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第3章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第3课时 铁盐和亚铁盐
导入
[问题思考]丹霞山是我国最美的丹霞地貌之一,由于其独特的红色岩层,被称为“中国红石公园”, 丹霞地貌的土壤岩层为什么是红色的呢
一、探究丹霞山的土壤岩石呈现红色的原因
猜想与假设:猜测丹霞地貌的土壤呈现红色是因为土壤中含有氧化铁。
[问题思考1]想要检验红色土壤中是否含有氧化铁,如何处理土壤
用酸溶解,过滤后得到滤液,再检验滤液中是否有三价铁离子。
一、探究丹霞山的土壤岩石呈现红色的原因
[问题思考2]如何检验三价铁离子
小组讨论检验三价铁离子的方法。
方法1:观察法———含Fe3+ 的溶液为棕黄色。
方法2:沉淀法———Fe3+ 会与OH 反应生成红褐色的沉淀Fe(OH)3。
[问题思考3]还有其他方法检验三价铁离子么
一、探究丹霞山的土壤岩石呈现红色的原因
[实验探究]丹霞山的土壤岩石呈现红色的原因
1.实验内容:
在两支试管中分别加入少量的 FeCl3溶液和 FeCl2溶液,各滴入几滴 KSCN溶液。观察并记录现象。
一、探究丹霞山的土壤岩石呈现红色的原因
2.实验现象及结论:
实验操作
实验现象
实验结论 向盛有FeCl2溶液的试管
中滴加KSCN溶液
向盛有FeCl3溶液的试管
中滴加 KSCN溶液
溶液无明显变化
溶液变为红色
含Fe3+ 的盐溶液遇到 KSCN溶液时变成红色,这一反应
可用来检验Fe3+ 的存在
Fe3+ +3SCN Fe(SCN)3
一、探究丹霞山的土壤岩石呈现红色的原因
3.小结:含Fe3+ 的盐溶液遇到 KSCN 溶液时变成红色,发生反应的离子方程式为Fe3+ +3SCN Fe(SCN)3。这种方法可用于检验三价铁离子。
4. 利用已经掌握的知识,检验桌面上的土壤溶液中是否含有三价铁离子。可以使用的实验物品有:土壤浸出液、NaOH 溶液、KSCN溶液、pH 试纸、玻璃棒、试管。
一、探究丹霞山的土壤岩石呈现红色的原因
5.选择合适的方法检验土壤浸出液中是否含有三价铁离子,并填写实验记录表格。
例如方法3：取 5 mL 土壤浸出液于试管中,滴加几滴 KSCN 溶液,观察到溶液变红,说明土壤溶液中有 Fe3+ 。
例如方法2：取 5 mL 土壤浸出液于试管中,滴加了许多 NaOH 溶液,但没 有看到红褐色沉淀,说明土壤溶液中没有Fe3+ 。
一、探究丹霞山的土壤岩石呈现红色的原因
[问题思考4]不同的小组使用的是相同的溶液,但为什么不同的实验方法会得到不同的结论呢 没有出现红褐色沉淀是否说明土壤浸出液中就没有Fe3+ 加NaOH后为什么没有产生预期的红褐色沉淀
加入 NaOH 溶液后没有产生红褐色沉淀的原因可能有以下两点:
猜想一:土壤溶液中Fe3+ 浓度过低。
猜想二:土壤溶液中酸过量导致没有沉淀。
一、探究丹霞山的土壤岩石呈现红色的原因
[问题思考5]利用上述实验物品,如何验证你们的猜想
(1)用pH试纸测溶液的pH是否显酸性,若不显,则可以排除猜想二。
(2)测加了NaOH溶液的试管中溶液的pH,若溶液为碱性,说明碱已经过量,所以没有产生沉淀不是因为酸过量,而是因为土壤溶液中的Fe3+ 浓度过低。
6.得出结论:土壤溶液中有少量的Fe3+ ,所以丹霞地貌的红色土壤中含有少量的氧化铁。沉淀法和观察法适用于常量的Fe3+ 的检验,KSCN法最灵敏,可以检验出微量的 Fe3+。
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
[问题思考]如何检验Fe2+
方法1:观察法———含Fe2+ 的溶液为浅绿色。
方法2:沉淀法———与NaOH溶液反应,产生的白色絮状沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。
方法3:氧化法———利用Fe2+的还原性,用强氧化性物质将其氧化为Fe3+ ,再用 KSCN溶液检验Fe3+的存在。
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
[实验探究]Fe3+、Fe2+的相互转化。
实验探究1
在盛有 2 mL FeCl3 溶液的试管中加入过量铁粉,振荡试管。充分反应后,滴入几滴 KSCN溶液,把上层清液倒入另一支试管中,再滴入几滴氯水,观察并记录现象。
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
实验现象
离子方程式
实验结论
①在FeCl3溶液中加入过量铁粉后,溶液由棕黄色变为浅绿色,滴入KSCN溶液后, 溶液无明显变化;
②把上层清液倒入另一支试管中,再滴入几滴氯水,溶液变红色
Fe3+ +3SCN Fe(SCN)3
2Fe3+ +Fe 3Fe2+ 、2Fe2+ +Cl2 2Fe3+ +2Cl 、
Fe3+可以被Fe粉还原成Fe2+，Fe2+可以被氯水氧化成Fe3+
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
实验实验探究2
实验现象
实验结论
Fe2+ 也可被酸性高锰酸钾溶液或过氧化氢氧化成Fe3+
向0.1 mol/L FeCl2 溶液中滴加酸性高锰酸钾溶液(或过氧化氢),再滴加1滴KSCN溶液
高锰酸钾溶液紫色褪去,滴加 KSCN溶液后,溶液变为红色
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
1.铁盐遇到较强的还原剂(Fe、Cu、I 等)会被还原成亚铁盐,亚铁盐在较强的氧化剂(酸性高锰酸钾溶液、新制氯水、过氧化氢等)的作用下会被氧化成铁盐。
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
2.Fe2+ 、Fe3+ 、Fe之间的相互转化关系
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
3.Fe3+ 、Fe2+ 的检验方法
(1)观察溶液颜色法:
观察溶液的颜色
溶液呈浅绿色
Fe2+
溶液呈棕黄色
Fe3+
(2)酸性KMnO4溶液(溴水)法:
加入少量酸性KMnO4
溶液(溴水)
褪色
Fe2+
Fe3+
不褪色
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
3.Fe3+ 、Fe2+ 的检验方法
(3)亚铁氰化钾溶液和铁氰化钾溶液是检验Fe3+和Fe2+的特征试剂。
Fe3+ :加入亚铁氰化钾溶液 K4[Fe(CN)6],生成蓝色沉淀;
Fe2+ :加入铁氰化钾溶液 K3[Fe(CN)6],生成蓝色沉淀。
(4)用KSCN溶液和氯水:
待测溶液
无明显现象
Fe3+
溶液变成红色
加KSCN
溶液
Fe2+
溶液变成红色
加氯水
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
3.Fe3+ 、Fe2+ 的检验方法
(5)用NaOH溶液:
待测溶液
Fe3+
红褐色沉淀
加NaOH
溶液
白色沉淀
Fe2+
红褐色沉淀
灰绿色沉淀
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
3.Fe3+ 、Fe2+ 的检验方法
(6)混合溶液中Fe3+ 、Fe2+ 的检验:
a.混合溶液
溶液变红，说明含有Fe3+。
①Fe3+ 的检验:
滴加KSCN
溶液
b.混合溶液
试纸变蓝，说明含有Fe3+。
淀粉-KI试纸
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
3.Fe3+ 、Fe2+ 的检验方法
(6)混合溶液中Fe3+ 、Fe2+ 的检验:
溶液褪色,说明含有Fe2+ (Cl 可干扰)。
②Fe2+ 的检验:
a.混合溶液
滴加酸性 KMnO4溶液
b.混合溶液
滴加铁氰
化钾溶液
生成蓝色沉淀,说明含有 Fe2+ ,反应的离子方程式为3Fe2++2[Fe(CN)6]3
Fe3[Fe(CN)6]2↓。
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
4.检验Fe2+ 的注意事项
(1)只含Fe2+ 的溶液:注意检验Fe2+ 加入试剂的顺序。
待测溶液
溶液不变色
加KSCN
溶液
氧化剂
如氯水、H2O2
红色(含Fe2+ 、
不含Fe3+ )
①加 KSCN溶液前,防止氧化性物质将Fe2+ 氧化成Fe3+ ,如 H2O2、NO3 (H+ )等。
②氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液,原因:酸性KMnO4溶液本身显紫红色,对 Fe(SCN)3的红色有干扰;酸性 KMnO4 溶液能氧化 KSCN,溶液不变红色,不能证明不 含Fe2+ 。
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
4.检验Fe2+ 的注意事项
(2)同时含有Fe2+和Fe3+的溶液:Fe2+对Fe3+的检验无干扰,可以通过滴加KSCN溶液检验Fe3+ ;Fe3+对Fe2+的检验有干扰,不能采用加KSCN溶液的方法检验Fe2+,检验方法通常是向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去说明含有Fe2+ 。
二、Fe2+的检验及Fe3+ 、Fe2+ 的相互转化
4.检验Fe2+ 的注意事项
(3)检验铁的氧化物中是否有+2价铁:
少量固体
溶液
稀H2SO4溶解
步骤a
酸性 KMnO4
溶液
溶液紫色褪去
①步骤a中不能选用盐酸溶解固体,原因是酸性KMnO4溶液可以氧化盐酸。
②步骤a中不能选用稀HNO3,原因是稀 HNO3具有强氧化性,可以将Fe2+氧化为Fe3+ 。
三、铁盐和亚铁盐的应用
1. Fe3+具有较强的氧化性,可以氧化铜单质, 工业上利用FeCl3溶液腐蚀覆铜板制作印刷电路板。
原理:利用FeCl3溶液作为“腐蚀液”,将覆铜板上不需要的铜腐蚀。即把预先设计好的电路在覆铜板上用蜡或不透水的物料覆盖,以保护不被腐蚀;然后,把覆铜板放到FeCl3溶 液中。
根据该反应判断,氧化性:Fe3+ >Cu2+；还原性:Cu>Fe2+。
化学方程式:2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2
离子方程式:2Fe3+ +Cu 2Fe2+ +Cu2+
三、铁盐和亚铁盐的应用
[拓展阅读]
其实除了电路板制作,生活中还有许多关于铁盐和亚铁盐之间相互转化的应用,比如:补铁剂与维生素C同服效果更佳,因为在人体内二价铁离子比三价铁离子更容易被吸收,而具有强还原性的维生素C可使Fe3+ 向Fe2+ 转化;实验室里的FeCl2溶液要放入铁钉来防止Fe2+ 被氧化。
三、铁盐和亚铁盐的应用
2.结合本节知识,提出“腐蚀液”再利用的方案。
(1)小组展示各组方案。
(2)课后查阅资料,设计实验方案检验食品中的铁元素,简单介绍实验过程。
总结
1. Fe3+ 、Fe2+ 的检验
(1)Fe3+ 的检验
(2)Fe2+ 的检验
2.Fe3+ 和Fe2+ 的转化
3.铁盐和亚铁盐的应用
课堂练习
1.下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是( )
A.为了防止氯化亚铁溶液久置变质,常在其溶液中加入少许铁钉
B.将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,能形成胶体
C.新制的氢氧化亚铁沉淀露置在空气中最终会变为红褐色
D.除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质,可以向溶液中加铁粉,然后过滤
D
课堂练习
2.验证Fe3+ 与Fe2+ 能够相互转化:
B
下列分析不合理的是 ( )
A.解释现象ⅰ的反应:2Fe3+ +Fe 3Fe2+
B.实验②与③可以调换顺序
C.溶液变红涉及反应 Cl2 +2Fe2+ 2Cl + 2Fe3+
D.比较氧化性:Cl2>Fe3+ >Fe2+
课堂练习
3.某铁的氧化物(FexOy)1.52 g 溶于足量盐酸,向 所得溶液中通入
标准状况下112 mL Cl2,恰好将Fe2+ 完全氧化。该铁的氧化物的
化学式为 ( )
A.FeO
B.Fe2O3
C.Fe3O4
D.Fe4O5
D
课堂练习
4.电子工业常用 FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电
路板。某研究小组同学为了从腐蚀废液中回收铜,并重新获得
FeCl3溶液,设计了如图示流程:
请回答下列问题:
(1)FeCl3溶液与铜箔反应,生成
FeCl2和 CuCl2,反应的离子方程式是
______________________________,
若反应过程中有 2 mol 电子发生转移,
会有 ____ g 铜溶解。
2Fe3+ +Cu 2Fe2+ +Cu2+
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课堂练习
4. (2)①~③所涉及的实验操作方法中,属于过滤的是_____ (填序号)。①中发
生反应的离子方程式是__________________________________________。
(3)气体C的化学式是_____,检验FeCl3溶液 中金属阳离子的操作和现象是
________________________________________________________________。
(4)①中反应消耗铁粉11.2 g,则废液中Fe3+ 的物质的量浓度是___________。
①②
2Fe3+ +Fe 3Fe2+ 、Cu2+ +Fe Cu+Fe2+
Cl2
取少量溶液于试管中,滴加几滴 KSCN溶液,若出现红色,证明有Fe3+
0.4 mol/L
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