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9.2第1课时　反应的合理选择
【学习目标】
1.能从物质类别和铁元素化合价的角度认识铁及其化合物的性质。
2.掌握Fe3+的检验方法,构建铁元素不同价态之间的转化关系,增强证据推理与模型认知的能力。
3.能依据铁及其化合物的性质提出转化的思路;能从多个方面对可能的转化路径进行优选。
【合作探究】
【学习情境】
最近中央2台有一档科普求证节目“是真的吗 ”很受欢迎。其中有一期涉及贫血补铁的传言求证:“用铁锅炒菜能补铁吗 ”
(1)铁锅炒菜能补铁吗 为什么
(2)铁锅里的铁单质是怎么进入菜里的 又是怎么变成Fe3+的
相信通过本节学习,就可以解答这些问题。
任务1　铁及其化合物的性质
【新知生成】
一、铁的化学性质
1.遇强氧化剂,一般生成　　　　铁,如铁与氯气反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。
2.遇弱氧化剂,一般生成　　　　铁,如铁与稀硫酸反应的化学方程式为　 。
二、Fe3+的化学性质
1.与碱反应:　 。
2.与KSCN反应:　　　　　　　　　　。
3.氧化性:Fe+2Fe3+　　　　　　　　、Cu+2Fe3+　　　　　　　(制作印刷电路板)。
三、Fe2+的化学性质
1.与碱反应: 　 。
2.还原性:Cl2+2Fe2+　　　　　　、H2O2+2Fe2++　　　　　　　　　　　。
【答案】+3　2Fe+3Cl22FeCl3　+2　Fe+H2SO4FeSO4+H2↑　Fe3++3OH-Fe(OH)3↓　Fe3++3SCN-Fe(SCN)3　3Fe2+　Cu2++2Fe2+　F+2OH-Fe(OH)2↓　2Cl-+2Fe3+　2H+　2Fe3++2H2O
【核心突破】
典例1　下列反应中Fe3+表现氧化性的是(　　)。
①FeCl3溶液能使淀粉-KI试纸变蓝　②FeCl3溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀　③FeCl3溶液中加入AgNO3溶液产生白色沉淀　④FeCl3溶液中通入H2S气体产生淡黄色沉淀
A.①② B.②④ C.①④ D.②③
【答案】C
【解析】①2Fe3++2I-2Fe2++I2,Fe3+化合价降低,表现氧化性;②Fe3++3OH-Fe(OH)3↓,Fe3+化合价不变,没有表现氧化性;③Ag++Cl-AgCl↓,Fe3+化合价不变,没有表现氧化性;④2Fe3++H2S2Fe2++2H++S↓,Fe3+化合价降低,表现氧化性。
【归纳总结】
单质铁的化学性质
1.能与部分非金属单质反应
3Fe+2O2Fe3O4　2Fe+3Cl22FeCl3　Fe+SFeS
2.能与酸溶液反应
①与非氧化性酸反应:Fe+2HClFeCl2+H2↑
②与氧化性酸反应:
常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化
与足量稀硝酸发生反应:Fe+4H++NFe3++NO↑+2H2O
3.与部分盐溶液发生反应
Fe+Cu2+Fe2++Cu　Fe+2Fe3+3Fe2+
训练1　将Fe粉、Cu粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应),试判断下列情况下溶液中存在的金属离子和金属单质。
(1)若Fe粉有剩余,则容器中不可能有　　　　。
(2)若CuCl2有剩余,则容器中可能有　　　　。
(3)若FeCl3和CuCl2都有剩余,则容器中不可能有　 　　。
【答案】(1)Fe3+、Cu2+　(2)Fe2+、Fe3+或Cu、Fe2+　(3)Fe、Cu
【解析】(1)若Fe粉有剩余,则容器中就不可能有Fe3+、Cu2+,因为它们能发生反应。(2)若CuCl2有剩余,则容器中不可能有Fe,可能有Fe2+、Fe3+或Cu、Fe2+。(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余,则容器中不可能有Fe、Cu。
任务2　Fe2+、Fe3+的检验
【新知生成】
Fe2+、Fe3+的检验
1.NaOH法:Fe2+先产生　　　　色沉淀,逐步变成　　　　色,最后变成　　　　　　　色沉淀;Fe3+产生　　　　色沉淀。
2.KSCN法:Fe2+先　　　　现象,滴加适量氧化剂后,溶液立即变　　　　　　　;Fe3+　 。
【答案】白　灰绿　红褐　红褐　无　血红色　立刻变成血红色
【核心突破】
典例2　向某溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后,混合溶液变成血红色,则下列结论错误的是(　　)。
A.该溶液中一定含有SCN-
B.氧化性:Fe3+>Cl2
C.Fe2+与SCN-不能形成血红色物质
D.Fe2+被氧化为Fe3+
【答案】B
【解析】溶液中的Fe2+与加入的新制氯水发生反应:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,故氧化性:Fe3+【归纳总结】
鉴别F、Fe3+的方法
方法 现象 原理 特点
直接观 察法 溶液呈浅绿色的为F;溶液呈黄色的为Fe3+ — 溶液浓度稀时不适用;有其他有色粒子存在时不适用
碱液法 沉淀颜色从白→灰绿→红褐为F;沉淀颜色红褐色为F F+2OH-Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3 Fe3++3OH-Fe(OH)3↓ 溶液浓度稀时不灵敏
KSCN 法 F遇KSCN溶液无现象;F遇KSCN溶液显血红色 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 非常灵敏
苯酚法 Fe2+遇苯酚溶液无现象;Fe3+遇苯酚溶液显紫色 (不做要求) 非常灵敏
　　训练2　下列离子的检验方法合理的是(　　)。
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+
【答案】C
【解析】A项,加入KSCN后呈红色,说明含Fe3+,但不能说明是否含有Fe2+;B项,通Cl2后再加入KSCN溶液变红色说明所得的溶液中含Fe3+,而原溶液中是否含有Fe2+无法判断;C项,加NaOH得红褐色沉淀说明含有Fe3+;D项,当溶液中含有Fe2+和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时,同样会出现题述现象,因为Fe(OH)2转变成Fe(OH)3时,红褐色很容易掩盖其他白色沉淀。
【课堂小结】
【随堂检测】
1.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溶液显红色,说明含Fe3+:Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
C.将氨水滴入FeCl3溶液中: Fe3++3OH-Fe(OH)3↓
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AgNO3溶液:Zn+2Ag+Zn2++2Ag
【答案】B
【解析】A项中正确的离子反应为Fe+Cu2+Fe2++Cu;C项中氨水是弱碱溶液;D项中Zn、Cu均能与AgNO3发生置换反应生成Ag,则不能比较Zn、Cu的金属活动性,D项错误。
2.把铁粉、铜粉置于FeCl3溶液中,充分反应后加入KSCN不显红色,下列情况不能成立的是(　　)。
A.铁不剩余,Cu剩余 B.铁、铜均剩余
C.铁剩余,含Cu2+ D.铜剩余,含Fe2+
【答案】C
【解析】因还原性:Fe>Cu,FeCl3溶液中加入铁粉、铜粉时,依次发生反应:
Fe+2FeCl33FeCl2,Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2
有以下情况:①Fe、Cu均剩余,溶液中只有Fe2+;
②只有Cu剩余,溶液中只有Fe2+或含Fe2+、Cu2+;
③Fe、Cu均不剩余,Fe3+恰好反应,溶液中有Fe2+、Cu2+;
④Fe、Cu均不剩余,Fe3+剩余,溶液中有Fe3+、Fe2+、Cu2+。C项Fe剩余,则溶液中不可能含有Cu2+。
3.下列除杂试剂或方法不正确的是(　　)。
选项 被提纯物质 杂质 除杂试剂或方法
A FeCl3溶液 FeCl2 通入适量Cl2
B FeCl2溶液 FeCl3 加入过量铁粉并过滤
C 铜粉 铁粉 加入过量稀盐酸并过滤
D Fe(OH)3 Fe(OH)2 在空气中灼烧
　　【答案】D
【解析】FeCl2与Cl2反应生成FeCl3,FeCl3与Fe粉反应生成FeCl2,A、B两项正确;铁粉溶于稀盐酸生成FeCl2溶液和H2,铜粉与稀盐酸不反应,C项正确;Fe(OH)3受热易分解,D项错误。
4.铝热反应是铝的一个重要性质,该性质用途十分广泛,不仅被用于焊接钢轨,而且还常被用于冶炼高熔点的金属如钒、铬、锰等。
甲　　乙
(1)某校化学兴趣小组同学,取磁性氧化铁按图甲中的实验装置进行铝热反应,现象很壮观。使用镁条和氯酸钾的目的是　　　　　　　。
(2)某同学用图乙装置进行铝热反应。取反应后的“铁块”溶于盐酸,向其中滴加KSCN溶液,溶液未见红色。为测定该实验所得“铁块”中铁元素含量,设计实验流程如图所示。
几种氢氧化物开始沉淀和完全沉淀的pH如表所示。
Fe2+ Fe3+ Al3+ Mg2+
开始沉淀时的pH 7.5 2.8 4.2 9.6
沉淀完成时的pH 9.0 4.0 5 11
①试剂A为H2O2溶液,写出反应Ⅱ的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　;
②反应Ⅲ调节溶液pH=4的目的是　　　　　　　　　　　　;
③设计简单实验证明M的成分是Fe2O3而非Fe3O4。
(限选试剂:稀盐酸、稀硫酸、氯水、高锰酸钾溶液、KSCN溶液、双氧水)
操作 预期现象
取少量M固体于试管中, 向其中加入　　　　,观察 固体完全溶解, 溶液呈黄色
继续向上述溶液中滴入 　　　　,振荡观察 　　　
④若最终红棕色粉末M的质量为12.0 g,则该“铁块”的纯度是　　　　。
【答案】(1)引发铝热反应　 (2) ①H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O　② 使Fe3+完全转化为Fe(OH)3 沉淀,而Al3+、Mg2+不沉淀　③ 足量稀硫酸　几滴(少量)高锰酸钾溶液　溶液紫红色未褪去　④ 84.0%
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