反應(3)中，HCl為氧化產(chǎn)物③上述三個反應中，F(xiàn)eCl2均為還原產(chǎn)物(5)請另寫一個FeCl3轉(zhuǎn)化成FeCl2的化學方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。2FeCl3+Fe=2FeCl2解析(1)Fe3＋有氧化性，I－有還原性，它們可以發(fā)生氧化還原反應；(2)根據(jù)信息FeCl3轉(zhuǎn)化為FeCl2，F(xiàn)e的化合價降低，那么H的化合價必定升高，這樣就可以寫出化學反應方程式；(3)根據(jù)反應產(chǎn)物，可以確定為取代反應；(4)根據(jù)氧化還原反應概念，確定③是正確的；(5)FeCl3轉(zhuǎn)化為FeCl2，另一種物質(zhì)必須是還原劑。【應用1】常溫下，往H2O2溶液中滴加少量FeSO4溶液，可發(fā)生如下兩個反應：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；2Fe3＋＋H2O2===2Fe2＋＋O2↑＋2H＋，下列說法不正確的是(

)。A．H2O2的氧化性比Fe3＋強，其還原性比Fe2＋強B．在H2O2分解過程中，溶液的pH逐漸下降C．在H2O2分解過程中，F(xiàn)e2＋和Fe3＋的總量保持不變D．H2O2生產(chǎn)過程要嚴格避免混入Fe2＋B必考點22Fe2＋和Fe3＋檢驗1．直接觀察顏色

Fe2＋溶液呈淺綠色，F(xiàn)e3＋溶液呈棕黃色。2．利用顯色反應(形成絡離子)3．利用Fe(OH)3沉淀的顏色4．利用Fe3＋的氧化性5．利用Fe2＋的還原性【典例2】(2013·北京東城調(diào)研)一定量的鐵粉在氯氣中充分燃燒后，將所得固體完全溶于稀鹽酸，制得溶液A。(1)鐵在氯氣中燃燒的化學方程式是__________________________________。(2)推測A中可能含有的金屬陽離子：①只有Fe3＋；②只有Fe2＋；③________。甲同學為探究溶液的組成，實驗如下：2Fe+3Cl2===2FeCl3點燃實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論及反應離子方程式取少量溶液A于試管中，加入KSCN溶液________假設(shè)②不成立，假設(shè)①或③成立；反應的離子方程式是___________________________________含F(xiàn)e3+和Fe2+溶液呈血紅色Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(3)乙同學繼續(xù)探究溶液A的組成。查閱資料：16HCl＋2KMnO4===2KCl＋2MnCl2＋5Cl2↑＋8H2O實驗過程：另取少量溶液A于試管中，逐滴加入酸性KMnO4溶液，充分振蕩，KMnO4溶液紫色褪去。實驗結(jié)論：________(填寫字母序號)。a可能有Fe2＋b．可能無Fe2＋

c一定有Fe2＋根據(jù)你選擇的實驗結(jié)論，簡述理由：________________________________________________________________________。a因為還原性Fe2+?Cl-，逐滴加入的酸性KMnO4溶液，先將Fe2＋氧化，而使KMnO4紫色褪去，故可能含有Fe2＋(或b溶液中可能無Fe2＋，加入的酸性KMnO4溶液，將Cl－氧化，而使KMnO4紫色褪去)解析Fe3＋可以和鐵單質(zhì)反應生成Fe2＋，F(xiàn)e3＋只有氧化性，F(xiàn)e2＋既有氧化性又有還原性，氯氣具有強氧化性，與鐵反應生成Fe3＋。將一定量的鐵粉在氯氣中充分燃燒后所得固體完全溶于稀鹽酸，假如鐵粉剩余，在所得溶液中鐵粉可以把Fe3＋還原為Fe2＋，所以在溶液中可能含有的金屬陽離子為①Fe3＋；②Fe2＋；③Fe3＋和Fe2＋。在溶液中檢驗Fe3＋常使用KSCN溶液，若加入KSCN溶液后溶液變?yōu)榧t色，說明溶液中含有Fe3＋；若不變紅色，說明不含F(xiàn)e3＋。

向溶液A中加入酸性高錳酸鉀溶液時，酸性高錳酸鉀可以氧化Fe2＋，也可以氧化Cl－，故不能確定溶液中是否含有Fe2＋。(1)檢驗Fe2＋時不能先加氯水后加KSCN溶液；當溶液的濃度較稀時，利用觀察法或加NaOH溶液的方法都不宜檢驗Fe2＋和Fe3＋的存在。(2)檢驗Fe2＋和Fe3＋混合溶液時，要分兩次分別檢驗Fe2＋和Fe3＋，檢驗Fe2＋時要選擇酸性高錳酸鉀溶液，檢驗Fe3＋時最好選擇KSCN溶液。

【應用2】(2013·哈爾濱模擬)向某晶體的溶液中加入Fe2＋的溶液無明顯變化，當?shù)渭訋椎武逅?，混合液出現(xiàn)紅色，由此得出下列的結(jié)論錯誤的是(

)。A．Fe3＋的氧化性比溴的氧化性強B．該晶體中一定含有SCN－C．Fe2＋與SCN－不能形成紅色化合物D．Fe2＋被溴氧化成Fe3＋A解析某晶體的溶液中沒有與Fe2＋發(fā)生反應的離子，當加入溴水后，F(xiàn)e2＋一定被氧化成Fe3＋，此時溶液出現(xiàn)紅色，說明原晶體是含有SCN－的鹽，很明顯判斷出B、C、D均正確，在Br2與Fe2＋反應中，F(xiàn)e3＋是氧化產(chǎn)物，Br2是氧化劑，所以Br2的氧化性應比Fe3＋氧化性強。答案A解題時要避免錯誤判斷物質(zhì)轉(zhuǎn)化，應注意以下三點：(1)注意牢記一些重要的轉(zhuǎn)化關(guān)系，在解題時尋找相似，確定范圍，如“鋁三角”、“鐵三角”等；(2)注意對比總結(jié)，加深對實驗過程的分析和對實驗原理的理解，加深對物質(zhì)的感性認識，提高應用實驗分析問題、解決問題的能力；(3)注意讀懂題目中的信息，并挖掘題目中隱含的信息。試卷采樣當場指導1．鐵是變價金屬，通過鋁熱反應(X的單質(zhì)與化合物A的反應)可以將鋁及其化合物與鐵及其化合物的相關(guān)知識囊括在框圖中。像這類具有“聯(lián)絡功能”的反應有2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可以將鐵、銅及其化合物聯(lián)系在一起；4NaOH＋AlCl3===Na[Al(OH)4]＋3NaCl，將鈉、鋁、氯元素及其化合物聯(lián)系在一起；FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl，將鐵、鈉及其化合物聯(lián)系在一起。2．注意細致審題如(2)中要求寫離子方程式寫成了化學方程式。3．注意規(guī)范答題如(1)中的反應條件，(3)②中的符號。Hold住考向名師揭秘 鐵及其化合物因為性質(zhì)的復雜多變而成為高考命題的熱點。題型以筆答題為主，在選擇題中也有涉及，試題以化工生產(chǎn)為背景，以豐富的流程分析和物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特征，考查學生分析問題和解決問題的能力。2014年應高度重視?？枷?鐵及其重要化合物的性質(zhì)5年7考考向2鐵及其重要化合物在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的重要應用5年6考(3)向含有少量FeCl3的MgCl2溶液中加入足量Mg(OH)2粉末，攪拌一段時間后過濾，目的是除去MgCl2溶液中少量的FeCl3(

)

(2010·江蘇，10B)(4)相同條件下，溶液中Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋的氧化性依次減弱(

)(2010·江蘇，8D)√√D解析A項，鐵與稀硫酸反應，鐵元素被氧化為＋2價，正確的離子方程式為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；B項，磁性氧化鐵中有三分之二的三價鐵、三分之一的二價鐵，故其正確的離子方程式為Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O；C項，因為硝酸具有強氧化性，能將亞鐵離子氧化為三價鐵離子，但該離子方程式?jīng)]配平，各物質(zhì)在離子方程式中的系數(shù)應分別為3、4、1、3、2、1；D項，三價鐵離子具有強氧化性，能將銅氧化，自身被還原為二價鐵離子，D正確。1．(2012·海南化學，14)在FeCl3溶液蝕刻銅箔制造電路板的工藝中，廢液處理和資源回收的過程簡述如下：

Ⅰ.向廢液中投入過量鐵屑，充分反應后分離出固體和濾液；

Ⅱ.向濾液中加入一定量石灰水，調(diào)節(jié)溶液pH，同時鼓入足量的空氣。 已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38

回答下列問題：(1)FeCl3蝕刻銅箔反應的離子方程式為___________________________________________________________________________；(2)過程Ⅰ加入鐵屑的主要作用是________，分離得到固體的主要成分是________，從固體中分離出銅需采用的方法是________；(3)過程Ⅱ中發(fā)生反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________；(4)過程Ⅱ中調(diào)節(jié)溶液的pH為5，金屬離子濃度為________。(列式計算)2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2回收銅鐵和銅加入過量鹽酸反應后再過濾FeCl2+Ca(OH)2=Fe(OH)2↓+CaCl24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3C(Fe3+)=4.0×10-38/(10-9)3=4.0×10-11解析(2)加入鐵屑可置換出銅，鐵過量，固體為鐵與銅的混合物，要分離出銅應加入鹽酸后過濾；(3)過程Ⅱ中亞鐵離子生成Fe(OH)2，鼓入空氣使Fe(OH)2轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3；(4)由Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，c(OH－)＝KW/c(H＋)，可求得c(Fe3＋)。2．(2012·課標，26)鐵是應用最廣泛的金屬，鐵的鹵化物、氧化物以及高價鐵的含氧酸鹽均為重要化合物。(1)要確定鐵的某氯化物FeClx的化學式，可用離子交換和滴定的方法。實驗中稱取0.54g的FeClx樣品，溶解后先進行陽離子交換預處理，再通過含有飽和OH－的陰離子交換柱，使Cl－和OH－發(fā)生交換。交換完成后，流出溶液的OH－用0.40mol·L－1的鹽酸滴定，滴至終點時消耗鹽酸25.0mL。計算該樣品中氯的物質(zhì)的量，并求出FeClx中x值：________________________(列出計算過程)；(2)現(xiàn)有一含有FeCl2和FeCl3的混合物樣品，采用上述方法測得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，則該樣品中FeCl3的物質(zhì)的量分數(shù)為________。在實驗室中，F(xiàn)eCl2可用鐵粉和________反應制備，F(xiàn)eCl3可用鐵粉和________反應制備；(3)FeCl3與氫碘酸反應時可生成棕色物質(zhì)，該反應的離子方程式為__________________________；(4)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料。FeCl3與KClO在強堿性條件下反應可制取K2FeO4，其反應的離子方程式為________________。與MnO2－Zn電池類似，K2FeO4－Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應為___________________________________________，該電池總反應的離子方程式為________________________________________________________________________。0.1鹽酸氯氣2Fe3++2I-=2Fe2++I22Fe3++10OH-+3ClO-=2FeO42-+3Cl-+5H2OFeO42-+3e-+4H2O=Fe(OH)3+5OH-FeO42-+8H2O+3Zn=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-【常見考點】

①有關(guān)鐵及其化合物性質(zhì)的實驗探究②有關(guān)鐵及其化合物制備的實驗探究③有關(guān)鐵及其化合物物質(zhì)組成與推斷的實驗探究【?？碱}型】

以非選擇題為主【樣題1】

實驗報告的補充與完善 某化學小組欲探究鐵及其化合物的氧化性和還原性，請回答下列問題：

(1)除膠頭滴管外，你認為本實驗必不可少的一種玻璃儀器是________。

(2)請幫他們完成以下實驗報告： 實驗目的：_________________________________。試劑：鐵粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、鋅片、銅片。實驗記錄(劃斜線部分不必填寫)：試管探究鐵及其化合物的氧化性和還原性序號實驗內(nèi)容實驗現(xiàn)象離子方程式實驗結(jié)論①在FeCl2溶液中滴入適量氯水溶液由淺綠色變?yōu)樽攸S色

②在FeCl2溶液中加入鋅片

③在FeCl3溶液中加入足量鐵粉

④

Cl2＋2Fe2＋=2Cl－＋2Fe3＋Fe2＋具有氧化性鐵粉逐漸溶解，溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋Fe2＋具有還原性Fe3＋具有氧化性在FeCl3溶液中加入銅片F(xiàn)e3＋具有氧化性Zn＋Fe2＋=Zn2＋＋Fe實驗結(jié)論：Fe只有還原性，F(xiàn)e3＋只有氧化性，F(xiàn)e2＋既有氧化性，又有還原性。聯(lián)想發(fā)散：①簡述Fe2＋的檢驗方法：___________________________________________________________________________________________________。②將FeCl2溶液加熱蒸干并灼燒，最后得到的固體物質(zhì)是________，原因是______________________________________________