苏教版 (2019)必修 第二册第二单元 探究铁及其化合物的转化第1课时学案设计

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第二单元　探究铁及其化合物的转化第1课时　铁及其化合物转化反应的合理选择新课程标准1．能依据铁及其化合物的性质提出不同物质间转化的思路。2．掌握Fe3＋、Fe2＋的相互转化及Fe3＋的检验方法。 学业质量水平合格性要求1.能书写铁及化合物相互转化的化学方程式及离子方程式，并能提出不同物质之间转化思路。(水平1)2．能设计简单实验探究Fe3＋、Fe2＋的性质和变化规律，并基于实验得出结论。(水平2)等级性要求能列举Fe2＋、Fe3＋的检验方法，能设计有关铁的相关化合物转化、分离、提纯、性质应用等的综合实验方案。 图说考点   基础知识——自学·思记·尝试[新知预习]一、反应的合理选择1．FeCl3的制备路径以铁为原料制备FeCl3，有多条反应路径。如：Fe―→FeCl3(1)Fe―→FeCl2―→FeCl3(2)Fe―→Fe2O3―→FeCl3(3)写出三条路径发生的化学方程式：(1)________________________________________________________________________(2)________________________________________________________________________、________________________________________________________________________(3)________________________________________________________________________、________________________________________________________________________。2．Fe3＋的检验(1)观察法：________色溶液中含有Fe3＋。(2)加碱法：若直接产生____色沉淀的为Fe3＋，反应的离子方程式为________________________________________________________________________；(3)加KSCN：若溶液直接变________的为Fe3＋，反应的离子方程式为________________________________________________________________________。随手记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 3．铁及其化合物的性质实验实验操作实验现象有关离子方程式FeCl3溶液变为________色。FeCl2溶液____________________________________________溶液由________色变为________色，再加入KSCN溶液时，溶液____________________________________________加入KSCN溶液后，溶液________，再加入氯水后，溶液变成________色____________________________________溶液由________色变为________色，再加入KSCN溶液后，溶液____________________________________________二、铁及其化合物之间的转化1．Fe只有还原性，可以被氧化成＋2价或＋3价 反应的方程式或离子方程式(1)Fe―→Fe2＋Fe＋SFeS    Fe＋I2FeI2Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(2)Fe―→Fe3＋2Fe＋3Cl22FeCl3    2Fe＋3Br22FeBr3Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O(HNO3足量)(3)Fe―→Fe3O43Fe＋2O2Fe3O43Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H22．Fe2＋既有氧化性又有还原性(1)Fe2＋―→Fe3＋2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O(2)Fe2＋―→FeFe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe3FeO＋2Al3Fe＋Al2O3FeO＋COFe＋CO23．Fe3＋具有氧化性，可被还原为＋2价或0价(1)Fe3＋―→Fe2＋2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I22Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋2Fe3＋+SO2+2H2O===2Fe2＋＋4H＋(2)Fe3＋―→FeFe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2   【学而思】(1)如何除去FeCl3溶液中的Fe2＋？   (2)在配制含Fe2＋的溶液时，为防止溶液中的Fe2＋被氧化，可以采取什么措施？为什么？   (3)(情境思考)用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液，在铜片上画一个“＋”，放置片刻后，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中。会出现什么现象？为什么？   (4)请设计从废旧印刷电路板(含铜)中回收铜的实验流程？        [即时自测]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)Fe是较活泼的金属，它与卤素(X2)反应的生成物均为FeX3。(　　)(2)将FeCl3饱和溶液滴入NaOH溶液中可制备Fe(OH)3胶体。(　　)(3)Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2(　　)(4)将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2。(　　)(5)自然界中只有化合态铁。(　　)(6)亚铁离子既有氧化性也有还原性。(　　)(7)氢氧化铁为红褐色沉淀。(　　)2．下列离子方程式正确的是(　　)A．将氨水滴入到FeCl3溶液中Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓B．氧化铁与盐酸反应Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OC．向FeCl3溶液中加入铁粉Fe＋Fe3＋===2Fe2＋D．向氯化亚铁溶液中通入Cl2Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－3．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是(　　)①过量的Fe和Cl2反应　②Fe与过量稀硫酸反应　③FeCl2溶液中通入少量Cl2　④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A．①  B．①③C．①②③ D．全部4．某钢铁厂附近居民经常受到该厂产生的红棕色烟雾的困扰。据你估计这一空气污染物中可能含有(　　)A．Fe粉尘      B．FeO粉尘C．Fe3O4粉尘     D．Fe2O3粉尘5．有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，用一种试剂就可把它们鉴别开来，这种试剂是(　　)A．盐酸    B．烧碱溶液C．氨水    D．KSCN溶液6．下列物质的颜色和性质或用途对应正确的是(　　)编号物质颜色性质/用途①Fe2O3红棕色红色油漆、涂料②Fe(OH)2红棕色易被氧化成灰绿色，最终变为红褐色③Fe(OH)3红褐色受热易分解生成红棕色粉末④Fe2＋黄色具有较强氧化性⑤Fe3＋浅绿色具有较强的还原性A.①④⑤  B．②③C.①②③④⑤ D．①③       技能素养——合作·探究·分享例1 下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是(　　)选项操作和现象结论或目的A向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈血红色红砖中含有三价铁BCO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后，再加入KSCN溶液，溶液不显血红色黑色固体中没有Fe3O4C取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为血红色该Fe(NO3)2试样已经变质D向某溶液中通入Cl2，再加入KSCN溶液变血红色原溶液中含有Fe2＋   例2 已知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系，回答下列问题。(1)写出A、C、F、G的化学式：A：__________；C：________；F：________；G：________。(2)检验D中阳离子的方法为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)保存C溶液时要加固体A的原因是________________________________________________________________________。(4)写出下列转化的离子方程式：①D→C：__________________________；②C→D：__________________________。(5)写出E→F的化学方程式：________________________________________________。   关键能力　归纳提升除杂问题主要物质杂质除杂方法Fe2＋Fe3＋加过量Fe粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2Fe2＋Cu2＋加过量Fe粉后过滤FeAl加过量强碱溶液后过滤Fe2O3Al2O3，SiO2加过量强碱溶液后过滤 状元随笔　与Fe3＋、Fe2＋有关的离子共存问题：(1)Fe3＋与I－、S2－、HS－、、等因发生氧化还原反应而不能大量共存。(2)Fe2＋与(H＋)、(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。 随手记：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　      课堂检测——夯实·测控·演练1．随着人们生活节奏加快，方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期，防止食品氧化变质，在包装袋中可以放入的化学物质是(　　)A．无水硫酸铜       B．硫酸亚铁C．食盐          D．生石灰2．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＋＋3CuB．某溶液中滴入KSCN溶液显血红色，说明含Fe3＋C．FeCl3溶液中加入铜粉：Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋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和溶液：Zn＋2Ag＋===Zn2＋＋2Ag3．部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)A．a可与e反应生成bB．b既可被氧化，也可被还原C．可将e加入浓碱液中制得d的胶体D．可存在b→c→d→e→b的循环转化关系4．下列说法正确的是(　　)A.将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2B．在给定条件下，下列物质间的转化能实现：C．c(Fe2＋)＝1 mol·L－1的溶液中：K＋、、、能大量共存D．将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中制备Fe(OH)3胶体5．下列说法正确的是(　　)A．Fe3＋的水溶液呈红褐色，Fe2＋的水溶液呈浅绿色B．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性C．向Fe3＋的溶液中滴入含KSCN的溶液，立即出现血红色沉淀D．铁粉可以和水蒸气在高温下反应生成Fe2O36．下列关于铁的氧化物说法不正确的是(　　)A．铁的氧化物通常状况下都是有色固体B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋C．氧化铁是铁锈的主要成分，因此氧化铁俗称铁锈D．工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁7．有FeO、Fe2O3的混合物若干克，在CO气流中加热充分反应，冷却后称剩余固体比原混合物质量减轻1.6 g，若将同质量的混合物与盐酸反应，欲使其完全溶解需1 mol·L－1的盐酸的体积为(　　)A．200 mL       B．100 mLC．50 mL       D．无法计算8．已知2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，将适量铁粉放入FeCl3溶液中，完全反应后，溶液中的Fe2＋和Fe3＋浓度相等，则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比是(　　)A．2∶3     B．3∶2C．1∶2     D．1∶19．(1)把氯化亚铁水溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，而不引进金属离子或其他原溶液中不含有的阴离子，所用的两种方法的离子方程式分别为①________________________________________________________________________；②________________________________________________________________________。(2)在装有固体A的试管中加入水，此时A未溶解，但加入一定量的无色溶液B，A逐渐溶解，并有气体生成，溶液变为浅绿色，将空气通入该试管的溶液中，溶液颜色很快加深，请填写下列空白：①B的化学式是________________________________________________________________________。②A加入无色溶液B后才溶解，其理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。10．铁在一定条件下的反应如图所示。请回答下列问题：(1)东晋的《抱朴子》中曾有记载“以曾青涂铁，铁赤色如铜”。曾青就是胆矾，即五水硫酸铜。将铁放在胆矾溶液(古人称为胆水)中，可以得到金属铜，请写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________________。(2)工业上，向500～600 ℃的铁屑中通入Cl2生产FeCl3，每生产1 kg FeCl3，消耗Cl2的物质的量为________(计算结果保留2位小数)。(3)实现Fe转化为Fe2＋，可选用________(填化学式)溶液。(4)高温下，Fe粉与水蒸气反应的化学方程式为________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)请写出Fe3O4溶于稀盐酸的离子方程式：________________________________________________________________________。     第二单元　探究铁及其化合物的转化第1课时　铁及其化合物转化反应的合理选择基础知识新知预习一、1．(1)2Fe＋3Cl22FeCl3(2)Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑2FeCl2＋Cl2===2FeCl3(3)4Fe＋3O22Fe2O3Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O2．(1)棕黄(2)红褐　Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(3)血红色　Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)33．血红　无明显变化　Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3棕黄　浅绿　无明显变化　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋无变化　血红　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3　棕黄　蓝　无明显变化　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋学而思提示：(1)向溶液中通入适量Cl2，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(2)在配制含Fe2＋的溶液时，向溶液中加入少量铁粉，目的是使被氧气氧化形成的Fe3＋还原为Fe2＋。(3)铜片上出现了“＋”字凹槽。原因是FeCl3溶液中的Fe3＋具有较强的氧化性，能将Cu氧化为Cu2＋。(4)第一步：将废旧印刷电路板加入FeCl3溶液中溶解：Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2；第二步：向上步所得溶液中加入过量Fe粉，过滤：Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2；第三步：向上步得到的滤渣中加入足量的稀盐酸，再过滤：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑。即时自测1．答案：(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×　(6)√　(7)√2．解析：A项在书写离子方程式时，弱电解质NH3·H2O不能拆写成离子的形式；C项离子方程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的离子方程式应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；D项只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。答案：B3．解析：①中的Cl2能将铁氧化为＋3价。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2＋。③在溶液中Fe2＋被Cl2氧化生成Fe3＋。④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。答案：B4．答案：D5．解析：将过量NaOH溶液分别加入上述几种溶液，无明显现象的是NaCl，生成白色沉淀且迅速变成灰绿色最后变成为红褐色的是FeCl2，生成红褐色沉淀的是FeCl3，生成白色沉淀不溶解的是MgCl2，生成白色沉淀又溶解的是AlCl3，而氨水虽然能区分出NaCl、FeCl2、FeCl3，但不能将MgCl2与AlCl3区分开。答案：B6．解析：Fe(OH)2为白色；Fe2＋具有较强的还原性，Fe3＋具有较强的氧化性。答案：D技能素养例1　解析：A对，三价铁离子遇KSCN溶液会变血红色，说明红砖中含有三价铁。B错，CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3＋会与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显血红色。C错＋H＋具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，二者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈血红色，不能证明样品是否变质。D错，若原溶液中不存在Fe2＋，存在Fe3＋，也有此现象。答案：A例2　解析：根据F是红褐色沉淀知F是Fe(OH)3，从而推知A为Fe，B为Fe3O4，C是FeCl2，D是FeCl3，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为Fe2O3，X为H2。答案：(1)Fe　FeCl2　Fe(OH)3　Fe2O3(2)取D溶液少许于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含Fe3＋(3)防止Fe2＋被O2氧化(4)①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3课堂检测1．答案：B2．答案：B3．解析：图中所示铁元素不同化合价的物质：a为Fe，b可以为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类物质，c为，e可以为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质，d为Fe(OH)3。Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质，如Fe＋2FeCl3===3FeCl2，合理，故A不选；Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态，既有还原性也有氧化性，因此既可被氧化，也可被还原，合理，故B不选；Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀，制备Fe(OH)3胶体操作为向沸水中滴加饱和FeCl3溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热，不合理，故C选；b→c→d→e→b转化如FeCl2Fe(OH)2FeCl3FeCl2，合理，故D不选。答案：C4．解析：A对，向FeCl2溶液和Fe的混合物中通入含Cl2的工业废气，发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cl2被除去。B错，因为氯气具有强氧化性，则铁与氯气反应生成氯化铁，而不是氯化亚铁。C错，Fe2＋、因发生氧化还原反应而不能大量共存。D错，将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中，生成氢氧化铁沉淀，制备氢氧化铁胶体应在沸水中滴加饱和氯化铁溶液。答案：A5．解析：A错，中学常见的在水溶液中有颜色的离子有Fe2＋(浅绿色)、Fe3＋(棕黄色)、Cu2＋(蓝色)、(紫红色)。B对，元素处于最高价态时，只表现氧化性，元素处于最低价态时，只表现还原性，处于中间价态，既表现氧化性，又表现还原性。通常情况下铁的化合价有0、＋2、＋3，Fe2＋处于中间价态，既能得电子，又能失电子，所以既有氧化性，又有还原性，一般认为Fe3＋处于最高价，因此具有氧化性。C错，向Fe3＋的溶液中滴入含KSCN的溶液，溶液立即变血红色，但不能形成沉淀。D错，铁粉可以和水蒸气在高温下反应生成Fe3O4，不生成Fe2O3。答案：B6．解析：A对，铁的氧化物通常状况下都是有色固体，如氧化铁是红棕色，氧化亚铁和四氧化三铁都是黑色的。B对，四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，其中是Fe2＋、是Fe3＋，Fe3O4可看作是由FeO、Fe2O3组成的化合物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋。C错，铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。D对，工业上常使用铁的氧化物作原料，用一氧化碳冶炼铁。答案：C7．解析：FeO、Fe2O3的混合物若干克，在CO气流中加热充分反应，生成Fe，冷却后称剩余固体比原混合物质量减轻1.6 g，则减少的质量为O元素的质量，物质的量是0.1 mol。将FeO、Fe2O3的混合物与盐酸反应生成FeCl2、FeCl3的混合物，相当于其中的O被Cl代替，根据化合价守恒，1个O被2个Cl代替，所以需1 mol·L－1的盐酸的体积V(HCl)＝0.2 mol÷1 mol·L－1＝0.2 L，即200 mL。答案：A8．解析：设原溶液中Fe3＋的物质的量为a mol，已反应的Fe3＋为x mol，则生成的Fe2＋为1.5x mol，有a－x＝1.5x，即x＝0.4a，故已反应的Fe3＋与未反应的Fe3＋的物质的量之比为0.4a∶0.6a＝2∶3，正确选项是A。答案：A9．答案：(1)①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－②2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O(2)①H2SO4(合理即可)　②Fe与水常温下不反应，滴入硫酸后，硫酸使Fe溶解10．答案：(1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu(2)9.23 mol(3)HCl(或稀H2SO4、FeCl3、CuSO4)等(4)3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2(5)Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O