资源简介 (共75张PPT)0专题9 金属与人类文明第二单元 探究铁及其化合物的转化1.能依据金属及其化合物的性质提出物质间的转化思路,会书写相关化学反应方程式。2.能从多个方面对可能的转化路径进行优选。3.能运用变量控制方法设计转化的实验方案,根据实验现象进行推理。4.掌握Fe2+和Fe3+的检验方法及Fe(OH)2的制备方法。学习理解01课时分层练04目录CONTENTS探究应用02总结提升03学习理解一、反应的合理选择1.FeCl3制备路径的合理选择(1)铁元素的常见价态有____________,在相同价态铁元素化合物之间相互转化,通过________________即可实现;在不同价态铁元素化合物之间相互转化,则需通过_______________才能实现。+2、+3价非氧化还原反应氧化还原反应(2)以铁屑为原料制备FeCl3的路径Fe+2HCl===FeCl2+H2↑2FeCl2+Cl2===2FeCl3(3)实际制备物质时,必须根据反应______、反应______、反应______、产物要求、反应装置、___________、生产______等因素进行综合判断,选择合适、可控的反应路径。Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O原料条件步骤环境保护成本2.Fe3+检验方法的合理选择(1)沉淀法①试剂:______________;②现象:____________________;③离子反应:__________________________;④不足之处:用碱量较多,容易受到干扰,反应的灵敏性和精确性不高。NaOH溶液生成红褐色沉淀Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(2)显色法①试剂:____________;②现象:_______________;③离子反应:__________________________。④优点:灵敏度高,现象明显。KSCN溶液溶液变血红色Fe3++3SCN-===Fe(SCN)33.铁及其化合物的性质实验Fe3++3SCN-=== Fe(SCN)3实验序号 实验步骤 实验现象 结论(用离子方程式表示)实验1 取两支试管分别编号为A、B,向A试管中加入3 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,向B试管中加入3 mL 0.1 mol·L-1 FeCl2溶液;然后向两支试管中各滴加2滴硫氰化钾溶液,观察实验现象 A试管中溶液变为血红色,B试管中没有明显现象 __________________________实验2 向实验1的A试管中加入过量铁粉,观察实验现象 血红色消失 _____________________实验3 向实验1的B试管中加入少量新制氯水,观察实验现象 溶液变为血红色 _______________________________________________________________实验4 用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液,在铜片上画一个“+”,放置片刻后,用少量水将铜片上溶液冲到小烧杯中 铜片上留下“+”的痕迹,小烧杯中溶液变为蓝色 __________________________________________Fe+2Fe3+===3Fe2+2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-===Fe(SCN)32Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+4.Fe3+和Fe2+的转化(1)Fe2+容易被氧化剂氧化为Fe3+,如与H2O2反应的离子方程式为________________________________________________。(2)Fe3+能够被还原剂还原为Fe2+,如Fe3+被Fe、Cu还原为Fe2+。二、反应条件的控制(以亚铁盐与NaOH溶液反应为例)(1)实验操作:向FeSO4溶液中加入NaOH溶液。(2)实验现象:产生___________沉淀并迅速变成________,最后变成_______。2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O白色絮状灰绿色红褐色(3)有关反应①__________________________②___________________________________(4)实验结论①Fe2+与OH-反应生成白色的__________;②Fe(OH)2极易被空气中的_______氧化,在制备过程中应采取措施防止反应混合物与氧化剂接触。Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3Fe(OH)2氧气判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。(1)金属阳离子只有氧化性,不可能有还原性。( )(2)实验室配制FeSO4溶液时,常在溶液中加入少量铁粉。( )(3)氯化亚铁不可能由化合反应生成。( )(4)Fe3+、Cu2+、H+、Fe2+四种离子中氧化能力最强的是Fe3+。( )(5)常温下,Fe3+、Mg2+、SCN-、Cl-能在无色透明的溶液中大量共存。( )(6)向FeCl3溶液中滴加适量的KSCN溶液,产生红色沉淀。( )(7)向某溶液中滴加氯水,后滴加KSCN溶液,溶液变为血红色,则原溶液中有Fe2+。( )×√×√×××探究应用某同学为了检验家中的一瓶补铁药(主要成分为FeSO4)是否变质,查阅了有关资料,得知Fe2+能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使其褪色,并结合已学的知识设计了如下实验:将药片除去糖衣研细后,溶解过滤,取滤液分别加入两支试管中,在一支试管中滴入酸性高锰酸钾溶液,在另一支试管中滴入KSCN溶液。[问题探究]1.若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色,滴入KSCN溶液后不变血红,可以得出什么结论?2.若滴入酸性高锰酸钾溶液后不褪色,滴入KSCN溶液后变血红,可以得出什么结论?提示:根据实验现象分析,酸性高锰酸钾溶液褪色,说明有Fe2+;滴入KSCN溶液后不变血红,说明没有Fe3+,从而确定补铁药没有被氧化变质。提示:根据实验现象分析,酸性高锰酸钾溶液不褪色,说明没有Fe2+;滴入KSCN溶液后变血红,说明有Fe3+,从而确定补铁药完全被氧化。3.若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色,滴入KSCN溶液后变血红,可以得出什么结论?提示:根据实验现象分析,酸性高锰酸钾溶液褪色,说明有Fe2+;滴入KSCN溶液后变血红,说明有Fe3+,从而确定补铁药部分被氧化。知识点一 Fe2+、Fe3+的检验一、单一溶液中检验Fe2+、Fe3+的方法1.溶液颜色(1)含有Fe2+的溶液显浅绿色。(2)含有Fe3+的溶液显棕黄色。2.用KSCN溶液和氯水(1)流程(2)有关反应Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3(血红色)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-3.用NaOH溶液(1)流程(2)有关反应Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色絮状沉淀)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)34.用KMnO4(H+)溶液(1)流程1.下列试剂可用于检验Fe2(SO4)3溶液中是否含有Fe2+的是( )A.NaOH溶液 B.KSCN溶液C.酸性KMnO4溶液 D.氯水解析:加NaOH溶液时,若有Fe2+存在而生成Fe(OH)2,会被生成的Fe(OH)3的红褐色掩盖;加KSCN溶液可检验Fe3+无法检验Fe2+;加入氯水无明显现象。2.下列离子的检验方法合理的是( )A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色,说明不含Fe2+B.向某溶液中通入Cl2,然后加入KSCN溶液变血红色,说明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,得到红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到沉淀颜色逐渐变为红褐色,说明溶液中含有Fe2+,不含有Mg2+解析:Fe3+与SCN-反应生成血红色Fe(SCN)3,该现象可以证明存在Fe3+,但无法确定Fe2+的存在,A不合理;若原溶液中不含Fe2+,含有Fe3+,通入Cl2,加入KSCN溶液,同样溶液变血红色,所以不能确定原溶液是否含有Fe2+,B不合理;Fe(OH)2转化为红褐色Fe(OH)3时会掩盖其他白色沉淀的观察,所以当含Fe2+的溶液中含有其他能与碱生成白色沉淀的离子时,也同样出现题述现象,D不合理。知识点二 铁及其化合物的相互转化1.铁的氧化物和氢氧化物(1)铁的氧化物化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4俗名 — 铁红 磁性氧化铁颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性)溶解性 不溶于水 不溶于水 不溶于水铁的化合价 +2 +3 +2、+3稳定性 不稳定,在空气中受热迅速被氧化成Fe3O4 稳定 稳定与盐酸反应的离子方程式 FeO+2H+===Fe2++H2O Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O(2)铁的氢氧化物2.Fe、Fe2+、Fe3+间的相互转化关系(1)图示[注意] (1)常温下,Fe在冷的浓硫酸或浓硝酸中发生钝化,因此常温下能用铁制容器盛装浓硫酸或浓硝酸。(2)①Fe在O2中燃烧以及与H2O(g)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。②Fe在Cl2中燃烧,无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3。③Fe与S反应时只能生成FeS。(2)分离与提纯主要物质 杂质 除杂试剂和方法Fe3+ Fe2+ 加入H2O2Fe2+ Fe3+ 加入过量Fe粉,过滤Fe2+ Cu2+ 加入过量Fe粉,过滤3.为除去FeSO4溶液中的Fe2(SO4)3和CuSO4,最好选用( )A.烧碱溶液 B.浓氨水C.镁粉 D.铁粉解析:除去杂质时不能引入新的杂质,只能用铁粉,将Fe3+还原为Fe2+,同时将Cu2+还原为Cu。4.元素的价—类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具,它指的是以元素的化合价为纵坐标,以物质类别为横坐标所绘制的二维平面图像。如图为铁元素的价—类二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法正确的是( )A.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①B.灼烧Fe(OH)3发生转化⑥,加水溶解可实现转化③C.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速发生转化②生成红棕色粉末知识点三 Fe(OH)2的制备1.氢氧化亚铁的制备(1)制备原理:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓。(2)成功关键:溶液中不含O2等氧化性物质;制备过程中,保证生成的Fe(OH)2在密闭的、隔绝空气的体系中。2.常用方法(1)有机层隔离法①反应在试管底部进行(这是唯一一种把胶头滴管插入反应溶液的实验)。②加隔氧剂,如加入汽油、苯等比水轻的有机溶剂[如图,由于苯的液封作用,可防止生成的Fe(OH)2被氧化,因此可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀]。(2)还原性气体保护法该方法是先在装置Ⅰ中产生FeSO4溶液,并利用产生的H2排尽整个装置中的空气,待检验H2的纯度后,再关闭止水夹K,利用产生的H2把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液进行反应。5.实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2,为了Fe(OH)2不被氧化,下列说法不正确的是( )A.配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸B.可在FeCl2溶液的上面加一层苯,以隔绝空气C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴部分不能伸到试管内D.产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管解析:Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3,故要得到Fe(OH)2白色沉淀,就要与空气或氧气隔绝。C项中胶头滴管尖嘴部分不伸到试管内,则滴加溶液时会溶解少量氧气。6.某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。请回答:(1)仪器1的名称:__________。装置5的作用:__________________________。(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入4中:_____________________________。(3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因:_________________________。分液漏斗液封,防止空气进入装置4在装置2、3之间添加控制开关装置4内的空气没有排尽总结提升本课总结自我反思:﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍﹍随堂提升1.下列物质中,在一定条件下能将铁元素从0价转变为+3价的是( )A.氯气 B.盐酸C.硫酸铜溶液 D.稀硫酸2.在下列溶液中加入KSCN溶液,溶液不会显血红色的是( )A.加入足量铁粉后的Fe2(SO4)3溶液B.Fe在Cl2中燃烧所得产物的水溶液C.长期暴露在空气中的绿矾溶液D.加入氯水后的FeSO4溶液3.在FeCl3和CuCl2混合液中,加入过量的铁粉,充分反应后,溶液中的金属离子是( )A.Fe2+ B.Fe3+和Fe2+C.Cu2+和Fe2+ D.Cu2+解析:氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,加入过量铁粉,发生反应:2Fe3++Fe===3Fe2+,Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,则溶液中金属离子是Fe2+。4.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是( )A.④ B.③C.③④ D.①②③④⑤5.为探究铁和铁的化合物的一些化学性质,某实验小组学生设计了以下实验。(1)往A、B溶液中分别滴入几滴KSCN溶液,溶液的颜色:A________,B________。(2)写出上述过程中有关反应的化学方程式:Fe2O3→A:___________________________;A→B:___________________。血红色浅绿色Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2OFe+2FeCl3===3FeCl2(3)B→C可看到的现象是___________________________________________________________。(4)将A的饱和溶液滴入沸水中并不断加热,可制得________胶体;当光束通过该胶体时,可看到一条光亮的“通路”,这种现象称为________效应。先生成白色絮状沉淀,然后逐步变为灰绿色,最终变成红褐色Fe(OH)3丁达尔课时分层练题号 1 2 3 4 5 6 7 8难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★对点 Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化 铁的化合物的性质 铁的性质 Fe2+、Fe3+的鉴别 Fe(OH)2的制备实验 Fe及其化合物的相互转化 Fe、Fe2+、Fe3+之间的转化及相关计算 Fe及其化合物的相互转化题号 9 10 11 12 13 14难度 ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★对点 Fe3+氧化性的应用 Fe及其化合物的相互转化及相关计算 Fe2+、Fe3+的性质及 转化 Fe及其化合物性质的应用及相关计算 铁、铝及其化合物的相互转化及性质的应用 铁及其化合物氧化性或还原性的探究1.下列物质能将Fe2+氧化为Fe3+,且能使Fe元素由0价变为+3价的是( )A.氢气 B.氯气C.浓盐酸 D.稀硫酸[学习·理解]2.在FeSO4溶液中投入一小块金属钠,反应完全后,过滤出沉淀并洗涤,然后在空气中灼烧沉淀得到的固体物质是( )A.Fe B.FeOC.Fe(OH)3 D.Fe2O33.把铁片放入下列溶液中,铁片溶解,溶液质量增加,但没有气体放出的是( )A.稀硫酸 B.CuSO4溶液C.Fe2(SO4)3溶液 D.AgNO3溶液解析:铁与稀硫酸反应有氢气生成,溶液质量增加;铁与CuSO4溶液反应置换出铜,与AgNO3溶液反应置换出银,都使溶液质量减轻。4.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( )选项 甲组 乙组A 新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液C KOH溶液 溴水D 溴水 酸性KMnO4溶液选项 甲组 乙组A 新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液C KOH溶液 溴水D 溴水 酸性KMnO4溶液5.如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验提供的试剂:铁屑、6 mol·L-1硫酸、NaOH溶液。下列说法错误的是( )A.B中盛有一定量的NaOH溶液,A中应预先加入的试剂是铁屑B.实验开始时应先将活塞E关闭C.生成Fe(OH)2的操作为关闭E,使A中溶液压入B中D.取下装置B中的橡皮塞,使空气进入,颜色变化为白色变成灰绿色,最终变成红褐色解析:B中盛有一定量的NaOH溶液,A中Fe与稀硫酸反应产生FeSO4和H2,关闭E时,A中的H2将FeSO4溶液压入B中与NaOH溶液反应产生Fe(OH)2白色沉淀,A、C正确;实验开始时应先将活塞E打开,用氢气排尽装置中的空气,B错误。6.用废铁屑制备磁性胶体粒子的过程如图所示。下列说法不正确的是( )A.用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污B.通入N2是为了防止空气中的O2氧化Fe2+C.加适量的H2O2是为了将部分Fe2+氧化为Fe3+,涉及反应:H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2OD.溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为2∶1解析:Na2CO3溶液显碱性,油污(油脂)在碱性溶液中发生水解,用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污,A正确;Fe2+容易被O2氧化,所以通入N2的目的是防止空气中的O2氧化Fe2+,B正确;利用H2O2的氧化性,把部分Fe2+氧化成Fe3+,C正确;Fe3O4中Fe2+和Fe3+的物质的量之比为1∶2,即溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为1∶2,D错误。7.500 mL某溶液中含有0.1 mol Fe2+、0.2 mol Fe3+,加入0.2 mol铁粉,待Fe3+反应完全后,溶液中Fe2+的物质的量浓度为(假设反应前后溶液体积不变)( )A.0.4 mol·L-1 B.0.6 mol·L-1C.0.8 mol·L-1 D.1.0 mol·L-18.(1)下列金属矿物中用于冶炼金属铁的是_____(填字母,下同)。a.金红石(TiO2) b.赤铁矿(Fe2O3)c.辉铜矿(Cu2S)(2)实现Fe转化为Fe2+可选用足量的_____。a.稀盐酸 b.氢氧化钠溶液c.稀硫酸(3)在点燃的条件下,Fe与足量Cl2剧烈反应,该反应的化学方程式为_______________________。bac9.实验小组用过量FeCl3溶液处理覆铜板得到浸出液,并对其中的物质进行回收,流程如图所示。下列有关说法正确的是( )A.FeCl3溶液腐蚀铜板的原理为Fe3++Cu===Cu2++Fe2+B.滤渣只有铜粉C.用KSCN溶液检验是否“氧化”完全D.溶液a回收后可用于处理覆铜板[应用·实践]解析:从浸出液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中进行物质回收,由流程可知,先加入过量的Fe,与氯化铁、氯化铜反应生成氯化亚铁、铜,滤渣中含Fe、Cu,加氯气氧化FeCl2产生FeCl3。FeCl3溶液腐蚀铜板的原理为2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+,故A错误;据分析可知,滤渣中含Fe、Cu,故B错误;氯气氧化FeCl2产生FeCl3,因FeCl3为产物,只要反应开始就能使KSCN溶液变血红色,无法检验是否“氧化”完全,故C错误;溶液a为FeCl3,可用于处理覆铜板,故D正确。11.某溶液中有Fe3+、Mg2+、Fe2+和Al3+四种阳离子,若向其中加入过量的氢氧化钠溶液,搅拌后,再加入过量的盐酸,溶液中大量减少的阳离子是( )A.Fe3+ B.Mg2+C.Fe2+ D.Al3+13.A~J分别表示中学化学中常见的物质,它们之间的相互转化关系如下(部分反应物、生成物没有列出):已知:A、B、C、D、E、F六种物质中均含有同一种金属元素;固体化合物G电解后只生成H、I两种单质。(1)写出下列物质的化学式:E________,F________,J________。Fe(OH)2Fe(OH)3NaAlO2(2)写出下列反应的化学方程式:①_________________________________________;②_________________________________________;③_________________________________________。Fe3O4+8HCl===FeCl2+2FeCl3+4H2O(3)写出“C??D”的离子方程式(各写一个):C→D:____________________________________;D→C:____________________________________。2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O2Fe3++Fe===3Fe2+(合理即可)解析:本题可以从E、F间的转化关系和G的性质(反应)上找解题突破口。因E、F为C、D与碱反应的产物,且E在空气中能转化为F,结合学过的Fe(OH)2到Fe(OH)3的转化,推测E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3。又因A、B、C、D、E、F六种物质中均含有同一种金属元素,故C为FeCl2,D为FeCl3。B中含铁元素,且B中既有Fe2+又有Fe3+,所以B为Fe3O4,A为Fe。G能与NaOH溶液反应,能电解,且电解产物之一能与Fe3O4反应置换出Fe,结合所学的铝热反应可知I为Al,G为Al2O3。14.某同学欲探究铁及其化合物的氧化性或还原性。(1)实验前该同学预测:Fe2+肯定既有还原性又有氧化性。你认为他预测的依据是___________________________________________________________。(2)该同学欲用实验证明他的预测。实验室提供的试剂:3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、0.1 mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。①对于证明Fe2+具有氧化性,该同学认为金属单质都具有还原性,并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中,结果铜片没变化,锌粒逐渐变小。由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为____________。[创新·提高]Fe2+中铁元素的化合价处于中间价态,既可以升高也可以降低Zn>Fe>Cu②若该同学计划在0.1 mol·L-1 FeCl2溶液中滴入新制氯水,探究Fe2+的还原性,你预计可能发生的反应是___________________________(写离子方程式),溶液由浅绿色变为________色。③实验中,该同学发现现象不太明显,老师分析可能是产物的含量太低,建议可以通过检验Fe2+被氧化的产物Fe3+的存在以获取证据。你认为可选________ _______滴入该同学所得的混合液中,并通过溶液出现________色的现象,证明该同学的观点和实验方案都是正确的。Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+棕黄KSCN溶液血红(3)该同学分析H2O2中氧元素显-1价(中间价),并提出疑问:H2O2与FeCl2反应时,Fe2+还作氧化剂吗?①请你为该同学梳理相关问题:若Fe2+在反应中表现出氧化性应转化成______(填化学符号,下同),若Fe2+在反应中表现出还原性应转化成_______。②实际上Fe2+的还原性较强,实验室中的FeCl2溶液常因氧化而变质。除杂的方法是________________。FeFe3+加入适量铁粉 展开更多...... 收起↑ 资源预览