第07讲 铁及其化合物- 2024年高考化学大一轮复习【精讲精练+专题讲座】

第07讲 铁及其化合物 【化学学科素养】 1.宏观辨识与微观探析：认识铁及其化合物的性质及应用，能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。 2.科学态度与社会责任：利用铁及其化合物的性质，科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程，形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。 3.科学探究与创新意识：能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案，并进行实验探究。 【必备知识解读】 一、铁 1．自然界中铁的存在 铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝元素，居第四位。 铁元素在自然界中主要以+2价和+3价化合物的形式存在于铁矿石。 2．铁的冶炼（高炉炼铁） （1）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气 （2）工业炼铁得到的铁是：生铁（混合物） （3）高炉（炼铁炉）：从下到上化学方程式为： C+O2CO2 C+CO22CO（吸收热量） 3CO + Fe2O32Fe + 3CO2 （4）焦炭的作用： ①提供热量C+O2 CO2（放热反应） ②提供还原剂：C+CO22CO （5）炼铁过程中石灰石的主要作用是：将矿石中的二氧化硅转变为炉渣。 3．铁的物理性质和应用 (1)物理性质 纯铁具有银白色金属光泽，质软，有良好的延展性，密度是7.86g.cm-3,熔点为1535℃，沸点为2750℃，铁是电和热的良导体，铁可以被磁铁吸引。 (2)应用 钢铁是人类生活和生产中非常重要的材料，广泛应用用于生活用具、生产工具、建筑、机械、电力、桥梁、国防等领域。 二、铁的化学性质 1．铁与非金属单质反应 （1）铁与氧气反应：3Fe+2O2(纯) Fe3O4 现象：剧烈燃烧，放出大量热，火星四射，产生黑色固体。 （2）铁与氯气反应: 2Fe+3Cl2=2FeCl3 现象：剧烈燃烧，放出大量热，产生棕黄色烟。 （3）铁与硫反应：Fe+SFeS 2．铁与酸反应 （1）铁与非氧化性酸反应 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ （2）铁与稀硝酸反应情况： ①铁少量：Fe＋4HNO3(稀)＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O ②铁过量：3Fe＋8HNO3(稀)＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 可用数轴表示如下： 3．铁与盐（溶液）反应 （1）与铜盐：Fe+Cu2+= Fe2＋＋Cu （2）与铁盐：Fe+ 2Fe3＋=3Fe2＋ 4．铁与水反应 化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 （1）实验结束时，先将导气管撤出，再移动酒精灯，以防止倒吸。 （2）铁不能与冷水、热水反应，但高温下能与水蒸气反应。 （3）铁与水蒸气反应的实验中，湿棉花的作用是加热时产生水蒸气。 （4）现象为加热时试管内铁粉红热，点燃从试管中逸出的气体可听到爆鸣声。 三、铁的氧化物 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 名称（俗称） 氧化亚铁 氧化铁（铁红） 四氧化三铁（磁性氧化铁） 物质类别 碱性氧化物 碱性氧化物 —— 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 铁的价态 ＋2价 ＋3价 ＋2价，＋3价 与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 共性 高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成单质铁 与CO化碳反应：FexOy＋y COx Fe＋y CO2 四、铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 溶解性 难溶于水 难溶于水 与盐酸反应 Fe(OH)2＋2H＋=== Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋=== Fe3＋＋3H2O 受热分解 — 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 制法 可溶性亚铁盐与碱反应： Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱反应： Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 二者的关系 空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 【特别提醒】 ①FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与HNO3反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。 ②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe3＋被I－还原为Fe2＋。 五、Fe2＋和Fe3＋的检验 1．亚铁盐 (1)Fe2＋的氧化性和还原性 含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O