2024高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)第三章第2課時鐵及其重要化合物的性質(zhì)教案魯科版

PAGE9-第2課時鐵及其重要化合物的性質(zhì)[課型標(biāo)簽:學(xué)問課基礎(chǔ)課]學(xué)問點(diǎn)一鐵及鐵的化合物一、鐵的存在與性質(zhì)1.鐵元素的存在形式2.鐵的物理性質(zhì)顏色狀態(tài)導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性特性地殼含量銀白色固體良好被磁鐵吸引占第4位3.鐵的化學(xué)性質(zhì)單質(zhì)鐵性質(zhì)活潑,有較強(qiáng)的還原性,主要化合價為+2價和+3價。(1)與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)(2)與水的反應(yīng)常溫下鐵與水不反應(yīng),在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng):3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。(3)與酸的反應(yīng)(4)與某些鹽溶液反應(yīng)4.鐵的冶煉(1)原料:鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石。(2)設(shè)備:高爐。(3)主要反應(yīng)①還原劑的生成:C+O2CO2,CO2+C2CO;②鐵的還原:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2;③造渣反應(yīng):CaCO3CaO+CO2↑,CaO+SiO2CaSiO3。二、鐵的氧化物與氫氧化物1.鐵的氧化物(1)物理性質(zhì)化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗稱鐵紅磁性氧化鐵色態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體溶解性難溶于水難溶于水難溶于水鐵的價態(tài)+2價+3價+2價,+3價(2)化學(xué)性質(zhì)FeO、Fe2O3、Fe3O4與鹽酸反應(yīng)的離子方程式分別為FeO+2H+Fe2++H2O,Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O,Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O。2.鐵的氫氧化物化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3色態(tài)白色固體紅褐色固體溶解性難溶于水難溶于水與鹽酸反應(yīng)Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+Fe3++3H2O受熱分解2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O制法可溶性亞鐵鹽與堿反應(yīng):Fe2++2OH-Fe(OH)2↓可溶性鐵鹽與堿反應(yīng):Fe3++3OH-Fe(OH)3↓兩者的關(guān)系空氣中,Fe(OH)2能夠特別快速地被氧氣氧化成Fe(OH)3,現(xiàn)象是白色沉淀快速變成灰綠色,最終變成紅褐色,化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3三、重要的鐵鹽1.三氯化鐵(FeCl3):棕黃色固體,一種常見的氧化劑,能與多種還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng),能回收廢銅,其反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++CuCu2++2Fe2+。2.綠礬(FeSO4·7H2O):一種重要的還原劑,可用作補(bǔ)血劑及植物的補(bǔ)鐵劑。3.高鐵酸鉀(K2FeO4):深紫色晶體,具有強(qiáng)氧化性,可用作水處理劑和高能電池。4.鐵銨礬[NH4Fe(SO4)2·12H2O]:無色晶體,易溶于水,常用作化學(xué)分析試劑、藥物和織物媒染劑。5.赤血鹽[K3Fe(CN)6]:紅色晶體,易溶于水,常用于檢驗(yàn)Fe2+,生成藍(lán)色沉淀。[名師點(diǎn)撥](1)Fe3O4的組成可用氧化物的形式表示為FeO·Fe2O3,即有的鐵顯+2價,的鐵顯+3價。(2)FeO、Fe3O4、Fe(OH)2與足量HNO3反應(yīng)時,發(fā)生氧化還原反應(yīng),Fe2+被HNO3氧化生成Fe3+。(3)Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3與足量HI反應(yīng)時,發(fā)生氧化還原反應(yīng),Fe3+被I-還原生成Fe2+。(4)Fe(NO3)2溶液酸化后,H+、具有強(qiáng)氧化性,會將Fe2+氧化成Fe3+。1.(2024·海南海口靈山中學(xué)月考)《本草圖經(jīng)》中關(guān)于綠礬的分解有如下描述:“綠礬形色似樸消(Na2SO4·10H2O)而綠色,取此物置于鐵板上,聚炭封之,囊袋吹令火熾,其礬即沸,流精彩赤如融金汁者是真也?！睂Υ硕卧挼恼f明中確定錯誤的是(B)A.綠礬的化學(xué)式為FeSO4·7H2OB.綠礬分解過程中沒有發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移C.“色赤”物質(zhì)可能是Fe2O3D.流出的液體中可能含有硫酸解析:綠礬在加熱時會溶解在結(jié)晶水中,然后發(fā)生分解,化學(xué)方程式為2FeSO4·7H2OFe2O3+SO2↑+SO3↑+14H2O,鐵的化合價由+2價上升到+3價,S由+6價降低到+4價,所以綠礬分解是氧化還原反應(yīng),有電子轉(zhuǎn)移;三氧化硫溶于水生成硫酸。故選B。2.下列有關(guān)鐵及其化合物的說法中不正確的是(D)A.工業(yè)上在高溫下用CO還原含F(xiàn)e2O3的鐵礦石煉鐵B.鐵在純氧中燃燒或高溫下和水蒸氣反應(yīng)均能得到Fe3O4C.工業(yè)上可用鐵質(zhì)容器儲存、運(yùn)輸濃硝酸和濃硫酸D.氯化鐵溶液有較強(qiáng)氧化性,故可用作凈水劑解析:氯化鐵溶液作凈水劑是因?yàn)殍F離子水解生成氫氧化鐵膠體,不是因?yàn)榫哂袕?qiáng)氧化性,故選D。3.由硫鐵礦燒渣(主要成分:Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到綠礬(FeSO4·7H2O),再通過綠礬制備鐵黃[FeO(OH)]的流程如下:燒渣溶液綠礬鐵黃已知:FeS2和鐵黃均難溶于水下列說法不正確的是(C)A.步驟①,最好用硫酸來溶解燒渣B.步驟②,涉及的離子方程式為FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2+16H+C.步驟③,將溶液加熱到有較多固體析出,再用余熱將液體蒸干,可得純凈綠礬D.步驟④,反應(yīng)條件限制不當(dāng)會使鐵黃中混有Fe(OH)3解析:因?yàn)橐频镁G礬,不引入其他雜質(zhì)離子,用H2SO4進(jìn)行酸溶,A項(xiàng)正確;Fe3+將FeS2中-1價S氧化為,B項(xiàng)正確;由于綠礬含有結(jié)晶水,不用蒸發(fā)結(jié)晶,而用蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方式,C項(xiàng)不正確;若氨水過量,則鐵黃中混有Fe(OH)3固體,D項(xiàng)正確。4.(2024·河北承德一中月考)鐵、銅混合粉末18.0g加入100mL5.0mol·L-1FeCl3溶液中,剩余固體質(zhì)量為3.2g。下列說法正確的是(B)A.剩余固體是鐵、銅混合物B.原固體混合物中銅的質(zhì)量是9.6gC.反應(yīng)后溶液中n(Fe3+)=0.10molD.反應(yīng)后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.5mol解析:鐵的還原性大于銅,鐵、銅混合粉末加入FeCl3溶液中,鐵先反應(yīng);FeCl3的物質(zhì)的量為0.5mol,設(shè)0.5mol鐵離子完全反應(yīng)消耗銅m1g、鐵m2g,則有:Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,依據(jù)Cu～2Fe3+關(guān)系,=,解得m1=16;Fe+2Fe3+3Fe2+,依據(jù)Fe～2Fe3+關(guān)系,=,解得m2=14,溶解的金屬質(zhì)量為(18.0-3.2)g=14.8g,因?yàn)?4<14.8<16,所以鐵完全反應(yīng),銅部分反應(yīng),且鐵離子完全反應(yīng),A、C錯誤;設(shè)反應(yīng)消耗銅的物質(zhì)的量為xmol,反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量為ymol,則有64x+56y=14.8,x+y=0.25,解得x=0.1、y=0.15,原混合物中銅的質(zhì)量是0.1mol×64g·mol-1+3.2g=9.6g,B正確,依據(jù)反應(yīng)方程式可知,反應(yīng)后的溶液中:n(Fe2+)=2n(Cu)+3n(Fe)=2xmol+3ymol=2×0.1mol+3×0.15mol=0.65mol;反應(yīng)后溶液中銅離子的物質(zhì)的量為n(Cu2+)=n(Cu)=0.1mol,n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.65mol+0.1mol=0.75mol,D錯誤。學(xué)問點(diǎn)二Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)及鐵三角的應(yīng)用1.Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)(1)Fe2+的檢驗(yàn)①樣品溶液無現(xiàn)象溶液變紅色,證明含有Fe2+②樣品溶液產(chǎn)生白色絮狀沉淀,快速變成灰綠色,最終變?yōu)榧t褐色,證明含有Fe2+③樣品溶液生成藍(lán)色沉淀,證明含有Fe2+(2)Fe3+的檢驗(yàn)①樣品溶液溶液變紅色,證明含有Fe3+②樣品溶液產(chǎn)生紅褐色沉淀,證明含有Fe3+(3)混合溶液中Fe3+、Fe2+的檢驗(yàn)Ⅰ.Fe3+的檢驗(yàn)①混合溶液溶液變紅色,說明含有Fe3+②混合溶液試紙變藍(lán)色,說明含有Fe3+Ⅱ.Fe2+的檢驗(yàn)①混合溶液酸性KMnO4溶液紫紅色褪去,說明含有Fe2+②混合溶液溴水褪色,說明含有Fe2+③混合溶液生成藍(lán)色沉淀,說明含有Fe2+2.“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系完成下列改變的離子方程式,體會Fe2+與Fe3+轉(zhuǎn)化條件。①將H2S氣體通入FeCl3溶液中產(chǎn)生淡黃色沉淀:H2S+2Fe3+S↓+2Fe2++2H+。②將FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液中,溶液變藍(lán):2I-+2Fe3+I2+2Fe2+。③FeCl3可溶解鐵片:2Fe3++Fe3Fe2+。④FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色:5Fe2+++8H+5Fe3++Mn2++4H2O。⑤將FeCl2溶液滴入HNO3溶液中,有無色氣體放出:3Fe2+++4H+3Fe3++NO↑+2H2O。(2)應(yīng)用①鹽溶液的配制與保存②物質(zhì)的制備③除雜主要物質(zhì)雜質(zhì)除雜方法Fe2+Fe3+加過量鐵粉后過濾FeCl3FeCl2加氯水或H2O2Fe2+Cu2+加過量鐵粉后過濾FeAl加過量NaOH溶液后過濾Fe2O3Al2O3、SiO2加過量NaOH溶液后過濾1.(2024·山東省試驗(yàn)中學(xué)診斷)下列物質(zhì)中可用于除去CuCl2中混有的Fe3+,且不引入新雜質(zhì)的是(C)A.Fe B.Cu C.CuO D.NaOH解析:CuCl2能與鐵粉反應(yīng)生成氯化亞鐵和銅,引入新的雜質(zhì),不符合除雜原則,故A錯誤;Fe3+與Cu反應(yīng)生成Fe2+和Cu2+,引入新的雜質(zhì),不符合除雜原則,故B錯誤;Fe3+水解溶液顯酸性,Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,加入CuO可以使平衡不斷正移產(chǎn)生Fe(OH)3沉淀,同時不引入新的雜質(zhì),符合除雜原則,故C正確;CuCl2與Fe3+都能與NaOH反應(yīng)生成沉淀,不符合除雜原則,故D錯誤。2.下列檢驗(yàn)試劑選用正確的是(C)A.用氯水、KSCN溶液檢驗(yàn)FeCl3中是否有FeCl2B.用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)FeCl3中是否有FeCl2C.用NaOH溶液檢驗(yàn)MgCl2中是否有FeCl2D.用硝酸檢驗(yàn)?zāi)滁S色固體是純銅還是黃銅解析:A項(xiàng)中的Fe3+產(chǎn)生的干擾無法消退;B項(xiàng)中酸性KMnO4還能氧化Cl-;C項(xiàng)中雖然Mg2+也能形成白色沉淀,但若有Fe2+,則生成的白色沉淀顏色會發(fā)生改變;D項(xiàng)中純銅和黃銅均能溶解在硝酸中。3.在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入確定量的鐵屑,反應(yīng)完全后將固體濾出,下列說法中正確的是(D)A.若濾出的固體中只有銅,則溶液中確定含有的陽離子是Fe2+,確定不含Cu2+B.若濾出的固體中只有銅,則溶液中確定含有的陽離子是Fe2+,可能含Cu2+和Fe3+C.若濾出的固體中只有銅,則溶液中確定含有的陽離子是Fe3+和Fe2+,確定不含Cu2+D.若濾出的固體中含有鐵和銅,則溶液中確定含有的陽離子是Fe2+,確定不含Cu2+和Fe3+解析:氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,加入鐵粉后有固體剩余,Fe3+確定不存在;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,則溶液中不行能有Cu2+。4.硫酸亞鐵晶體(FeSO4·7H2O)在醫(yī)藥上作補(bǔ)血劑。某課外小組測定該補(bǔ)血劑中鐵元素的含量。試驗(yàn)步驟如下:請回答下列問題:(1)證明步驟①濾液中含有Fe2+的方法:取樣,先滴加KSCN溶液,再滴加,該過程的現(xiàn)象為

。(2)步驟②加入過量H2O2的目的是

。(3)步驟③中反應(yīng)的離子方程式是

。(4)步驟④中一系列處理的操作步驟:過濾、、灼燒、、稱量。(5)若試驗(yàn)中鐵無損耗,則每片補(bǔ)血劑中含鐵元素的質(zhì)量為g。解析:(1)證明步驟①濾液中含有Fe2+的方法:取樣,先滴加KSCN溶液,再滴加氯水(或雙氧水、稀硝酸等),若加入KSCN溶液不變色,加入氯水溶液變?yōu)榧t色,則說明濾液中含有Fe2+。(2)由于H2O2具有氧化性,加入過量H2O2的目的是將Fe2+全部氧化為Fe3+。(3)步驟③的目的是將Fe3+全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,所以步