金属铁及其化合物教案老师

金属铁及其化合物教案

老师

Coca-cola standardization office【ZZ5AB-ZZSYT-ZZ2C-ZZ682T-ZZT18】

教学过程

一、复习预习

复习初中阶段所学过的铁的性质

①3Fe＋2O

2Fe

3

O

4

②Fe＋SFeS

③2Fe＋3Cl

22FeCl

3

④3Fe＋4H

2O(g)Fe

3

O

4

＋4H

2

⑤Fe＋2H＋===Fe2＋＋H

2

↑(酸为非氧化性酸)

⑥Fe＋4HNO

3(稀)===Fe(NO

3

)

3

＋NO↑＋2H

2

O(铁适量)

⑦3Fe＋8HNO

3(稀)===3Fe(NO

3

)

2

＋2NO↑＋4H

2

O(铁过量)

⑧Fe＋CuSO

4===Cu＋FeSO

4

⑨2FeCl

3＋Fe===3FeCl

2

二、知识讲解

1.物理性质

纯铁具有银白色金属光泽；有良好的延展性、导电、导热性能；密度为克／厘米3；熔点为1535℃，沸点为2750℃；

2.结构

铁的电子构型为(Ar)3d64s2，氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6。

3.化学性质

（1）与酸反应：Fe+2HCl===FeCl

2+H

2

↑

（2）与水蒸气反应

铁不与冷水和热水反应,但在高温条件下能与水蒸气反应

（4）与金属盐溶液：Fe+CuSO

4===FeSO

4

+Cu

考点2铁的氧化物的比较

2Fe+O22FeO +3H2O

考点3比较铁的氢氧化物

1.性质比较

Fe（OH）2Fe（OH）3颜色状态白色固体红褐色固体水溶性不溶不溶

稳定性易氧化为Fe（OH）3，空气中加热得

不到FeO

较稳定：Fe（OH）3Fe2O3+3H2O

与酸的反应Fe（OH）2+2H+===Fe2++3H2O Fe（OH）3+3H+===Fe3++3H2O

生成制法在隔绝O2的条件下Fe2+与碱反应Fe3+与碱反应

反应Fe2++2OH-=Fe（OH）2↓Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓现象白色絮状沉淀-灰绿色-红褐色红褐色沉淀

2.转化

现象：生成的白色沉淀迅速变灰绿色，最后变为红褐色。

方程式：

考点4Fe2＋、Fe3＋的检验

1．Fe2＋的检验方法：

①含有Fe2＋的溶液呈浅绿色；

②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生白色絮状沉淀，露置在空气中一段时间后，沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色，说明含Fe2＋。

③向待检液中先滴加KSCN溶液无变化，再滴加新制的氯水，溶液显红色说明含Fe2＋。有关的离子方程式为：

2Fe2＋+Cl

22Fe3＋+2Cl－，Fe3＋+3SCN－Fe(SCN)

3

④向待检测溶液中滴加K

3【Fe(CN)

6

】溶液，有蓝色沉淀生成，说明含Fe2＋。

2．Fe3＋的检验方法：

①含有Fe3＋的溶液呈黄色；

②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生红褐色沉淀，说明含Fe3＋；

④向待检液中滴加苯酚溶液，溶液呈紫色，说明含Fe3＋。考点5铁三角

（1）一般是指等还原剂。

（2）是指H+.等氧化剂。

（3）（5）是指等氧化剂。（4）一般是指等还原剂.

（5）是指等氧化剂。

（6）是指等还原剂。

考点6有关铁、铜的单质、化合物推断突破口有

(1)特征颜色：如Fe2＋溶液浅绿色，Fe3＋溶液棕黄色，Fe(SCN)

3溶液血红色，Fe(OH)

3

胶

体红褐色，Fe(OH)

2在空气中的颜色变化，Fe(OH)

3

红褐色，FeCl

3

固体红棕色，Fe

2

O

3

红

棕色，Fe

3O

4

、FeO、FeS黑色等。Cu2＋溶液蓝色、Cu

2

O砖红色、CuO黑色，Cu(OH)

2

蓝色

等。

(2)特征变价：铁有＋2、＋3价。

(3)特征反应：铝热反应。

(4)FeCl

3

变色种类

①向FeCl

3

溶液中加几滴KSCN溶液呈血红色；

②FeCl

3

溶液能使紫色石蕊试液呈红色；

③FeCl

3

与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀；

④向FeCl

3溶液中通入H

2

S气体，生成淡黄色沉淀；

⑤向FeCl

3溶液中加入几滴Na

2

S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na

2

S溶液过量时，又

生成黑色沉淀；

⑥向FeCl

3

溶液中加入过量Fe粉，溶液变为浅绿色；

⑦向FeCl

3

溶液中加入过量Cu粉，溶液变为蓝绿色；

⑧将FeCl

3

溶液滴入到淀粉-碘化钾溶液中，溶液变为蓝色；

⑨将FeCl

3

溶液滴入苯酚溶液，溶液变为紫色；

⑩将FeCl

3溶液滴入AgNO

3

溶液中，生成白色沉淀；

将FeCl

3溶液与NaHCO

3

溶液混合，放出气体，生成红褐色沉淀；

将饱和FeCl

3溶液滴入沸水中，生成红褐色Fe(OH)

3

胶体。

三、例题精析

【例题1】

【题干】下列铁的化合物不能由化合反应直接得到的是（）

A．FeSB．FeCl

2C．FeCl

3

D．Fe

3

O

4

【答案】B

【解析】A．Fe与S点燃或加热下直接化合生成FeS，故A不选；B．Fe与氯气点燃直接化合生成FeCl

3

，故B选；

C．Fe与氯气点燃直接化合生成FeCl

3

，故C不选；

D．Fe与氧气点燃直接化合生成Fe

3O

4

，故D不选；

故选B

【例题2】

【题干】制印刷电路时常用氯化铁溶液作为腐蚀液，发生的反应是：

2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+．现向盛有溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束时，下列结果不可能出现的是（）

A．烧杯中有铜无铁 B．烧杯中有铁无铜

C．烧杯中铁、铜都有D．烧杯中铁、铜都无

【答案】B

【解析】向盛有FeCl

3

溶液的烧杯内加入铁粉和铜粉，铁能与氯化铁反应生成氯化亚铁，铜能与氯化铁反应生成氯化亚铁和铜，铁能与生成的氯化铜反应生成氯化亚铁和铜，

A、加入铁和铜的混合物，铁首先与氯化铁反应，可能铁全部反应而铜有剩余，故A正确；

B、加入铁和铜的混合物，还原性：Fe＞Cu，铁首先与氯化铁反应，铜后与氯化铁反应，不会出现有铁无铜的情形，故B错误；

C、若氯化铁的量少，加入的铁粉反应后还有剩余，而此时铜不会发生反应，则烧杯中铁、铜都有，故C正确；

D、若氯化铁的量多，加入的铁粉和铜粉全部参加反应，不会有剩余，故D正确．

故选B．

【例题3】

【题干】下列依据相关实验得出的结论正确的是()

A、向某溶液中加入稀盐酸，产生的气体通入澄清石灰水，石灰水变浑浊，该溶液一定是碳酸盐溶液

B、用铂丝蘸取少量某溶液进行焰色反应，火焰呈黄色，该溶液一定是钠盐溶液

C、将某气体通入溴水中，溴水颜色褪去，该气体一定是乙烯

D、向某溶液中滴KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含Fe2＋【答案】D

【解析】本题属于常规实验与基本实验考查范畴。

A.不能排除碳酸氢盐与SO

32－、HSO

3

－形成的盐的干扰

B.也可是钠的单质或其他化合物，这里焰色反应火焰呈黄色仅证明含有钠元素。

C.其他还原气体或碱等都可使溴水褪色。

＋检验方法过程合理。

四、课堂运用

【基础】

1.根据如图操作及现象推断酸X为（）

A．浓盐酸B．浓硫酸C．浓硝酸D．稀硝酸

【答案】B

【解析】由图中铁未见溶解，则酸一定不是盐酸或稀硫酸、稀硝酸，则加入酸可能为浓硫酸或浓硝酸，而加水溶解，则浓酸变为稀酸，最后生成白色沉淀为硫酸钡，所以推断加入酸为浓硫酸，

故选B。

2.下列关于铁的叙述正确的是( )。

①铁能被磁铁吸引，但纯铁易被腐蚀②在人体内的血红蛋白中含有铁元素③铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族④铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧⑤铁与强氧化剂硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3 ⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3 A、①③B、②④C、②⑤D、④⑥

【答案】B

【解析】当铁中含有杂质时，在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀，而纯铁的抗腐蚀能力较强；铁位于元素周期表的第Ⅷ族，而不是第ⅧB族；铁与强氧化剂反应，能被氧化为Fe3＋，但若铁过量，则Fe3＋被Fe还原为Fe2＋，所以，Fe与HNO

3

反应的产物可能因铁过量而生

成Fe(NO

3)

2

；FeCl

2

、Fe(OH)3可分别通过化合反应Fe＋2FeCl

3

===3FeCl

2

、4Fe(OH)

2

＋O

2

＋

2H

2O===4Fe(OH)

3

制得。故选项B正确。

【巩固】

1.过量铁跟一定量硝酸反应最终生成硝酸亚铁，下列图象是表示铁和反应过程中生成的硝酸铁之间的物质的量（mol ）的关系，其中正确的是（ ）

A ．

B ．

C ．

D ．

【答案】B

【解析】铁不足，发生Fe+4HNO 3=Fe （NO 3）3+NO ↑+2H 2O ，过量铁跟一定量硝酸反应最终生成硝酸亚铁，则Fe 与硝酸的物质的量比大于1：4时发生2Fe （NO 3）3+Fe=3Fe （NO 3）2， 即生成3molFe （NO 3）2，消耗2molFe 反应生成Fe （NO 3）3，共消耗3molFe ，只有图象B 符合，故选B ．

2.常温下在下列溶液中加入足量的铁，充分反应后，生成气体最多的是( ) A 、20mL12mol/L 的盐酸B 、10mL18mol/L 的硫酸 C 、80mL2mol/L 的硫酸D 、40mL14mol/L 的硝酸 【答案】C

【解析】18mol/L 的H 2S O 4为浓H 2SO 4,14mol/L 的HNO 3为浓HNO 3，均有强氧化性，常温下Fe 在浓H 2SO 4和浓HNO 3中均发生钝化，没有气体产生。B 、D 两项不是正确答案。A 、C 两项需比较在铁的量充足的情况下，哪种酸中H ＋数目多则哪种酸产生的H 2多。A 项中，12mol/L ××1＝；C 项中，2mol/L ××2＝。故C 项产生H 2最多。 【拔高】

1.下列有关铁元素的叙述中正确的是（ ）

A ．Fe （OH ）2易被氧化生成Fe （OH ）3，说明稳定性：Fe （OH ）2＜Fe （OH ）3

B ．铁是较活泼的金属，它与卤素（X 2）反应的生成物均为FeX 3

C ．氢氧化铁与氢碘酸反应：Fe （OH ）3+3HI →FeI 3+3H 2O

D ．铁元素位于周期表的第五周期第VIII 族 【答案】A

【解析】A ．Fe （OH ）2具有还原性，易被氧化生成稳定的Fe （OH ）3，符合化学反应的特点，故A 正确；

B ．碘的氧化性较弱，铁与碘反应生成FeI 2，故B 错误；

C ．Fe 3+具有较强的氧化性，可与I -发生氧化还原反应，生成亚铁离子和碘，故C 错误；

故选A ．

2. 将28g 铁粉放入L 的CuSO 4溶液中，充分反应后析出的铜的质量为( ) A 、32gB 、、、 【答案】C 【解析】n(Fe)＝， n(CuSO 4)＝×L ＝， 由CuSO 4＋Fe===FeSO 4＋Cu

可知Fe 过量，所以应按CuSO 4的量计算： n(Cu)＝n(CuSO 4)＝。 m(Cu)＝×64g ·mol －1＝。

课程小结

1．Fe 、Cu 在一定条件下可以与某些酸、非金属单质、某些盐溶液、某些还原剂等发生反应，在反应中充当还原剂。铜在反应中一般转化为+2价的铜的化合物，铁在反应中可以转化为+2和+3价的铁离子。

2．反应后的产物的价态与氧化剂的强弱有关，铁与氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜溶液等）反应转化为亚铁的化合物，铁与氧化性较强的氧化剂（如氯气、浓硝酸、稀硝酸溶液等）反应转化为铁的化合物。

课后作业

【基础】

1.铁片投入下列溶液，铁片溶解，溶液质量增加，但无气体产生的是（）

A．AgNO

3B．CuSO

4

C．稀硫酸D．Fe（NO

3

）

3

【答案】D

【解析】A．Fe置换出Ag，溶液质量减小，故A不选；

B．Fe置换出Cu，溶液质量减小，故B不选；

C．反应生成硫酸亚铁和氢气，溶液质量增加，但生成气体，故C不选；

D．反应生成硝酸亚铁，无固体析出，溶液质量增加，且没有气体生成，故D选；

故选D。

2.金属及其化合物转化关系是化学学习的重要内容之一。下列各组物质的转化关系中不全部是通过一步反应完成的是（）

A．Na→NaOH→Na2CO3→NaClB．Al→Al2O3→Al(OH)3→AlCl3

C．Mg→MgCl2→Mg(OH)2→MgSO4D．Fe→FeCl2→Fe(OH)2→Fe(OH)3

【答案】B

【解析】A、全部可以一步完成，错误；B、Al

2O

3

→Al(OH)

3

不可一步完成，正确；C、全部

可以一步完成，错误；D、全部可以一步完成，错误，答案选B。

3.在四千五百多年以前，人类就会利用陨铁。我国春秋时代晚期已炼出可供烧铸的液态生铁，隋唐年间开始用煤炼铁，明代已能用焦炭冶炼生铁。将铁片分别放入下列溶液中充分反应，反应后溶液的质量比反应前减轻的是( )

A、CuSO4

B、H2SO4

C、HCl

D、FeSO4

【答案】A

【解析】铁与FeSO

4

不能发生反应，D项应首先排除。根据化学方程式分析：Fe＋

2HCl==FeCl

2＋H

2

↑，Fe＋H

2

SO

4

==FeSO

4

＋H

2

↑可以看出，每当有2gH

2

逸出，必有56g铁与酸反

应而进入溶液，即溶液的质量增加了54g，B、C项不合题意。根据化学方程式Fe＋

CuSO

4===FeSO

4

＋Cu可以看出，每析出64g铜必溶解56g铁，而相应溶液的质量则减小了

(64g－56g)＝8g。

【巩固】

1.生物炼铜实际上是微生物帮助我们从矿石中提取铜。这些“吃岩石的细菌”能利用空气中的氧气将不溶性的CuS转化成可溶性铜的化合物，该化合物是( )

A、碳酸铜

B、硝酸铜

C、硫酸铜

D、氢氧化铜

【答案】C

【解析】从元素守恒与氧化还原的角度来分析，CuS和氧气反应，硫元素被氧化，且转化为可溶性的铜盐，所以该化合物为硫酸铜。

2.搜狐网报道：中国每年要进口5亿吨左右的铁矿石，占世界海上铁矿石贸易量的一半以上，随着全球铁矿石价格的上涨，中钢协与澳大利亚必和必拓公司谈判陷入困境。关于铁矿石的说法正确的是( )

A、赤铁矿的主要成分是Fe3O4

B、铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同

C、磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，溶液变血红色

D、FeO俗称铁红

【答案】C

【解析】A项：赤铁矿的主要成分是Fe

2O

3

；B项：铁锈的主要成分为Fe

2

O

3

，而铁矿石成分

则不固定，可能是Fe

2O

3

，也可能是Fe

3

O

4

等；C项：磁铁矿的主要成分是Fe

3

O

4

，与盐酸反应

产生Fe3＋；D项：Fe

2O

3

俗称铁红。

【拔高】

1.将铁粉加入25mL2mol/L的FeCl

3

溶液中，充分反应后，其结果是（）A．铁恰好将Fe3+全部还原

B．往反应后溶液中滴入KSCN溶液，不显红色

C．溶液变为浅绿色

D．Fe2+和Fe3+物质的量之比为6：1

【答案】D

【解析】将铁粉加入到25mL2molL-1的氯化铁溶液中，铁粉的物质的量n=，氯化铁的物质的量n=C×V=2molL-1×=，

铁粉与氯化铁的离子反应方程式为：Fe+2Fe3+=3Fe2+，根据反应的物质的量之比等于计量数之比知，铁粉完全反应需要氯化铁，所以氯化铁剩余，生成的Fe2+的物质的量为，

A．由于氯化铁剩余了，铁完全反应，故A错误；

C．氯化铁溶液为棕黄色，由于氯化铁剩余了，溶液不能变为浅绿色，故C错误；

D．Fe2+的物质的量为，氯化铁的物质的量为，所以Fe2+和Fe3+的物质的量之比为6：1，故D 正确；

故选D．

2.某化学兴趣小组用只含有铝、铁、铜的工业废料制取纯净的氯化铝溶液、绿矾晶体

(FeSO

4·7H

2

O)和胆矾晶体，以探索工业废料的再利用。其实验方案如下：

3.

4.（1）写出合金与烧碱溶液反应的离子方程式：。

5.（2）由滤液A制AlCl

3

溶液的途径有①和②两种，你认为较合理的途径及理由

是：。

6.（3）滤液E若放置在空气中一段时间后，溶液中的阳离子除了和外，还可能存在

（用符号表示）。

（4）用滤渣F通过两种途径制取胆矾，与途径③相比，途径④明显具有的两个优点是：

、。

（5）途径④发生反应的化学方程式为：。

（6）实验室从CuSO

4

溶液制取胆矾，操作步骤有蒸发浓缩、冷却结晶、、自然干燥。.

【答案】（1）2Al+2OH+2H

2O=2AlO

2

+3H

2

↑(2分)

（2）②合理，途径②制得AlCl

3溶液纯度高，①制取的AlCl

3

溶液中混有NaCl杂质（2分）

（3）Fe3+（2分）

（5）2Cu+2H

2SO

4

+O

2

===2CuSO

4

+2H

2

O（2分）

（6）过滤洗涤（2分）

【解析】（1）由题可知，与烧碱反应的物质应在滤液中，滤液通过反应最终生成的产物是AlCl

3

,所以合金中与烧碱反应的物质应为铝。

（2）途径①中生成的NaCl很难出去，途径②通过沉淀再溶解的方式可得到纯度较高的

AlCl

3。

（3）由题滤液E中含有和，Fe2+在空气中暴露一段时间易被氧化为Fe3+

（4）首先途径③使用浓硫酸发生氧化还原反应Cu+2H

2SO

4

（浓）=CuSO

4

+SO

2

↑+2H

2

O;其次，

浓硫酸的价格高于稀硫酸，会提高成本

（5）由题是Cu在稀硫酸的环境下与氧气发生氧化还原反应，其反应实质是碱性金属氧化物与酸的反应

（6）从溶液中提取溶质，操作步骤为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤、自然干燥。