2013年高考化學(xué) 教材回歸詳析 3.3 鐵及其重要化合物

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1、第三節(jié) 鐵及其重要化合物 考點(diǎn)梳理 1.了解鐵的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 2.了解鐵的重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。 一、鐵的性質(zhì) 1.物理性質(zhì) 銀白色光澤、密度大，熔沸點(diǎn)高，延展性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性較好、能被磁鐵吸引。 2.化學(xué)性質(zhì) 鐵是較活潑的金屬，鐵原子的最外層電子數(shù)為2個(gè)，可失去2個(gè)或3個(gè)電子而顯+2價(jià)或+3價(jià)，但+3價(jià)的化合物較穩(wěn)定。 （1）與非金屬反應(yīng)： 3Fe + 2O2Fe3O4 2Fe + 3C122FeCl3（鐵絲在氯氣中燃燒時(shí)，生成棕黃色的煙，加水振蕩后，溶液顯黃色） Fe + SFeS 說明 鐵跟氯氣、硫反應(yīng)時(shí)，分別生成+2價(jià)和+3價(jià)的鐵，說明

2、氧化性：氯氣＞硫． （2）與水反應(yīng)： ①在常溫下，在水和空氣中的O2、CO2等的共同作用下，F(xiàn)e易被腐蝕(鐵生銹)． ②在高溫下，鐵能與水蒸氣反應(yīng)生成H2：3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2 （3）與酸反應(yīng)： ①與非氧化性酸(如稀鹽酸、稀H2SO4等)的反應(yīng)．例如： Fe + 2H＋ ＝ Fe2＋ + H2↑ ②與氧化性酸。 a.HNO3(稀)過量時(shí)生成Fe3＋：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O。 b．鐵粉過量時(shí)生成Fe2＋：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O c.鐵遇到冷的濃H2SO4、濃HNO

3、3時(shí)，產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象，因此金屬鐵難溶于冷的濃H2SO4或濃HNO3中． (4)鐵與鹽溶液的反應(yīng) ①鐵能與比它活動(dòng)性弱的金屬的鹽溶液反應(yīng)，置換出這種金屬。 Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4。 ②鐵能與FeCl3溶液反應(yīng)生成FeCl2。離子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 二、鐵的重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用 1.鐵的氧化物 化學(xué)式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗稱 (鐵紅) (磁性氧化鐵) 化合價(jià) +2 +3 +2、+3 色、態(tài) 黑色粉未 紅棕色粉未 黑色晶體 水溶性 均不溶于水 和H+反應(yīng) FeO + 2H+ = Fe

4、2+ + H2O Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O Fe3O4 + 8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O 與CO的反應(yīng) 穩(wěn)定性 在空氣中氧化為Fe3O4 空氣中穩(wěn)定 在空氣中穩(wěn)定 制備 高溫熔融，過量的鐵與O2反應(yīng)：2Fe+O2 2FeO 氫氧化鐵加熱分解 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O 鐵在氧氣中燃燒 3Fe + 2O2 Fe3O4 【另】①FeO與硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式： 3FeO+10HNO3====3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O。 ②FeO、Fe2O3分別與HI溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式： FeO+2HI==

5、==FeI2+H2O、Fe2O3+6HI====2FeI2+I2+3H2O。 2.鐵的氫氧化物 氫氧化亞鐵-Fe(OH)2 氫氧化鐵- Fe(OH)3 顏色狀態(tài) 白色固體 紅褐色固體 水溶性 難溶于水 穩(wěn)定性 不穩(wěn)定，易被空氣中的氧氣氧化，顏色變化：白色→灰綠色→紅褐色 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 較穩(wěn)定空氣中久置會(huì)部分失水成鐵銹受熱易分解 與酸反應(yīng) Fe(OH)2+2H+====Fe2++2H2O Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O 制取 新制FeSO4溶液與NaOH溶液隔絕空氣反應(yīng)：Fe2+

6、+ 2OH- = Fe(OH)2↓ 鐵鹽與可溶性堿反應(yīng) Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓ 二者的關(guān)系 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：白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色 化學(xué)方程式為：4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3 【熱點(diǎn)難點(diǎn)】 一、鐵的三角轉(zhuǎn)化關(guān)系 1. .“鐵三角”中的轉(zhuǎn)化關(guān)系 2.應(yīng)用 （1）判斷離子共存 ①Fe2＋、Fe3＋均水解，與HCO、AlO、CO等因水解相互促進(jìn)，在溶液中不能大量共存。 ②Fe3＋與S2－、I－、HS－、SO，F(xiàn)e2＋與NO(H＋)、ClO－、Mn

7、O(H＋)在溶液中因發(fā)生氧化還原反應(yīng)不能大量共存。 （2）除雜方法(括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)) ①Fe2+(Fe3+)：加過量鐵粉過濾 ②FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2 ③FeCl2(CuCl2)：加過量鐵粉過濾 ④Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加過量強(qiáng)堿溶液過濾 （3）鹽溶液的配制與保存 ①Fe2＋的鹽溶液：加少量鐵粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相應(yīng)的酸，防止Fe2＋水解。 ②Fe3＋的鹽溶液：加少量相應(yīng)的酸防止Fe3＋水解。 （4）制備物質(zhì) 制備無水FeCl3——在HCl氣流中加熱蒸干FeCl3溶液。 制備Fe(OH)3膠體——向沸水中加入飽和Fe

8、Cl3溶液并煮沸至有紅褐色膠狀物出現(xiàn) 為止。 【典例1】某校探究性學(xué)習(xí)小組用已部分生銹的廢鐵屑制作印刷電路板的腐蝕劑，并回收銅。探究過程如下： 請回答下列問題： (1)步驟①中先加入熱的Na2CO3溶液除油污，操作甲的名稱是___________。 (2)步驟②中，除發(fā)生反應(yīng)Fe+2HCl====FeCl2+H2↑外，其他可能反應(yīng)的離子方程式為：______________________________。 (3)溶液C的顏色是________，溶液D中可能含有的金屬陽離子有_________。 (4)可以驗(yàn)證溶液B中是否含有Fe2+的一種試劑是________(填選項(xiàng)序號(hào))

9、。 a.稀硫酸 b.鐵 c.硫氰化鉀 d.酸性高錳酸鉀溶液 (5)操作乙的名稱是______，步驟⑤產(chǎn)生金屬銅的化學(xué)方程式為：______________________________________________。 【解析】(1)用熱的Na2CO3溶液除去廢鐵屑上的油污后，將兩者分離的方法是過濾。 (2)由于鐵銹的主要成分是Fe2O3，還發(fā)生反應(yīng)的離子方程式可能有：Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O、 Fe+2Fe3+====3Fe2+。 (3)由B→C發(fā)生的反應(yīng)為：2FeCl2+Cl2====

10、2FeCl3，F(xiàn)eCl3溶液呈棕黃色。向FeCl3溶液中加入印刷電路銅板，發(fā)生的反應(yīng)為：2FeCl3+Cu====2FeCl2+CuCl2 ，若Cu不足量，則溶液D中可能含有的金屬陽離子有Fe2+、Cu2+、Fe3+；若Cu足量，則溶液D中可能含有的金屬陽離子有Fe2+、Cu2+，所以溶液D中可能含有的金屬陽離子有Fe2+、Cu2+、Fe3+。 (4)由于Fe2+具有較強(qiáng)的還原性，能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以可用酸性高錳酸鉀溶液驗(yàn)證溶液B中是否含有Fe2+。 (5)由“D→E+氯氣+銅”知，操作乙是電解過程，反應(yīng)產(chǎn)生金屬銅的化學(xué)方程式：CuCl2 Cu+Cl2↑。 答案：(1)過濾

11、(2) (3)棕黃色 Fe2+、Cu2+、Fe3+ (4)d (5)電解 CuCl2 Cu+Cl2↑ 二、Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn) 1．溶液顏色 含有Fe2＋的溶液顯淺綠色 含有Fe3＋的溶液顯黃色 2．用KSCN溶液和氯水 相關(guān)離子方程式：2Fe2＋ + Cl2 ＝ 2Fe3＋ + 2Cl－ Fe3＋ + 3SCN－ ＝ Fe(SCN)3 （血紅色） 3. 用NaOH溶液或氨水 相關(guān)反應(yīng)方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(紅褐色) Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===

12、4Fe(OH)3 【提醒】　FeCl3溶液在與許多試劑反應(yīng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)特殊現(xiàn)象，可作為鑒別Fe3＋的依據(jù)。 (1)向FeCl3溶液中加幾滴KSCN溶液呈紅色； (2)FeCl3與NaOH溶液反應(yīng)，生成紅褐色沉淀； (3)向FeCl3溶液中加入過量Fe粉，溶液變淺綠色； (4)向FeCl3溶液中加入過量Cu粉，溶液變藍(lán)綠色； (5)將FeCl3溶液滴入到淀粉碘化鉀溶液中，溶液變藍(lán)色； (6)將飽和FeCl3溶液滴入沸水中，生成紅褐色Fe(OH)3膠體。 【典例2】下列離子的檢驗(yàn)方法合理的是( ) A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色，說明不含F(xiàn)e2+ B.向某溶液中通入Cl2

13、，然后再加入KSCN溶液變紅色，說明原溶液中含有Fe2+ C.向某溶液中加入NaOH溶液，得紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3+ D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色，說明該溶液中只含有Fe2+，不含有Mg2+ 【答案】選C。 【解析】向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色，說明含F(xiàn)e3+，但無法確定是否含F(xiàn)e2+；向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液變紅色，說明此時(shí)含F(xiàn)e3+，但Cl2有氧化性，無法確定原來溶液中是Fe2+還是Fe3+；向某溶液中加入NaOH溶液，得紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3+；向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色，說明該溶液中含有Fe2+，但由于紅褐色的掩蓋，無法說明是否含有Mg2+。