2024屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第三章金屬及其化合物第2講鐵及其化合物課件PPT-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

逐點(diǎn)清(一)　鐵、鐵的氧化物和氫氧化物 (一)鐵的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1．鐵的結(jié)構(gòu)
2．鐵的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)
(2)化學(xué)性質(zhì)　①與非金屬反應(yīng)
④與鹽(Cu2＋、Fe3＋)反應(yīng)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。[注意]　鐵與弱氧化劑(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反應(yīng)時(shí)被氧化為Fe2＋，鐵與強(qiáng)氧化劑(如Cl2、Br2、HNO3等)反應(yīng)時(shí)被氧化為Fe3＋。
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
[注意]　①FeO和Fe3O4與HNO3反應(yīng)時(shí)，除考慮與H＋的反應(yīng)外，還考慮Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3與HI反應(yīng)時(shí)，除考慮與H＋的反應(yīng)外，還考慮Fe3＋被I－還原為Fe2＋。
微點(diǎn)小練1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)鐵位于元素周期表中第四周期ⅧB族d區(qū) ( )(2)鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑，所以鐵在自然界中全部以化合態(tài)存在 ( )(3)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3，在少量Cl2中燃燒生成FeCl2 ( )(4)Fe與稀HNO3反應(yīng)后溶液中一定存在Fe3＋ ( )(5)Fe3O4中Fe的化合價(jià)有＋2價(jià)和＋3價(jià)，因而Fe3O4是FeO與Fe2O3的混合物( )(6)可以用鐵制容器運(yùn)輸濃HNO3和濃H2SO4，理由是Fe與這兩種酸不反應(yīng)( )(7)Fe(OH)2是白色固體，在空氣中易被O2氧化而表現(xiàn)強(qiáng)還原性 ( )
2．如圖兩圓相交部分A、B、C、D分別表示兩物質(zhì)間的反應(yīng)。請(qǐng)寫出相應(yīng)的離子方程式。
[題點(diǎn)考法·全面練通]題點(diǎn)(一)　鐵、鐵氧化物1．下列有關(guān)鐵的化學(xué)反應(yīng)的敘述正確的是 (　 )A．室溫下，過(guò)量Fe與濃硫酸反應(yīng)生成FeSO4B．加熱時(shí)，過(guò)量Fe與氯氣反應(yīng)生成FeCl2C．高溫下，鐵與水蒸氣反應(yīng)有Fe3O4生成D．高溫下，鐵粉與氧化鋁粉末反應(yīng)生成單質(zhì)鋁答案：C
2．有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140 mL 5.0 ml·L－1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025 ml Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3＋，則該樣品可能的化學(xué)式為 (　 )A．Fe2O3 B．Fe3O4C．Fe4O5 D．Fe5O7解析：根據(jù)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知鐵的“氧化物”樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 ml×2＝0.05 ml，根據(jù)電荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，則n(Fe3＋)＝0.2 ml，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故該氧化物可表示為FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。
題點(diǎn)(二)　Fe(OH)2的制備實(shí)驗(yàn)探究3．下列各圖中能用于制備Fe(OH)2的裝置是________(填序號(hào))。
(1)若用②裝置制備，簡(jiǎn)述制備原理與操作為__________________________________________________________________________________。(2)⑤中的苯能否用CCl4替換__________，理由是______________________________________________________________________。(3)若用④制備，試管中的現(xiàn)象為______________，有關(guān)化學(xué)方程式為_____________________________________________________________。
解析：因?yàn)镕e(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要制備Fe(OH)2，就要排出裝置中的氧氣或空氣。①②原理一樣，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中；③的原理為鐵作陽(yáng)極產(chǎn)生Fe2＋，與電解水產(chǎn)生的OH－結(jié)合生成Fe(OH)2，且液面用煤油保護(hù)，能防止空氣進(jìn)入；⑤中液面加苯阻止了空氣進(jìn)入；④由于空氣中的氧氣，能迅速將Fe(OH)2氧化，因而不能制備Fe(OH)2。
答案：①②③⑤(1)鐵與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，讓氫氣趕盡裝置內(nèi)空氣，當(dāng)B中導(dǎo)管處氫氣純凈，關(guān)閉止水夾a，F(xiàn)eSO4溶液被壓入到氫氣保護(hù)下的NaOH溶液中　(2)否　CCl4比FeSO4溶液的密度大，在下層，無(wú)法隔絕空氣　(3)生成的白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色　FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
[思維建模]　Fe(OH)2制備的三種思維方法(1)有機(jī)覆蓋層法將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空氣與Fe(OH)2接觸發(fā)生反應(yīng)，如圖1所示。
(2)還原性氣體保護(hù)法用H2將裝置內(nèi)的空氣排盡后，再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合，這樣可長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀，如圖2所示。(3)電解法用鐵作陽(yáng)極，電解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆蓋一層苯(或煤油)，如圖3所示。總之，F(xiàn)e(OH)2制備的關(guān)鍵：①溶液中不含F(xiàn)e3＋和O2等氧化性物質(zhì)；②制備過(guò)程中，保證生成的Fe(OH)2在密閉隔絕空氣的體系中?！　?br/>逐點(diǎn)清(二)　鐵鹽(Fe3＋)、亞鐵鹽(Fe2＋)的性質(zhì)及轉(zhuǎn)化　　　　　 (一)鐵鹽和亞鐵鹽的性質(zhì)1．亞鐵鹽含有Fe2＋的溶液，呈淺綠色，既有氧化性，又有還原性。
(5)其他重要的鐵鹽及應(yīng)用
3．Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化
(二)Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)1．用KSCN溶液和氯水
2．菠菜常用作補(bǔ)鐵食品之一，為探究其中鐵元素的價(jià)態(tài)，現(xiàn)進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)。(1)取新鮮的菠菜10 g，將菠菜剪碎后放在研缽中研磨，然后倒入燒杯中，加入30 mL蒸餾水，攪拌。將上述濁液過(guò)濾，得到的濾液作為實(shí)驗(yàn)樣品。分置于兩支試管中。(2)向一支試管中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，現(xiàn)象為__________，說(shuō)明濾液中含F(xiàn)e2＋，反應(yīng)的離子方程式為______________________________。
(3)向另一支試管中加入少量稀硝酸，然后加入幾滴KSCN溶液，溶液呈________色。能否說(shuō)明濾液中含F(xiàn)e3＋，試分析其原因：___________________________________________________________________________。答案：(2)生成藍(lán)色沉淀　3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓　(3)紅　不能，濾液中的Fe2＋，加入稀硝酸后生成Fe3＋，干擾Fe3＋檢驗(yàn)
[題點(diǎn)考法·全面練通]題點(diǎn)(一)　Fe2＋、Fe3＋的主要性質(zhì)及相互轉(zhuǎn)化1．將0.2 ml·L－1的KI溶液和0.05 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液等體積混合充分反應(yīng)后，取混合液分別完成下列實(shí)驗(yàn)，能說(shuō)明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I(xiàn)2的是 (　 )A．向混合液中滴入KSCN溶液，溶液變紅色B．向混合液中滴入AgNO3溶液，有黃色沉淀生成C．向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有藍(lán)色沉淀生成D．向混合液中滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)色
解析：0.2 ml·L－1的KI溶液和0.05 ml·L－1Fe2(SO4)3溶液等體積混合，KI過(guò)量，向混合液中滴入KSCN溶液，溶液變紅色，說(shuō)明溶液中仍含有Fe3＋，能說(shuō)明溶液中存在化學(xué)平衡2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I(xiàn)2，A項(xiàng)正確；KI過(guò)量，溶液中存在I－，B項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)生成Fe2＋，向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有藍(lán)色沉淀生成，只能說(shuō)明溶液中含有Fe2＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤；該反應(yīng)生成I2，向混合液中滴入淀粉溶液，溶液變藍(lán)色，說(shuō)明溶液中含有碘單質(zhì)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的鐵屑，反應(yīng)完全后將固體濾出，下列說(shuō)法中正確的是 (　 )A．若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽(yáng)離子是Fe2＋，一定不含Cu2＋B．若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽(yáng)離子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋C．若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽(yáng)離子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋D．若濾出的固體中含有鐵和銅，則溶液中一定含有的陽(yáng)離子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋
解析：氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入鐵粉后有固體剩余，F(xiàn)e3＋一定不存在；若剩余固體全部都是Cu，溶液中還可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置換；若剩余固體是Cu和Fe，則溶液中不可能有Cu2＋和Fe3＋。
3．(2021·廣東等級(jí)考)部分含鐵物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價(jià)關(guān)系如圖所示。下列推斷不合理的是 (　 )
[歸納拓展]　鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系鐵是一種典型的變價(jià)金屬，相應(yīng)的化合物很多。化合價(jià)有＋2、＋3、＋6價(jià)，其中＋2、＋3價(jià)最為常見(jiàn)，＋6價(jià)存在于高鐵酸鹽中(如K2FeO4)，不同價(jià)態(tài)的物質(zhì)在一定條件下可以轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)人類需要的物質(zhì)。
題點(diǎn)(二)　Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究4．某小組在驗(yàn)證反應(yīng)“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到Fe3＋，發(fā)現(xiàn)和探究過(guò)程如下。向硝酸酸化的0.05 ml·L－1硝酸銀溶液(pH≈2)中加入過(guò)量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底部有黑色固體，溶液呈黃色。(1)檢驗(yàn)產(chǎn)物①取出少量黑色固體，洗滌后，______________________________________________________________________________(填操作和現(xiàn)象)，證明黑色固體中含有Ag。
②取上層清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說(shuō)明溶液中含有________。(2)針對(duì)“溶液呈黃色”，甲認(rèn)為溶液中有Fe3＋，乙認(rèn)為鐵粉過(guò)量時(shí)不可能有Fe3＋，乙依據(jù)的原理是_______________________________________(用離子方程式表示)。針對(duì)兩種觀點(diǎn)繼續(xù)實(shí)驗(yàn)：①取上層清液，滴加KSCN溶液，溶液變紅，證實(shí)了甲的猜測(cè)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生，且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時(shí)間有關(guān)，對(duì)比實(shí)驗(yàn)記錄如下：
解析：(1)①加入足量稀鹽酸(或稀硫酸)酸化，固體未完全溶解。②K3[Fe(CN)6]是檢驗(yàn)Fe2＋的試劑，所以產(chǎn)生藍(lán)色沉淀說(shuō)明含有Fe2＋。(2)過(guò)量鐵粉與Fe3＋反應(yīng)生成Fe2＋，F(xiàn)e＋2Fe3＋===3Fe2＋。②O2氧化Fe2＋反應(yīng)為4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O。白色沉淀是AgSCN，所以實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)明含有Ag＋，Ag＋可能氧化Fe2＋生成Fe3＋。答案：(1)①加入足量稀鹽酸(或稀硫酸)酸化，固體未完全溶解?、贔e2＋　(2)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋?、?Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O　加入KSCN溶液后生成白色沉淀
題點(diǎn)(三)　涉及鐵元素的微型化工流程5．(2023·江蘇名校聯(lián)考)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種氧化性較強(qiáng)的多功能水處理劑，工業(yè)上制備K2FeO4固體的工藝流程如下：
下列說(shuō)法不正確的是 (　 )A．生成Na2FeO4的離子方程式為3ClO－＋2Fe3＋＋10OH－===2FeO＋5H2O＋3Cl－B．混合物中的固體為NaCl與NaNO3C．實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行操作Ⅰ時(shí)需要用到的玻璃儀器是燒杯與漏斗D．最后一步操作利用了K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4解析：根據(jù)題意可知操作Ⅰ為過(guò)濾，需用到的玻璃儀器有燒杯、漏斗和玻璃棒，C錯(cuò)誤。
6．工業(yè)廢棄物的資源化回收再利用，可以更大限度的發(fā)揮原材料的價(jià)值。如圖是工業(yè)生產(chǎn)納米磁性氧化鐵的流程：
解析：Na2CO3溶液水解顯堿性，浸泡廢鐵屑可以使其表面的油脂水解以除去，但不能除去表面的鐵銹，故A錯(cuò)誤；廢鐵屑被硫酸溶解生成硫酸亞鐵，生成的亞鐵離子被過(guò)氧化氫部分氧化生成鐵離子，形成亞鐵離子和鐵離子的混合溶液，若生產(chǎn)中不通入N2，暴露在空氣中生產(chǎn)，亞鐵離子會(huì)被空氣中的氧氣氧化成鐵離子，將不能得到高純度四氧化三鐵產(chǎn)品，其中會(huì)混入氧化鐵雜質(zhì)，故B、C正確；最終產(chǎn)品為四氧化三鐵，其中Fe2＋和Fe3＋的數(shù)量之比為1∶2，因此溶液A中Fe2＋和Fe3＋的濃度之比為1∶2，故D正確。
[思維建模]　含F(xiàn)e2＋、Fe3＋的除雜方法

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