铁及其化合物的应用（19张ppt）

(共19张PPT)
高二 专题复习
铁及其化合物的应用
学习目标
1．复习新情境下铁及其化合物反应方程式书写的方法。
2．复习水解平衡、沉淀溶解平衡、电化学等原理在铁及其化合物转化中的应用。
3. 通过铁及其化合物重要应用的探究，提升问题解决能力。
复习回顾：铁及其化合物的价类二维图
Fe
FeO
Fe2O3
Fe3O4
Fe2+
Fe3+
Fe(OH)2
Fe(OH)3
FeO42-
Fe2O3 = 2FeO42-
一、陌生情境中的氧化还原反应
高铁酸钠(Na2FeO4)是一种新型、高效、多功能的水处理剂。
（1）工业上可以通过在碱性条件下次氯酸钠氧化铁盐法制备高铁酸钠，
离子反应方程式： 。
（2）通过电解方法，用Fe2O3为阳极，石墨为阴极，NaOH溶液为电解质溶液
制备高铁酸钠（Na2FeO4）。写出阳极的电极反应式：
。
Fe3+ + ClO- = FeO42- + Cl-
2. 铁酸锌(ZnFe2O4)是一种脱硫剂，可用于脱除煤气中的H2S。400℃时，
ZnFe2O4与H2、H2S反应生成ZnS和FeS。其化学方程式
为 。
ZnFe2O4 + 3H2S +H2 ==== ZnS + 2FeS +4H2O
400℃
2 3 2 3
+3
+6
+1
-1
2
3
+ 5H2O
+ 10OH-
+10OH-
+ 5H2O
+3
+2
0
- 6e-
②已知：FeSO4+Na2CO3=== FeCO3↓+Na2SO4
制备FeCO3时，选用的加料方式是 (填字母)，原因是 。
a．将FeSO4溶液与Na2CO3 溶液同时加入到反应容器中
b．将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中
c．将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中
二、水解原理相关的应用
Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。
① 配制硫酸亚铁溶液时常加少量 抑制Fe2＋的水解，加少量 防止
Fe2＋被氧化。
硫酸
铁屑
防止生成Fe(OH)2沉淀
c
Na2CO3溶液呈碱性
二、水解原理的相关应用
2. Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强
的溶液中。
① 实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：
。
② 工业上常用调节pH方法除去溶液中的Fe3+。
③ 实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的 中，然后再稀释至所需浓度。
④ Fe3＋与 HCO3-、 CO32- 、AlO2- 等水解呈碱性的离子不能大量共存。
⑤ FeCl3溶液蒸干并灼烧后的产物为 。
FeCl3 + 3H2O (沸水) === Fe(OH)3(胶体) + 3HCl

盐酸
Fe2O3
Fe3＋、 Fe2＋、 Cu2＋ 开始沉淀的pH至沉淀完全的pH范围分别为
（1.1~3.2）、(5.8~8.8)和（5.0~6.7）。
（1）除去CuCl2溶液中Fe3+，应调节溶液的pH范围为 。
（2）CuCl2溶液中含有少量Fe3＋和 Fe2＋杂质，如何除去？
3.2~5.0
三、沉淀溶解平衡的应用
向溶液中加入稍过量的H2O2，并不断搅拌，将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，
加入适量的CuO，并不断搅拌，调节溶液pH为3.2～5.0之间，过滤。
2. MnSO4溶液中混有Fe2(SO4)3、Al2(SO4)3的杂质。向混合溶液中滴加氨水，调节pH进行除杂。若溶液中c(Mn2+) = 0.2 mol L-1，欲使溶液中Fe3+、 Al3+的浓度均小于1ⅹ10-6mol L-1，需控制的pH范围为 。
（已知：室温下 Ksp[Al(OH)3] = 1ⅹ10-33，Ksp[Fe(OH)3] = 3ⅹ10-39，Ksp[Mn(OH)2] = 2 ⅹ10-13。）
5 < pH < 8
三、沉淀溶解平衡的应用
Ksp[Mn(OH)2] = 2 ⅹ10-13 c(OH-) <（2 ⅹ10-13 /0.2 ） 2 = 10-6
Ksp[Fe(OH)3] = 3ⅹ10-39 c(OH-) >（3 ⅹ10-39 /1ⅹ10-6 ） 3 ≈ 10-11
Ksp[Al(OH)3] = 1ⅹ10-33 c(OH-) >（1 ⅹ10-33 /1ⅹ10-6 ） 3 = 10-9
c(H+) < 10-5 pH > 5
c(H+) < 10-3 pH > 3
c(H+) > 10-8 pH < 8
四、电化学中的“铁”
铁的腐蚀
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
1. 电化学腐蚀
条 件
正极反应
负极反应
电池反应
后续反应 水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
2H++2e－ = H2↑
O2+2H2O+4e－ =4OH－
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
Fe - 2e－ = Fe2+
Fe - 2e－ = Fe2+
2Fe+O2+2H2O = 2Fe(OH)2
Fe +2H+ = Fe2++H2↑
铁锈的形成：4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3
2Fe(OH)3 = Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O
2. 电化学防护
牺牲阳极的阴极保护法示意图
辅助阳极（不溶性）
外加电流的阴极保护法示意图
判断正误：
(1) 用牺牲阳极的阴极保护法保护钢铁水闸时，将钢铁水闸与石墨相连(　　)
(2) 镀锌铁板是利用牺牲阳极的阴极保护法来达到防止腐蚀的目的(　　)
(3) 镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比没有镀层前更容易生锈(　　)
(4) 若在海轮外壳上附着一些锌块，则可以减缓海轮外壳的腐蚀(　　)
(5) 用下图所示方法可保护钢闸门不被腐蚀(　　)
×
√
√
√
×
C
Fe－6e－＋8OH－===FeO42－ ＋4H2O
2H2O＋2e－ ===2OH－ ＋H2↑
阴离子移向阳极，
Fe电极是阳极
没有指明温度和压强
当铁炭混合物中铁的质量分数大于50%时，随着铁的质量分数的增加，Cu2＋和Pb2＋的去除率不升反降，其主要原因是_______________________________________。
链接高考：2016江苏高考
1. 铁炭混合物(铁屑和活性炭的混合物)、纳米铁粉均可用于处理水中污染物。
(1) 在相同条件下，测量总质量相同、铁的质量分数不同的铁炭混合物对水中Cu2＋和Pb2＋的去除率，结果如图所示。
铁的质量分数增加，铁炭混合物中微电池数目减少
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu Fe + Pb2+ = Fe2+ + Pb
纳米铁粉与H＋反应生成H2
Fe2＋＋BH4－ === Fe＋B(OH)4－ ＋ H2↑
2 2 2
2
1ⅹ4
-1
0
＋4OH－
c(H+) ↑
影响反应速率的因素？
Ⅱ有没有其他反应？
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
温度
浓度
压强
催化剂
……
4Fe＋NO3－ ＋10H＋===4Fe2＋＋NH4+＋3H2O
链接高考：2021第二次适应性考试
+6
+3
3
2ⅹ2
HFeO4－ = Fe(OH)3↓ + O2↑
4 4 3
+ 4H+
+ 2H2O
酸性条件下，会发生其他反应吗？
防止FeO42-氧化废水中的Cl- 而被消耗，防止FeO42-分解
FeO42-分解
FeO42-氧化Cl-生成Cl2
链接高考：2021第二次适应性考试
酸性条件下 ClO- 与 Cl- 反应生成Cl2逸出
pH ↑ c(OH-) ↑
会有其他反应发生吗？
随着废水pH的增大，Fe3+与ClO-反应生成的FeO42-浓度增大，
FeO42-氧化废水中有机物的反应速率更大。
对有机物氧化率有影响吗？
同学们再见！