2019-2020學年高中化學下學期第12周《鐵及其化合物》教學設計.doc

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2019-2020學年高中化學下學期第12周《鐵及其化合物》教學設計 課題 元鐵及其化合物 總課時 　 班級（類型） 　 學習 目標 1.了解鐵及其重要化合物的主要性質及其應用。2.能鑒別溶液中的Fe2＋、Fe3＋。 重、難點 學習環(huán)節(jié)和內容 學生活動 教師反思 考點一　鐵的單質、氧化物和氫氧化物 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.鐵 (1)物理性質 銀白色固體，熔點較高，具有良好的導熱、導電、延展性，能被磁鐵吸引。 (2)結構 (3)化學性質 鐵元素性質活潑，有較強的還原性，主要化合價為＋2價和＋3價。 按要求書寫下列反應的方程式： ①Fe與Cl2、S反應的化學方程式： 2Fe＋3Cl22FeCl3； Fe＋SFeS。 ②Fe與水蒸氣的反應： 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。 ③與氧化性酸(如HNO3)的反應(寫離子方程式)。 Fe與過量稀HNO3的反應： Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 Fe與少量稀HNO3的反應： 3Fe＋2NO＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。 ④Fe與FeCl3溶液的反應(寫離子方程式)： Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。 2.鐵的氧化物 化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 鐵紅 磁性氧化鐵 顏色狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體(有磁性) 溶解性 難溶于水 難溶于水 難溶于水 鐵的化合價 ＋2 ＋3 ＋2，＋3 穩(wěn)定性 不穩(wěn)定 穩(wěn)定 穩(wěn)定 與H＋反應的離子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 3.鐵的氫氧化物 化學式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色態(tài) 白色固體 紅褐色固體 與鹽酸反應 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受熱分解 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 制法 可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性鐵鹽與堿溶液反應 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 二者的關系 在空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，化學方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 深度思考 1.正誤判斷，正確的打“√”，錯誤的打“” (1)鐵位于元素周期表中第四周期第ⅧB族() (2)氧化鐵能與酸反應，所以可用于制作紅色染料() (3)用鐵制容器可以運輸濃硝酸和濃硫酸(√) (4)Fe2O3與NaOH溶液反應可制取Fe(OH)3() (5)鐵與過量的硫粉共熱產物是Fe2S3() (6)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3，在少量Cl2中燃燒生成FeCl2() 2.純鐵有較強的抗腐蝕能力，為什么日常生活中的鐵制品容易生銹？ 答案　日常生活中的鐵制品中的鐵通常含有雜質碳，在潮濕的空氣中易發(fā)生原電池反應(電化學腐蝕)，生成氧化鐵的水合物。 3.通過化合反應能制取FeCl2、FeCl3、Fe(OH)2、Fe(OH)3嗎？能制取的用化學方程式表示。 答案　FeCl2、FeCl3和Fe(OH)3均能通過化合反應制取，而Fe(OH)2則不能。 FeCl2：2FeCl3＋Fe===3FeCl2 FeCl3：①2Fe＋3Cl22FeCl3 ②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3 Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 題組一　鐵的單質、氧化物和氫氧化物的性質 1.下列有關鐵及其化合物的說法中正確的是(　　) A.鐵的化學性質比較活潑，所以鐵在自然界中全部以化合態(tài)存在 B.鐵在純氧中燃燒或在氯氣中燃燒所得產物中鐵的化合價均為＋3價 C.工業(yè)上可用鐵質容器儲存濃硝酸和濃硫酸，原因是鐵在常溫下與兩種酸不反應 D.工業(yè)上用CO在高溫條件下還原含F(xiàn)e2O3的鐵礦石煉鐵 答案　D 解析　自然界中有少量鐵以單質形式存在(如隕鐵)，A錯；鐵在純氧中燃燒產物是Fe3O4，其中鐵的化合價有＋2價和＋3價兩種價態(tài)，B錯；鐵在常溫下遇濃硫酸或濃硝酸鈍化，形成了致密的氧化膜隔絕鐵與酸的接觸，C項錯。 2.(xx大連高三調研)在一定條件下，下列物質能與鐵單質發(fā)生反應，其中能將鐵元素從0價轉變?yōu)椋?價的是(　　) A.鹽酸 B.稀硫酸 C.稀硝酸 D.硫酸銅溶液 答案　C 解析　能將鐵元素從0價轉變?yōu)椋?價，選項中只有硝酸具有強氧化性。 3.鐵屑溶于過量稀硫酸，過濾后向濾液中加入過量氨水，有白色沉淀生成，過濾，在空氣中加熱沉淀至質量不再發(fā)生變化為止，得到紅棕色殘渣。上述沉淀和殘渣分別是(　　) A.Fe(OH)3　Fe2O3 B.Fe(OH)2　Fe2O3 C.Fe(OH)2　Fe(OH)3 D.Fe(OH)2　Fe3O4 答案　B 解析　鐵與稀硫酸反應生成FeSO4，再與過量氨水反應生成白色沉淀Fe(OH)2，在空氣中加熱Fe(OH)2，鐵元素被氧化為＋3 價，最后所得紅棕色殘渣為Fe2O3。 題組二　用守恒思想判斷氧化物的組成 4.(xx樟樹市模擬)鐵的常見化合價有＋2價和＋3價。據(jù)研究，鐵在濃HNO3中發(fā)生鈍化時，可生成一種化學式為Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3組成的復雜氧化物。該化合物可以表示為(　　) A.FeO3Fe2O3 B.2FeO3Fe2O3 C.FeO2Fe2O3 D.2FeOFe2O3 答案　B 解析　化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3組成的復雜氧化物，設化學式為nFeOmFe2O3，則 解得n＝2，m＝3，該化合物可以表示為2FeO3Fe2O3。 5.準確稱取某種鐵的氧化物2.88 g，用足量的CO進行還原，將生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4 g，則這種鐵的氧化物為(　　) A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.以上都不是 答案　C 解析　4 g CaCO3沉淀的物質的量為0.04 mol，則CO、CO2的物質的量也為0.04 mol，增加的氧元素為0.04 mol，質量為0.04 mol16 gmol－1＝0.64 g，鐵的氧化物中氧元素質量為0.64 g，鐵元素質量為2.88 g－0.64 g＝2.24 g，鐵的氧化物中鐵元素與氧元素物質的量之比為∶＝1∶1，則鐵的化學式為FeO。 6.有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140 mL 5.0 molL－1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉變?yōu)镕e3＋，則該樣品可能的化學式為(　　) A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7 答案　D 解析　根據(jù)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知鐵的“氧化物”樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol2＝0.05 mol，根據(jù)電荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，則n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故該氧化物可表示為FeO2Fe2O3，即Fe5O7。 確定鐵的氧化組成的基本方法 設鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的質量比為m∶n， 則氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b， 若a∶b＝1∶1，則鐵的氧化物為FeO； 若a∶b＝2∶3，則鐵的氧化物為Fe2O3； 若a∶b＝3∶4，則鐵的氧化物是Fe3O4或FeO與Fe2O3按物質的量比1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物質的量之比為1∶1，F(xiàn)e3O4為任意值)。 題組三　氫氧化亞鐵的制備方法 7.用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含F(xiàn)e3＋的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備。 (1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需加入________。 (2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用________的方法。 (3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是_________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)稀硫酸、鐵屑　(2)加熱煮沸　(3)避免生成的Fe(OH)2與氧氣接觸而被氧化 解析　(1)稀硫酸抑制Fe2＋水解，鐵屑防止Fe2＋被氧化。 (3)Fe(OH)2很容易被氧化，實驗過程中要確保在無氧條件下生成。 8.下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序號)。 答案　①②③⑤ 解析　因為Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的氧氣或空氣。①、②原理一樣，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護中；③的原理為鐵作陽極產生Fe2＋，與電解水產生的OH－結合生成 Fe(OH)2，且液面用汽油保護，能防止空氣進入；⑤中液面加苯阻止了空氣進入；④由于帶入空氣中的氧氣能迅速將 Fe(OH)2氧化，因而不能較長時間看到白色沉淀。 防止Fe(OH)2氧化的方法 (1)將配制溶液的蒸餾水煮沸，驅除溶液中的氧氣。 (2)將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入試管的亞鐵鹽溶液底部，并慢慢擠出NaOH溶液。 (3)在亞鐵鹽溶液上面充入保護氣，如H2、N2、稀有氣體等。 (4)在亞鐵鹽溶液上面加保護層，如苯、植物油等。 (5)用Fe作陽極，石墨作陰極，電解NaOH溶液，利用新產生的Fe2＋與OH－反應制取。 考點二　Fe2＋與Fe3＋的性質及檢驗 1.亞鐵鹽 (1)Fe2＋的氧化性和還原性 含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，F(xiàn)e2＋處于鐵的中間價態(tài)，既有氧化性，又有還原性，其中以還原性為主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表現(xiàn)為還原性。 Fe2＋的酸性溶液與H2O2反應的離子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 (2)可水解 Fe(OH)2是弱堿，含F(xiàn)e2＋的鹽(如硫酸亞鐵)溶液呈酸性。配制硫酸亞鐵溶液時常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量鐵屑防止Fe2＋被氧化。 2.鐵鹽的性質及應用 (1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黃色，F(xiàn)e3＋處于鐵的高價態(tài)，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表現(xiàn)為氧化性。 ①Fe3＋與S2－、I－、HS－、SO等具有較強還原性離子不能大量共存。 ②Fe3＋可腐蝕印刷電路板上的銅箔，反應的離子方程式為2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。 (2)易水解：Fe(OH)3是很弱的堿，且溶度積很小，因而Fe3＋極易水解，只能存在于酸性較強的溶液中。 ①利用Fe3＋易水解的性質，實驗室可用FeCl3滴入沸水中制取氫氧化鐵膠體，反應的化學方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3HCl。 ②利用Fe3＋易水解的性質，工業(yè)上常用調節(jié)pH方法除去溶液中的鐵離子。 ③利用Fe3＋易水解的性質，實驗室配制氯化鐵溶液，通常將氯化鐵固體先溶于較濃的鹽酸中，然后再稀釋至所需濃度。 ④Fe3＋與HCO、AlO、CO、ClO－等水解呈堿性的離子不能大量共存。 3.Fe2＋、Fe3＋的檢驗方法 (1)用KSCN溶液和氯水 溶液 (2)用NaOH溶液 溶液 (3)含F(xiàn)e2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的檢驗 溶液變紅色，說明含有Fe3＋ KMnO4溶液紫紅色褪去，說明含有Fe2＋。 (4)Fe2＋的特征檢驗方法 溶液產生藍色沉淀，說明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓ 4.含F(xiàn)e2＋、Fe3＋的除雜問題 主要成分 雜質 除雜方法 FeCl3(aq) FeCl2(aq) 加入氯水或H2O2 FeCl2(aq) FeCl3(aq) 加過量鐵粉后過濾 FeCl2(aq) CuCl2(aq) 加過量鐵粉后過濾 題組一　含鐵物質的除雜問題 1.硫酸亞鐵溶液含有雜質硫酸銅和硫酸鐵，為除去雜質，提純硫酸亞鐵，應該加入下列物質中的(　　) A.鋅粉 B.鎂粉 C.鐵粉 D.鋁粉 答案　C 解析　鐵粉可將硫酸鐵轉化為硫酸亞鐵，將硫酸銅轉化為硫酸亞鐵和單質銅，然后過濾即可提純硫酸亞鐵，鋅、鎂、鋁都有可能將亞鐵離子置換成鐵，并且會引入新的雜質鋅離子、鎂離子或鋁離子等。 2.下列除雜的操作不正確的是(　　) A.MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量鎂充分反應后過濾 B.FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入過量鐵粉充分反應后過濾 C.CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反應后過濾 D.CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2將Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反應后過濾 答案　C 解析　FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入Mg與H＋反應，上述平衡右移，使Fe3＋轉化成Fe(OH)3而除去，A正確；加入過量鐵粉，F(xiàn)eCl3與Fe反應生成FeCl2而達到除雜的目的，B正確；先用H2O2將Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入的CuO與H＋反應將Fe3＋轉化成Fe(OH)3而除去，D正確；C項中加入NaOH溶液，Cu2＋、Fe3＋均轉化成氫氧化物沉淀，不符合除雜要求。 3.Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋較完全地形成氫氧化物沉淀的pH分別為6.7、3.7、4.6。某硫酸鋅酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋雜質離子，為除去這些離子制得純凈的ZnSO4，應加入的試劑是(　　) A.NaOH溶液 B.氨水 C.KMnO4、ZnCO3 D.H2O2、ZnO 答案　D 解析　由于Fe2＋沉淀所需pH比Zn2＋大，應首先將Fe2＋氧化為Fe3＋，然后調節(jié)溶液的pH使Zn2＋還不沉淀時Fe3＋已沉淀完全。氧化劑H2O2將Fe2＋氧化為Fe3＋，ZnO能消耗溶液中的H＋且不引入新的雜質離子，故D項符合要求。 混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去的常用方法 (1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法 向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中之一，與Fe3＋水解產生的H＋反應，促進Fe3＋的水解，將Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀除去。 (2)除去Cu2＋中混有的Fe3＋的方法 向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一，與Fe3＋水解產生的H＋反應，促進Fe3＋的水解，將Fe3＋轉化為Fe(OH)3沉淀而除去。 (3)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法 先加入氧化劑(如H2O2)將溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。 (4)除去Cu2＋中混有的Fe2＋的方法 先加入氧化劑(如H2O2)將溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3＋。 題組二　Fe2＋和Fe3＋的檢驗 4.下列有關物質檢驗方法不合理的是(　　) A.向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，該溶液中一定含有Fe2＋ B.用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2 C.檢驗綠礬晶體是否已氧化變質，可將綠礬晶體溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再觀察溶液是否變紅 D.向某溶液中加入NaOH溶液產生紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3＋ 答案　B 解析　B項中的Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色。 5.要證明某溶液中不含F(xiàn)e3＋而可能含有Fe2＋，進行如下實驗操作時，最佳順序為(　　) ①加入足量氯水?、诩尤胱懔克嵝訩MnO4溶液　③加入少量NH4SCN溶液 A.①③ B.③② C.③① D.①②③ 答案　C 解析　在該溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不變紅色，證明無Fe3＋存在，再加入氯水，將Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液變?yōu)榧t色。KMnO4溶液呈紫紅色，溶液顏色變化不明顯，所以不能用酸性KMnO4溶液檢驗。 6.為了證明化學反應有一定的限度，進行了如下探究活動： 探究活動一：取5 mL 0.1 molL－1的KI溶液于試管，滴加0.1 molL－1的FeCl3溶液5～6滴，振蕩； 探究活動二：在上述試管中加入2 mL CCl4，充分振蕩、靜置； 探究活動三：取上述靜置分層后的上層水溶液于試管，滴加0.1 molL－1的KSCN溶液5～6滴，振蕩。 (1)寫出探究活動一中反應的離子方程式_______________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)探究活動二的實驗現(xiàn)象為________。 a.溶液分層，上層呈紫色 b.溶液分層，下層呈紫色 c.溶液分層，均為無色 (3)在探究活動三中，可以證明該化學反應有一定的限度的實驗現(xiàn)象是_____________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2　(2)b　(3)溶液變紅色 解析　(2)碘溶于水呈棕黃色，CCl4能萃取水中的碘，液體呈紫色，由于CCl4的密度比水大而且難溶于水，所以碘的四氯化碳溶液在下層，則實驗現(xiàn)象為溶液分層，下層呈紫色，b正確。 (3)取上述靜置分層后的上層水溶液于試管中，滴加0.1 molL－1 的KSCN溶液5～6滴，F(xiàn)e3＋可與KSCN反應顯紅色，若溶液變紅色，說明溶液中有鐵離子存在，則說明鐵離子沒有完全反應，即該化學反應有一定的限度。 檢驗Fe2＋和Fe3＋時的注意事項 (1)檢驗Fe2＋時不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能將加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)。 (2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同時存在時不能用酸性KMnO4溶液檢驗Fe2＋(Cl－能還原酸性KMnO4，有干擾)。 (3)檢驗Fe2＋、Fe3＋的其他方法 檢驗Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液顯紫色。 考點三　鐵及其化合物轉化關系及應用 “鐵三角”的轉化關系 完成下列變化的離子方程式，體會Fe2＋與Fe3＋轉化條件。 (1)將H2S氣體通入FeCl3溶液中產生淡黃色沉淀： H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋。 (2)將FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液變藍： 2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。 (3)FeCl3可溶解鐵片： 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 (4)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色： 5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 (5)將FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有無色氣體放出： 3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 題組一　化學反應中鐵元素價態(tài)的判斷 1.(xx荊門高三上學期期末)在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的鐵屑，反應完全后將固體濾出，下列說法中正確的是(　　) A.若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe2＋，一定不含Cu2＋ B.若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋ C.若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋ D.若濾出的固體中含有鐵和銅，則溶液中一定含有的陽離子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋ 答案　D 解析　氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入鐵粉后有固體剩余，F(xiàn)e3＋一定不存在；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，則溶液中不可能有Cu2＋。 2.在一定量的稀HNO3中慢慢加入鐵粉，得到的Fe2＋的物質的量(縱坐標)與所加鐵粉的物質的量(橫坐標)的關系如圖所示。請將正確答案的序號填在相應的橫線上。 ①Fe3＋?、贔e2＋　③Fe、Fe2＋?、蹻e2＋、Fe3＋ (1)AB段鐵元素以__________形式存在。 (2)BC段鐵元素以__________形式存在。 (3)CD段鐵元素以__________形式存在。 答案　(1)①　(2)④　(3)③ 解析　向稀HNO3中加入鐵粉，開始時稀HNO3過量應生成Fe3＋，隨加入鐵粉量的增加，HNO3反應完全后，發(fā)生反應2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部轉化為Fe2＋。 3.向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐漸加入鐵粉至過量，溶液中金屬陽離子a、b與所加鐵粉的物質的量的關系如圖所示(已知稀硝酸的還原產物只有NO)。下列有關判斷不正確的是(　　) A.a表示Fe3＋的關系曲線 B.n1＝0.75 C.P點時，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol D.向P點溶液中加入銅粉，最多可溶解14.4 g 答案　C 解析　該反應可以看作兩步：①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根過量，氫離子不足；②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。a表示Fe3＋的關系曲線，故A正確；溶液中共有3 mol H＋參加反應，消耗鐵為0.75 mol，B正確；P點n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，二者均為0.45 mol，C錯誤；剩余0.45 mol Fe3＋，消耗0.225 mol銅，質量為14.4 g，D正確。 1.鐵與稀硝酸反應產物中鐵元素價態(tài)的判斷方法 (1)當HNO3過量時： 反應原理：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，鐵元素的存在形式為Fe3＋，鐵元素的價態(tài)為＋3價。 (2)當Fe過量時：鐵被硝酸氧化為Fe3＋，然后Fe3＋被剩余的鐵還原為Fe2＋，也就是說最終得到亞鐵鹽，總方程式：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。 (3)當＜＜時： 鐵元素的存在形式為Fe2＋和Fe3＋，鐵元素的價態(tài)為＋2、＋3價。 (4)用數(shù)軸法表示，鐵與硝酸的用量比與反應產物的關系： 2.鐵與硫酸、硝酸的混酸反應順序總結 足量鐵與稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反應，則可利用離子反應分析，依次發(fā)生反應：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，該反應不再發(fā)生)。 題組二　“鐵三角”在物質轉化推斷題中的應用 4.(xx沈陽東北育才中學模擬)如圖是物質間發(fā)生化學反應時顏色的變化情況，下列選項中正確的是(　　) ↑N ↓Q 選項 M N P Q A NH3H2O Ba(OH)2 銅 石蕊溶液 B Na BaCl2 FeO KSCN溶液 C NaOH Ba(NO3)2 鋅粉 KSCN溶液 D NaHCO3 MgCl2 Fe 石蕊溶液 答案　C 解析　硫酸鐵溶液與Ba(OH)2溶液反應生成BaSO4白色沉淀和Fe(OH)3紅褐色沉淀，A項錯誤；硫酸鐵溶液與FeO不反應，且FeO難溶于水，B項錯誤；物質間發(fā)生化學反應時顏色的變化情況符合圖示，C項正確；硫酸鐵溶液與MgCl2溶液不反應，D項錯誤。 5.A、B、C三種物質中均含有同一種元素M，它們之間有如圖所示的轉化關系。A為一種金屬單質，其產量直接關系國民經濟命脈。反應①②③均為化合反應，反應④為置換反應。下列有關說法不正確的是(　　) A.①中所加試劑可能是氯氣 B.③中需要加具有氧化性的試劑 C.A與稀硝酸反應一定能實現(xiàn)元素M在①中發(fā)生的價態(tài)變化 D.元素M在②中發(fā)生的價態(tài)變化也能通過加碘化鉀溶液實現(xiàn) 答案　C 解析　根據(jù)轉化關系可確定A為變價金屬，應為Fe，反應①加入氯氣能實現(xiàn)，B為FeCl3，C為FeCl2，A項不符合題意；反應③是鐵元素由＋2價升高到＋3價，需要加具有氧化性的試劑，B項不符合題意；過量的鐵與稀硝酸反應時，生成硝酸亞鐵，C項符合題意；Fe3＋能將I－氧化成I2，自身被還原成Fe2＋，D項不符合題意。 鐵及其化合物性質的綜合考查常常涉及價態(tài)、物質鹽、堿、氧化物之間的轉化關系，不同價態(tài)的Fe2＋、Fe3＋間的轉化和離子檢驗等，解答時應聯(lián)系常見鐵的化合物的顏色、氧化還原反應知識、水解平衡等分析回答。 鐵元素有多種價態(tài)，化合物種類多，特別Fe2＋、Fe3＋的性質多樣，是命制綜合實驗題恰當?shù)妮d體?？疾閮热菘缮婕拔镔|性質的探究、物質的制備、成分測定、離子檢驗等，通過上述問題的設計，同時可考查儀器的使用、條件的控制、物質的分離提純、實驗安全等化學實驗基礎知識。 專題訓練 1.(xx黃山重點中學測試)已知三氯化鐵的熔點為306 ℃，沸點為315 ℃，易溶于水并且有強烈的吸水性，能吸收空氣里的水分而潮解。某學習小組的同學對氯氣與鐵的反應及產物做了如下探究實驗。 (1)裝置的連接順序為______________________________________________________。 (2)飽和食鹽水的作用是____________________________________________________。 (3)反應一段時間后熄滅酒精燈，冷卻后將硬質玻璃管及收集器中的物質一并快速轉移至錐形瓶中，加入過量的稀鹽酸和少許植物油(反應過程中不振蕩)，充分反應后，進行如下實驗： ①淡黃色溶液中加入試劑X生成淡紅色溶液的離子方程式為____________________。 ②淡紅色溶液中加入過量H2O2后溶液紅色加深的原因是_______________________。 (4)已知紅色褪去的同時有氣體生成，經檢驗為O2。該小組同學對紅色褪去的原因進行探究。 ①取褪色后溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液無明顯變化；第二份滴加試劑X，溶液出現(xiàn)紅色；第三份滴加稀鹽酸和BaCl2溶液，產生白色沉淀。 ②另取同物質的量濃度的FeCl3溶液滴加2滴試劑X，溶液變紅，再通入O2，無明顯變化。 實驗①說明______________________________________________________________； 實驗②的目的是__________________________________________________________； 得出結論：______________________________________________________________。 答案　(1)aghdebcf　(2)除去氯氣中的氯化氫氣體 (3)①Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3　②雙氧水將Fe2＋氧化成Fe3＋　(4)SCN－發(fā)生了反應而不是Fe3＋發(fā)生反應　排除H2O2分解產生的O2氧化SCN－的可能　H2O2將SCN－氧化成SO 解析　(1)濃硫酸具有吸水性能作氯氣干燥劑、堿石灰具有堿性而吸收氯氣、飽和食鹽水吸收氯化氫而抑制氯氣溶解，裝置排列順序為氣體的制取→洗氣→干燥→氯氣和鐵的反應→尾氣處理，所以裝置連接順序為a→g→h→d→e→b→c→f。(3)①Fe3＋和KSCN反應生成絡合物硫氰化鐵而使溶液呈紅色，離子方程式為Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。②Fe2＋被H2O2氧化生成Fe3＋，從而增大Fe3＋濃度，溶液顏色加深。(4)根據(jù)①滴加FeCl3溶液無明顯變化，說明SCN－發(fā)生了反應而不是Fe3＋發(fā)生反應，滴加稀鹽酸和BaCl2溶液，產生白色沉淀，說明生成了SO；根據(jù)②另取同物質的量濃度的FeCl3溶液滴加2滴試劑X，溶液變紅，再通入O2，無明顯變化，說明O2不能氧化SCN－，所以氧化SCN－的為雙氧水。 2.FeCl3可通過多種途徑轉化成FeCl2。 (1)向FeCl3溶液中加入適量氫碘酸，發(fā)生反應的離子方程式為___________________。 (2)工業(yè)上常將無水FeCl3在氮氣作保護氣的條件下加熱至300～350 ℃，再通入干燥的H2而制得FeCl2。該反應的化學方程式為__________________________________________。 (3)工業(yè)上另一種制備FeCl2的方法是將無水FeCl3與適量氯苯(C6H5Cl)在130 ℃條件下持續(xù)加熱約3小時，可發(fā)生如下反應： 2FeCl3＋C6H5Cl2FeCl2＋C6H4Cl2＋HCl 根據(jù)有機反應規(guī)律，該反應中氯苯發(fā)生的是________(填有機反應類型)。 (4)分析上述三個反應，下列有關說法正確的是________(填序號)。 ①第(1)問反應中，氫碘酸既表現(xiàn)酸性，又表現(xiàn)還原性 ②第(3)問反應中，HCl為氧化產物 ③三個反應中，F(xiàn)eCl2均為還原產物 (5)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料。FeCl3與KClO在強堿性條件下反應可制取K2FeO4，其反應的離子方程式為______________________ ________________________________________________________________________； 與MnO2－Zn電池類似，K2FeO4－Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應式為____________________________________________，該電池總反應的離子方程式為__________________________________________________________________。 答案　(1)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 (2)2FeCl3＋H22FeCl2＋2HCl (3)取代反應　(4)③ (5)2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO＋5H2O＋3Cl－(或2Fe3＋＋10OH－＋3ClO－===2FeO＋3Cl－＋5H2O)　FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－ 3Zn＋2FeO＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－ 解析　(1)Fe3＋有氧化性，I－有還原性，它們可以發(fā)生氧化還原反應。(2)FeCl3轉化為FeCl2，F(xiàn)e的化合價降低，則H的化合價必定升高，這樣即可寫出反應的化學方程式。(3)根據(jù)反應物和生成物，可以確定為取代反應。 (4)根據(jù)氧化還原反應概念，確定③是正確的。(5)首先明確ClO－的還原產物是Cl－，然后根據(jù)元素守恒、得失電子守恒和電荷守恒即可寫出離子方程式。根據(jù)題意可寫出題給原電池的負極反應式為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，總反應式為3Zn＋2FeO＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4OH－。用總反應式減去負極反應式可得正極反應式為FeO＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－。 1.(xx高考選項組合)有關鐵及其化合物的說法正確的是(　　) A.將NaOH濃溶液滴加到飽和的FeCl3溶液中，制備Fe(OH)3膠體。(xx全國卷Ⅱ，13A) B.FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板，說明鐵比銅金屬性強(xx全國卷Ⅲ，7B) C.配制氯化鐵溶液時，將氯化鐵溶解在較濃的鹽酸中再加水稀釋(xx全國卷Ⅰ，10C) D.Fe與Cl2反應生成FeCl3，推測Fe與I2反應生成FeI3(xx上海，21C) 答案　C 解析　A項，制備Fe(OH)3膠體，應將飽和氯化鐵溶液滴入沸水中，因而A項錯誤；B項，鐵離子與銅反應生成銅離子和亞鐵離子說明銅的還原性比亞鐵離子的還原性強，無法證明金屬性的強弱，錯誤；C項，在溶液中鐵離子極易發(fā)生水解反應，產生難溶性的氫氧化鐵，為了抑制鐵離子的水解，應該先將氯化鐵溶解在較濃的鹽酸中，然后再加水稀釋到相應的濃度，正確；D項，因I2的氧化性較弱，故與鐵反應生成FeI2，錯誤。 2.(高考選項組合題)下列敘述正確的是(　　) A.將稀硝酸加入過量鐵粉中，充分反應后滴加KSCN溶液，有氣體生成，溶液呈紅色，稀硝酸將Fe氧化為Fe3＋(xx全國卷Ⅰ，10A) B.在溶液中加KSCN，溶液顯紅色，證明原溶液中有Fe3＋(xx天津理綜，2A) C.向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液，再滴加H2O2溶液， 加入H2O2后溶液變成紅色， Fe2＋既有氧化性又有還原性(xx廣東理綜，22D) D.Fe2O3FeCl3(aq)無水FeCl3(xx江蘇，8C) 答案　B 解析　A項，忽視了Fe3＋的氧化性，過量的Fe只能生成硝酸亞鐵和NO氣體，錯誤；C項，F(xiàn)eSO4溶液中先滴入KSCN溶液再滴加H2O2溶液，溶液變成紅色，說明H2O2把Fe2＋氧化為Fe3＋，體現(xiàn)了Fe2＋的還原性，沒有體現(xiàn)氧化性，錯誤；D項，F(xiàn)eCl3是強酸弱堿鹽，直接加熱蒸發(fā)最終得到的是氧化鐵，錯誤。 3.(xx全國卷Ⅱ，28)某班同學用如下實驗探究Fe2＋、Fe3＋的性質?；卮鹣铝袉栴}： (1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1 molL－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑，其目的是____________________________________________________。 (2)甲組同學取2 mL FeCl2溶液，加入幾滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明Cl2可將Fe2＋氧化。FeCl2溶液與氯水反應的離子方程式為_______________________。 (3)乙組同學認為甲組的實驗不夠嚴謹，該組同學在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL 煤油，再于液面下依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液變紅，煤油的作用是 ________________________________________________________________________。 (4)丙組同學取10 mL 0.1 molL－1KI溶液，加入6 mL 0.1 molL－1 FeCl3溶液混合。分別取 2 mL 此溶液于3支試管中進行如下實驗： ①第一支試管中加入1 mL CCl4充分振蕩、靜置，CCl4層顯紫色； ②第二支試管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍色沉淀； ③第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅。 實驗②檢驗的離子是________(填離子符號)；實驗①和③說明：在I－過量的情況下，溶液中仍含有________(填離子符號)，由此可以證明該氧化還原反應為________。 (5)丁組同學向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生反應的離子方程式為_________________________________________________________； 一段時間后，溶液中有氣泡出現(xiàn)，并放熱，隨后有紅色沉淀生成。產生氣泡的原因是_________________，生成沉淀的原因是___________________(用平衡移動原理解釋)。 答案　(1)防止Fe2＋被氧化　 (2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　(3)隔絕空氣(排除氧氣對實驗的影響)　(4)Fe2＋　Fe3＋　可逆反應　(5)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　Fe3＋催化H2O2分解產生O2　H2O2分解反應放熱，促進Fe3＋的水解平衡正向移動 解析　(1)亞鐵離子具有還原性，能被空氣中的氧氣氧化，所以在配制的FeCl2溶液中加入少量鐵屑的目的是防止Fe2＋被空氣氧化。(2)Cl2可將Fe2＋氧化成Fe3＋，自身得電子生成Cl－，反應的離子方程式為2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)煤油的作用是隔絕空氣，防止空氣中的氧氣將Fe2＋氧化，產生干擾。(4)根據(jù)Fe2＋的檢驗方法，向溶液中加入1滴K3[Fe(CN)6] 溶液，生成藍色沉淀，一定含有Fe2＋，則實驗②檢驗的離子是Fe2＋；碘易溶于CCl4，在CCl4中呈紫色，F(xiàn)e3＋遇KSCN溶液顯紅色，實驗①和③說明，在I－過量的情況下，溶液中仍含有Fe3＋，由此可以證明該氧化還原反應為可逆反應，反應為2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2。(5)H2O2溶液中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生的離子方程式為H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，鐵離子的溶液呈棕黃色；一段時間后，溶液中有氣泡出現(xiàn)，并放熱，隨后有紅褐色沉淀生成，產生氣泡的原因是反應產生的Fe3＋是H2O2分解的催化劑，促使H2O2分解生成O2，同時H2O2分解反應是放熱反應，并促進了Fe3＋水解平衡Fe3＋＋3H2O Fe(OH)3＋3H＋向正向移動，產生較多 Fe(OH)3，聚集形成沉淀。 4.(xx大綱全國卷，27)下圖中，A、B、C、D、E是單質，G、H、I、F是B、C、D、E分別和A形成的二元化合物。已知： ①反應C＋GB＋H能放出大量的熱，該反應曾應用于鐵軌的焊接； ②I是一種常見的溫室氣體，它和E可以發(fā)生反應：2E＋I2F＋D，F(xiàn)中E元素的質量分數(shù)為60%。 回答問題： (1)①中反應的化學方程式為_______________________________________________。 (2)化合物I的電子式為____________________________________________________。 (3)1.6 g G溶于鹽酸，得到的溶液與銅粉完全反應，計算至少所需銅粉的質量(寫出離子方程式和計算過程)。 (4)C與過量NaOH溶液反應的離子方程式為__________________________________ ________________________________________________________________________， 反應后溶液與過量化合物I反應后的離子方程式為_____________________________ ________________________________________________________________________。 (5)E在I中燃燒觀察到的現(xiàn)象是_____________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案　(1)2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3 (2)C (3)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ n(Cu)＝n(Fe2O3)＝＝0.010 mol。 銅粉的質量＝64 gmol－10.010 mol＝0.64 g。 (4)2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO＋3H2↑ CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO (5)鎂條劇烈燃燒，生成白色粉末，反應器內壁附著有黑色的物質 解析　由①可知，反應C＋GB＋H應為鋁熱反應，則C為Al，G為Fe2O3，B為Fe，H為Al2O3，則A為O2；由②可知，I應為CO2，則D為碳，反應2E＋I2F＋D為置換反應，可推知E應為Mg，F(xiàn)為MgO。(1)①中反應的化學方程式為2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。(2)化合物I為CO2，其電子式為C。(3)Fe2O3溶于鹽酸的離子方程式為Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，加入銅粉后發(fā)生的反應為2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。n(Cu)＝n(Fe2O3)＝＝0.010 mol，所以銅粉的質量＝64 gmol－10.010 mol＝0.64 g。(4)Al與NaOH溶液反應的離子方程式為2Al＋2H2O＋2OH－===2AlO＋3H2↑。反應后的溶液中含有AlO，所以過量的二氧化碳與AlO反應生成氫氧化鋁沉淀和HCO，離子方程式為CO2＋AlO＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO。(5)Mg在CO2中燃燒的現(xiàn)象：鎂條劇烈燃燒，生成白色粉末，反應器內壁附著有黑色的物質。