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第三章铁金属材料
第一节铁及其化合物
铁及其化合物,是高中阶段学习的非常典型的一种变价金属元素系列,这一部分内容和氧化还原理论联系密切,又和好多的实验物质制备,工业产品生产相关联,所以在实验题和化学工艺流程题中经常见到铁及其化合物的身影,为了好好掌握,还是先看看价类二维图吧!
一、铁及其化合物的颜色
铁粉是黑色的;铁块是银白色的
Fe2+—浅绿色
Fe3O4—黑色晶体
Fe(OH)2—白色沉淀
Fe3+—黄色
Fe(OH)3—红褐色沉淀
Fe(SCN)3—血红色溶液
FeO—黑色粉末
Fe2O3—红棕色粉末
FeS—黑色固体
这部分内容有时候作为基础题考察记忆颜色的准确性,更多的时候是作为一些推断题的突破口。
对点练习1
(2020·浙江高一月考)下列关于Na、Fe及其化合物的说法不正确的是
A.Na着火时不能使用泡沫灭火器灭火
B.Na2O在空气中久置变为Na2CO3
C.Fe2O3常用作油漆、涂料的红色颜料
D.铁粉与水蒸气反应生成黑色的氧化亚铁
二、铁与水蒸气反应的实验探究
常温下,铁与水不反应,只有在高温条件下,Fe才会与水蒸气反应。实验时只要注意以下细节,就能顺利完成。
a、棉花最好是一整块的,揉捏到合适大小后伸入试管底部。如果只有多块小棉花,则必须沿试管的纵向,用较大的包裹较小的,然后再塞入。不要把小块棉花简单堆积,因热水沸腾时会使外面的棉花冲出,一旦接触到高温铁粉,一方面使水突然剧烈沸腾,另一方面降低了铁粉的温度,不利于反应。
b、铁粉的用量要较多,铺满中部试管为宜,略有鼓起,最好较为集中,因火焰的加热面积有限(可观察直接加热区域与两端铁粉变化的区别)。
c、先对准铁粉加热。开始加热时估计因消耗氧气,出现受热反而倒吸的现象。解决办法是,先让肥皂液接触一下导管口,然后让导管离开页面,才开始加热。好处是,可以看到那一小环肥皂液在导管中的上升和下降,当气压缩小,肥皂液上升,正在倒吸。一旦开始下降,说明铁粉温度足够,开始膨胀或产生气体。这时,再把导管伸入肥皂液,若产生气泡较慢,再多用一个酒精灯加热棉花。这时加热棉花才有意义,大量水蒸气经过前面已加热的铁粉才会加速反应。若一开始就加热棉花,由于铁粉温度不够,反而使铁粉吸水变湿,不利反应。关注棉花的情况,随时停止对棉花的加热,加热过久,棉花焦化,容易使试管破裂。当产生较多气泡时,用燃着的木条点燃气泡,将会有明显的火焰。
d、实验的结束:先移开肥皂液,再停止加热,以防倒吸。
对点练习2
(2020·黑龙江香坊区·哈尔滨市第六中学校高一月考)某同学利用下图所示实验装置进行铁与水蒸气反应的实验,并对反应后硬质试管中固体物质的组成进行了探究。
请回答下列问题:
Ⅰ.(1)该反应的化学方程式是___________________,硬质试管中湿棉花的作用是:_________.
(2)该同学对反应后硬质试管中固体物质的组成提出了如下假设。
假设1:只有Fe;
假设2:只有____________(填化学式);
假设3:既有Fe也有Fe3O4。
(3)为了验证反应后硬质试管中固体物质的组成,该同学进行了定量研究:反应前固体物质的质量为5.6g,反应后固体物质的质量为6.6g。从数据分析,反应后硬质试管中固体物质的组成成分为_____。
Ⅱ.长期放置的FeSO4溶液易被氧化而变质,某兴趣小组进行了如下实验:
A.设计实验检验FeSO4溶液的变质程度
实验方案
实验现象
实验结论
步骤1
取待检测液于试管中,向其中滴加KSCN溶液
_____________
FeSO4溶液部分变质
步骤2
取待检测液于试管中,向其中滴加K3[Fe(SCN)6]溶液
____________
①将上述方案补充完整
②步骤2涉及的离子反应方程式是______________。
③若要使变质的FeSO4复原,方法是________________。(写离子反应方程式)
三、铁的还原性
铁是变价金属,与强氧化剂反应生成三价铁,与弱氧化剂反应生成二价铁。
(1)铁与弱氧化剂
如:H+、Cu2+、S、I2反应时,被氧化为+2价。
(2)铁与H2O(g)、O2反应的氧化产物为Fe3O4。
(3)铁与Cl2、Br2等反应时,被氧化为+3价。
对点练习3
下列反应中,铁只能生成高价化合物的是
A.过量的铁与稀HNO3反应 B.铁粉与硫蒸气反应
C.铁粉与氯气反应 D.红热的铁粉与水蒸气反应
四、铁的氧化物
(1)铁的氧化物中Fe的常见化合价只有+2价和+3价,Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的
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