第三章金属及其化合物第二节几种重要的金属化合物课时3铁的重要化合物目标与素养:1.了解铁的重要化合物的性质及应用。(宏观辨识与变化观念)2.了解Fe(OH)3、Fe(OH)2的制备方法。(科学探究与创新意识)3.了解Fe2+、Fe3+的检验方法和转化。(科学探究与创新意识)自主探新知预习一、铁的氧化物和氢氧化物1.铁的含量及存在形态(1)铁在地壳中的含量仅次于__________,位居第四位。(2)铁元素的化合价主要为__________价,在自然界中以______形式存在。氧、硅、铝+2、+3化合态2.铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称—______________颜色和状态__色粉末____色粉末__色晶体铁的价态____价____价+2价、+3价水溶性不溶于水不溶于水不溶于水铁红磁性氧化铁黑红棕黑+2+3与盐酸反应(离子方程式)__________________________________________________Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O与CO的反应FexOy+yCO=====高温________________FeO+2H+===Fe2++H2OFe2O3+6H+===2Fe3++3H2OxFe+yCO2微点拨:Fe3O4中Fe的化合价为+2和+3,其相应物质的量比为1∶2,为纯净物,可以写为Fe2O3·FeO。二、铁的氢氧化物1.铁的氢氧化物的制备实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示:图甲图乙(1)图甲实验中观察到的现象是______________。反应的离子方程式是________________________________________。(2)图乙实验中先观察到有________生成,迅速变成____色,最后变成____色,反应的方程式是①________________________________________;②________________________________________________。生成红褐色沉淀Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓白色沉淀灰绿红褐Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)32.铁的氢氧化物的性质(1)氢氧化铁和氢氧化亚铁都是________,都能与酸反应生成______。写出它们分别与盐酸反应的离子方程式:①______________________________________________;②______________________________________________。(2)不稳定,受热______,其化学方程式分别为①________________________________________________;②Fe(OH)2(隔绝空气):______________________________。不溶性碱盐和水Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2OFe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O易分解Fe(OH)3:2Fe(OH)3=====△Fe2O3+3H2OFe(OH)2=====△FeO+H2O三、铁盐与亚铁盐1.Fe2+、Fe3+的检验方法(1)观察法:浅绿色溶液中含有________;棕黄色溶液中含有________。(2)加碱法:产生的白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色的为________;直接产生红褐色沉淀的为________。(3)加KSCN:无明显现象,再加新制氯水溶液变红色的为________;溶液直接变红色的为________。Fe2+Fe3+Fe2+Fe3+Fe2+Fe3+2.Fe2+与Fe3+的转化(1)在盛有氯化铁溶液的试管中加适量铁粉振荡后,溶液变成____色,再加KSCN溶液,溶液______,再加入氯水后,溶液变成____。(2)Fe3+与Cu反应生成Fe2+的离子方程式为__________________________________________。浅绿不变色红色2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+3.铁盐的净水作用铁盐在天然水中可生成__________________,和水中的悬浮物形成絮状不溶物沉降下来。Fe(OH)3胶体铜盐(1)物理性质硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐易溶于水;铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3,是铜锈的主要成分,其难溶于水。(2)化学性质①铜的化学性质稳定,使用铜器皿比较安全。②铜盐属于重金属盐,都有毒,原因是铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性而失去生理活性。③铜及其化合物的颜色a.Cu:紫红色;b.CuO:黑色;c.Cu(OH)2:蓝色;d.CuSO4:白色;e.CuSO4·5H2O:蓝色。注:Cu不能与一般酸反应生成H2;CuSO4粉末遇水变蓝,可用于检验水的存在。1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)Fe3O4中的Fe的化合价有+2和+3价,故Fe3O4为混合物。()(2)Fe(OH)2在空气中易转化为Fe(OH)3,说明Fe(OH)2易被还原。()(3)Cu与Fe3+的反应为置换反应。()(4)FeCl3与Fe的反应体现了Fe3+的氧化性。()[答案](1)×(2)×(3)×(4)√2.下列关于Fe2+和Fe3+的叙述中,错误的是()A.Fe2+的水溶液为浅绿色B.Fe3+的水溶液为棕黄色C.Fe2+具有还原性和氧化性D.向含Fe3+溶液中滴入含SCN-的溶液,立即出现红色沉淀[答案]D3.电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。(1)用FeO、Fe2O3和稀盐酸、氯气制取FeCl3溶液的离子方程式为_____、___、_________,检验溶液中Fe3+存在的试剂是___。(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式____________________________________________________,当转移电子数为6.02×1024时,被氧化的物质的质量为________。[答案](1)FeO+2H+===Fe2++H2OFe2O3+6H+===2Fe3++3H2O2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-KSCN溶液(2)2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2320g核心攻重难突破Fe(OH)2的制备实验探究1.试剂:FeSO4与NaOH溶液。2.原理:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓。3.实验注意事项Fe(OH)2具有较强还原性,在空气中易被O2氧化,故制备Fe(OH)2时注意避免与O2的接触。4.制备Fe(OH)2的措施(1)Fe2+必须是新制的,并放入Fe粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+。(2)除去溶液中溶解的O2,其方法是加热煮沸NaOH溶液。(3)长胶头滴管末端插入试管内的液面以下。(4)在FeSO4溶液液面上加植物油或苯进行液封。(5)在容器内充满H2等气体,保证无O2环境。如图。1.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()A.①②B.①③C.②③D.①②③B[因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3,故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用H2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中液面上加苯阻止了空气进入;②由于能接触到空气中的O2,故不能较长时间观察到白色沉淀。]Fe2+、Fe3+的检验与转化关系1.Fe2+与Fe3+的检验方法(1)Fe3+的检验方法(2)Fe2+的检验方法2.“铁三角”转化关系3.含铁物质的分离与除杂主要物质杂质除杂方法Fe2+Fe3+加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或通入Cl2Fe2+Cu2+加过量铁粉后过滤FeAl加NaOH溶液后过滤Fe2O3Al2O3加NaOH溶液后过滤2.有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液,只用一种试剂就可以把它们鉴别开来,这种试剂是()A.盐酸B.烧碱溶液C.氨水D.KSCN溶液B[NaOH与上述五种溶液混合时,其中NaCl无明显现象,在FeCl2中先出现白色絮状沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色;而FeCl3中只出现红褐色沉淀现象;在MgCl2中只出现白色沉淀现象,而AlCl3中先出现白色沉淀,后沉淀消失。]3.将单质Fe、Cu与FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液一起放进某容器内,根据下述不同情况,填写金属或金属离子。(1)充分反应后,如果Fe有剩余,则容器内不可能有________。(2)充分反应后,如果容器内还有大量Fe3+,则还含有________,一定没有________。(3)充分反应后,如果容器内有较多Cu2+和相当量的Cu,则容器内不可能有________。[答案](1)Fe3+、Cu2+(2)Cu2+、Fe2+Fe、Cu(3)Fe、Fe3+1金属阳离子被还原不一定得到金属单质,如Fe3+被还原时可能得到的是Fe2+。2虽然Fe2+既有氧化性又有还原性,但以还原性为主。3不同价态铁元素间的转化属于氧化还原反应,在选择氧化剂时可以根据如下规律判断:Fe0→Fe+2需要失去2个电子,而Fe+2→Fe+3只需失去1个电子,但前者比后者要容易得多,因此Fe0→Fe+2需弱的氧化剂即可,而Fe+2→Fe+3则需要强氧化剂才能实现。4检验Fe3+溶液中是否含Fe2+时不能选用KSCN溶液和氯水。当堂提素养达标1.下列有关说法不正确的是()A.Fe3O4为磁性氧化铁,不属于碱性氧化物B.FeO、Fe2O3均为碱性氧化物,均与盐酸反应C.Fe(OH)2不稳定,具有较强的氧化性D.Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定C[Fe(OH)2具有较强的还原性,易被氧化。]2.某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,下列结论正确的是()A.一定有Fe2+,一定没有Fe3+、Mg2+B.一定有Fe3+,一定没有Fe2+、Mg2+C.一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定没有Mg2+D.一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定没有Fe3+[答案]D3.向某晶体的水溶液中加入含有Fe2+的溶液后,无明显变化,当滴入几滴新制的氯水后,溶液显红色,由此得出的下列结论,错误的是()A.该晶体中一定含有SCN-B.Fe3+的氧化性比Cl2的氧化性强C.Fe2+被Cl2氧化为Fe3+D.Fe2+与SCN-不能形成红色物质B[Fe2+与氯水中的Cl2发生反应:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,氧化性:Cl2Fe3+。因SCN-与Fe3+反应生成红色物质,故原溶液中一定含有SCN-。]4.欲除去FeSO4溶液中含有的CuSO4和Fe2(SO4)3等少量杂质,应选用的试剂是()A.氨水B.铝粉C.铁粉D.NaOH溶液C[加入铁粉后,Cu2++Fe===Cu+Fe2+,2Fe3++Fe===3Fe2+,然后将过量的铁粉及Cu过滤即可。]5.已知有以下物质的相互转化:试回答:(1)B的化学式为________;D的化学式为________。(2)写出由E转变成F的化学方程式:___________________。(3)常用________(填试剂名称)检验G中的阳离子,其现象为______________________________。(4)向G溶液中加入A的有关反应的离子方程式为____________________________________________________。[答案](1)FeCl2KCl(2)4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3(3)KSCN溶液棕黄色溶液变为红色溶液(4)2Fe3++Fe===3Fe2+