苏教版 (2019)必修 第二册第二单元 探究铁及其化合物的转化第1课时学案设计

第二单元　探究铁及其化合物的转化

第1课时　铁及其化合物转化反应的合理选择

新课程标准

1．能依据铁及其化合物的性质提出不同物质间转化的思路。

2．掌握Fe3＋、Fe2＋的相互转化及Fe3＋的检验方法。

学业质量水平

合格性要求

1.能书写铁及化合物相互转化的化学方程式及离子方程式，并能提出不同物质之间转化思路。(水平1)

2．能设计简单实验探究Fe3＋、Fe2＋的性质和变化规律，并基于实验得出结论。(水平2)

等级性要求

能列举Fe2＋、Fe3＋的检验方法，能设计有关铁的相关化合物转化、分离、提纯、性质应用等的综合实验方案。

图说考点

基础知识——自学·思记·尝试

[新知预习]

一、反应的合理选择

1．FeCl3的制备路径

以铁为原料制备FeCl3，有多条反应路径。如：

Fe―→FeCl3(1)

Fe―→FeCl2―→FeCl3(2)

Fe―→Fe2O3―→FeCl3(3)

写出三条路径发生的化学方程式：

(1)________________________________________________________________________

(2)________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________

(3)________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

2．Fe3＋的检验

(1)观察法：________色溶液中含有Fe3＋。

(2)加碱法：若直接产生____色沉淀的为Fe3＋，反应的离子方程式为________________________________________________________________________；

(3)加KSCN：若溶液直接变________的为Fe3＋，反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

随手记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

3．铁及其化合物的性质实验

二、铁及其化合物之间的转化

1．Fe只有还原性，可以被氧化成＋2价或＋3价

反应的方程式或离子方程式

(1)Fe―→Fe2＋

Fe＋SFeS    Fe＋I2FeI2

Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu

(2)Fe―→Fe3＋

2Fe＋3Cl22FeCl3    2Fe＋3Br22FeBr3

Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O(HNO3足量)

(3)Fe―→Fe3O4

3Fe＋2O2Fe3O4

3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2

2．Fe2＋既有氧化性又有还原性

(1)Fe2＋―→Fe3＋

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O

2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O

===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O

＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O

(2)Fe2＋―→Fe

Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe

3FeO＋2Al3Fe＋Al2O3

FeO＋COFe＋CO2

3．Fe3＋具有氧化性，可被还原为＋2价或0价

(1)Fe3＋―→Fe2＋

2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2

2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋

2Fe3＋+SO2+2H2O===2Fe2＋＋4H＋

(2)Fe3＋―→Fe

Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3

Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

【学而思】

(1)如何除去FeCl3溶液中的Fe2＋？

(2)在配制含Fe2＋的溶液时，为防止溶液中的Fe2＋被氧化，可以采取什么措施？为什么？

(3)(情境思考)用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液，在铜片上画一个“＋”，放置片刻后，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中。会出现什么现象？为什么？

(4)请设计从废旧印刷电路板(含铜)中回收铜的实验流程？

[即时自测]

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)Fe是较活泼的金属，它与卤素(X2)反应的生成物均为FeX3。(　　)

(2)将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe(OH)3胶体。(　　)

(3)Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2(　　)

(4)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2。(　　)

(5)自然界中只有化合态铁。(　　)

(6)亚铁离子既有氧化性也有还原性。(　　)

(7)氢氧化铁为红褐色沉淀。(　　)

2．下列离子方程式正确的是(　　)

A．将氨水滴入到FeCl3溶液中

Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓

B．氧化铁与盐酸反应

Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O

C．向FeCl3溶液中加入铁粉

Fe＋Fe3＋===2Fe2＋

D．向氯化亚铁溶液中通入Cl2

Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－

3．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是(　　)

①过量的Fe和Cl2反应　②Fe与过量稀硫酸反应　③FeCl2溶液中通入少量Cl2　④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中

A．①  B．①③

C．①②③ D．全部

4．某钢铁厂附近居民经常受到该厂产生的红棕色烟雾的困扰。据你估计这一空气污染物中可能含有(　　)

A．Fe粉尘      B．FeO粉尘

C．Fe3O4粉尘     D．Fe2O3粉尘

5．有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，用一种试剂就可把它们鉴别开来，这种试剂是(　　)

A．盐酸    B．烧碱溶液

C．氨水    D．KSCN溶液

6．下列物质的颜色和性质或用途对应正确的是(　　)

A.①④⑤  B．②③

C.①②③④⑤ D．①③

技能素养——合作·探究·分享

例1 下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是(　　)

例2 已知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系，回答下列问题。

(1)写出A、C、F、G的化学式：

A：__________；C：________；F：________；G：________。

(2)检验D中阳离子的方法为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)保存C溶液时要加固体A的原因是________________________________________________________________________。

(4)写出下列转化的离子方程式：

①D→C：__________________________；

②C→D：__________________________。

(5)写出E→F的化学方程式：________________________________________________。

关键能力　归纳提升

除杂问题

状元随笔　与Fe3＋、Fe2＋有关的离子共存问题：

(1)Fe3＋与I－、S2－、HS－、、等因发生氧化还原反应而不能大量共存。

(2)Fe2＋与(H＋)、(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。

随手记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

课堂检测——夯实·测控·演练

1．随着人们生活节奏加快，方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期，防止食品氧化变质，在包装袋中可以放入的化学物质是(　　)

A．无水硫酸铜       B．硫酸亚铁

C．食盐          D．生石灰

2．下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是(　　)

A．把铁片插入CuSO4溶液中，验证古代湿法冶铜：2Fe＋3Cu2＋===2Fe3＋＋3Cu

B．某溶液中滴入KSCN溶液显血红色，说明含Fe3＋

C．FeCl3溶液中加入铜粉：Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋

D．若要求用两种单质和一种溶液来测定Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序，可用Zn、Cu和溶液：Zn＋2Ag＋===Zn2＋＋2Ag

3．部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)

A．a可与e反应生成b

B．b既可被氧化，也可被还原

C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体

D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系

4．下列说法正确的是(　　)

A.将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2

B．在给定条件下，下列物质间的转化能实现：

C．c(Fe2＋)＝1 mol·L－1的溶液中：K＋、、、能大量共存

D．将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中制备Fe(OH)3胶体

5．下列说法正确的是(　　)

A．Fe3＋的水溶液呈红褐色，Fe2＋的水溶液呈浅绿色

B．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性

C．向Fe3＋的溶液中滴入含KSCN的溶液，立即出现血红色沉淀

D．铁粉可以和水蒸气在高温下反应生成Fe2O3

6．下列关于铁的氧化物说法不正确的是(　　)

A．铁的氧化物通常状况下都是有色固体

B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋

C．氧化铁是铁锈的主要成分，因此氧化铁俗称铁锈

D．工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁

7．有FeO、Fe2O3的混合物若干克，在CO气流中加热充分反应，冷却后称剩余固体比原混合物质量减轻1.6 g，若将同质量的混合物与盐酸反应，欲使其完全溶解需1 mol·L－1的盐酸的体积为(　　)

A．200 mL       B．100 mL

C．50 mL       D．无法计算

8．已知2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，将适量铁粉放入FeCl3溶液中，完全反应后，溶液中的Fe2＋和Fe3＋浓度相等，则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比是(　　)

A．2∶3     B．3∶2

C．1∶2     D．1∶1

9．(1)把氯化亚铁水溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，而不引进金属离子或其他原溶液中不含有的阴离子，所用的两种方法的离子方程式分别为

①________________________________________________________________________；

②________________________________________________________________________。

(2)在装有固体A的试管中加入水，此时A未溶解，但加入一定量的无色溶液B，A逐渐溶解，并有气体生成，溶液变为浅绿色，将空气通入该试管的溶液中，溶液颜色很快加深，请填写下列空白：

①B的化学式是________________________________________________________________________。

②A加入无色溶液B后才溶解，其理由是________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

10．铁在一定条件下的反应如图所示。请回答下列问题：

(1)东晋的《抱朴子》中曾有记载“以曾青涂铁，铁赤色如铜”。曾青就是胆矾，即五水硫酸铜。将铁放在胆矾溶液(古人称为胆水)中，可以得到金属铜，请写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。

(2)工业上，向500～600 ℃的铁屑中通入Cl2生产FeCl3，每生产1 kg FeCl3，消耗Cl2的物质的量为________(计算结果保留2位小数)。

(3)实现Fe转化为Fe2＋，可选用________(填化学式)溶液。

(4)高温下，Fe粉与水蒸气反应的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(5)请写出Fe3O4溶于稀盐酸的离子方程式：

________________________________________________________________________。

第二单元　探究铁及其化合物的转化

第1课时　铁及其化合物转化反应的合理选择

基础知识

新知预习

一、

1．(1)2Fe＋3Cl22FeCl3

(2)Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑

2FeCl2＋Cl2===2FeCl3

(3)4Fe＋3O22Fe2O3

Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O

2．(1)棕黄

(2)红褐　Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓

(3)血红色　Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3

3．血红　无明显变化　Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3

棕黄　浅绿　无明显变化　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

无变化　血红　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3　棕黄　蓝　无明显变化　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

学而思

提示：(1)向溶液中通入适量Cl2，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

(2)在配制含Fe2＋的溶液时，向溶液中加入少量铁粉，目的是使被氧气氧化形成的Fe3＋还原为Fe2＋。

(3)铜片上出现了“＋”字凹槽。原因是FeCl3溶液中的Fe3＋具有较强的氧化性，能将Cu氧化为Cu2＋。

(4)第一步：将废旧印刷电路板加入FeCl3溶液中溶解：Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2；

第二步：向上步所得溶液中加入过量Fe粉，过滤：Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2；

第三步：向上步得到的滤渣中加入足量的稀盐酸，再过滤：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。

即时自测

1．答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√　(7)√

2．解析：A项在书写离子方程式时，弱电解质NH3·H2O不能拆写成离子的形式；C项离子方程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的离子方程式应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；D项只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

答案：B

3．解析：①中的Cl2能将铁氧化为＋3价。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2＋。③在溶液中Fe2＋被Cl2氧化生成Fe3＋。④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。

答案：B

4．答案：D

5．解析：将过量NaOH溶液分别加入上述几种溶液，无明显现象的是NaCl，生成白色沉淀且迅速变成灰绿色最后变成为红褐色的是FeCl2，生成红褐色沉淀的是FeCl3，生成白色沉淀不溶解的是MgCl2，生成白色沉淀又溶解的是AlCl3，而氨水虽然能区分出NaCl、FeCl2、FeCl3，但不能将MgCl2与AlCl3区分开。

答案：B

6．解析：Fe(OH)2为白色；Fe2＋具有较强的还原性，Fe3＋具有较强的氧化性。

答案：D

技能素养

例1　解析：A对，三价铁离子遇KSCN溶液会变血红色，说明红砖中含有三价铁。B错，CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3＋会与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显血红色。C错＋H＋具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，二者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈血红色，不能证明样品是否变质。D错，若原溶液中不存在Fe2＋，存在Fe3＋，也有此现象。

答案：A

例2　解析：根据F是红褐色沉淀知F是Fe(OH)3，从而推知A为Fe，B为Fe3O4，C是FeCl2，D是FeCl3，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为Fe2O3，X为H2。

答案：(1)Fe　FeCl2　Fe(OH)3　Fe2O3

(2)取D溶液少许于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含Fe3＋

(3)防止Fe2＋被O2氧化

(4)①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　

②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

课堂检测

1．答案：B

2．答案：B

3．解析：图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b可以为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类物质，c为，e可以为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质，d为Fe(OH)3。Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe＋2FeCl3===3FeCl2，合理，故A不选；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，合理，故B不选；Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热，不合理，故C选；b→c→d→e→b转化如FeCl2Fe(OH)2FeCl3FeCl2，合理，故D不选。

答案：C

4．解析：A对，向FeCl2溶液和Fe的混合物中通入含Cl2的工业废气，发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cl2被除去。B错，因为氯气具有强氧化性，则铁与氯气反应生成氯化铁，而不是氯化亚铁。C错，Fe2＋、因发生氧化还原反应而不能大量共存。D错，将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中，生成氢氧化铁沉淀，制备氢氧化铁胶体应在沸水中滴加饱和氯化铁溶液。

答案：A

5．解析：A错，中学常见的在水溶液中有颜色的离子有Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(棕黄色)、Cu2＋(蓝色)、(紫红色)。B对，元素处于最高价态时，只表现氧化性，元素处于最低价态时，只表现还原性，处于中间价态，既表现氧化性，又表现还原性。通常情况下铁的化合价有0、＋2、＋3，Fe2＋处于中间价态，既能得电子，又能失电子，所以既有氧化性，又有还原性，一般认为Fe3＋处于最高价，因此具有氧化性。C错，向Fe3＋的溶液中滴入含KSCN的溶液，溶液立即变血红色，但不能形成沉淀。D错，铁粉可以和水蒸气在高温下反应生成Fe3O4，不生成Fe2O3。

答案：B

6．解析：A对，铁的氧化物通常状况下都是有色固体，如氧化铁是红棕色，氧化亚铁和四氧化三铁都是黑色的。B对，四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，其中是Fe2＋、是Fe3＋，Fe3O4可看作是由FeO、Fe2O3组成的化合物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋。C错，铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。D对，工业上常使用铁的氧化物作原料，用一氧化碳冶炼铁。

答案：C

7．解析：FeO、Fe2O3的混合物若干克，在CO气流中加热充分反应，生成Fe，冷却后称剩余固体比原混合物质量减轻1.6 g，则减少的质量为O元素的质量，物质的量是0.1 mol。将FeO、Fe2O3的混合物与盐酸反应生成FeCl2、FeCl3的混合物，相当于其中的O被Cl代替，根据化合价守恒，1个O被2个Cl代替，所以需1 mol·L－1的盐酸的体积V(HCl)＝0.2 mol÷1 mol·L－1＝0.2 L，即200 mL。

答案：A

8．解析：设原溶液中Fe3＋的物质的量为a mol，已反应的Fe3＋为x mol，则生成的Fe2＋为1.5x mol，有a－x＝1.5x，即x＝0.4a，故已反应的Fe3＋与未反应的Fe3＋的物质的量之比为0.4a∶0.6a＝2∶3，正确选项是A。

答案：A

9．答案：(1)①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

②2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O

(2)①H2SO4(合理即可)　②Fe与水常温下不反应，滴入硫酸后，硫酸使Fe溶解

10．答案：(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu

(2)9.23 mol

(3)HCl(或稀H2SO4、FeCl3、CuSO4)等

(4)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2

(5)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O