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1、專題十三鐵及其化合物,高考化學(xué)（天津?qū)Ｓ茫?考點鐵及其化合物 基礎(chǔ)知識 1.金屬概述 (1)金屬元素包括部分主族元素、全部副族元素和第族元素;它們集中排在元素周期表的左下方。金屬元素的原子半徑比同周期的非金屬元素的原子半徑大;其原子的最外層電子數(shù)一般少于4;易失去最外層電子,成為金屬陽離子。 常溫下,除汞是液體外,其余金屬都是固體。大多數(shù)金屬呈銀白 色,不透明,有金屬光澤,有延展性,一般都是電和熱的良導(dǎo)體。,考點清單,(2)合金是金屬與金屬或金屬與非金屬熔合在一起而形成的具有金屬特性的物質(zhì)。一般來說,合金的熔點比其成分金屬低,硬度、強度比其成分金屬大。 2.鐵及其化合物 (1)鐵位于周期表中第

2、四周期第族,是一種應(yīng)用最廣泛的過渡金屬元素;鐵元素是一種變價金屬元素,通常顯+2價和+3價;其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。 (2)鐵的化學(xué)性質(zhì) 常溫下,鐵單質(zhì)比較活潑,具有較強的還原性,遇一般的氧化劑如,S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等被氧化為+2價;遇強氧化劑如Cl2、Br2、HNO3等被氧化為+3價。但在常溫下會被濃硫酸、濃硝酸鈍化。 1)與O2等非金屬單質(zhì)反應(yīng) 3Fe+2O2 Fe3O4 2)與H2O反應(yīng) 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 3)與酸反應(yīng) a.與非氧化性強酸反應(yīng),Fe+2H+ Fe2++H2 b.與氧化性酸(硝酸、濃硫酸等)反應(yīng) Fe+6HNO3(濃) Fe(NO

3、3)3+3NO2+3H2O 2Fe+6H2SO4(濃) Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O 4)與某些鹽溶液反應(yīng)(如FeCl3、CuSO4溶液等) Fe+2Fe3+ 3Fe2+、Fe+Cu2+ Cu+Fe2+ (3)鐵的氧化物 鐵和O2在不同的條件下反應(yīng),所生成的氧化物不同,通常有FeO、Fe2O3、 Fe3O4三種。其中,氧化亞鐵是黑色粉末;氧化鐵是紅棕,色粉末;四氧化三鐵是具有磁性的黑色晶體,它是一種結(jié)構(gòu)較復(fù) 雜的氧化物,可以看作FeOFe2O3,其中有1/3的鐵元素顯+2價,有2/ 3的鐵元素顯+3價。 三種氧化物都可以和強酸反應(yīng),如Fe3O4+8H+ Fe2++2Fe3++4H2O

4、。 三種氧化物都可在高溫條件下與CO、H2、Al等具有還原性的物質(zhì)反應(yīng)。如:Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2。 (4)鐵的氫氧化物 Fe(OH)2是白色絮狀物,易被空氣中的氧氣氧化,生成Fe(OH)3,顏色由 白色變?yōu)榛揖G色,最后變?yōu)榧t褐色。其化學(xué)方程式為 4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。,Fe(OH)2、Fe(OH)3都是弱堿,二者均能溶于強酸。 Fe(OH)2、Fe(OH)3均不穩(wěn)定,受熱易分解。 (5)鐵鹽、亞鐵鹽 Fe2+在水溶液中較易水解,使溶液變渾濁;又易被氧化,生成 Fe3+,所以在保存亞鐵鹽的溶液時,應(yīng)在溶液中放入少量相應(yīng)的酸 和鐵屑,以抑制Fe2+水解

5、和被氧化。,重點難點 1.“鐵三角”及舉例,FeO+H2 Fe+H2O Fe+2HCl FeCl2+H2 2FeCl2+Cl2 2FeCl3,2FeCl3+Fe 3FeCl2 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 2Fe+3Cl2 2FeCl3 在應(yīng)用時要弄清兩點:一是反應(yīng)的條件和環(huán)境(否則記憶方程式無意義);二是要從氧化性、還原性的強弱角度考慮反應(yīng)能否進行。 2.Fe3+具有氧化性,可與I-、S2-(H2S)、S(SO2、H2SO3)等常見的具有還 原性的微粒反應(yīng)。 Fe2+主要表現(xiàn)還原性,可與HNO3、KMnO4、Cl2等常見的具有氧化性的微粒反應(yīng)。,知識拓展 1.FeCl3變色總結(jié) 向Fe

6、Cl3溶液中加入幾滴KSCN溶液后呈紅色; FeCl3溶液能使紫色石蕊溶液變?yōu)榧t色; FeCl3與NaOH溶液反應(yīng),生成紅褐色沉淀; 向FeCl3溶液中通入H2S氣體,生成淡黃色沉淀; 向FeCl3溶液中加入幾滴Na2S溶液,生成淡黃色沉淀,當(dāng)加入的Na2S溶液過量時,又生成黑色沉淀; 向FeCl3溶液中加入過量Fe粉,溶液變成淺綠色; 向FeCl3溶液中加入過量Cu粉,溶液變成藍綠色; 將FeCl3溶液滴入到淀粉碘化鉀溶液中,溶液變?yōu)樗{色; 向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液,溶液變成紫色;,將FeCl3溶液滴入到AgNO3溶液中,生成白色沉淀; 將FeCl3溶液與NaHCO3溶液混合,放出氣體

7、,生成紅褐色沉淀; 將飽和FeCl3溶液滴入沸水中,生成紅褐色Fe(OH)3膠體。 2.銅及其化合物的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,+H2O+CO2 (堿式碳酸銅) +O2 +5H2O 3.銅及其化合物的顏色 紫紅色:Cu;紅色:Cu2O;青灰色:青銅;黃色:黃銅;綠色: Cu2(OH)2CO3、CuCl2;藍色:Cu(OH)2、CuSO45H2O、Cu(NO3)2;白色:無水CuSO4;黑色:CuO、CuS。 4.銅的還原性 銅是不活潑金屬,在金屬活動性順序中位于氫元素之后,要說明某物質(zhì)具有強氧化性時,可選用該物質(zhì)與銅反應(yīng),因為銅是不活潑金屬的代表,如Cu與Cl2、Cu與HNO3、Cu與濃硫酸的反應(yīng),通過以

8、上三個反應(yīng)來說,明Cl2、HNO3、濃硫酸具有強氧化性。此外,Cu還應(yīng)用于印刷電路板的制作:2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。 5.銅及其化合物與有機化學(xué)部分的聯(lián)系 (1)Cu在醇的催化氧化反應(yīng)中作催化劑,并可實現(xiàn)從CuO至Cu的轉(zhuǎn)化。 如:2CH3CH2OH+O2 2CH3CHO+2H2O或2Cu+O2 2CuO、CH3CH 2OH+CuO CH3CHO+Cu+H2O (2)用新制的Cu(OH)2懸濁液來檢驗醛基,并可實現(xiàn)從Cu(OH)2至Cu2O的轉(zhuǎn)化。 CH3CHO+2Cu(OH)2+NaOH CH3COONa+Cu2O+3H2O (3)Cu2+為重金屬離子,能使蛋白質(zhì)變性,利用此

9、性質(zhì)可用來配制農(nóng)藥,如 配制波爾多液。,6.銅及其化合物在電化學(xué)中扮演重要角色 (1)原電池:銅作銅鋅原電池中的正極材料。 (2)電解池:電解CuCl2溶液的電池反應(yīng)為CuCl2 Cu+Cl2。 (3)銅的精煉:以粗銅為陽極,純銅為陰極,CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進行電解,可將粗銅提純。陽極反應(yīng):Cu-2e- Cu2+;陰極反應(yīng):Cu2++2e- Cu。 (4)銅生銹:銅在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕生成銅綠,其中銅作負極,所含雜質(zhì)(如C等)作正極,與鐵的吸氧腐蝕類似。,方法1Fe3+與Fe2+的鑒別方法歸納 1.直接觀察顏色 含F(xiàn)e2+的溶液呈淺綠色,含F(xiàn)e3+的溶液呈棕黃色。 2.利用顯色反應(yīng)

10、 (1) (2),方法技巧,4.利用Fe3+的氧化性 (1) (2) (3),3.利用氫氧化物沉淀的顏色,(1) (2) 例1下列有關(guān)實驗原理、方法和結(jié)論都正確的是() A.室溫下向苯和少量苯酚的混合溶液中加入適量NaOH溶液,振蕩、靜置后分液,可除去苯中少量苯酚 B.取少量溶液X,向其中加入適量新制氯水,再加幾滴KSCN溶液,溶液變紅,說明X溶液中一定含有Fe2+ C.向飽和FeCl3溶液中滴加過量氨水,可制取Fe(OH)3膠體 D.已知 I2+I-,向盛有KI3溶液的試管中加入適量CCl4,振蕩靜置后 CCl4層顯紫色,說明KI3在CCl4中的溶解度比在水中的大,5.利用Fe2+的還原性,

11、注意檢驗Fe2+時氯水與KSCN溶液的加入順序。 解析+NaOH+H2O,易溶于水,苯不溶于 水,A正確;若溶液X中含有Fe3+,會出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象,B不正確;向飽和FeCl3溶液中滴加過量氨水,得到的是Fe(OH)3沉淀,C不正確;I2的CCl4溶液顯紫色,CCl4萃取了KI3溶液中的I2,而不是KI3,D不正確。 答案A,解題導(dǎo)引,方法2守恒法在鐵及其化合物的相關(guān)計算中的應(yīng)用 守恒法是中學(xué)化學(xué)計算中一種很重要的方法,也是解題中應(yīng)用最多的方法之一。其特點是抓住有關(guān)變化的始態(tài)和終態(tài),忽略中間過程,利用其中某種不變量建立關(guān)系式,從而簡化思路,快速解題。 守恒法主要包括質(zhì)量守恒法、原子守恒法、電荷守

12、恒法、得失電子守恒法等。 1.質(zhì)量守恒法 質(zhì)量守恒主要包括兩項內(nèi)容:參加反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于生成的各物質(zhì)的質(zhì)量總和;反應(yīng)前后各元素的質(zhì)量守恒。 2.原子守恒法 原子守恒主要指系列反應(yīng)中某原子個數(shù)(或物質(zhì)的量)不變,以此為基礎(chǔ) 可求出與該原子相關(guān)聯(lián)的某些物質(zhì)的數(shù)量(或質(zhì)量)。,3.電荷守恒法 電荷守恒即溶液中陽離子所帶的正電荷總數(shù)=陰離子所帶的負電荷總數(shù)。常見的電荷守恒有以下幾種情況:化合物化學(xué)式中存在的電中性原則(正、負化合價代數(shù)和為0);離子反應(yīng)中的電荷守恒(反應(yīng)前后凈電荷數(shù)相等);電解質(zhì)溶液中存在的電荷守恒(陰、陽離子電荷總數(shù)相 等)。 4.得失電子守恒法 氧化還原反應(yīng)中(或系列化學(xué)

13、反應(yīng)中),氧化劑得電子總數(shù)=還原劑失電子總數(shù)。,例2現(xiàn)有CuO和Fe2O3組成的混合物a g,向其中加入2 molL-1的硫酸溶 液50 mL,恰好完全反應(yīng)。若將a g該混合物在足量H2中加熱,使其充分反應(yīng),冷卻后剩余固體質(zhì)量為() A.1.6a g B.(a-1.6) g C.(a-3.2) gD.1.6 g 混合物中氧元素的物質(zhì)的量與硫酸根離子的物質(zhì)的量 是相等的。 解析金屬氧化物與硫酸恰好完全反應(yīng),生成n(H2O)=n(H2SO4)=5010-3 L2 molL-1=0.1 mol。生成的H2O中的氧元素完全來自金屬氧化物,所以a g金屬氧化物中氧元素的質(zhì)量為0.1 mol16 gmol-1=1.6 g,則a g金屬氧化物被足量H2還原后剩余固體質(zhì)量為(a-1.6) g。 答案B,解題導(dǎo)引,