2026届高三高考一轮专题复习课件: 专题二 铁及其化合物

南山中学 李晓红 一轮专题复习 班级：2023级33.37.44班 时间：2025年 7月 16 日 专题二 铁及其化合物 学习目标 1. 全面系统的复习铁及其化合物的结构和性质，进一步深化“结构决定性质”的学科观念。 2.构建“结构——性质——用途——制备——应用”的知识模型。从物质类别和元素价态认识变价元素之间的转化关系，丰富研究物质的思路和方法 重点：铁盐与亚铁盐的转化、铁离子的检验。 难点：铁的化合物的制备、铁的化合物的转化，铁有关的知识体系的建立。 系统复习思路 一.铁的位置与结构 周期表中的位置 基态电子排布式 基态电子排布图 原子结构示意图 第四周期第Ⅷ族 [Ar]3d64s2 常温，铁的体心立方晶胞图 一.铁的结构与性质关系 价电子排布式 价电子排布图 原子结构示意图 化学性质：还原性，与O2、Cl2、H2O(g)、酸、盐等反应 3d64s2 Fe（Ⅱ） Fe（Ⅲ） 二.铁的物理性质——黑色金属 铁丝或铁块：银白色 铁片：银白色是由于其表面平滑，能够有效反射光线展现出铁本身的颜色； 铁粉：黑色是由于铁粉失去单晶的规则排列，表面结构松散且无固定形状，无法有效反射光线。当光线照射到铁粉表面时，大部分被吸收而非反射，仅有少量光线通过漫反射进入人眼，因此呈现黑色。 二.铁的主要化学性质 1.铁与酸反应 与非氧化性酸反应制备H2的通式：Fe＋2H+=Fe2＋＋H2↑ 与足量稀HNO3反应：Fe＋4H+＋NO3-＝Fe3＋＋2H2O＋NO↑ 与少量稀HNO3反应：3Fe＋8H+＋2NO3-＝3Fe2＋＋4H2O＋2NO↑ 提醒：铁在冷的浓硫酸或冷的浓硝酸中钝化，加热反应会SO2、NO2等 可以用铁制容器来盛装冷的浓硫酸和冷的浓硝酸 2.铁与非金属单质反应 不纯的铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生锈 3.铁与水蒸气反应： 1.阐述实验原理 2.简述操作流程 3.描述实验现象 4.清楚注意事项 Fe3O4可以改写成： Fe（FeO2）或FeO•Fe2O3 拓展——铁与水蒸气反应产物检验 F CuSO4 证明生成的气体是氢气 明白：原理、装置用途、操作顺序、实验现象等 思考：如何证明生成的固体物质是Fe3O4？ Fe3O4有磁性 提示：不能直接用反应后的固体用硫酸溶解，检验Fe(Ⅲ)，原因? 证明铁与水蒸气高温反应生成的固体物质是Fe3O4 思考问题1：固体中是否还有铁，若有，对实验有无影响？ 思考问题2：检验Fe2＋可用哪种更灵敏的试剂？ 思考问题3：确定生成物中是否含铁需要定量测定哪些物理量？ 有铁，要影响 黄色K3[Fe(CN)6]溶液 生成物固体质量、Fe（Ⅱ）Fe（Ⅲ）的量、氧的质量 4.铁与盐溶液反应： ①铁与铜盐反应：Fe＋Cu2+ = Fe2＋＋ Cu 考质量差量法的计算 耗56g铁 生64g铜 固体质量增加8g ②.铁与铁盐反应：Fe3＋＋2Fe=3Fe2＋ 重要应用：除去Fe2＋盐溶液中Fe3＋，加入足量铁粉，过滤 三.铁的用途 ①纯铁制发电机和电动机的铁芯 ②还原铁粉用于冶金 ③钢铁用于制造机器、工具、建筑、门窗等 ④制磁铁、药物、墨水、颜料、铁盐、电子元器件 ⑤铁水或钢水焊接铁轨 ⑥营养增补剂(酱油、燕麦中添加铁元素）等 拓展——人体中的铁元素 四.铁的冶炼 ①Fe2O3＋3CO 2Fe+3CO2 Fe2O3＋Al 2Fe+Al2O3 工业冶炼铁——高炉炼生铁 ① 铝热反应：生成铁水用于焊接铁轨 五.铁的氧化物 碱性氧化物：（一定为金属氧化物）与水反应只生成同价态的碱，与酸反应只生成相同价态盐和水的氧化物。 三种氧化物 黑色粉末 红棕色粉末 有磁性的黑色晶体 空气中受热 Fe2O3的主要作用：冶炼铁、制作红砖、油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料等 Fe3O4的主要作用：多功能磁性材料、颜料、医学成像、催化剂和环境治理等领域 铁的氧化物 碱性氧化物： 与酸反应只生成相同价态盐和水的氧化物 Fe3O4可以改写成：Fe（FeO2）或FeO•Fe2O3 6FeO+O2 2 Fe3O4 2Fe2O3+2Al Al2O3+4Fe(铝热反应，生成液态铁水，焊接铁轨） Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O（非氧化性强酸） 思考：FeO和Fe3O4与稀硝酸反应的生成物是啥？写出离子反应方程式 六.铁的氢氧化物——Fe(OH)2 拓展实验：实验室制备Fe(OH)2常见装置 （1）白色、絮状、难溶于水的弱碱 （2）在潮湿的空气中容易被O2氧化 现象：白色——灰绿——红褐色 反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O 铁的氢氧化物——Fe(OH)3 拓展实验：Fe(OH)3胶体的制备 （1）红褐色、难溶于水的弱碱 （2）不稳定，受热易分解 操作：向沸水中滴入适量的饱和FeCl3溶液，继续煮沸至溶液呈红褐色，停止加热 反应： Fe(OH)3胶体粒子：带正电、吸附水中悬浮物和杂质，有净水功能，通电时该粒子向阴极移动（带点胶体粒子电泳） Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O 七.铁盐——Fe（Ⅱ）—主要表现还原性，常见的还原剂（抗氧化剂） 颜色：含Fe（Ⅱ）的盐溶液一般呈浅绿色 化性：酸性、还原性、特殊显色反应 酸性：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓ 还原性：2Fe2++H2O2+2H+ = 2Fe3++2H2O 4Fe(OH)2+ O2+2H2O = 4Fe(OH)3 与铁氰化钾溶液反应：滴入黄色溶液，产生蓝色沉淀 K++Fe2++[Fe(CN)6]3-=KFe[Fe(CN)6]↓ 思考：配制亚铁盐溶液应该注意什么？ 防氧化：用经煮沸除氧冷却后的蒸馏水配制，表面液封、固封或密封，防止被空气中的氧气氧化。 七.铁盐——Fe（Ⅲ）—主要表现氧化性，常见的氧化剂 颜色：含Fe(Ⅲ）的盐溶液一般呈黄色或棕黄色 化性：酸性、氧化性、特殊显色反应 酸性：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓ 氧化性：2Fe3++2I- = 2Fe2++I2 SO32-+2Fe3++H2O = 2Fe2++ SO42-+2H+ 与硫氰化钾溶液反应：滴入KSCN溶液，溶液变红 Fe3＋+3SCN-＝Fe(SCN)3 与酚类物质显色：遇到酚类物质，溶液显示紫色 常考用途：作净水剂 提示：FeCl3溶液的配制：将FeCl3固体溶于较浓的盐酸中再根据需要稀释（抑制水解） Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）的转化 八.Fe（Ⅱ）和Fe（Ⅲ）离子的检验 离子检验规范描述： 取适量XX于干净试管中，进行XX操作，若有XX的现象，则待测液中含该离子，反之，则没有。 检测思路：特殊现象的反应或操作 Fe（Ⅱ） 碱：白色——灰绿——红褐色 KSCN和氧化剂：先加KSCN后加氧化剂， 先无明显现象，后溶液变红 铁氰化钾：有蓝色沉淀生成 Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+ O2+2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe2++H2O2+2H+ = 2Fe3++2H2O Fe3＋+3SCN-＝Fe(SCN)3 K++Fe2++[Fe(CN)6]3-=KFe[Fe(CN)6]↓ 拓展——Fe（Ⅱ）离子的检验 邻二氮菲（C₁₂H₈N₂·H₂O）：一种双齿杂环配体，化学式为C₁₂H₈N₂，是一种金属螯合剂，可作为双齿配体与Fe²⁺、Cu²⁺等金属离子形成稳定络合物，在pH 2~9范围内与Fe²⁺生成的[Fe(phen)₃]²⁺呈橙红色，主要用于与金属离子（尤其是Fe²⁺）形成稳定络合物，可测定铁含量及氧化还原指示剂。[Fe(phen)₃]³+（浅蓝色），用于滴定终点判断。‌‌ 邻二氮菲（浅黄色粉末） [Fe(phen)₃]3⁺浅蓝色 Fe3+ [Fe(phen)₃]²⁺橙红色 Fe2+ Fe（Ⅲ）离子的检验 Fe（Ⅲ） 碱：遇碱有红褐色沉淀 KSCN：遇KSCN溶液变红 酚类：遇酚溶液变紫 淀粉KI：遇淀粉KI溶液变蓝 Na2S：遇Na2S、H2S等，有淡黄色沉淀 Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓ Fe3＋+3SCN-＝Fe(SCN)3 苯酚负离子和Fe³⁺结合，形成了紫色的[Fe(C₆H₅O)₆]³⁻配合物 2Fe3++2I- = 2Fe2++I2 (淀粉遇碘变蓝） 2Fe3++S2- = 2Fe2++S↓ (溶液变淡黄色浑浊） 八.铁盐的应用——利用覆铜板制作图案 原理：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋ 研究与实践——常见物质中的铁元素的检测 实践1：检测菠菜中的铁元素 思路：先氧化Fe2+离子为Fe3+后，利用硫氰化钾（KSCN）溶液进行检测‌。 过程：‌样品处理‌——氧化亚铁离子——检测铁离子‌ 步骤一：释放铁元素。将新鲜菠菜剪碎并研磨以破坏细胞结构。 步骤二：获取浸泡液。将研磨后的混合物加入蒸馏水搅拌后过滤 步骤三：氧化铁元素。向滤液中加少量稀硝酸（氧化剂选择），将Fe²⁺转化为Fe³⁺ 步骤四：检验铁离子。向溶液中滴几滴KSCN溶液并振荡，若溶液变血红色则证明菠菜中含有铁元素 拓展——提升菠菜中铁元素的吸收率——VC的介绍 菠菜含草酸亚铁（FeC₂O₄）： 难溶于水，不容易被人体吸收。 提高人体吸收率的方法： 搭配维生素C和酸性物质，将Fe3+离子还原为Fe2+，可提升吸收率2-3倍。 实践2：检测燕麦中的铁元素 燕麦片添加铁粉原因：‌ 1.营养强化剂：补充人体所需的铁元素‌。天然燕麦中添加量限定在35-80mg/kg范围内。 铁粉在胃酸作用下生成Fe²+离子，参与血红蛋白合成，预防缺铁性贫血。‌‌‌ 2.利用铁粉的抗氧化特性延长食品保质期‌。铁粉作为"双吸剂"，通过与氧气、水分反应生成铁的氧化物（铁锈），减缓氧化变质和微生物滋生，延长燕麦片保质期。 磁铁吸附实验可验证铁粉存在 实践3：墨粉中铁元素的检验 打印机的核心部分就是墨粉。磁性氧化铁作为墨粉的添加剂，可以提升墨粉的质量和性能。磁性氧化铁可以使墨粉具有一定的磁性，从而在打印时更容易被喷射出来。此外，磁性氧化铁还可以使墨粉颗粒更加均匀，从而提高打印图像的清晰度和稳定性。 现代仪器分析：原子吸收分光光度法，高精度（可达0.0001g） 化学方法测定：相当于检测Fe3O4 实践4：长江以南低山丘陵区红色土壤中铁元素的检测 红色土壤的形成：首要因素是其富含的氧化铁成分。土壤中的铁在氧化作用下转化为棕红色至红色的氧化铁，其含量直接决定了土壤的红色深浅。 化学方法测定：相当于检测Fe2O3 自主设计实验方案：合理即可 九.铁合金 一般：合金的硬度比成分金属大，熔点比成分金属低（不是绝对） 铁合金——用量最大、用途广的合金 生铁：炼钢生铁、铸造生铁、球墨铸铁 了解超级钢的发展何和主要用途 1.建筑和桥梁：超级钢的高强度和耐腐蚀性使其成为建造大型建筑和桥梁的理想材料。能够承受巨大的压力和负荷，并且能够在恶劣的环境中长期使用。 2.汽车制造：超级钢用于制造车身和底盘部件，以减轻车辆重量，提高燃油效率，同时保持足够的强度和安全性。 3.船舶和海洋工程：超级钢的耐腐蚀性适用于海洋环境，用于制造船舶、海上平台和其他海洋结构，能够抵抗海水的侵蚀，以及极端天气条件的影响。 4.航空航天：超级钢用于制造飞机和航天器的结构部件。具有极高的强度和韧性，以承受飞行过程中的各种应力和温度变化。 5.军事装备：超级钢被用于制造军事装备，如军舰、坦克和导弹等。具有优异的防护性能和耐用性，以确保在战斗条件下的可靠性和生存能力。 6.石油与天然气业：超级钢拥有很高的抗拉强度和优秀的耐腐蚀性，在制造需要承受高压和高温设备的部件，如阀门、管道等上显得非常合适。 7.化学工业：超级钢拥有很高的抗腐蚀性，在制造化学反应器、热交换器以及管道系统等设备时，超级钢成为了理想的材料选择。 作业：课时5，按时交 板书设计： 物性、化性、用途、制备、铁合金 氧化物、盐、 碱的物性、 化性、用途、 制备、 离子检验 氧化物、盐、 碱的物性、 化性、用途、 制备、 离子检验 $$