内容正文:
第三章 铁 金属材料
第1节 铁及其化合物
第2课时 铁的重要化合物
第三章 铁 金属材料
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目录
contents
Part 01 梳理基础 突破重点
Part 02 随堂演练 知识落实
Part 03 课时作业
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梳理基础 突破重点
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FeO
Fe2O3
Fe3O4
铁红
磁性氧化铁
+2
+3
+2、+3
黑
红棕
黑
不
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Fe3O4
碱性
FeO+2H+===Fe2++H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
油漆
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有红褐色沉淀生成
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
白色沉淀
灰绿
红褐
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色)
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
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新制
氧气
氢氧化钠
氢氧化钠
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白色固体
红褐色固体
不溶于水
不溶于水
Fe(OH)2+2H+
===Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+
===Fe3++3H2O
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不能,Fe(OH)2易被氧化,最终得到的是Fe2O3。
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铁屑
煮沸
避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2转化成Fe(OH)3沉淀
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Fe2+
Fe3+
Fe2+
Fe3+
Fe2+
Fe3+
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浅绿
不变色
红
2Fe3++Fe===3Fe2+
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
较强
较强
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Fe2+易被氧化为Fe3+,加入铁粉或铁钉,发生反应2Fe3++Fe===
3Fe2+,可防止硫酸亚铁溶液被氧化而发生变质。
加入新制的氯水,2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
有气泡放出,生成红褐色沉淀
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随堂演练 知识落实
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课时作业(十六)
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学习目标
核心素养
1.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。
2.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备方法。
3.掌握Fe2+、Fe3+的检验方法及相互转化。
1.变化观念:能根据铁的化合物的性质正确书写方程式。
2.科学探究:依据铁的化合物的性质进行铁的化合物的性质实验探究和氢氧化亚铁的制备。
3.社会责任:能对与铁的化合物有关的社会热点问题做出正确的价值判断,能参与有关的社会实践活动。
知识点一 铁的氧化物
1.物理性质
名称
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
化学式
________
__________
__________
俗名
________
______________
铁的化合价
_______
_______
____________
颜色、状态
______色粉末
________色粉末
______色晶体
溶解性
都______溶于水
2.化学性质
(1)稳定性:FeO不稳定,在空气里受热,迅速被氧化成_________。
(2)与酸反应:FeO和Fe2O3属于________氧化物,与盐酸反应的离子方程式分别为______________________,________________________。
3.主要用途
Fe2O3常用作________、涂料、油墨和橡胶的红色颜料。赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料。
Fe3O4的特殊性
(1)Fe的常见化合价只有+2价和+3价,Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物,通常也可写成FeO·Fe2O3的形式。
(2)FeO、Fe2O3属于碱性氧化物,Fe3O4不属于碱性氧化物。
(3)Fe3O4与盐酸反应可分别看作Fe2O3、FeO与盐酸反应,然后把两个反应式相加。
有关铁的氧化物的说法中,不正确的是( )
A.赤铁矿主要成分是Fe2O3,Fe2O3是红棕色的,常用作油漆和涂料
B.Fe3O4是黑色晶体,其中eq \f(1,3)的铁显+2价,eq \f(2,3)的铁显+3价
C.FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水,但能和盐酸反应生成相应的盐
D.FeO不稳定,在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3
【解析】 FeO在空气中加热被氧化成Fe3O4,D项错误。
【答案】 D
知识点二 铁的氢氧化物
1.铁的氢氧化物的制备
实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示:
(1)图甲实验中观察到的现象是____________________,反应的离子方程式是_____________________________。
(2)图乙实验中先观察到有____________生成,在空气中迅速变成________色,最后变成________色,有关反应的离子方程式是______________________________;______________________________。
(3)氢氧化亚铁制备注意事项
在实验室制备氢氧化亚铁时,一定要用________的亚铁盐和先加热驱赶________后的____________溶液,且滴管末端插入试管内的液面下,再滴加____________溶液,也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封,以防止氢氧化亚铁与氧气接触。
2.Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
物质类别
二元弱碱
三元弱碱
颜色、状态
____________
______________
溶解性
____________
____________
与非氧化性强酸反应
______________________
______________________
______________________
______________________
稳定性
Fe(OH)2eq \o(=====,\s\up17(△))FeO
+H2O(隔绝空气)
______________________
______________________
2Fe(OH)3eq \o(=====,\s\up17(△))
Fe2O3+3H2O
(1)Fe(OH)3在空气中灼烧得到Fe2O3固体,Fe(OH)2在空气中灼烧能得到FeO固体吗?
____________________________________________
(2)用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2沉淀。
①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时,除加硫酸防止生成Fe(OH)2外,还需加入________。
②除去蒸馏水中溶解的O2,常采用________的方法。
③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液的液面以下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_________________________________________________。
制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2),可采取的措施有:
(1)Fe2+极易被氧化,所以FeSO4溶液要现用现配。
(2)为了防止Fe2+被氧化,配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸,尽可能除去O2。
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气,可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下,再挤出NaOH溶液。
(4)为防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物,以隔绝空气。
按如图所示装置,用两种不同操作分别进行实验,观察B管中的现象(注:操作过程中不考虑稀H2SO4与NaOH溶液的作用)。
(1)操作Ⅰ:先夹紧止水夹a,使A管开始反应,实验中B管观察到的现象是_____________________________________________________。B管发生反应的化学方程式是_________________________________ _______________。
(2)操作Ⅱ:打开止水夹a,使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a,实验中在B管观察到的现象________________________________ _____________________________。B管中发生反应的离子方程式是_________________________________________________。
【解析】 (1)当夹紧止水夹a时,A管便成了一个封闭体系,产生的H2使A管内压强增大,将生成的FeSO4溶液压入B管中,从而与NaOH溶液发生反应生成Fe(OH)2,而NaOH溶液中溶解的O2可将Fe(OH)2迅速氧化,最后转变成Fe(OH)3,所以观察到白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。(2)当进行操作Ⅱ时,产生的H2首先通过导气管通入到B管中的NaOH溶液中,将其中溶解的O2赶走,再夹紧止水夹a时,FeSO4溶液压入B管中,再夹紧止水夹a时,FeSO4溶液压入B管中,此时反应所产生的Fe(OH)2在一段时间内不变色。
【答案】 (1)先出现白色絮状沉淀,然后沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4、
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(2)打开止水夹a时,溶液中的导气管口有气泡冒出;夹紧止水夹a后,出现白色沉淀,短时间内沉淀不变色 Fe2++2OH===Fe(OH)2↓
知识点三 铁盐和亚铁盐中Fe3+、Fe2+的检验及转化
(1)Fe2+、Fe3+的检验方法
①观察法:浅绿色溶液中含有________;棕黄色溶液中含有________。
②加碱法:若产生的白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色的为________;若直接产生红褐色沉淀的为________。
③加KSCN:无明显现象,再加新制氯水溶液变红色的为________;若溶液直接变红色的为________。
(2)Fe2+与Fe3+的转化
如下图所示
①在盛有氯化铁溶液的试管中加适量铁粉振荡后,溶液变成________色,再加KSCN溶液,溶液__________,再加入氯水后,溶液变成______色。
②上述实验中有关反应的离子方程式是____________________、___________________________。
③由上述实验可知:Fe3+遇到________的还原剂,会被还原成Fe2+;Fe2+在________氧化剂的作用下,会被氧化成Fe3+。
(1)为什么在配制硫酸亚铁时,通常要在溶液中加入铁钉或铁粉?
______________________________________________________________________________________________________
(2)如何除去氯化铁中的Fe2+,写出反应的离子方程式。
__________________________________________
(3)将足量Na2O2投入FeCl2溶液中,可以观察的现象是______________________________。
铁及其化合物的相互转化关系
(1)Fe只具有还原性,可被弱氧化剂(H+、Cu2+、Fe3+、I2、S等)氧化为Fe2+;被强氧化剂[O2、Cl2、Br2、HNO3、KMnO4(H+)等]氧化为Fe3+。
(2)Fe2+既有氧化性,又有还原性。可被强氧化剂[Cl2、Br2、O2、 ClO-、KMnO4(H+)、HNO3、H2O2等]氧化为Fe3+;可被还原剂(Al、Zn、CO、C等)还原为Fe。
(3)Fe3+只具有氧化性,可被弱还原剂(Fe、Cu等)还原为Fe2+,被强还原剂(Al、Zn、CO等)还原为Fe。
电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。
(1)FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式是______________ _____________________________________________________________。
(2)检验溶液中Fe3+存在的操作步骤和现象是________________ _______________________________________________________。
(3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜,并重新获得氯化铁溶液,准备采用如下图所示的步骤:
上述实验中②为________,④为________。通入⑥得到FeCl3溶液的离子反应方程式为_______________________________________。
【解析】 (1)FeCl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式是2F3++Cu===2Fe2++Cu2+。(2)检验溶液中Fe3+的存在通常用KSCN溶液,操作步骤和现象:取少许溶液于试管中,向其中滴加KSCN溶液,溶液变红色。(3)使用过的废液中含有FeCl2、CuCl2和FeCl3,分析工艺流程可知,向废液中加入过量①(铁粉)发生反应Fe+Cu2+===Fe2++Cu、Fe+2Fe3+===3Fe2+,滤液②为FeCl2溶液,滤渣③为金属铜和铁的混合物,向滤渣③中加入过量④(盐酸)发生反应Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,过滤可得金属铜,滤液⑤为FeCl2溶液,向两次得到的FeCl2溶液中通入⑥(氯气)发生反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,即可得到FeCl3溶液。
【答案】 (1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(2)取少许溶液于试管中,向其中滴加KSCN溶液,溶液变红色
(3)FeCl2溶液 盐酸 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
1.下列关于铁的叙述中错误的是( )
A.纯净的铁是光亮的银白色金属
B.铁能被磁体吸引
C.铁是地壳中含量最多的金属元素
D.铁具有延展性和导热性,可制作炊具
【解析】 铁元素在地壳中含量是金属元素的第二位。
【答案】 C
2.下列反应中,铁只能生成+3价化合物的是( )
A.少量铁与稀硫酸反应
B.铁丝在氧气中燃烧
C.过量铁粉在氯气中燃烧
D.Fe投入到CuSO4溶液中
【解析】 C项,虽然铁粉过量,但因为不是在溶液中进行的反应,只能生成FeCl3。
【答案】 C
3.铁与水蒸气反应的实验装置如图,下列说法正确的是( )
A.实验时,试管口应高于试管底
B.加热时试管内生成黑色物质,点燃肥皂泡可听到爆鸣声
C.反应的化学方程式为:2Fe+3H2O(g)eq \o(=====,\s\up17(△))Fe2O3+3H2
D.试管中发生化合反应
【解析】 铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,属于置换反应,实验时应使试管口低于试管底。
【答案】 B
4.下列物质之间有如下反应关系:
已知E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。
回答:
(1)写出下列物质的化学式:
A________,B________,D________,
甲________,乙________,丙________。
(2)写出E→C反应的化学方程式: ____________________ ___________________。
【解析】 (1)E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,则E为Fe(OH)2,C为Fe(OH)3,A为红棕色粉末,则A为Fe2O3,B为FeCl3,D为FeCl2,乙为NaOH(或KOH等),由D到B的转化可知,甲为氯气或新制氯水等,由红色溶液可知,丙为KSCN。
【答案】
(1)Fe2O3 FeCl3 FeCl2 Cl2(或氯水) NaOH(或KOH等) KSCN
(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
$$