概要: 【重点难点解析】 〔重点〕:铁的化学性质以及铁生锈的原理和防锈的方法. 〔难点〕:对铁是一种化学性质比较活泼的金属的理解,建立反应条件对化学反应结果有很大影响的观点. 【命题趋势分析】 常考的知识点:(1)判断化学方程式的正误;(2)根据铁单质以及铁的化合物相互转化的关系,设置推断题;(3)结合实际,考查铁器保存时的注意事项. 核心知识 【基础知识精讲】 铁是日常生活中最常见的一种金属单质,它的化学性质比较活泼.通过本节的学习,应掌握铁的化学性质,了解铁的重要物理性质,并对铁及铁制品锈蚀的原理和一般防锈方法有一些常识性的认识.铁的主要性质见下表:
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【重点难点解析】
〔重点〕:铁的化学性质以及铁生锈的原理和防锈的方法.
〔难点〕:对铁是一种化学性质比较活泼的金属的理解,建立反应条件对化学反应结果有很大影响的观点.
【命题趋势分析】
常考的知识点:(1)判断化学方程式的正误;(2)根据铁单质以及铁的化合物相互转化的关系,设置推断题;(3)结合实际,考查铁器保存时的注意事项.
核心知识
【基础知识精讲】
铁是日常生活中最常见的一种金属单质,它的化学性质比较活泼.通过本节的学习,应掌握铁的化学性质,了解铁的重要物理性质,并对铁及铁制品锈蚀的原理和一般防锈方法有一些常识性的认识.铁的主要性质见下表:
物理性质
银白色金属光泽,质软,有良好的延展性,密度为7.8克/厘米3,是电和热的导体
化学性质
1.铁与O2的反应
(1)在干燥的空气中:铁较稳定
(2)在潮湿的空气中:铁易与O2、水反应而生锈,铁锈的主要成分是Fe2O3
(3)在纯氧中:铁可燃烧3Fe+3O2 Fe3O4
2.铁与酸的反应
铁与稀盐酸或稀硫酸反应,产生大量气泡,溶液变成浅绿色.Fe+2HCl FeCl2+H2↑ Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑
3.湿法炼铜
铁与硫酸铜溶液反应,铁钉表面覆盖一层红色物质,溶液由蓝色逐渐变为浅绿色.Fe+CuSO4 Cu+FeSO4
典型例题
例1 下列有关铁反应的化学方程式,正确的是( )
A.3Fe+2O2 Fe3O4 B.Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑
C.2Fe+3CuSO4 Fe2(SO4)3+3Cu D.2Fe+6HCl 2FeCl3+3H2↑
分析 本题主要考查有关铁的反应,何时生成+3价铁的化合物,何时生成+2价铁的化合物.铁在潮湿的空气中生成铁锈(Fe2O3,+3价),而在纯氧中燃烧生成Fe3O4(可写作Fe2O3·FeO),即铁元素中两个铁原子显+3价,一个铁原子显+2价),所以A正确;B反应不需要点燃,错误;C、D两反应为铁的置换,均应生成+2价铁的化合物,错误.
解 选A.
例2 将铁分别放入下列溶液中充分反应,反应后溶液质量(不包括固体)比反应前减轻的是( )
A.CuSO4 B.H2SO4 C.HCl D.FeSO4
分析 根据铁的性质,铁与FeSO4溶液不反应,首先排除选项D.铁与其他三种物质分别反应的化学方程式为:
A.Fe+CuSO4 FeSO4+Cu B.Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑
C.Fe+2HCl FeCl2+H2↑
对于A反应,每析出64份质量的铜,必溶解(反应消耗)56份质量的铁,固体质量净增加8份质量,根据质量守恒定律,溶液质量必减轻,且为8份质量.
对于B、C反应,每逸出2份质量的H2,必有56份质量的铁进入溶液,则溶液的质量增加了54份质量.
解 选A.
例3 铁锈的主要成分是 (写化学式),将生锈的铁钉投入过量的稀硫酸中,首先看到铁锈溶解,溶液呈 色,反应的化学方程式为 ;过一会儿,又看到有气泡产生,这是因为(用化学方程式表示) .
分析 铁锈的主要成分是Fe2O3,Fe2O3属于碱性氧化物(详见第八章相关内容),可与硫酸生成盐[Fe2(SO4)3]和H2O,待铁锈除去后,铁就要和硫酸反应生成FeSO4和氢气.另外,Fe2(SO4)3读作“硫酸铁”,FeSO4读作硫酸亚铁,就Fe元素的化合价来说,前者为+3价,后者为+2价.
解 Fe2O3,黄色(Fe3+离子的颜色),
Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O,
Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑
例4 等质量的锌、镁、铁、铝分别与足量的稀硫酸反应,放出H2量由多到少的顺序是怎样的?
分析 如何判断不同的金属与酸反应时放出氢气量的多少?
活泼金属(锌、铁、镁、铝等)能与酸(盐酸和稀硫酸)作用放出氢气,放出氢气量的多少一般是通过化学方程式中反应物与生成物之间的质量比,以及所给出的金属或酸的质量,求出所放出氢气的质量.但是,在许多情况下,并不要求具体数据,只需要比较一定量的不同金属与酸反应放出H2量的相对多少.
根据化学反应方程式可知:
Zn—H2 Fe—H2 Mg—H2 2Al—3H2
65 2 56 2 24 2 54 6
不难看出,它们的顺序是Al、Mg、Fe、Zn.因而金属与酸作用放出氢气的多少,既与该金属的原子量有关,又与该金属起置换反应时,放出H2量的多少与 的比值有关.即该比值越大,放出H2越少,该比值越小,放出H2越多.
例5 根据下面化合物与单质相互转化的关系回答:
(1)若乙的溶液是浅绿色,Y是红色固体,则X是 ;
(2)在常温下,若乙是气体,则X是 ;
(3)在常温下,若甲是固体,乙为无色液体,则X是 .
解析 认真观察题示相互转化关系图知:
单质X+化合物甲 单质Y+化合物乙
符合置换反应的定义,因此得解.
答 (1)X是Fe,如:Fe+CuSO4 FeSO4+Cu
(2)X是C,如:C+2CuO 2Cu+CO2↑
(3)X是H2,如:H2+CuO 2Cu+H2O
例6 将50g铁片插入50g硫酸铜的溶液中,至铁片的质量不再变化时取出铁片,称量质量为50.8g.
(1)反应完毕铁片上附着的铜的质量为多少克?
(2)硫酸铜溶液中硫酸铜质量为多少克?(天津市竞赛题)
解析 设铁片中溶解的铁的质量为xg,硫酸铜溶液中硫酸铜的质量为yg.由于铁片增重0.8g,说明置换出的铜的质量比溶液溶解的质量多0.8g,即置换出的铜的质量为(x+0.8)g.
Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu
56 160 64
xg yg (x+0.8)g
56∶64=x∶(x+0.8), 解得x=5.6.
56∶160=5.6∶y, 解得y=16.
答 铁片上附着的铜的质量为5.6g+0.8g=6.4g;硫酸铜溶液中硫酸铜的质量为16g.
[评注] 题中50g的铁是足量的,根据题意,硫酸铜完全反应,这就是本题的计算依据.
【课本难题解答】
P122第3题
分析 铁的锈蚀实际上是铁与氧气和水相互作用的结果.防止铁生锈,就是要隔绝空气和水,因此要保持铁制品清洁干燥,同时在金属表面涂上一层保护膜.
解 用干布先擦净自行车上的雨水是防止铁在潮湿的空气中被锈蚀,用干布易擦掉水分,保持自行车干燥.擦净后用带油的布擦,如同在自行车表面涂上保护膜,水分不易侵入,可以防止锈蚀.如果直接就用带油的布擦雨淋湿的自行车,不仅不容易擦干,而且还容易将水分盖在油层下面,使铁制品生锈.
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