专题09 铁及其重要化合物 课件-2027届高三化学一轮复习

第三章　金属及其化合物 第9讲　铁及其重要化合物 新人教版 高中化学 2027届 一轮复习 高考题型与复习目标 高考题型 题型在选择题中考查铁及其化合物的性质和应用与转化，在化工流程题或综合实验题中考查铁及其化合物的转化 从命题思路上看 1、命题围绕Fe、Fe、Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)2、Fe(OH)3展开，重点考查Fe2+与Fe3+转化、离子检验、氧化还原配平、沉淀制备。 2、常融合电化学、滴定定量计算，侧重亚铁盐还原性、三价铁盐氧化性，结合除杂、图像、工业炼铁情境，侧重变价金属关系，是元素化合物综合大题高频载体。 1、能列举、描述、辨识铁及其化合物重要的物理和化学性质及实验现象。 2、能根据铁及其化合物的性质分析实验室、生产、生活及环境中的某些常见问题，说明妥善保存、合理使用化学品的常见方法。 3、能说明铁及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。 复习目标 考点1 单质铁的位-构-性 1. 存在及位置 (1) 存在： 主要以化合态(陨石除外)的形式存在，在地壳中的含量居第____位， 铁矿石有赤铁矿、磁铁矿、菱铁矿、黄铁矿 等。 四 (2) 位置： 铁位于元素周期表中第___周期____族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。 四 2. 结构 (1)核外电子排布式：________________________或 ________，价电子排布式：______________。 (2)原子结构示意图： +2、+3价为主，还有+6价，如K2FeO4 前四周期唯一，一种未成对电子数为4的元素 r(Fe2+)___r(Fe3+) > d区；铁的体心立方晶胞图 考点1 单质铁的位-构-性 3. 物理性质 色金属光泽固体，熔点 ，具有良好的导热、导电、 性，能被磁铁吸引；粉末状铁为 色。 银白 较高 延展 黑 金属导电性顺序：铅<铁<铝<金<铜<银 4. 铁的化学性质 铁单质性质活泼，在反应中易失去电子，有较强的还原性，主要化合价为+2价和+3价，铁与强氧化剂作用可以生成+6价的高铁酸盐。 纯铁抗蚀能力较强，能被磁铁吸引和磁化 考点1 单质铁的位-构-性 与非金属单质反应 O2 S Cl2 2Fe+3Cl2 2FeCl3 △ 现象：剧烈燃烧、火星四射、放出大量的热、生成黑色固体 现象：剧烈燃烧、产生棕褐色的烟 现象：生成黑色物质 +2、+3 +3 +2 氧化性强弱：Cl2>O2>I2>S FeCl2不能用单质直接化合得到 I2 ∆ Fe＋I2 FeI2 +2 现象：生成灰黑色物质 4. 铁的化学性质 考点1 单质铁的位-构-性 4. 铁的化学性质 与非金属单质反应 O2 吸氧腐蚀 负极（Fe）： Fe-2e- = Fe2+ 正极（C）：2H2O+O2+4e- = 4OH- 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 Fe2O3 · nH2O 总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 常温：铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈，其主要成分为_______。 常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应： 与水蒸气反应 用火柴点燃肥皂泡， 听到爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色 现象 考点1 单质铁的位-构-性 4. 铁的化学性质 与酸（非氧化性/氧化性）反应 酸 化学方程式或现象 稀盐酸或稀 稀 不足 过量 浓、浓 常温下钝化 Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO↑ + 2H2O 3Fe + 8HNO3 = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑ + 4H2O Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑ 考点1 单质铁的位-构-性 4. 铁的化学性质 铁与盐反应 Fe＋Cu2＋ = Fe2＋＋Cu Fe＋2Fe3＋ = 3Fe2＋ 与FeCl3溶液反应： 与CuSO4溶液反应： (注意: 此反应只在溶液中进行) FeCl2能通过化合得到 印刷电路板 除去Fe2＋盐溶液中Fe3＋ 5. 铁的冶炼 (高炉炼铁) (1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 (2)设备：高炉。 (3)主要反应： ①还原剂的生成：______________，________________； 2CO ②铁的生成：__________________________。 石灰石为助熔剂，作用是形成低熔点、易流动的炉渣 NaHSO4溶液；铁与弱氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2+,铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)反应时被氧化为Fe3+ 考点1 单质铁的位-构-性 5. 铁的冶炼 (铝热反应) Fe2O3＋2Al 2Fe+Al2O3 铝热反应：生成铁水用于焊接铁轨 6. 铁的腐蚀 ①析氢腐蚀：_________________________； ②吸氧腐蚀：__________________________。 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = 2Fe2O3 + 2H2O 7.铁的用途 纯铁没有工业用途，还原铁粉大量用于冶金，少量做食品抗氧化剂，铁做阳极进行污水处理。 维生素C（抗坏血酸）、叔丁基对苯二酚 考点2 铁的氧化物 1.铁的氧化物 (1)铁的氧化物物理性质 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗称 ______ ____________ 色态 黑色粉末 ________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 _____价 _____价 价，价 铁红 磁性氧化铁 红棕色 Fe3O4是具有磁性的黑色晶体,又称磁性氧化铁,常用作颜料和抛光剂,也可用于制造录音磁带和电讯器材。 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 考点2 铁的氧化物 ①FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为 _________________________， _____________________________， _____________________________________。 ②Fe3O4分别与HNO3和HI反应的离子方程式为 ______________________________________________； ___________________________________________。 ③FeO与HNO3反应时，除考虑与H+的反应外，还要考虑Fe2+被HNO3氧化成Fe3+ _________________________________________； 1.铁的氧化物 (2)铁的氧化物化学性质 Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3 ④ Fe2O3与HI反应时，除考虑与H+的反应外，还要考虑Fe3+被I-还原成Fe2+ ， ______________________________________。 碱性氧化物： 与酸反应只生成相同价态盐和水的氧化物 Fe（FeO2）或FeO•Fe2O3；（非氧化性强酸）;Pb3O4改写成2PbO·PbO2;Fe3O4改写成Fe(Fe2O4)，Pb3O4改写成Pb2(PbO4) 考点2 铁的氧化物 1.铁的氧化物 (2)铁的氧化物化学性质 Fe2O3和Fe3O4稳定 FeO不稳定 6FeO + O2 2Fe3O4 高温 高温下，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，最终生成铁 稳定性 共性：氧化性 FexOy+ yCO === xFe + yCO2 高温 (高炉炼铁) Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3 考点3 铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 __________ ____________ 溶解性 难溶于水 难溶于水 沉淀pH 6.3 ~ 8.3 1.5 ~ 3.2 与盐酸反应 受热 分解 ______________ 1. 铁的氢氧化物（均难溶于水，易溶于酸） 白色絮状沉淀 红褐色固体 Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2O Fe(OH)3 + 2H+ = Fe3+ + 3H2O 与非强氧化性酸反应 考点3 铁的氢氧化物 1. 铁的氢氧化物 难溶碱 +酸 酸碱中和 → 盐+H2O Δ 分解 → 氧化物+H2O 【特别提醒】 ①、Fe(OH)3价态稳定（不易变价），与酸反应生成Fe3+，加热分解生成Fe2O3 ②、Fe(OH)2易变价，与非氧化性酸（HCl/稀H2SO4）反应生成Fe2+， 与氧化性酸（HNO3/浓H2SO4)反应生成Fe3+ 加热分解过程中易被氧化，最终也生成Fe2O3，若提及“隔绝空气加热”，则生成FeO Fe(OH)2在空气中加热，在分解同时被O2氧化，所以在空气中加热Fe(OH)2得不到FeO 化学方程式为： 考点3 铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 制法 可溶性亚铁盐与碱反应： 可溶性铁盐与碱反应： 二者的关系 空气中，能够非常迅速地被氧气氧化成，现象是白色沉淀迅速变成______色，最后变成______色，化学方程式为__________________________________ 1. 铁的氢氧化物 灰绿 红褐 Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓ Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓ 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 ①与硝酸反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应 。 ②与氢碘酸 反应不是发生中和反应生成盐和水，而是发生氧化还原反应。 与强氧化性酸反应；与强还原性酸反应 考点3 铁的氢氧化物 (1)可溶性亚铁盐与强碱或氨水反应： ____________________________或_______________________________________。 2. 铁的氢氧化物的制法 空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，防止Fe(OH)2氧化的方法： A. 将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。 B. 将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。 D. 在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。 C. 在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。 Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓ Fe2+ + 2NH3·H2O = Fe(OH)2↓ + 2NH4+ (2)成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭、隔绝空气的体系中。 考点3 铁的氢氧化物 2. 铁的氢氧化物的制法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到FeSO4溶液液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止__________________________发生反应 空气与Fe(OH)2接触 (这是唯一一种把胶头滴管插入反应溶液的实验) 由于苯的液封作用，可防止生成的Fe(OH)2被氧化， 因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀 （3）常见的制备Fe(OH)2的装置： 考点3 铁的氢氧化物 2. 铁的氢氧化物的制法 （3）常见的制备Fe(OH)2的装置： 先在装置Ⅰ中生成FeSO4溶液，并利用生成的H2将装置内的________排尽后，再把______________溶液压入装置Ⅱ中与________________混合，这样可长时间观察到白色沉淀 用铁作阳极，石墨作阴极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)等试剂隔绝空气，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取Fe(OH)2沉淀 空气 FeSO4 NaOH溶液 由于电解产生了H2排除溶液中的O2且液面用苯保护，能防止空气进入。因此可较长时间看到Fe(OH)2白色↓ 阳极 Fe2+ 阴极 H2↑ OH- 阳极: 阴极: Fe - 2e- = Fe2+ 2H2O +2e-= H2↑+2OH- 阴极产生OH- 最终在两极间形成Fe(OH)2 随堂检测 1.下列关于铁单质及其化合物的说法正确的是(　　) ①铁粉投入水中煮沸可生成Fe3O4和H2　②通过化合反应可以生成FeS、Fe(OH)3　③通过化合反应可以生成FeCl2、FeCl3　④过滤出的Fe(OH)3和Fe(OH)2在空气中加热最终固体产品不同　⑤月饼包装盒里通常放一包铁粉起到抗氧化的作用　⑥加热饱和FeCl3溶液可制备氢氧化铁胶体 A．①②④ B．④⑤⑥ C．②③⑤ D．①③⑥ C 2．打印机使用的墨粉中含有Fe3O4，下列关于Fe3O4的说法正确的是(　　) A．有磁性，是FeO与Fe2O3的混合物 B．属于两性氧化物，与酸、碱都能反应 C．Fe3O4与稀盐酸反应生成Fe2＋与Fe3＋的物质的量之比为2∶1 D．Fe与水蒸气在高温条件下反应有Fe3O4生成 D 水蒸气在高温条件下；氢氧化亚铁、氧气和水反应生成氢氧化铁；过滤出的Fe(OH)3和Fe(OH)2在空气中加热最终得到的固体产品均是氧化铁；将饱和氯化铁溶液滴入沸水中继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热，可以得到氢氧化铁胶体 随堂检测 3．a g Fe、Fe2O3的混合物恰好溶于1 L 2 mol·L－1 H2SO4溶液，没有气体产生，向反应后的溶液中滴加KSCN溶液无现象，则原混合物中Fe与Fe2O3的物质的量之比为(　　) A．1∶1 B．2∶3 C．1∶2 D．2∶1 A 4、某铁的氧化物(FexOy)1.88g溶于足量盐酸，向所得溶液中通入标准状况下168mL Cl2，恰好将Fe2+完全氧化。该铁的氧化物的化学式为 A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe5O6 D 5.有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸 恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为___________________________。  Fe5O7(FeO·2Fe2O3) 方法一：FeO为0.015mol，则质量为1.08g。所以Fe2O3的质量为0.8g，”FeO”与”Fe2O3”物质的量之比为3:1，该铁的氧化物的化学式为3FeO·Fe2O3。 随堂检测 6、下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是 ①②③⑤ √ √ √ √ × 反思：Fe(OH)2制备的成功关键是什么？ ①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质。 ②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。 考点4 铁盐与亚铁盐的性质及检验 1、铁盐——Fe3＋ (1) 氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S、SO32-等均表现为氧化性 ①、Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式：2Fe3＋＋Cu = 2Fe2＋＋Cu2＋ ②、FeCl3溶液滴入淀粉－KI溶液，溶液变蓝，离子方程式：2Fe3＋＋2I－ ⇌ 2Fe2＋＋I2 (2) 特性——检验Fe3＋：含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色， Fe3+＋3SCN－ Fe(SCN)3 (血红色溶液) 氧化性：Ag+>Fe3+>Cu2+ >H+ ；Br2>Fe3+>I2 思考：1、向FeCl3溶液中加入少量Na2S溶液与过量的Na2S溶液有什么区别？ 2、向FeCl3溶液中通入少量H2S与过量的H2S有什么区别？ Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓(红褐色) Fe3+ + 6C6H5OH = [Fe(C6H5O)6]3- + 6H+(显紫色) 考点4 铁盐与亚铁盐的性质及检验 1、铁盐——Fe3＋ (3)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中 ①、利用Fe3＋易水解的性质，实验室可将饱和FeCl3溶液滴入沸水中制取氢氧化铁胶体 ②、利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子 ③、利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制FeCl3溶液，通常将FeCl3固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度 ④、Fe3＋与HCO3-、[Al(OH)4]-、CO32-等水解呈碱性的离子不能大量共存 Fe3+ + 3H2O Fe(OH)3 + 3H+ 常温下： Fe3+ + 3HCO3- = Fe(OH)3↓+ 3CO2↑ 考点4 铁盐与亚铁盐的性质及检验 2、亚铁盐——Fe2＋ 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，但以还原性为主，如遇Br2、Cl2、H2O2、NO3－(H＋)、KMnO4(H+)、浓硫酸、O2等均表现为还原性 (1) 氧化性（弱）（主要为置换）例：Fe2＋＋Zn = Fe＋Zn2＋ (2) 还原性：Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现还原性 ①、Fe2＋与Cl2反应的离子方程式：2Fe2＋＋Cl2 = 2Fe3＋＋2Cl－ ②、FeCl2溶液与HNO3溶液反应的离子方程式：3Fe2＋＋NO3-＋4H＋ = 3Fe3＋＋NO↑＋2H2O ③、Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋ = 2Fe3＋＋2H2O (3) Fe2＋可发生水解反应：Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如FeSO4)溶液呈酸性。配制FeSO4溶液时常加少量H2SO4抑制Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化 【补充】铁氰化钾检验Fe2+，生成蓝色沉淀 Fe2+ + 2H2O Fe(OH)2 + 2H+ 考点4 铁盐与亚铁盐的性质及检验 化学式 考点 化学式 考点 FeSO4·7H2O (绿矾) 2FeSO4=Fe2O3＋SO2↑＋SO3↑ K3[Fe(CN)6] (铁氰化钾) 检验Fe2＋： K+ + Fe2＋＋[Fe(CN)6]3－= KFe [Fe(CN)6]↓(蓝色沉淀) FeCO3 硫酸亚铁与碳酸氢铵反应制得碳酸亚铁：Fe2＋＋2HCO3- =FeCO3↓＋CO2↑＋H2O NH4Fe(SO4)2 硫酸铁铵  无色晶体，易溶于水，作化学分析试剂 FeC2O4·2H2O 草酸亚铁晶体 FeC2O4·2H2O= FeO＋CO↑＋CO2↑＋2H2O K2FeO4 (高铁酸钾) K2FeO4具有强氧化性，可杀菌消毒，还原产物Fe3+，形成Fe(OH)3胶体，用于吸附水中悬浮物形成沉淀 拓展：3.重要的铁盐及应用 ①FeCl3:棕黄色固体,一种常见的氧化剂,能与多种还原剂发生氧化还原反应,能回收废铜,其反应的离子方程式为2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+。 ②绿矾(FeSO4·7H2O):一种重要的还原剂,用作补血剂及植物的补铁剂。 ③高铁酸钾(K2FeO4):深紫色晶体,具有强氧化性,可用作水处理剂或高能电池。 ④铁铵矾NH4Fe(SO4)2·12H2O:无色晶体,易溶于水,常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。 ⑤赤血盐[K3Fe(CN)6]:红色晶体,易溶于水,用于检验Fe2+,生成蓝色沉淀。 3、其他重要的铁盐及应用 摩尔/莫尔盐-硫酸亚铁铵；化学式为[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]，常用于冶金、电镀及织物媒染剂 考点4 铁盐与亚铁盐的性质及检验 4．检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法 (1)Fe3＋的检验 ①观察法：溶液呈棕黄色，证明含有Fe3＋ ②KSCN法(最常用）：加入KSCN或其它可溶性硫氰化物溶液，溶液呈血红色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3+＋3SCN－ = Fe(SCN)3 ③碱液法：加入氨水或NaOH溶液，有红褐色沉淀生成，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3＋＋3OH－ = Fe(OH)3↓(红褐色沉淀) ④淀粉KI试纸法：能使淀粉KI试纸变蓝，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋2I－⇌ 2Fe2+＋I2 ⑤铜片法：加入铜片，铜片溶解且溶液变为蓝色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋Cu = 2Fe2+＋Cu2+ ⑥苯酚法：加入苯酚溶液，溶液呈紫色，证明含有Fe3＋ 离子方程式：Fe3+＋6C6H5OH → [Fe(C6H5O)6]3－(紫色溶液)＋6H+ ⑦H2S法：通入H2S气体或加入氢硫酸，有浅黄色沉淀析生成，证明含有Fe3＋ 离子方程式：2Fe3+＋H2S = 2Fe2+＋2H+＋S↓ 考点4 铁盐与亚铁盐的性质及检验 4．检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法 (2)Fe2＋的检验 ①观察法：溶液呈浅绿色，证明含有Fe2＋ ②铁氰化钾[K3Fe(CN)6]法：加入铁氰化钾溶液，有蓝色沉淀生成，证明含有Fe2＋ 离子方程式：3Fe2+＋2FeCN)63- = Fe3[FeCN)6]2↓(蓝色沉淀) ③碱液法：加入氨水或NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋ 离子方程式：Fe2＋＋2OH－ = Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O = 4Fe(OH)3(红褐色沉淀) ④KMnO4法：加入少量酸性KMnO4溶液，能使KMnO4溶液的紫红色变浅，证明有Fe2＋ 离子方程式：5Fe2+＋MnO4－＋8H+ = 5Fe3+＋Mn2+＋4H2O ⑤KSCN法（较常考）：先加入KSCN，溶液不变红，再加新制氯水溶液变红色的为Fe2＋ 离子方程式：2Fe2＋＋Cl2 = 2Fe3＋＋2Cl－、Fe3+＋3SCN－ = Fe(SCN)3 检验Fe2＋时先加KSCN溶液后加氯水：氯水能氧化SCN－ 考点4 铁盐与亚铁盐的性质及检验 (3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+或Fe2+的检验 ①Fe3+的检验 ②Fe2+的检验 红色 蓝色 蓝色 4．检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法 Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋ (Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰) 【答题模板】：将混合溶液分成两份分别于两支试管中，向其中一支试管中加入酸性高锰酸钾溶液，若酸性高锰酸钾紫红色褪去，则说明含有Fe2＋；向另一支试管中加入KSCN溶液，若溶液变红，则说明含有Fe3＋ 考点4 铁盐与亚铁盐的应用 1、含Fe2＋、Fe3＋的除杂问题 溶液 杂质 除杂方法 FeCl2 FeCl3 加过量铁粉后过滤 FeCl3 FeCl2 加氯水或H2O2 FeCl2 CuCl2 加过量铁粉后过滤 Fe Al 加过量强碱溶液，过滤 Fe2O3 Al2O3、SiO2 加过量强碱溶液，过滤 CuCl2 FeCl3 加过量CuO或Cu(OH)2或CuCO3或Cu2(OH)2CO3后过滤 CaCl2 FeCl3 加过量CaCO3后过滤 MgCl2 FeCl3 加过量MgO或Mg(OH)2或MgCO3后过滤 考点4 铁盐与亚铁盐的应用 2、工业生产中溶液中Fe3＋、Fe2＋除去方法 ① 原理：Fe3＋、Fe2＋完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH分别为pH≥3.7、pH≥9.6 ② 步骤： a．除去溶液中的Fe3＋时，一般是加入能与酸反应的物质(但不能引入新的杂质)， 使溶液的pH至3～4，使Fe3＋水解生成Fe(OH)3而除去 b．除去溶液中的Fe2＋时，先加入H2O2(或其他氧化剂，但不引入新杂质)，然后调节溶液的pH至3～4，使Fe2＋转化为Fe3＋水解生成Fe(OH)3而除去 ③ 示例： a．除去MgCl2溶液中的Fe3＋可在加热搅拌条件下，加入足量MgO或MgCO3或Mg(OH)2，搅拌充分反应后过滤除去 b．除去CuCl2溶液中的Fe2＋，先加入H2O2(或Cl2)，然后在加热搅拌条件下，加入足量CuO或CuCO3或Cu(OH)2，搅拌充分反应后过滤除去 考点4 铁盐与亚铁盐的应用 【规律归纳】工艺流程中铁元素的除杂方法 ①分离及提纯物质 目的 方法及原理 除去含Mg2+(或Cu2+)溶液中的Fe3+ 加入相应金属的氧化物(MgO)、氢氧化物 [Mg(OH)2]或碳酸盐(MgCO3),Fe3+转化为 Fe(OH)3沉淀 除去含Mg2+(或Cu2+)溶液中的Fe2+ 先加入氧化剂(如H2O2)将Fe2+氧化成Fe3+,再按上述方法除去溶液中的Fe3+ ②工艺流程中除去铁元素的方法 除去Fe3+ 工业上常用调解pH的方法除去溶液中的Fe3+ 除去Fe2+ 先将Fe2+氧化为Fe3+,再调解溶液的pH除去Fe3+ 实验(或工艺)“微流程”中含铁物质的制备 (1)防沉淀:Fe3+易水解,且pH增大,其水解程度增大,当溶液pH>3.2时,溶液中Fe3+几乎沉淀完全,故要控制溶液的pH,防止Fe3+沉淀,或将原料中的Fe3+暂时还原为Fe2+。 (2)防氧化:Fe2+具有较强还原性,制备亚铁盐(如FeSO4等)时要采取有效措施,如生成H2提供还原性氛围,加入过量铁粉等。 考点4 铁盐与亚铁盐的应用 3、盐溶液的配制与保存 4、物质制备 ① 制备无水FeCl3：在干燥的HCl气氛中加热蒸干FeCl3溶液 ② 制备Fe(OH)3胶体：向沸水中滴入几滴饱和FeCl3溶液并煮沸至溶液呈红褐色 (1)FeCl3的制备方法 项目 制备方法 化学方程式 干态法 ①利用铁粉与氯气反应制备FeCl3 2Fe+3Cl2 2FeCl3 ②利用FeCl3·6H2O在HCl氛围中脱水 FeCl3·6H2O FeCl3+6H2O 湿态法 利用FeCl2溶液与Cl2反应制备FeCl3 2FeCl2+Cl2══2FeCl3 1.易水解含铁盐的制备 考点4 铁盐与亚铁盐的应用 4、物质制备 氯化铁（易升华、水解）制备 饱和食盐水 浓硫酸 浓硫酸 收集FeCl3产品 尾气处理，除去Cl2尾气 装置IV和NaOH溶液可合并为一个装置： 装有碱石灰的球形干燥管 考点4 铁盐与亚铁盐的应用 (2)FeCl2的制备方法 项目 制备方法 化学方程式 方法1 利用铁粉与稀盐酸反应制备FeCl2 Fe+2HCl══FeCl2+H2↑ 方法2 利用FeCl3溶液与铁粉反应制备FeCl2 2FeCl3+Fe══3FeCl2 4、物质制备 (3)硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]的制备方法 步骤 具体内容 ①铁预处理 在盛有适量铁屑的锥形瓶中加入Na2CO3溶液,加热、过滤、洗涤、干燥 ②FeSO4的制备 在盛有洗净铁屑的锥形瓶中加入一定量的稀硫酸,充分反应,过滤,收集滤液于蒸发皿中 ③硫酸亚铁铵晶体的制备 按反应配比准确称取所需(NH4)2SO4,加入“步骤②”中的蒸发皿中,在水浴上蒸发混合液,浓缩至表面出现晶膜为止,静置,让溶液自然冷却至室温,减压过滤,晶体用无水乙醇洗涤并自然干燥 考点4 铁盐与亚铁盐的应用 2.FeCO3的制备：可溶性亚铁盐溶液中加入NH4HCO3溶液(或NH4HCO3溶液+氨水),生成FeCO3沉淀。 反应原理:①Fe2++2HC ══ FeCO3↓+CO2↑+H2O; ②Fe2++HC+H2O。 3.高铁酸钾(K2FeO4)的制备 高铁酸钾(K2FeO4)是一种多功能水处理剂,在低温碱性环境中稳定,易溶于水,难溶于无水乙醇等有机溶剂。 方法 具体内容 干法 Fe2O3、KNO3、KOH混合加热共熔生成K2FeO4和KNO2等产物 湿法 强碱性介质中,Fe(NO3)3与KClO反应生成紫红色高铁酸钾溶液 ClO-在碱性条件下也具有强氧化性 电解法 用铁作阳极,电解浓KOH溶液制备K2FeO4 4、物质制备 考点4 铁盐与亚铁盐的应用 5、运用Fe3＋的水解原理判断盐溶液蒸干所得产物 考点5 铁及其化合物的转化关系 1.铁及其化合物的转化关系 从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习 化学的重要方法之一。 铁的价-类二维图 考点5 铁及其化合物的转化关系 (1)横向变化体现了铁元素同价态不同类别(氧化物、碱、盐)物质之间的转化。 ①碱性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H＋)转化为盐(亚铁盐、铁盐)。 ②Fe2＋、Fe3＋与碱(OH－)反应生成对应的碱[Fe(OH)2、Fe(OH)3]。 ③难溶性的碱易分解生成对应的氧化物，但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。 如Fe(OH)3分解生成Fe2O3，但Fe2O3与H2O不反应。 (2)纵向转化体现铁元素不同价态同种类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性或还原性。 (3)斜向转化体现铁元素不同价态、不同类别物质之间的转化，主要体现物质的氧化性和还原性。 铁的价-类二维图 考点5 铁及其化合物的转化关系 2.“铁三角”的转化关系及其应用 （1）“铁三角”的转化 C、CO、H2、Al 考点5 铁及其化合物的转化关系 (2)重要反应再现(写出下列反应的离子方程式) ①将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀: ____________________。 ②将FeCl3溶液滴入淀粉KI溶液,溶液变蓝: _____________________。  ③用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔: _____________________。  ④将H2O2滴入酸性FeCl2溶液: ______________________________。  ⑤将FeCl2溶液滴入HNO3溶液中,有无色气体放出: __________________。 ⑥绿矾(FeSO4·7H2O)处理酸性工业废水中的Cr2O72−: 2Fe3++H2S══S↓+2Fe2++2H+　 2Fe3++2I-══I2+2Fe2+　 Cu+2Fe3+══2Fe2++Cu2+　 2Fe2++H2O2+2H+══2Fe3++2H2O　 3Fe2++4H++N══3Fe3++NO↑+2H2O +14H+ ══ 6Fe3++2Cr3++7H2O。 2.“铁三角”的转化关系及其应用 考点5 铁及其化合物的转化关系 (3)从离子反应视角判断Fe2＋和Fe3＋的离子共存问题。 2.“铁三角”的转化关系及其应用 随堂检测 1、已知：沉淀的pH如下表： (1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法 向混合溶液中加入______、________、__________其中之一，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。 (2)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法 先加入氧化剂(如______)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。 化合物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 Cu(OH)2 pH 1.14～3.0 5.8～8.3 8.4～10.8 4.2～6.7 MgO　 MgCO3　 Mg(OH)2 H2O2 (3)请设计实验方案：除去CuCl2溶液中混有的少量FeCl2。 先通入适量Cl2(或加入H2O2)，再向混合溶液中加入足量CuO[或CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3其中之一]，充分反应后过滤。 随堂检测 固体 酸溶 加入氧化剂 调节溶液pH 过滤 滤液 【规律归纳】工艺流程中铁元素的除杂方法 (1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法 加调节剂： 目的： Cu2＋(Fe3＋): CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3 (2)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法 先加氧化剂(如H2O2) , 将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，再操作(1) Mg2＋(Fe2＋): 同上 Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2， 与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解， 将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。 随堂检测 ①怎样由FeCl3晶体配制FeCl3溶液？ ②怎样由FeCl3溶液制备无水FeCl3晶体？ 将FeCl3晶体溶于少量浓盐酸中，抑制Fe3+水解，再加水稀释至所需浓度。 在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液 FeCl3溶液 Fe(OH)3固体 Fe2O3固体 【变式】将FeCl2溶液加热蒸干并灼烧，最后得到的固体物质是_______，原因是？ 在FeCl2溶液存在平衡：FeCl2＋2H2O Fe(OH)2＋2HCl，加热蒸干过程中，HCl挥发，促使水解平衡向右移动，生成的Fe(OH)2很快被氧化成Fe(OH)3，灼烧时Fe(OH)3分解生成Fe2O3。 Fe2O3 Fe3+ 水解应用 ①制备氢氧化铁胶体，可净水 ②注意与 、[Al(OH)4]- 、 等完全双水解而不能大量共存 ③工业上调PH，使Fe3+沉淀 随堂检测 1.可用作净水剂。在水中不稳定，会生成 胶体；碱性条件下 氧化性大于 。下列有关铁及其化合物的相关转化，在指定条件下能实现的 是( ) C A. B.无水 C. D. [解析] 铁与水蒸气在高温条件下发生反应生成四氧化三铁，不是氧化铁，A错误；加热条件下氯化铁在溶液中的水解平衡正向移动，蒸干会得到氢氧化铁，灼烧得到氧化铁，B错误；铁与氯气加热可反应生成氯化铁，向氯化铁溶液中加入铜会发生氧化还原反应，生成氯化亚铁和氯化铜，能实现相关转化，C正确；高铁酸钾在水中不稳定，生成氢氧化铁胶体，被还原，根据氧化还原反应价态变化规律，铁的化合价降低，氧的化合价升高，得到氧气，得不到氢气，D错误。 课堂小结 (1)Fe3+的性质 (2)Fe2+的性质 拓展提升 将Mg条投入FeCl3溶液中，有什么现象？写出反应方程式。 产生红褐色沉淀和无色气体。 Mg + 2NH4+ + 2H2O = Mg2+ + 2NH3·H2O + H2↑ 3Mg + 2Fe3+ = 3Mg2+ + 2Fe 同时发生，相互竞争 在AlCl3溶液中加入镁条 在NH4Cl溶液中加入镁条 Mg + 2H+ = Mg2+ + H2↑ Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋ 3Mg + 2Al3+ + 6H2O = 3Mg2+ + 2Al(OH)3↓ + 3H2↑ 拓展提升 FeCl3变色 碳、氢、氧、氮、钙、磷、镁、钠等，称为常量元素； 2.人体中的元素及含量 已被确认与人体健康和生命有关的必需微量元素有18种，即有铁、铜、锌、钴、锰、铬、硒、碘、镍、氟、钼、钒、锡、硅、锶、硼、铷、砷等 3Fe＋2O2eq \o(=====,\s\up14(点燃))Fe3O4 Fe＋Seq \o(=====,\s\up14(△))FeS 3Fe＋4H2O(g)eq \o(=====,\s\up14(高温))Fe3O4＋4H2 ①Fe2＋NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋) ②Fe3＋S2－、I－、SO ③Fe3＋HCO、CO、SiO等水解相互促进的离子 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $