化学：高三化学专题复习-铁和铁的化合物.doc

本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网铁和铁的化合物复习重点铁单质的化学性质铁的重要化合物的氧化还原性的相互转化是高考的热点难点聚焦一铁的结构和性质铁是号元素位于第四周期第族属于过渡元素原子结构示意图主要化合价铁在金属的分类中属于黑色金属重金属常见金属纯净的铁是光亮的银白色金属密度为熔沸点高有较好的导电传热性能被磁铁吸引也能被磁化还原铁粉为黑色粉末铁是较活泼的金属元素在金属活动性顺序表中排在氢的前面跟非金属反应点燃点燃跟水反应跟酸作用遇冷浓硝酸浓硫酸钝化与氧化性酸反应不产生且氧化性酸过量时生成与部分盐溶液反应生铁与钢的比较铁的合金生铁钢含碳量其它杂质含硅锰硫磷较多含硅锰少量硫和磷几乎没有机械性能硬而脆无韧性硬而韧有弹性机械加工可铸不可锻可铸可锻可压延炼铁和炼钢的比较炼铁炼钢原料铁矿石焦炭石灰石空气生铁空气或纯氧氧化铁生石灰脱氧剂化学原理在高温下用还原剂从铁矿石里还原出来在高温下用氧化剂把生铁里过多的碳和其它氧化为气体或炉清除去主要还原剂的生成氧化本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网反应铁的还原炉渣的生成氧化铁水里的等如造渣生成的硅锰氧化物得铁水里的硫磷跟造渣材料反应形成炉渣排出脱氧并调整含量主要设备高炉转炉过渡元素位于周期表中中部从族十个纵行分属于第四周期至第七周期过渡元素都是金属又叫过渡金属过渡金属的密度一般比较大熔沸点较高有较高的硬度较好的延展性和机械加工性能较好的导电导热性能和耐腐蚀性能过渡元素的原子最外层电子数不超过两个在化学反应中最外层和次外层都容易失去电子因此过渡元素有可变化合价所以当与弱氧化剂反应时只失去最外层上的个电子形成当与强氧化剂反应时还能进一步失去次外层上的一个电子形成这就是铁在其化合物中通常显价或价的原因则发生化学反应能得到价还是价需看参加反应的氧化剂的强弱有时还要看反应物的量之间的关系例如铁在中燃烧的一定要在集气瓶低留有少量的水或一层沙子防止瓶子被炸裂与反应中只能失去其最外层的个电子而变成价反应开始后撤去酒精灯反应可以继续进行说明反应放热在中燃烧时不但能失去最外层的个电子而且还可失去次外层的个电子后成价说明氧化性在高温时能与等化合铁的合金一般地说含碳量在的铁的合金叫做生铁生铁里除含碳外还含有硅锰以及少量的硫磷等它可铸不可煅根据碳的存在形式可分为炼钢生铁铸造生铁和球墨铸铁等几种一般地说含碳量在的铁的合金叫做钢钢坚硬有韧性弹性可以锻打压延也可以铸造钢的分类方法很多如果按化学成分分类钢可以分为碳素钢和合金钢两大类碳素钢就是普通的钢合金钢也叫特种钢是在碳素钢是适当地加入一种或几种如锰铬镍钨铜等合金元素而制成的合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能炼铁反应原理利用氧化还原反应在高温下用还原剂主要是把铁从铁矿石里还原出来原料铁矿石焦炭石灰石和空气设备高炉生产过程还原剂的生成本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网物理性质白色难溶于水的固体红褐色难溶于水的固体化学性质与非氧化性强酸反应与氧化性酸反应空气中放置被氧化与酸反应受热分解制备煮沸蒸馏水赶走溶解的氧气煮沸溶液赶走溶解的氧气配制溶液加少量的还原铁粉用长滴管将溶液送入溶液液面以下将溶液滴入溶液中是复杂的化合物经研究证明在晶体中有的是价有的是价可看成实际应写成即铁酸亚铁盐不是一般的氧化物和从溶液中析出的现象不同前者是白色絮状沉淀后者是红褐色沉淀而极不稳定易被氧化成反应现象是白色灰绿色红褐色若要观察到白色的沉淀需要创造以下条件排除亚铁盐溶液里的离子以免离子直接与结合生成尽量排除溶液中溶解的氧气绝对排除是办不到的以减慢生成的被氧化成的速度反应要用新制备的亚铁盐溶液并放入少量的铁以防止离子产生亚铁盐溶液与碱溶液在混合前分别加热以排除溶有的空气然后把碱溶液沿着试管壁加入盛亚铁盐溶液的试管中或把滴管尖嘴直接插入液面下再加入碱溶液可观察到白色絮状沉淀三和之间相互转化及检验从和的结构可知只有还原性通常只有氧化性既具有氧化性又具有还原性上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应才能实现不同价态的铁相互转化如下图常称为铁三角溶液为绿色溶液为棕黄色本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网学习铁及其化合物的性质要注意抓价态从铁元素三种价态的相互转化铁三角关系去认识铁及其化合物间的氧化还原反应规律想属类如铁是一种比较活泼的过渡金属氧化亚铁氧化铁为碱性氧化物氢氧化亚铁氢氧化铁为不溶性弱碱氯化铁为强酸弱碱盐由此去分析理解它们各自所具有的性质铁元素的原子在化学反应中当遇弱氧化剂如等时铁只能失去最外层的两个电子而生成价铁的化合物当遇到强氧化剂如等时铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成价铁的化合物具体反应有在亚铁盐溶液中通入氯气溶液由浅绿色变为棕黄色亚铁盐溶液在空气中容易变质如绿矾露置于空气中则是如在溶液中滴加酸性溶液溶液由浅绿色变棕黄色在酸性溶液滴加溶液溶液由紫红变棕黄如在溶液中滴加适量的溶液溶液变浑浊滤去沉淀则滤液为浅绿色如加入过量的溶液则又有黑色沉淀生成向溶液中通入气体的离子方程式为在溶液中往往要加铁的原因是可以防止被氧化为电路板的制作是利用溶液与裸露的铜反应和的检验的检验方法一滴加溶液无明显现象再滴加新制氯水溶液立即变红色方法二滴加溶液生成白色絮状沉淀该沉淀迅速变为灰绿色最后变为红褐色的检验方法一滴加溶液或溶液溶液立即变为血红色方法二滴加溶液出现红褐色沉淀和的相互转化有还原性高锰酸钾重铬酸钾过氧化氢等氧化剂能把它氧化成在酸性溶液中空气中的氧也能把氧化在碱性溶液中的还原性更强它能把和还原成能把还原成金属铜具有氧化性它能把氧化成本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网在无线电工业上常利用溶液来刻蚀铜制造印刷线路它们反应的化学方程式是因此铜在氯化铁溶液中能作还原剂而是氧化剂在酸性溶液中容易被等还原成还能被金属铁还原在亚铁盐溶液中加入铁钉可防止被氧化为和的颜色在水溶液中通常以水合离子形式存在呈淡绿色并存在下列平衡这个平衡的水解的程度很小溶液近于中性在酸性溶液中通常以淡紫色的形式存在三氯化铁以及其他价铁盐溶于水后都发生显著的水解实质是价水合铁离子的水解只有在左右时才有存在但由于有阴离子的存在会生成其他的络离子影响淡紫色的观察当为时水解趋势很明显它们的水解平衡如下生成的碱式离子呈黄色它可聚合成二聚体二聚体是借为桥把个连结起来形成的多核络离子溶液的越高水解聚合的倾向越大最后逐渐形成胶体析出红综色水合氧化铁沉淀例题精讲例把铜粉和过量的铁粉加入到热的浓硝酸中充分反应后溶液中大量存在的金属阳离子是只有只有有和有和思路与解析浓硝酸具有强氧化性热的浓硝酸可将和分别氧化成和过量的铁又与和反应生成和所以充分后溶液中大量存在的金属阳离子为故选例将纯铁粉加入和的混合溶液中充分反应后得到的溶液和固体求反应后生成铜多少克加入铁粉前物质的量浓度思路在和的混合溶液中投入铁粉后和均可与铁发生反应但由于氧化性所以应首先还原即首先发生反应但不可以只发生此反应原因有二第一是若只发生此反应则说明铁粉较少已完全反应无剩余则不可能有不溶物第二若只发生此反应可依此反应计算出生成的为通过以上分析可以看出在把全部的还原后不发生了还原的反应此时的是否有剩余呢也就是余固体中肯定有本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网是否含呢这就是此题的关键所在需通过计算推导确定解析发生反应的化学方程式为两个反应共生成为观察两个反应不难发现若生成同样的式消耗的铁更多假设全部为式产生则此时消耗的铁将达最大量为即铁为则固体中含也含剩余的设原溶液的和的物质的量分别为和由题意得解得则生成铜原和物质的量浓度为例铁粉与一定量的在一定条件下充分反应将生成的气体与标准状况氧气混合恰好能被水完全吸收和的关系是什么思路此题看起来涉及的化学反应相当复杂因的浓度和用量不同生成还是不能确定的还原产物是还是也不能确定所以消耗的氧气也无从下手求出但是从始态和终态来看的还原产物与氧气混合后最终还是生成这样消耗的氧气相当于把铁粉氧化成价或价化合物用极端思考法很容易求出解析假设为稀的铁与反应后的价态是则有得可改写为即同理可得问题便得以解决即当铁被氧化为价时由电子得失守衡得当铁被氧化为价时由电子得失守衡得则与的关系是小结此题在解题过程中巧妙得使用了始态和终态使复杂的问题简单化氧化还原反应中电子得失守衡的使用避免了繁琐的计算在应试中赢得了时间思维训练方面堪称是一道好题例由和组成的混合物测得其中铁元素与氧元素的质量比为则这种混合物中和的物质的量之比是思路可用平均组成法来求解本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网解析在混合物中原子和氧原子物质的量之比为则混合物的平均组成为在三种组合中则不必多考虑应注意和混合后也应符合所以在混合物中它们的物质的量之比必需是故答案应选例某铁的氧化物样品用的盐酸恰好完全溶解所得溶液还能吸收标准状况下氯气使其中全部转化为该样品可能的化学式是思路利用正负电荷相等列方程可快速解题解析设铁的氧化物中含为则其化学式为由个数守恒有设中含则设样品中含为则由电荷守恒可得解之得故样品中即样品氧化铁化学式为例试样由氧化亚铁和氧化铜组成取质量相等的两份试样按下图所示进行实验请写出步骤中所发生的全部反应的离子方程式若全部的溶液和全部的粉末充分反应后生成的不溶物的质量是则每份试样中氧化铜的质量为用表示思路本题第一问比较简单发生的反应为第二问是考查思维的严密性和敏捷性由题意反应后溶液中不含所以两份试样中的铜元素全部转化为单质铜而溶液是强酸性则固体物中无所以为铜的质量故一份试样中氧化铜的质量为解析例在下列所指的各溶液中分别滴加溶液后溶液不呈血红色的是本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网加入足量镁粉的溶液加入过量铁粉的稀硝酸溶液铁丝在足量的氯气中燃烧后所得产物的溶液长期暴露在空气中的绿矾溶液思路实验室鉴定的方法是利用溶液它们相遇会呈血红色若利用溶液实质是一样的可以结合个产物皆为血红色足量的镁粉可以使转化为或因为反应后不再有所以加入后不会出现血红色过量的铁与稀硝酸进行如下反应因为反应后无所以加入后也不会出现血红色在中燃烧的产物是它的水溶液中存在着大量的所以加入后会出现血红色溶液中的因暴露在空气中会被空气中的氧气氧化成所以加入后会出现血红色解析选例将投入某浓度的稀硫酸中再投入铁粉收集到标准状况同时和均无剩余为了中和过量的硫酸且使溶液中铁元素完全沉淀共消耗的溶液则原硫酸的物质的量浓度为思路粗看题目这是一利用关系式进行多步计算的题目操作起来相当繁琐但如能仔细阅读题目挖掘出隐蔽条件不难发现反应后只有存在于溶液中且反应过程中并无损耗根据守恒非常易求得即原硫酸的物质的量浓度为故选例金属铜能被的浓溶液腐蚀其化学反应是现将有铜的印刷线路板浸入的浓溶液中有被腐蚀掉取出印刷线路板向溶液中加入铁粉经充分反应溶液中还存在不溶物则溶液中存在那些离子离子的浓度各是多少设溶液体积不变思路存在的不溶物有两种可能一可能是铁铜混合物二可能只是铁若为铁铜混合物则溶液中的必然全部析出即不溶物的质量大于显然错误故不溶物为解析溶液中存在的离子为溶液中的物质的量浓度为设被还原的的物质的量为根据得电子数与失电子数相等列式为本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网当时按反应进行当时则两反应都发生且均反应完全上述反应可以认为先发生反应若有剩余则发生答案为加入粉为时存在形式为加入铁粉为时存在形式为和加粉为时存在形式为如下图实战演练一选择题年全国高考题铁屑溶于过量的稀硫酸过滤后向滤液中加入适量硝酸再加入过量的氨水有红褐色沉淀生成过滤加热沉淀物至质量不再发生变化得到红棕色的残渣上述沉淀和残渣分别为要证明某溶液中不含而可能含有进行如下实验操作时最佳顺序为加入足量氯水加入足量溶液加入少量溶液在氯化铁氯化铜和盐酸混合液中加入铁粉待反应结束所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引则反应后溶液中存在较多的阳离子是在的混合溶液中和的物质的量之比为现加入适量铁粉使溶液中三种离子物质的量浓度之比变化为则参加反应的铁粉与原溶液的物质的量之比为本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网在浓度均为的盐酸和硫酸各中分别加入等质量的铁粉反应完毕后生成气体的质量比为则加入铁粉的质量为把铁铝合金粉末溶于足量盐酸中加入过量溶液过滤出沉淀经洗涤干燥灼烧得到的红色粉末的质量仍为则原合金中铁的质量分数为制印刷电路时常用氯化铁溶液作为腐蚀液发生的反应为向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉反应结束后下列结果不可能出现的是烧杯中有铜无铁烧杯中有铁无铜烧杯中铁铜都有烧杯中铁铜都无某溶液中含有大量的和其在该溶液中可以大量存在的阴离子是某强酸性溶液中可能存在中的一种或几种向该溶液中加入溴水单质溴被还原由此推断溶液中不含也不含含有含但不能确定是否含含有用足量的稀硫酸溶解和的混合物最终得到沉淀则原混合物中的质量可能是二非选择题共分分在烧制砖瓦时用粘土做成的坯经过烘烧后铁的化合物转化成而制得红色砖瓦若烘烧后期从窑顶向下慢慢浇水窑内会产生大量的气体它们把该红色物质还原成的黑色化合物是同时还有未烧的碳颗粒而制得了青色砖瓦分有关物质间有下图所示的转化关系其中的浓溶液与单质在加热时才发生反应的稀溶液与足量发生反应据此填写下列空白本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网写出各步反应的化学方程式分将一生锈的铁片置于稀中充分反应后共收集到标准状况气体溶液中还剩余固体残渣在过滤后的滤液中通入氯气恰好使溶液中的全部氧化求原带锈铁片的质量和铁锈的质量分数铁锈成分以计分年全国高考卷已知在高炉中有下列反应反应形成的固体混合物含和中元素铁和氧的质量比用表示上述固体混合物中不可能是选填多选扣分若计算被还原的百分率设被还原的百分率为则和混合物中的关系式为用含的代数式表示请在下图中画出和关系的图形如果和的反应分两步进行试分析反应形成的固体混合物可能的组成及相应的令写出的取值范围将结果填入下表混合物组成用化学式表示的取值范围附参考答案本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网一解析答案解析根据知消耗生成还消耗答案二和白色沉淀灰绿色红褐色沉淀由反应知在浓中不可能生成略设原有还原百分率为则有本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网