高二化学铁铝及其化合物

铁及其化合物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＋—O2――→①①3Fe＋2O2=====点燃Fe3O4—Cl2――→②②2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3—S――→③③Fe＋S=====△FeSFe＋H2O(g)――→④④3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2Fe—――→⑤Fe2＋⑤Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋――→⑥Fe3＋⑥Fe＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋NO↑＋2H2O3．铁的氧化物和氢氧化物(1)铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价＋2＋3＋2，＋3稳定性不稳定稳定稳定与H＋反应的离子方程式FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O(2)铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O受热分解2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓二者的关系在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3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？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。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：(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。Fe→Fe2＋：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2)，非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应，都可实现这种转化。如：Fe＋S=====△FeS,2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋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→Fe3＋：铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。例如：2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3，Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O,2Fe＋6H2SO4(浓)=====△Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl32FeCl3＋Fe===3FeCl2由FeO、Fe2O3和Fe3O4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、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是()A．1∶2∶1B．2∶1∶1C．1∶3∶1D．1∶1∶3含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入0.1mol铁粉，充分搅拌后，Fe溶解，溶液中不存在Fe3＋，同时析出0.1molAg，下列结论错误的是()A．溶液质量减轻B．Fe3＋的氧化性大于Cu2＋C．溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量比为1∶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===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===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，可以用数轴表示：解题时需注意量的范围。即：①nFenHNO3≤14，产物仅有Fe(NO3)3，HNO3可能有剩余；②nFenHNO3≥38，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；③14nFenHNO338，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和HNO3都反应完全。考点二＋2、＋3价铁的化学性质1．Fe2＋的氧化性和还原性Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。在中学阶段接触Fe2＋的氧化还原反应中其主要表现还原性，如：Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO－3(H＋)等均表现还原性。2．Fe3＋的氧化性Fe3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如：它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。3．Fe2＋与Fe3＋的相互转化用离子方程式实现下列转化：Fe2＋①Cl2、②NO－3H＋③Fe、④CuFe3＋①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；②3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；③2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；④Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是()①硫酸②氯水③硝酸锌④氯化铜A．①③B．②④C．③④D．②③在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH＋4的稀溶液中加入足量Na2O2固体，充分作用后，再加入过量稀盐酸，完全反应，则离子数目没有变化的是()A．Fe3＋、Al3＋B．Al3＋要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋进行如下实验操作时，最佳顺序为()①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液A．①③B．③②C．③①D．①②③检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法1．溶液颜色含有Fe2＋的溶液显浅绿色含有Fe3＋的溶液显黄色2．用KSCN溶液和氯水(1)流程：溶液加KSCN溶液→无明显现象――→加氯水溶液变血红色―→Fe2＋→溶液变血红色―→Fe3＋(2)有关反应：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(血红色)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－3．用NaOH溶液(1)流程：溶液加NaOH溶液→白色沉淀→灰绿色→红褐色→Fe2＋→红褐色沉淀→Fe3＋(2)有关反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3考点三铁及其化合物的综合应用“铁三角”的转化关系及应用举例归纳总结(1)判断离子共存①Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO－3、AlO－2、CO2－3等因水解相互促进，在溶液中不能大量共存。②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO2－3，Fe2＋与NO－3(H＋)、ClO－、MnO－4(H＋)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。(2)盐溶液的配制与保存①Fe2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。②Fe3＋的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe3＋水解。实验探究——Fe(OH)2的制备用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入__________。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是_____________________________________________________________________________________________。3．A、B、C为中学常见单质，其中一种为金属，通常情况下，A为固体，B为黄绿色气体，C为无色气体。D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X常温下是无色气体，其水溶液是一种强酸，E为黑色固体，H在常温下为液体。它们之间的转化关系如下图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。请回答下列问题：(1)写出下列物质的化学式：A__________、D__________、E__________、X_________。(2)在反应①～⑦中，不属于氧化还原反应的是__________(填编号)。(3)反应④的离子方程式是_____________________________________________；(4)反应⑦的化学方程式是_____________________________________________；该反应中每消耗0.3mol的A，可转移电子______mol。(5)写出D的溶液与小苏打溶液反应的离子方程式是_____________________________________________________________________________________________。(6)除去D溶液中混有的少量G的方法是______________________________________________________________________________________________________。(7)在D溶液中制备无水D固体的方法是_______________________________________________________________________________________________________。答案(1)FeFeCl3Fe3O4HCl(2)③⑥(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(4)3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H20.8(5)Fe3＋＋3HCO－3===Fe(OH)3↓＋3CO2↑(6)向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H2O2)(7)在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是()A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤D．Fe3＋与KSCN产生血红色沉淀下列反应的离子方程式正确的是()A．硫酸铁溶液与氢氧化钡溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓B．硫化钠溶液与氯化铁溶液反应：2Fe3＋＋3S2－===Fe2S3C．过量的铁与很稀的硝酸溶液反应无气体放出：4Fe＋10H＋＋NO－3===4Fe2＋＋3H2O＋NH＋4D．硫化氢气体通入氯化亚铁溶液：H2S＋Fe2＋===FeS↓＋2H＋一、铝的结构：1、原子结构示意图：2、周期表中位置：第三周期ⅢA族镁原子核外有三个电子，在化学反应中，容易失去最外层的三个电子，显+3价。二、铝单质的性质1、物理性质：银白色金属，硬度和密度小，具有良好的导电导热性和延展性。在空气中具△点燃△有很好的耐腐蚀性。2、化学性质：（1）与非金属单质反应：A、2Al+3Cl2====2AlCl3B、铝在空气中缓慢氧化，在氧气中点燃剧烈燃烧。4Al+3O2=========2Al2O3思考：在金属活泼性顺序中铝排在铁的前面，那为什么铁在空气中易生锈而铝在空气中不易被腐蚀呢？铝与空气中的氧气反应生成致密的氧化膜并牢固地覆盖在铝表面，阻止了内部的铝与空气接触。（2）与盐溶液反应：2Al+3CuSO4＝3Cu+Al2(SO4)3（3）与某些氧化物反应—铝热反应：2Al+Fe2O3==2Fe+Al2O3铝热剂[现象]：发出耀眼的光芒、放出大量的热、有熔融物生成。[试一试]：写出Al分别与MnO2、V2O5的反应方程式（4