专题9 第二单元 探求铁及其化合物的转化 第一课时 讲义（知识点+练习）【新教材】2020-2021学年高一下学期化学（苏教版（2019）必修二）

专题9 金属和人类文明第二单元　探究铁及其化合物的转化第1课时　反应的合理选择学习导航1、依据化合价理论，结合实验探究，掌握Fe、Fe2＋、Fe3＋相互转化的途径。2、通过实验探究学会Fe2＋、Fe3＋的检验方法，提升实验探究能力与创新意识。知识解读知识点一 、的相互转化与检验1．铁元素的存在铁在自然界中可以以单质形态(主要存在于陨石中)存在，但主要以＋2价和＋3价化合物的形态存在，地壳中含量居第四位，仅次于氧、硅和铝。2．Fe2＋、Fe3＋的检验3.Fe2＋、Fe3＋相互转化的实验探究重点归纳(1)检验溶液含有Fe2＋、不含Fe3＋的步骤待测液eq \o(―――――→,\s\up7(KSCN溶液))不变色eq \o(―――――→,\s\up11(氧化剂),\s\do4(氯水、H2O2))血红色。(2)Fe2＋和Fe3＋的混合溶液中检验Fe2＋的方法通常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＋(注意：Cl－等还原性的离子对Fe2＋有干扰)。知识点二 铁单质与、之间的相互转化关系1．Fe只具有还原性。可被弱氧化剂(H＋、S等)和Fe3＋氧化成Fe2＋，被强氧化剂(Cl2等)氧化成Fe3＋。举例：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；2Fe＋3Cl2eq \o(=====,\s\up7(△))2FeCl3。2．Fe2＋既有氧化性又有还原性。可被强氧化剂[Cl2、KMnO4(H＋)、空气中的O2、H2O2等]氧化为Fe3＋；可被还原剂(CO、C等)还原为Fe。举例：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；FeO＋COeq \o(=====,\s\up7(高温))Fe＋CO2。3．Fe3＋只具有氧化性，可被弱还原剂(Cu等)和Fe还原为Fe2＋，被强还原剂(Al、Zn、CO等)还原为Fe。举例：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋Fe2O3＋3COeq \o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。重点归纳铁单质、Fe2＋和Fe3＋的性质(1)Fe有变价，所以反应后的产物与氧化剂的强弱及反应条件有关。(2)Fe2＋eq \o(―――――――――――→,\s\up11(Cl2、HNO3、KMnO4H＋、),\s\do4(H2O2等强氧化剂))Fe3＋(3)Fe3＋eq \o(――――――――→,\s\up7(Fe、Cu等还原剂))Fe2＋。随堂演练1.某同学设计如图所示实验，探究Fe与稀硝酸、稀硫酸的反应。实验过程中发现①、③中产生的气体在试管口处变为红棕色。 下列说法正确的是(    )A. ②中大量存在的离子有Fe2+、 NO3− 、H+          B. ①、③产生气体的组成可能不同C. ③溶液中一定既含有Fe2+ ， 又含有Fe3+           D. 实验结论：稀硫酸的氧化性大于稀硝酸2.已知A为常见的金属单质，根据如图所示的关系，下列叙述中正确的是（   ） A. A为Fe，B为FeO                                    B. C→D 溶液的颜色变化：浅绿色 → 棕黄色C. ⑤的离子方程式： Fe+Fe3+=2Fe2+    D. ④的离子方程式： 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)33.下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及两者间是否具有因果关系的判断都正确的是(    ) A. A                                            B. B                                            C. C                                            D. D4.某同学设计如下装置进行铁与水反应的实验，虚线框处的装置用来检验生成的气体。下列说法正确的是（已知：Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+）（   ） A. 实验后，装置B中生成红棕色固体B. 虚线框C处应该选择装置甲C. 实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，可观察到铜丝由黑变红D. 实验后，将装置B中的固体溶于足量稀硫酸，所得溶液中一定含有Fe3+5.向含 0.2 mol FeCl2 的溶液中加入足量 NaOH 溶液，反应完全后过滤，洗涤，然后在坩埚中灼烧至质量不再发生改变，得到固体的质量为(    ) A. 14.4g                                    B. 16g                                    C. 18g                                    D. 21.4g6.以物质的类别为横坐标，化合价为纵坐标绘制的图象叫价类图。如图是铁的价类图，Y物质为（   ） A. FeO                                 B. Fe(OH)2                                 C. Fe3O4                                 D. FeSO47.现有金属单质A,B,C和气体甲、丙以及物质D,E,F,G,H，它们之间的相互转化关系如图所示(图中有些反应的生成物和反应的条件没有标出)。 ①金属C的名称________②气体丙的分子式________③写出下列反应的化学方程式：反应①________；反应⑥________ 。8.FeCl2广泛应用于织物印染，医药，冶金和照相等行业。某实验小组设计如下装置利用H2和 FeCl3制备 FeCl2 ， 从左侧缓缓通入H2。 已知有关物质的性质如下：（1）浓硫酸在实验中有两个作用： ①除去水，使得通入的氢气干燥。②________。 （2）球形干燥管中盛放的物质为：________。 （3）实验过程中，探究电炉温度(T)对产物的影响。 ①当温度T为300℃时，加热一段时间后发现石英管内几乎没有固体剩余，请指出出现该现象可能的原因：________。②当温度T为 330℃时，加热后石英管内有固体剩余，取少量固体于试管中并加入稀盐酸，全部溶解且无气泡，对固体成分进行猜测并设计实验验证。猜测1：只有 FeCl2；猜测2： 含有FeCl2和 FeCl3；猜测3： 只有FeCl3实验方案：第二步加入的物质为：________。实验结论：现象一为________，现象二为________。则猜测1 成立。③当温度T为350℃时，加热后石英管内有固体剩余，取少量固体于试管中并加入稀盐酸，固体溶解的同时有少量气泡产生，写出加热过程中发生的副反应的化学方程式：________。（4）三次实验中，广口瓶中都可以收集到大量固体，则其成分主要为________。 答案解析1.【答案】 B 【解析】A.铁片剩余，说明全部转化为亚铁离子，根据③现象，说明硝酸根剩余，氢离子没有剩余，故A 不符合题意 B.①气体可能是一氧化氮③中可能是一氧化氮和氢气，故B符合题意C.③中没有铁片剩余，可能含有三价铁离子和二价铁离子，故C不符合题意D. 实验结论：稀硫酸的氧化性小于稀硝酸，故D不符合题意故答案为：B 2.【答案】 B 【解析】A．由上述分析可知，A为Fe，B为Fe3O4 ， 故A项叙述不符合题意； B．C→D是FeCl2溶液转化为FeCl3溶液，溶液颜色由浅绿色→棕黄色，故B项叙述符合题意；C．⑤反应可通过FeCl3溶液与Fe反应实现，该反应离子方程式为Fe+2Fe3+=3Fe2+ ， 故C项叙述不符合题意；D．④反应是FeCl2转化为FeCl3 ， 可通过通入Cl2实现，反应离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- ， 故D项叙述不符合题意；综上所述，叙述正确的是B项，故答案为B。3.【答案】 D 【解析】A．碳酸钠能够与盐酸反应，但是碳酸钠碱性较强，具有腐蚀性，不能用于治疗胃酸过多，陈述Ⅰ不符合题意，A项不符合题意； B．Fe与水蒸气反应生成黑色固体Fe3O4 ， 陈述Ⅰ和Ⅱ均不符合题意，B项不符合题意；C．钠的焰色为黄色，透雾性强，高压钠灯发出透雾能力强的黄光，与钠的还原性无关，二者无因果关系，C项不符合题意；D．过氧化钠与水、二氧化碳反应生成碳酸钠和氧气，所以可为航天员供氧，陈述Ⅰ、Ⅱ的符合题意，且有因果关系，D项符合题意；故答案为：D。 4.【答案】 C 【解析】A. 实验后，装置B中生成黑色的四氧化三铁固体，A不符合题意； B. 虚线框C处为验证生成的为氢气，其密度小于空气，应该选择装置乙，B不符合题意；C. 实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中，生成的氢气可与氧化铜反应生成单质铜，则可观察到铜丝由黑变红，C符合题意；D. 实验后，将装置B中的固体溶足量稀硫酸，所得溶液中可能含有Fe3+ ， 若铁粉过量时可能不含有Fe3+ ， D不符合题意；故答案为C。5.【答案】 B 【解析】向氯化亚铁中加入足量的NaOH溶液，使Fe2+完全沉淀，得到氢氧化亚铁和氯化钠，过滤后将沉淀加热灼烧至质量不再发生变化，因Fe(OH)2容易被氧化成Fe(OH)3 ， 因此，最终得到是固体为Fe2O3 ， 根据原子守恒的n(Fe2O3)=0.1mol，故m(Fe2O3)=n·M=0.1mol×160g/mol=16g， 故答案为：B。6.【答案】 B 【解析】Y处表示的物质属于碱,含有氢氧根,氢氧根显-1价，铁元素的化合价为+2价，二者组成的化合物是氢氧化亚铁，化学式为Fe(OH)2。 7.【答案】 铁；HCl；2Na＋2H2O＝2NaOH＋H2↑；3NaOH＋FeCl3＝Fe(OH)3↓＋3NaCl 【解析】金属A的焰色为黄色，即金属A为Na，Na与H2O反应，2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，气体甲为H2 ， 物质D为NaOH，金属B能与NaOH反应生成H2 ， 则金属B为Al，气体甲与Cl2反应生成HCl，溶于水后生成盐酸，沉淀H为红褐色，H为Fe(OH)3 ， 物质G中含有Fe3＋ ， 氯气表现强氧化性，将Fe2＋氧化成Fe3＋ ， 则物质F中含有Fe2＋ ， 即金属C为Fe，①根据上述分析，金属C为Fe；答案为铁；②气体丙为HCl；答案为HCl；③反应①的化学方程式为2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；反应⑥发生FeCl3＋3NaOH=Fe(OH)3↓＋2NaCl； 答案为2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑；FeCl3＋3NaOH=Fe(OH)3↓＋2NaCl。8.【答案】 （1）观察氢气的流速（2）碱石灰（3）当温度为300℃时，FeCl3 升华并被氢气流吹离石英管；铁氰化钾(K3Fe(CN)6亦可)；溶液无明显变化；有蓝色沉淀生成；2FeCl3+3H2 350°C__ 2Fe+ 6HCl（4）FeCl3 或三氯化铁 【解析】(1)浓硫酸在实验中有两个作用：①除去水，使得通入的氢气干燥。②观察氢气的流速，便于控制氢气的速率；故答案为：观察氢气的流速。  (2)球形干燥管中盛放的物质为：碱石灰，主要用于除掉尾气HCl和防止空气中水蒸气进入；故答案为：碱石灰。(3)①当温度T为300℃时，加热一段时间后发现石英管内几乎没有固体剩余，由于FeCl3易升华，因此出现该现象可能的原因：当温度为 300℃时，FeCl3 升华并被氢气流吹离石英管；故答案为：当温度为 300℃时，FeCl3 升华并被氢气流吹离石英管。②实验方案主要是检验溶液中是否含有亚铁离子和铁离子，一般用KSCN检验铁离子，用铁氰化钾检验亚铁离子，因此第二步加入的物质为几滴铁氰化钾溶液，现象一为溶液不变色，现象二为有蓝色沉淀，则说明猜想1成立；故答案为：铁氰化钾溶液；溶液无明显变化；有蓝色沉淀生成。③根据题意，取少量固体于试管中并加入稀盐酸，固体溶解的同时有少量气泡产生，说明有铁生成，其加热过程中发生的副反应的化学方程式：2FeCl3+3H2 350°C__ 2Fe+ 6HCl；故答案为：2FeCl3+3H2 350°C__ 2Fe+ 6HCl。(4)由于FeCl3易升华，FeCl2熔点是672℃，因此广口瓶中都可以收集到大量固体主要成份为FeCl3；故答案为：FeCl3 或三氯化铁。Fe2＋Fe3＋溶液的颜色浅绿色棕黄色滴加KSCN溶液无明显现象溶液变血红色反应原理不反应Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3结论利用含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液变成血红色，检验Fe3＋的存在实验操作实验现象先滴加KSCN溶液，溶液变血红色再加适量铁粉后，血红色褪去先滴加KSCN溶液后没有变化，再滴加新制氯水，溶液变成血红色离子方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3实验结论Fe3＋eq \o(,\s\up11(铁),\s\do4(氯气))Fe2＋选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断ANa2CO3可用于治疗胃酸过多Na2CO3可与盐酸反应Ⅰ对，Ⅱ对，有B铁和水蒸气反应生成红棕色的物质铁和水蒸气反应生成Fe2O3Ⅰ对，Ⅱ对，有C金属钠具有强还原性高压钠灯发出透光性强的黄光Ⅰ对，Ⅱ错，无D过氧化钠可为航天员供氧Na2O2能与CO2和H2O反应生成O2Ⅰ对，Ⅱ对，有FeCl3FeCl2Fe熔点/℃升华，易水解6721538沸点/℃10232750实验步骤操作现象第一步取溶液2mL于试管中，加入KSCN现象一第二步另取溶液2mL于试管中，加入现象二