高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 铁的多样性课文内容ppt课件

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第1节　铁的多样性第1课时　亚铁盐和铁盐
1.通过了解铁元素在自然界和生活中的存在,认识铁元素的重要性。2.通过铁单质与水蒸气的反应实验,加深对金属活泼性强弱的认识。3.通过对Fe、Fe2+、Fe3+性质的实验探究,熟悉并掌握利用元素价态预测物质性质的方法。4.通过对Fe2+、Fe3+性质的了解,系统掌握Fe2+、Fe3+的检验方法。
学习任务1　探究Fe2+、Fe3+的性质
1.铁元素的存在(1)铁元素的含量:铁元素在地壳中的含量处于第四位,仅次于氧、硅和 .元素。(2)铁元素在自然界的存在。①游离态:存在于 中。
②化合态。a.主要化合价: 。b.存在形式:主要以矿石的形式存在。如黄铁矿( )、赤铁矿( )、磁铁矿( )等。(3)铁元素在日常生活中的存在。①铁锅的主要成分是铁单质。②补铁保健品中含有 盐。③粉刷墙壁的红色涂料中含有 。④激光打印机的墨粉中含有 等。
2.亚铁盐和铁盐的性质(1)从物质类别角度预测:亚铁盐和铁盐都属于盐类,都能与 溶液反应生成相应的铁的氢氧化物。(2)从元素价态角度预测:Fe3+具有较强 ;Fe2+既有 ,又有 。(3)实验验证。①证明Fe2+、Fe3+与OH-能反应,需向亚铁盐、铁盐溶液中滴加碱性试剂,如 溶液。②证明Fe3+具有氧化性,需加入 剂,如铁、铜、KI溶液。③证明Fe2+具有氧化性,需加入 剂,如锌;证明其具有还原性,需加入 剂,如氯水、酸性KMnO4溶液等。
3.亚铁盐和铁盐的性质实验知识支持①铁盐溶液呈棕黄色,亚铁盐溶液呈浅绿色。②Fe3+和KSCN溶液能发生反应,使溶液显 。
(1)Fe2+、Fe3+与碱的反应。
(2)铁盐的氧化性探究。
(3)亚铁盐的氧化性、还原性探究。
探究1　Fe3+的氧化性无线电爱好者通常会自己制作电子产品,其中制作电路板的流程如下:利用电路设计软件设计出电路图,通过激光打印机在硫酸纸上打印出电路图,然后利用热转印原理(电熨斗加热)把电路图转印到覆铜板上。接下来用1∶3的氯化铁溶液蚀刻制作好的电路板,没有被碳粉覆盖的铜箔溶于氯化铁溶液。及时取出蚀刻好的电路板并清洗(洗去碳粉露出铜箔),用电钻打孔就得到一块漂亮的电路板啦!
问题1:电子爱好者为什么会选择氯化铁溶液作为制作电路板的试剂?提示:氯化铁中铁元素处于+3价,有氧化性,能氧化溶解金属铜。问题2:在氯化铁溶液蚀刻电路板的应用中,Fe3+体现了什么性质?反应的离子方程式是什么?
问题3:通过上述反应,Fe3+与Cu2+的氧化性强弱如何?提示:Fe3+的氧化性强于Cu2+的。
问题4:利用你掌握的知识,如何从制作电路板的残余试液中回收金属铜和氯化铁溶液?反应原理是什么?
探究2　Fe2+的氧化性与还原性含Fe2+的盐称为亚铁盐,主要有FeSO4、FeCl2、FeCO3等。当单质铁与非氧化性酸、不活泼金属盐发生置换反应时,生成物基本都是+2价的亚铁盐。亚铁盐在生产生活中用于制铁盐、净水剂、防腐剂等;医药上用作抗贫血药、局部收敛剂及补血剂;也可作为饲料添加剂的铁强化剂。当亚铁盐溶于水时,其溶液是浅绿色,由于亚铁盐中的Fe2+易被氧化,所以亚铁盐在使用中要注意密闭保存。
问题5:从亚铁盐中铁元素的化合价分析,Fe2+可能会具有什么性质?从材料信息判断,Fe2+的性质主要体现在哪些方面?提示:亚铁盐中铁元素处于+2价,是铁元素的中间价态,既有氧化性,也有还原性;Fe2+主要体现还原性,容易被氧化。问题6:FeCl3溶液中混有FeCl2时,如何除去杂质?利用了FeCl2的什么性质?提示:向溶液中加入足量的氯水,使FeCl2转化为FeCl3。利用了Fe2+的还原性。问题7:亚铁盐溶液在配制好以后,常常放入一些铁粉,其原理是什么?提示:Fe2+的还原性比较强,常常被空气氧化为Fe3+,加入铁粉可以把Fe3+还原为Fe2+。
Fe3+与Fe2+的性质
2.Fe2+的氧化性与还原性(1)Fe2+的氧化性。
(2)Fe2+的还原性。
3.常见的Fe2+、Fe3+的除杂问题
题点一　Fe2+的还原性
1.(2022·湖北恩施期末)《唐本草》记载:“……本来绿色,新出窟未见风者,正如璃璃。陶及今人谓之石胆,烧之赤色,故名绛矾矣。”文中“绛矾”为(　 　)A.FeSO4·7H2O B.CuSO4·5H2OC.Na2SO4·10H2O D.KAl(SO4)2·12H2O
解析:由上描述,晶体本来为绿色,加热后得到红色固体,所以该晶体为FeSO4·7H2O;晶体呈现绿色,受热分解得到氧化铁为红色,选项A正确。
2.下列试剂不能使Fe2+转化为Fe3+的是(　 　)①新制氯水　②NaCl溶液　③酸性KMnO4溶液④H2O2溶液　⑤盐酸　⑥NaNO3溶液A.①②③B.①③④C.②④⑤D.②⑤⑥
解析:要使Fe2+转化为Fe3+,需加入强氧化性物质,②NaCl溶液、⑤盐酸、⑥NaNO3溶液均没有强氧化性。
题点二　Fe3+的氧化性
解析:Fe3+转变为易吸收的Fe2+,化合价降低,被还原,则维生素C为还原剂,具有还原性,故C正确。
3.(2021·浙江温州月考)维生素C又称“抗坏血酸”,能帮助人体将食物中摄取的、不易吸收的Fe3+转变为易吸收的Fe2+,这说明维生素C具有(　 　)A.酸性 B.氧化性C.还原性D.水溶性
4.(2021·云南景谷月考)下列关于Fe3+的叙述中,错误的是(　 　)A.Fe3+不可能存在于碱性溶液中B.Fe3+水溶液中加入氢氧化钠溶液产生红褐色沉淀C.Fe3+具有氧化性,能与金属锌、铁、铜等反应D.Fe3+溶液中滴入含硫氰化钾的溶液,有红色沉淀产生
解析:Fe3+能与碱反应生成氢氧化铁红褐色沉淀,在碱性溶液中不可能存在,故A、B正确;Fe3+具有氧化性,能与金属锌、铁、铜等还原剂反应,生成Fe或Fe2+,故C正确;Fe3+溶液中加入含硫氰化钾的溶液,其溶液变为红色,无红色沉淀生成,故D错误。
学习任务2　Fe2+、Fe3+的检验
1.Fe3+的检验Fe3+与SCN-反应使溶液显 色。2.Fe2+的检验加入KSCN溶液后无现象;再加入氯水或过氧化氢等溶液后变 色,证明存在Fe2+。
探究　Fe2+和Fe3+的检验方法亚铁盐、铁盐在工农业生产、生活、污水处理等方面有着极其广泛的应用。由于Fe2+有较强的还原性,亚铁盐在保存时很容易被空气中的氧气氧化而生成Fe3+,所以对于长期存放的亚铁盐在使用前需要对其检验。掌握Fe2+和Fe3+的检验技术是化学工作者的一项基本技能。
问题1:对于铁盐和亚铁盐,你能从外观上做出初步的判断吗?提示:Fe3+的溶液显棕黄色,而Fe2+的溶液显浅绿色。可据此初步区分两种溶液。问题2:如何用实验的方法检验FeCl2溶液中是否含有FeCl3?提示:溶液中加入硫氰化钾溶液,若溶液变红色,则说明含FeCl3;若溶液不变红,则不含FeCl3。问题3:如何用实验的方法检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2?利用了Fe2+的什么性质?提示:滴几滴酸性高锰酸钾溶液,溶液能褪色,说明含有FeCl2;溶液不褪色,则说明不含FeCl2。利用了Fe2+的还原性。
1.Fe2+、Fe3+的检验
2.Fe2+、Fe3+共存时的检验(1)Fe3+的确认:加入KSCN溶液,溶液变为红色。(2)Fe2+的确认:加入少量酸性KMnO4溶液,溶液的紫色褪去,表明存在Fe2+。
1.(2022·山东烟台检测)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+>Cl2C.Fe2+与SCN-不能形成红色物质 D.Fe2+被氧化为Fe3+
2.(2021·安徽合肥检测)对化学研究活动中离子的检验方法的说法合理的是(　 　)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+
解析:加入KSCN后溶液呈红色,说明含Fe3+,但不能说明不含有Fe2+,A项不合理;通入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Fe3+、Fe2+无法判断,B项不合理;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,同样会出现上述现象,因为 Fe(OH)2转变成Fe(OH)3时,颜色很容易掩盖其他白色沉淀的现象,D项不合理。
3.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(　 　)
解析:甲组,在Fe3+存在的条件下,检验Fe2+,要排除Fe3+干扰。所选试剂具备下列条件,一是能与Fe2+发生有明显现象的反应;二是与Fe3+不反应。酸性KMnO4溶液符合条件,现象为紫色变浅(或褪色)。乙组为在Fe2+存在的条件下,检验Fe3+,用KSCN溶液检验Fe3+,Fe2+无干扰。
1.误认为铁只有化合态,其实自然界存在铁的单质——陨铁。2.加入NaOH溶液出现红褐色沉淀,溶液中还可能有Fe2+。因为氢氧化铁的红褐色会遮盖氢氧化亚铁的白色。3.误认为溶液中滴加氯水后再滴加KSCN溶液变红色,证明溶液中存在Fe2+。其实也可能存在Fe3+,应该先加KSCN溶液不变色,再加入氯水。4.误认为向FeCl2溶液中加入Na2O2生成Fe(OH)2,其实由于Na2O2有氧化性,应生成Fe(OH)3。5.误认为向FeCl3溶液中加入足量锌粉生成FeCl2,其实由于锌还原性比较强,会生成Fe单质。
铁是人体必需的微量元素之一,没有铁,血红蛋白就不能结合氧分子进行输氧,所以缺少铁元素,人体易患的疾病为贫血。医学上经常用硫酸亚铁糖衣片给这种病人补铁。但摄入过量的铁将产生慢性或急性铁中毒,导致肝硬化、胰腺纤维化等,某一化学兴趣小组对某一药厂生产的补铁剂硫酸亚铁糖衣片进行探究。[查阅资料]①亚铁离子遇到具有氧化性的物质时易被氧化。如氢氧化亚铁为白色沉淀,在空气中会迅速被氧化成红褐色的氢氧化铁沉淀,这是氢氧化亚铁的典型特征。②若食用含亚硝酸盐较多的腌制食品,可能会造成中毒。这是因为亚硝酸盐进入人体后,可使血中低铁血红蛋白被氧化成高铁血红蛋白,失去运氧的功能,致使组织缺氧而中毒。③铁在人体内的存在形式可分为血红铁和非血红铁,或叫作二价铁和三价铁。人体对二价铁的吸收利用率比三价铁高得多。[实验探究]
(1)对硫酸亚铁来说,药片的糖衣起到的作用是　　　　　　　　　　　　。
解析:(1)药片的糖衣隔绝氧气,防止硫酸亚铁被氧化而失效。
答案:(1)隔绝氧气,防止硫酸亚铁被氧化而失效
(2)根据提示信息,检验亚铁盐可用的试剂是　　　　　　　　,现象为　 。
解析:(2)验证Fe2+可用氢氧化钠溶液,现象为产生白色沉淀,并迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
答案:(2)氢氧化钠溶液　产生白色沉淀,并迅速变成灰绿色,最后变成红褐色沉淀
(3)服用此补铁剂时,食用腌制食品会降低药效,原因为　　　　　　　　　　。 
解析:(3)腌制食品中的亚硝酸盐具有氧化性,能使二价铁变为三价铁,降低对铁的吸收。
答案:(3)腌制食品中的亚硝酸盐具有氧化性,能使二价铁变为三价铁,降低对铁的吸收。
(4)铁元素含量的测定:取十粒糖衣片,称其质量为5 g,溶于20 g水中,向所配溶液中滴加氯化钡溶液至略过量,过滤、洗涤、干燥、称量,沉淀质量为4.66 g,计算该糖衣片中硫酸亚铁的质
量分数:　　　 　　。 
答案:(4)60.8%