鐵及其化合物導(dǎo)學(xué)案(教師版)

1、鐵及其化合物一、鐵元素的原子結(jié)構(gòu)與在自然界的存在鐵元素位于周期表 周期 族，其電子排布式為 ,原子結(jié)構(gòu)示意圖為,在自然界中主要以 形式存在，如磁鐵礦(主要成分為 )、赤鐵 礦(主要成分為)。二、鐵的性質(zhì)1、物理性質(zhì)：銀白色光澤、密度大，熔沸點高，延展性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性較好、能被磁鐵吸引。純鐵抗蝕能力特別強，而我們常見的鐵并非如此，原因是 2、化學(xué)性質(zhì)：鐵是 的金屬，通常顯+2、+3價(1)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)(寫出下列反應(yīng)的化學(xué)方程式，并描述反應(yīng)現(xiàn)象)與。2反應(yīng)：與Cl 2反應(yīng)：與S反應(yīng)：與I2反應(yīng)：(2)與水反應(yīng)與水蒸汽反應(yīng)：常溫下，鐵與水不起反應(yīng)，但潮濕的空氣里，鐵易被腐蝕，形成鐵銹。反應(yīng)方程式

2、為：、(3)與酸反應(yīng)非氧化性酸(如稀硫酸、鹽酸)現(xiàn)象： 反應(yīng)離子方程式：氧化性酸：常溫下，鐵遇濃硫酸、濃硝酸會 。(還有什么物質(zhì)類似？)(a)與過量稀 HNO 3反應(yīng)(b)過量的Fe與稀HNO3反應(yīng)(c)與濃HNO3共熱(d)與濃硫酸共熱 (4)與鹽溶液反應(yīng)與CuSO 4反應(yīng)：與FeCl3反應(yīng)：三、鐵的工業(yè)制法：主要反應(yīng)為 四、鐵的化合物1、鐵的氧化物化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4名稱(俗名)色、態(tài)溶解性都難溶于水金屬價態(tài)與HCl反應(yīng)與HNO 3反應(yīng)與HI反應(yīng)與還原劑H2COAl穩(wěn)定性用途2、鐵的氫氧化物化學(xué)式Fe(OH) 2Fe(OH) 3名稱物理性質(zhì)色、態(tài)水溶性酸堿性與酸反應(yīng)鹽酸硝酸穩(wěn)定

3、性實驗室制備3、Fe2+、Fe3+的性質(zhì)及檢驗(1) Fe2+的性質(zhì)水溶液是 色與KSCN溶液,再滴 則變紅與OH -反應(yīng) 現(xiàn)象： -一反應(yīng)方程式： 、既有 又有，但主要體現(xiàn) Fe2+可被強氧化劑(如)氧化成Fe3+。(2) Fe3 +的性質(zhì)水溶液是 色與KSCN溶液,反應(yīng)方程式 與OH-反應(yīng)現(xiàn)象：反應(yīng)方程式：只有 性?？杀贿€原劑(如 )還原為Fe2+Fe3+有較強水解能力。水解離子方程式為： (3) Fe2+、Fe3+ 的檢驗 檢驗Fe2+的方法:（a） KSCN法：先滴加 KSCN溶液，若溶液不顯血紅色，再滴加氯水，若溶液顯血紅色。說明原溶液中有Fe2+。（b）堿液法：現(xiàn)象檢驗Fe3+的方

4、法（a） KSCN法：現(xiàn)象（b）堿液法：現(xiàn)象典型例題：【例1】在鐵和銅的混合物中，加入不足量的稀硝酸，反應(yīng)后剩余金屬mi再向其中加入一定量的稀硫酸，充分振蕩后，剩余金屬m2g ,則mi和m2之間的關(guān)系是（）A. mi 一定大于 m2B. mi可能等于 m2C. m i 一定等于 m2C. mi可能大于 m2【例2】將鐵屑溶于過量鹽酸后，再加入下列物質(zhì)，會有三價鐵生成的是（）A.硫酸 B.氯水C.硝酸鋅D.氯化銅【例3】一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入250 ml 2 mol/L硝酸溶液中，反應(yīng)完全后，生成i.i2 L NO （標(biāo) 況），再向反應(yīng)后的溶液中加入 imol/LNaOH溶液，要使

5、鐵元素完全沉淀下來，所加入的 NaOH溶液體積最 少是（）A、450 mlB、500 ml C、400 mlD、不能確定【例4】 在由Fe、FeO、和Fe2O3組成的混合物中加入 100mL2mol/L的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），此時溶液中無 Fe3+離子，則下列判斷正確的是（）A .混合物里3種物質(zhì)反應(yīng)時消耗鹽酸的物質(zhì)的量之比為i:i:3B.反應(yīng)后所得溶液中的 Fe2+離子與Cl-離子的物質(zhì)的量濃度之比為2: iC.混合物里，F(xiàn)eO的物質(zhì)的量無法確定，但 Fe比Fe2O3的物質(zhì)的量多D.混合物里，F(xiàn)e2O3的物質(zhì)的量無法確定，但 Fe比FeO的物質(zhì)的量多【

6、例5】下列離子方程式書寫正確的是（）A.向澳化亞鐵溶液中通入過量氯氣：Fe2+2Br-+2cl2=Fe 3+ + Br2+ 4ClB.三氯化鐵溶液跟過量氨水反應(yīng)Fe 3+3NH 3?H2O = Fe(OH) 3 J+3NH 4+C .硫化亞鐵與鹽酸反應(yīng)S2- +2H +=H 2s TD .過量鐵粉與稀 HNO 3 反應(yīng)：Fe+4H + +NO 3 = Fe 3+ +NO T+2H 2O【例6】下列各組離子一定能大量共存的是()A.在含大量 Fe3+的溶液中NH4+、Na+、Cl-、SCNB.在強堿性溶液中Na+、K+、Al(OH)4-、CO32-C,在 c(H+)=10 13mol L 1 的

7、溶液中NH4+、Al3+、SO42-、NO3-D,在 pH=1 的溶液中K+、Fe2+、Cl-、NO3-【例7】下圖是中學(xué)常見物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。已知：a. A為淡黃色固體，B為導(dǎo)致“溫室效應(yīng)”的主要物質(zhì)；b. E為常見金屬，J為紅褐色沉淀；c. G在實驗室中常用于檢驗 B的存在；d. L是一種重要的工業(yè)原料，常用于制造炸藥，濃溶液常呈黃色?；卮鹣铝袉栴}：(1)A的電子式 。(2)反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。反應(yīng)的離子方程式為 。(3)若參加反應(yīng)的A的質(zhì)量為39 g ,則消耗CO 2的體積(標(biāo)況下)為 L。【例9】提供試劑藥品：細鐵釘，鋅片、 FeCl2溶液、FeCl3溶液、稀硫酸、NaOH溶液、氯水

8、、KSCN溶液。根據(jù)你所學(xué)知識分析以上物質(zhì)之間的反應(yīng)，然后對這些反應(yīng)進行分類，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：(1) Fe作還原劑的反應(yīng)有 (2) Fe 2+作還原劑的反應(yīng)有 (3) Fe 2+作氧化劑的反應(yīng)有 (4) Fe3+作氧化劑的反應(yīng)有 【例10】探究小組的同學(xué)在研究由Fe2+制備Fe(OH)2的過程中，甲、乙、丙、丁四位同學(xué)分別設(shè)計了如下4個實驗方案：甲方案：用不含 Fe3+的FeSO4溶液與用不含。2的蒸儲水配制的 NaOH溶液反應(yīng)制備Fe(OH) 2。乙方案：應(yīng)用鋼鐵吸氧腐蝕的原理，設(shè)計電池制備Fe(OH) 2。丙方案：按圖實驗，制備 Fe(OH) 2。丁方案：按圖實驗，制備 Fe(OH)

9、 2。(苯的作用是使電解質(zhì)溶液隔絕空氣)回答下列問題：在甲方案中，所用 FeSO4樣品通常部分被氧化，寫出在配制FeSO4溶液時，其操作過程及反應(yīng)的離子方程式：在乙方案中，正極的電極反應(yīng)式是： 你認為該方案是否可行？ 若不可行請說明理由:梯源沼液在丙方案中，C是止水夾。當(dāng)容器 B、A中均加入試劑并塞好橡皮塞后，還需要的操是 在丁方案中，在兩電極之間的溶液中首先觀察到白色沉淀。請寫出b電極的電極反應(yīng)式：。則其電解質(zhì)溶液可以是下列三項中的。A.蒸儲水B. NaC1溶液C. NaOH溶液隨堂檢測：一.判斷正誤：正確的打“M”錯誤的打1 .在給定的實驗條件下，下列轉(zhuǎn)化無法實現(xiàn)：Fe2O3HCLaqi

10、FeCl3（aq）Ae水FeCl3（）2 . Al遇冷濃硫酸會鈍化，F(xiàn)e遇冷濃硫酸也能鈍化（）3 .鐵能被磁鐵吸引，則任何金屬都能被磁鐵吸引（）4 .過量的鐵粉與稀硝酸溶液反應(yīng)的離子方程式為：Fe+4H + + NO3=Fe3+ NO T +2H2。（）5 .鐵粉加入稀 H2SO4中的離子方程式為：2Fe + 6H+=2Fe3 + +3H2）6 .將NO2通入FeSO 4溶液中無明顯現(xiàn)象（）7 . Fe在適量C12中燃燒生成FeCl2和FeCl3（）8 .將NaOH溶液滴入FeSO 4溶液中，可以看到穩(wěn)定的白色沉淀（）9 .鐵與H2O（g）反應(yīng)的產(chǎn)物是黑色的 Fe2O3和H2（）10 .氧化亞

11、鐵與酸反應(yīng)的產(chǎn)物均是亞鐵鹽（）11 .除去FeCl2溶液中混有的FeCl3：加入過量鐵粉，過濾（）12 .除去FeCl 3酸性溶液中少量的 FeCl2：加入稍過量雙氧水后放置 （）答案：1. V 2.V 3.X 4.X 5.X 6.X 7.X 8.X 9. X 10. X 11. V 12. V二、聚焦高考：1.正誤判斷，正確的劃“，”，錯誤的劃“X”向 FeCl3溶液中加入 Mg（OH）2： 3Mg（OH） 2+2Fe3+=2Fe（OH） 3+3Mg2+ （v）（2）生鐵中含有碳，抗腐蝕能力比純鐵弱（力（2012 海南，10A）（3）Fe與S混合加熱生成 FeS2（沖（2012 重慶理綜，7

12、A）（4）因為Fe 3+有強氧化性，所以 FeCl 3溶液可用于回收廢舊電路板中的銅（v）（5）Fe與稀HNO3、稀H2SO4反應(yīng)均有氣泡產(chǎn)生，說明 Fe與兩種酸均發(fā)生置換反應(yīng)（X）（6）Fe在足量Cl2中燃燒生成 560 2和560 3（乃（2012 天津理綜，2D）（7）稀硫酸中加入鐵粉 2Fe+ 6H+=2Fe3+ + 3H2f（X）（2012 大綱全國卷，7D）2.下列圖示中能較長時間看到Fe(OH) 2白色沉淀的有ni答案 I、n、出、iv、v、w課后檢測:1.下列有關(guān)實驗裝置的說法正確的是()圖1圖3圖4A.用圖1裝置制取干燥純凈的 NH 3B.用圖2裝置實驗室制備Fe(OH) 2

13、C.用圖3裝置可以完成“噴泉”實驗D.用圖4裝置測量Cu與濃硝酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體的體積2.甲、乙、丙、丁、戊的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如右圖所示（反應(yīng)條件略去，箭頭表示一步轉(zhuǎn)化 ）。下列各組物質(zhì)中,不滿足圖示轉(zhuǎn)化關(guān)系的是（）r丙T甲乙丙戊NH302NOH2OFeH20H2Fe2O3AI2O3NaOH溶液NaAlO 2溶液過量CO 2W2O2C0202NaA. B.C.D.3.檢驗用硫酸亞鐵制得的硫酸鐵中是否含有硫酸亞鐵，可選用的試劑是（）A. NaOHB. KMnO 4C. KSCN D.苯酚4.為探究鐵及其化合物的氧化性和還原性，設(shè)計了如下實驗方案，其中符合實驗要求且完全正確的是實驗操作實驗現(xiàn)象離了反應(yīng)實驗

14、結(jié)論A在氯化亞鐵溶液中通入氯氣淺綠色溶液變成棕黃色溶液2Fe 2+C12-2Fe3+ +2Cl-Fe2+具有還原性B氯化亞鐵溶液中加入鋅片淺綠色溶液變成無色溶液Fe2+Zn - Fe+Zn 2+Zn具有還原性C在氯化鐵溶液中加入鐵粉棕黃色溶液變成淺綠色溶液Fe3+Fe-3Fe 2+鐵單質(zhì)具有還原性D在氯化鐵溶液中加入銅粉藍色溶液變成棕黃色溶液2Fe3+Cu -2Fe2+ +Cu2+Fe3+具有氧化性5.下列各組物質(zhì)中，物質(zhì)之間通過一步反應(yīng)就能實現(xiàn)圖示變化的是()物質(zhì)編號物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系abcdNONO 2N2HNO3Na2ONa2O2NaNaOHFeCl2FeCl3FeCuCl2Al2O3NaAl

15、O 2AlAl(OH) 3A. B.C.D.6.在檢3用FeCl 3溶液生產(chǎn)銅制印刷線路板后所得廢液成分的實驗中，下列根據(jù)實驗現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是（）A.向廢液中加入少量的葡萄糖溶液，無紅色沉淀產(chǎn)生，說明廢液中不含Cu2+B.向廢液中滴加硝酸酸化的 AgNO3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明廢液中含有Cl-C.向廢液中加少量鐵粉，充分反應(yīng)后無固體剩余，說明廢液中含有Fe3+D.向廢液中滴加KSCN溶液，無現(xiàn)象，再加入氯水后溶液呈血紅色，說明廢液中含有Fe2+7.用高鐵酸鈉（Na2FeO4）對河湖水消毒是城市飲水處理的新技術(shù)。已知反應(yīng)Fe2O3+3Na 2O2-2Na 2FeO 4+Na 2。，下列

16、說法正確的是（）A. Na 2O2既是氧化劑又是還原劑B. Na 2FeO 4既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物C. 3 mol Na 2O2發(fā)生反應(yīng)，有12 mol電子轉(zhuǎn)移 D.在NazFeO4中Fe為+4價，具有強氧化性，能消毒殺菌8 .在1 L溶液中含有Fe（NO 3）3和H2SO4兩種溶質(zhì)，其物質(zhì)白量濃度分別為 0.2 mol L-1和1.5 mol L-1,現(xiàn)向該溶液中加入39.2 g鐵粉使其充分反應(yīng)。下列有關(guān)說法正確的是（）A.反應(yīng)后溶液中Fe3+物質(zhì)的量為0.8 molB.反應(yīng)后產(chǎn)生13.44 L H 2（標(biāo)準(zhǔn)況）C.反應(yīng)后溶液中Fe2+和Fe3+物質(zhì)的量之和為0.9 molD.由于氧化性

17、：Fe3+H+,故反應(yīng)中先沒有氣體產(chǎn)生后產(chǎn)生氣體9 .鐵、鋁、銅及其化合物在生產(chǎn)、生活中有廣泛的用途。試回答下列問題：(1)鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖為 ;鐵、鋁、銅三種金屬的金屬活動性由弱到強的排列順序是 (2)制造電路板的工藝中，F(xiàn)eCl3溶液可以刻蝕銅箔，請寫出該反應(yīng)的離子方程式： 。(3)已知銅與稀硫酸不反應(yīng)，但銅片在稀硫酸中長時間加熱時溶液會呈藍色，請用化學(xué)方程式表示其原因：。(4)氯化鋁廣泛用作有機合成和石油工業(yè)的催化劑。將鋁土礦粉(主要成分為AI2O3)與焦炭混合后加熱，并通入氯氣，可得到氯化鋁，同時生成 CO。寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式： 該反應(yīng)中的氧化劑是。(5)某校興趣小組為測定一種鐵

18、鋁硅合金(FexAlySiz)粉末的組成，提出如下方案：準(zhǔn)確稱取1.46 g該合金粉末,加入過量鹽酸，充分反應(yīng)后過濾，測得剩余固體的質(zhì)量為0.07 g o向濾液中滴加足量NaOH濃溶液，充分?jǐn)嚢琛⑦^濾、洗滌得到固體。再將所得固體充分加熱、灼燒，得到紅棕色粉末1.60 go通過計算確定此合金的組成為(填化學(xué)式)。10 .已知三氯化鐵的熔點為 306 C,沸點為315 C,易溶于水并且有強烈的吸水性，能吸收空氣里的水分而潮解。某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)對氯氣與鐵的反應(yīng)及產(chǎn)物做了如下探究實驗。(1)裝置的連接順序為 。(2)飽和食鹽水的作用是 。(3)反應(yīng)一段時間后熄滅酒精燈，冷卻后將硬質(zhì)玻璃管及收集器中的物

19、質(zhì)一并快速轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，加入過量的稀鹽酸和少許植物油(反應(yīng)過程中不振蕩)，充分反應(yīng)后，進行如下實驗：淡黃色溶液中加入試劑 X生成淡紅色溶液的離子方程式為 。淡紅色溶液中加入過量 H2O2后溶液紅色加深的原因是 。(4)已知紅色褪去的同時有氣體生成，經(jīng)檢驗為。2。該小組同學(xué)對紅色褪去的原因進行探究。取褪色后溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液無明顯變化；第二份滴加試劑X,溶液出現(xiàn)紅色；第三份滴加稀鹽酸和BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀。另取同物質(zhì)的量濃度的FeCl3溶液滴加2滴試劑X,溶液變紅，再通入 。2,無明顯變化。實驗說明;實驗的目的是;得出結(jié)論：。11 .鐵及其化合物在日常生活中有廣泛應(yīng)用。

20、(1)寫出Fe(OH) 2轉(zhuǎn)化為Fe(OH) 3的化學(xué)方程式： 。(2)綠磯(FeSO 4 7H2O)是補血劑的原料，易變質(zhì)。檢驗綠磯是否變質(zhì)的試劑是 。設(shè)計實驗檢驗綠磯是否完全變質(zhì) 。(3)利用綠磯制備還原鐵粉的工業(yè)流程如下:還原 鐵粉(nh4),so4干燥過程主要是為了脫去游離水和結(jié)晶水，過程中會有少量FeC0 3 nH2O在空氣中被氧化為 FeOOH ,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為取干燥的FeCO3樣品12.49 g ,焙燒，最終得到還原鐵粉6.16 g,計算樣品中雜質(zhì) FeOOH的質(zhì)量為g。(4)以厥基化合物為載體運用化學(xué)平衡移動原理分離提純某納米級活性鐵粉(含有一些不反應(yīng)的雜質(zhì))，反應(yīng)裝置如

21、下圖。Fe(s)+5CO(g) -Fe(CO) 5(g) AH7 或 =)丁2,判斷理由是12 .鐵及其化合物有重要用途，如聚合硫酸鐵Fe2(OH)n(SO4)3Wm是一種新型高效的混凝劑，而高鐵酸鉀(其中鐵的化合價為+6)是一種重要的殺菌消毒劑，某課題小組設(shè)計如下方案制備上述兩種產(chǎn)品。請回答下列問題：若A為H2O(g),可以得到Fe3O4,寫出Fe與H2O(g)反應(yīng)的化學(xué)方程式： (2)若B為NaClO 3與稀硫酸，寫出其氧化 Fe2+的離子方程式(還原產(chǎn)物為Cl-): 若C為KNO3和KOH的混合物，寫出其與Fe2O3加熱共融制得高鐵酸鉀的化學(xué)方程式并配平:| KN。/1 |KOH | |

22、+ |kno2+| I(4)為測定溶液I中鐵元素的總含量，進行實驗：準(zhǔn)確量取20.00 mL溶液I于帶塞錐形瓶中，加入足量 H2O2,調(diào)節(jié)pHFe3+H + ,故首先發(fā)生的反應(yīng)為-Fe+4H +N O3 - Fe3+NO T+2H2O,NO3不足，據(jù)此計算消耗的Fe、H+的物質(zhì)的量分別為0.6 mol 2.4 mol , 生成 Fe3+ 0.6 mol ,然后發(fā)生反應(yīng)：Fe+2Fe 3+ 3Fe 2+ , 0.1 mol Fe 參與反應(yīng)生成 0.3 mol Fe 2+,消耗 0.2 mol Fe3+,則溶液中Fe3+的物質(zhì)的量是0.6 mol , A項錯誤、C項正確；反應(yīng)過程中不會產(chǎn)生氫氣，B

23、、D項錯誤。鏟9.(1)銅鐵鋁(或 CuFeAl)2CuSO 4+2H2O(3) 2Cu+O 2+2H2SO4(2) 2Fe 3+Cu 2Fe 2+Cu 2+ (4) Al 2O3+3C1 2+3C一2A1C1 3+3CO CI2 Fe 8Al 4Si【解析】 (3)在加熱條件下，溶解氧在酸性條件下將Cu轉(zhuǎn)化為Cu2+,反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Cu+O 2+2H2SO42CuSO 4+2H2O。0.07gV”1剩余固體為Si,即硅的物質(zhì)的量為 28gm01 =0.002 5 mol ,紅棕色粉末為Fe2O3,則合金中鐵的物質(zhì)1.60g的量為 160g mOl X2=0.02 mol ,合金中鋁的質(zhì)量為 1.46 g-0.07 g-0.02 molX56 g mol-1=0.2