(新课标)2015届高考化学大一轮复习讲义 第三章 第3讲 铁及其化合物导学案

第3讲 铁及其化合物[考纲要求] 1.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。

2.以Fe 2＋、Fe 3＋的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。

3.能鉴别溶液中的Fe 2＋、Fe 3＋。

考点一 用物质分类思想认识铁及其重要化合物1． 铁的存在2． 铁的性质(1)物理性质纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。

(2)化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。

用化学方程式或离子方程式表示下列变化Fe ＋H 2O(g)――→④3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 23． 铁的氧化物和氢氧化物(1)铁的氧化物4． (1)亚铁盐：含有Fe 2＋的溶液呈浅绿色，Fe 2＋既有________性，又有________性，Fe 2＋与Zn 、Cl 2反应的离子方程式分别为_______________________________________________________ __________________，___________________________________________________。

(2)铁盐：①氧化性：含有Fe 3＋的溶液呈______色，Fe 3＋具有氧化性，Fe 3＋与Fe 、Cu 反应的离子方程式分别为______________________________，______________________________。

②特性：含有Fe 3＋的盐溶液遇到________时变成血红色。

③易水解：FeCl 3滴入沸水中的离子方程式：________________________________。

答案 (1)氧化 还原 Zn ＋Fe 2＋===Zn 2＋＋Fe 2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl －(2)①棕黄色 2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu 2＋②KSCN ③Fe 3＋＋3H 2O=====△Fe(OH)3(胶体)＋3H ＋ 深度思考1． 铁有很强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？答案 主要因为铁不纯，往往含有碳等杂质，当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液(如食盐水)时会发生电化学腐蚀。

2． 铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化学变化？答案 常温下铁、铝遇冷的浓HNO 3、浓H 2SO 4时表面会生成一层致密的氧化物薄膜，化学上称为钝化，属于化学变化。

3． FeCl 3、FeCl 2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？答案 都可以。

2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3 2FeCl 3＋Fe===3FeCl 24Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)34． 铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为＋2价和＋3价，请归纳总结：(1)Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成＋2价？写出有关反应的化学方程式或离子方程式。

答案 Fe →Fe 2＋：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S 、I 2)，非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO 4溶液)反应，都可实现这种转化。

如：Fe ＋S=====△FeS,2H ＋＋Fe===Fe 2＋＋H 2↑，Cu 2＋＋Fe===Fe 2＋＋Cu 。

(2)Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成＋3价？写出有关反应的化学方程式。

答案 Fe →Fe 3＋：铁与强氧化剂(如Cl 2、HNO 3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。

例如：2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3，Fe ＋4HNO 3(稀)===Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2O,2Fe ＋6H 2SO 4(浓)=====△Fe 2(SO 4)3＋3SO 2↑＋6H 2O 。

题组一 铁及其化合物的性质1． 铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是( ) A ．Fe(OH)3 Fe 2O 3 B ．Fe(OH)2 Fe 2O 3 C ．Fe(OH)2 Fe(OH)3D ．Fe(OH)2 Fe 3O 4答案 B解析 铁与稀硫酸反应生成FeSO 4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe 2O 3。

2． 在高温条件下铁与水能发生反应。

资料显示，在不同温度下，还原铁粉与水蒸气反应的产物是不同的，温度低于570 ℃时，生成FeO ，高于570 ℃时，生成Fe 3O 4。

老师用右图所示实验装置，完成还原铁粉与水蒸气反应的演示实验。

(1)实验中使用肥皂液的作用是__________________________________________。

(2)某同学设计下列实验方案以确定实验后试管内的固体是否存在Fe 3O 4。

确定是否存在Fe 3O 4需要测定并记录的实验数据是____________________________ ________________________。

答案 (1)检验反应中生成的H 2 (2)固体样品质量和红棕色固体的质量解析 本题主要考查实验设计与探究，意在考查学生分析处理实验数据并得出合理结论的能力。

为了确定实验后试管内的固体是否存在Fe 3O 4，必须测定实验后固体中铁与氧的物质的量之比，因黑色粉末溶解时有少量气泡产生，故一定含有金属铁，只有当黑色粉末中n (Fe )n (O )≤1时，才一定含有Fe 3O 4，因此该同学实验中必须测定固体样品质量和红棕色固体(Fe 2O 3)的质量，以确定铁与氧的物质的量之比。

题组二 铁及其化合物的定量计算3． 在一定量的稀HNO 3中慢慢加入铁粉，得到的Fe 2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。

请将正确答案的序号填在相应的横线上。

①Fe 3＋②Fe 2＋③Fe 、Fe 2＋④Fe 2＋、Fe 3＋(1)AB 段铁元素以__________形式存在。

(2)BC 段铁元素以__________形式存在。

(3)CD 段铁元素以__________形式存在。

答案 (1)① (2)④ (3)③解析 向稀HNO 3中加入铁粉，开始时稀HNO 3过量应生成Fe 3＋，随加入铁粉量的增加，HNO 3反应完全后，发生反应2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋，最后全部转化为Fe 2＋。

4． 由FeO 、Fe 2O 3和Fe 3O 4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为21∶8，则这种混合物中FeO 、Fe 2O 3和Fe 3O 4的物质的量之比是( )A．1∶2∶1 B．2∶1∶1C．1∶3∶1 D．1∶1∶3答案 D解析可用平均组成法来求解：在混合物中铁原子和氧原子物质的量之比为(21/56)∶(8/16)＝3∶4，则混合物的平均组成为Fe3O4，在三种组合中Fe3O4则不必多考虑，应注意FeO和Fe2O3混合后也应符合n(Fe)∶n(O)＝3∶4，所以在混合物中它们的物质的量之比必须是1∶1。

5．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150 mL 4 mol·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现。

若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为() A．0.21 mol B．0.25 molC．0.3 mol D．0.35 mol答案 B解析n(HNO3)＝0.6 mol，n(NO)＝0.1 mol，反应后铁元素的存在形式为Fe(NO3)2，根据元素守恒，可知反应后溶液中的n(NO－3)＝0.5 mol，n(Fe2＋)＝0.25 mol，即n(Fe)＝0.25 mol。

归纳总结1．分析铁与稀HNO3反应的关键一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：HNO3过量：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，Fe过量时：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，两者相加得总方程式：3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。

2．在铁及其化合物的计算中能用“守恒法”的很多，常用到的有质量守恒、电子守恒等。

如第5题中用到N原子守恒、Fe原子守恒以及溶液中Fe2＋、NO－3的电荷守恒。

题组三有关铁及其化合物的实验探究6．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。

答案①②③⑤解析因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。

①、②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。

反思归纳成功制备Fe(OH)2的关键由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。

制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓成功关键：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。

考点二“铁三角”的转化关系及应用“铁三角”的转化关系深度思考1． 用离子方程式实现下列转化：Fe 2＋①Cl 2、②NO －3(H ＋)③Fe 、④CuFe 3＋ ①2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl －；②3Fe 2＋＋4H ＋＋NO －3===3Fe 3＋＋2H 2O ＋NO ↑；③2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋； ④Cu ＋2Fe 3＋===Cu 2＋＋2Fe 2＋。

2． 如何除去括号中的杂质(1)Fe 2＋(Fe 3＋)：加过量铁粉，过滤； (2)FeCl 3(FeCl 2)：加氯水或H 2O 2； (3)FeCl 2(CuCl 2)：加过量铁粉，过滤； (4)Fe(Al)：加过量强碱溶液，过滤；(5)Fe 2O 3(Al 2O 3、SiO 2)：加过量强碱溶液过滤。