高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料第2课时学案设计

第2课时　铁盐和亚铁盐

新课情境呈现

在一定条件下铁盐和亚铁盐是可以相互转化的。让我们走进教材学习铁盐和亚铁盐。

课前素能奠基

应用体验　　

1．除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，最好的办法是(＋＋＋　D　－－－)

A．加入氢氧化钠溶液 B．通入氯气

C．加入铜粉 D．加入铁粉

解析：因为2FeCl3＋Fe===3FeCl2，加铁粉既不引入杂质，又能除掉Fe3＋。

2．下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述中，错误的是(＋＋＋　D　－－－)

A．Fe2＋的水溶液为浅绿色

B．Fe3＋的水溶液为黄色

C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性

D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀

解析：Fe3＋与SCN－反应生成的Fe(SCN)3为红色易溶于水的物质，不是沉淀。

3．可用于检验久置的FeSO4溶液是否含有Fe3＋的试剂是(＋＋＋　D　－－－)

A．过氧化钠 B．铁粉

C．盐酸 D．KSCN溶液

解析：Fe3＋与KSCN溶液反应，溶液变红色，Fe2＋遇到KSCN溶液不变色。

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(＋＋＋　B　－－－)

要点归纳　　

课堂素能探究

Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互转化——“铁三角”

知识点 　

问题探究：铁元素有三种价态：0价、＋2价和＋3价，这三种价态的铁在一定条件下可相互转化，我们称之为铁三角：

分析上图，思考下列问题：

1．不同价态铁元素之间转化的条件是什么？

2．实验室制取FeCl2溶液时为什么要加入少量铁屑？

探究提示：1.由高价态转化为低价态需要还原剂，由低价态转化为高价态需要氧化剂。

2．加入铁屑能防止Fe2＋被氧化成Fe3＋。

知识归纳总结：

1．Fe只有还原性，可以被氧化成＋2或＋3价的铁：

如Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋

2Fe＋3Cl22FeCl3

3Fe＋4H2OFe3O4＋4H2。

2．Fe2＋既有氧化性又有还原性：

如2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋

FeO＋COFe＋CO2

3．Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为＋2价或0价的铁：

如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，

3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。

Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3

典例1　工业印刷电路板的制作流程如图所示，其中“蚀刻”所用的就是FeCl3溶液。

(1)FeCl3溶液蚀刻印刷铜板的原理是怎样的？表现了FeCl3的什么性质？

(2)由FeCl2生成Fe或FeCl3，你能写出其化学方程式吗？

(3)反应后的“蚀刻液”中含有哪些离子？如果要回收得到Cu和FeCl3，需要怎样设计回收方案？

(4)如何证明最后的腐蚀液是否还含有Fe3＋？

答案：(1)原理：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；表现了FeCl3的氧化性。

(2)FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe,2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。

(3)反应后的“蚀刻液”中含有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋等离子。为从溶液中提取Cu，应向溶液中加入过量铁粉：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；然后用盐酸溶解过量的铁粉：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；过滤后，得到Cu，再向滤液中加入新制氯水即可得到FeCl3：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。

(4)用洁净的试管取少量的样品溶液，向其中滴入KSCN溶液1～2滴，若溶液立即显红色证明含有Fe3＋。

〔素养应用1〕取某含铁元素的固体A进行如下实验：

根据下列转化关系，下列叙述不正确的是(＋＋＋　C　－－－)

A．试剂1是KSCN溶液

B．试剂2可以是新制氯水

C．溶液B中只有Fe3＋无Fe2＋

D．溶液C到溶液F红色加深的原因是溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成Fe3＋，使Fe3＋浓度增大

解析：从框图可知，A和稀盐酸反应生成棕黄色溶液，加入试剂1变成淡红色溶液C，可以推断溶液B中含有Fe3＋，加入KSCN溶液生成Fe(SCN)3；加入试剂2得到深红色溶液F，可知试剂2为强氧化剂，溶液B中含有Fe2＋，加入试剂2(强氧化剂)，Fe2＋被氧化为Fe3＋，并进一步转化为Fe(SCN)3，所以溶液红色加深，故C错误。

Fe3＋、Fe2＋的检验方法

知识点 　

问题探究：如何证明FeSO4溶液是否变质？

探究提示：变质的FeSO4溶液中含有Fe3＋。用洁净的试管取少量(1～2 mL)的样品溶液，向其中滴入KSCN溶液1～2滴，若溶液立即显红色证明含有Fe3＋，即该溶液已变质。

知识归纳总结：

Fe3＋、Fe2＋的检验方法

1．用KSCN溶液和氯水：

(1)流程：

(2)有关反应：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

2．用NaOH溶液：

(1)流程：

(2)有关反应：

Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3

Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)

3．含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验

滴加KSCN溶液→

典例2　某同学为了检验家中的一瓶补铁药(成分为FeSO4)是否变质，查阅了有关资料，得知SCN－、Fe2＋能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，并结合已学的知识设计了如下实验：

①将药片除去糖衣研细后溶解、过滤。

②取滤液分别加入两支试管中，在一支试管中加入酸性KMnO4溶液，在另一支试管中加入KSCN溶液。

请完成下列问题：

(1)若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液后不变红，结论是！！！  补铁药没有变质  ###。

(2)若滴入酸性KMnO4溶液后不褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是！！！  补铁药完全变质  ###。

(3)若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是！！！  补铁药部分变质  ###。

(4)！！！  不能  ###(填“能”或“不能”)将酸性KMnO4溶液和KSCN溶液滴入到同一支试管中进行验证，原因是！！！  酸性KMnO4溶液呈紫红色，影响Fe3＋的检验；KSCN具有还原性，影响Fe2＋的检验  ###。

解析：加入酸性KMnO4溶液褪色说明含有Fe2＋，而加入KSCN溶液变红则说明含有Fe3＋，所以前三问的答案很容易得出。第(4)问中的原因可归纳为两条，一是酸性KMnO4溶液呈紫红色，影响Fe3＋的检验；二是KSCN具有还原性，可以被酸性KMnO4溶液氧化，影响Fe2＋的检验。

〔素养应用2〕(2021·哈尔滨高一检测)同学们用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。请回答下列问题：

(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是！！！  防止Fe2＋被氧化  ###。

(2)甲同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为！！！　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　###。

(3)乙同学认为甲同学的实验不够严谨，该同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水，溶液变红，煤油的作用是！！！  隔绝空气(排除氧气对实验的影响)  ###。

(4)丙同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为！！！　H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　###。

解析：(1)铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是防止氯化亚铁被氧化。

(2)氯气具有氧化性，能氧化氯化亚铁为氯化铁，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

(3)煤油不溶于水，密度比水小，分层后可以隔离溶液与空气接触，排除氧气对实验的影响。

(4)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，说明过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。

名师博客呈现

Fe2＋和Fe3＋的检验方法总结：

依据Fe3＋和Fe2＋的性质，检验或区别Fe3＋和Fe2＋的方法有很多，除加KSCN溶液和NaOH溶液的方法外，简便易行的方法还有：

(1)观察溶液颜色法

(2)淀粉碘化钾法

(3)酸性KMnO4溶液(溴水)法

(4)铜片法

(5)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＋蓝色沉淀

Fe2＋蓝色沉淀

〔即时训练〕

某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下。

向硝酸酸化的0.05 mol·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。

①取少量黑色固体，洗涤后，！！！  加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀  ###(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。

②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有！！！  Fe2＋  ###。

③针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是！！！　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　###(用离子方程式表示)。

解析：②K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂，产生蓝色沉淀说明溶液中含有Fe2＋。

课堂达标验收

1．食物强化是我国营养改善策略的重要组成内容。下列物质中，最适合用于铁强化的是(＋＋＋　A　－－－)

A．酱油 B．食盐

C．牛奶 D．奶粉

2．下列各组物质反应后，再滴入KSCN溶液，显红色的是(＋＋＋　B　－－－)

A．过量铁与稀盐酸

B．过量氯水与FeCl2溶液

C．过量铁粉与CuCl2溶液

D．过量铁粉与FeCl3溶液

解析：Fe3＋遇KSCN溶液，溶液显红色，Fe与稀盐酸生成Fe2＋，A项错误；FeCl2溶液中加氯水生成Fe3＋，B项正确；铁粉与CuCl2溶液反应生成Fe2＋，C项错误；铁粉与FeCl3溶液反应生成Fe2＋，D项错误。

3．下图是某儿童微量元素体检报告单的部分数据：

北京市医疗机构临床检验结果报告单

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根据上表的数据，回答下列问题：

(1)该儿童！！！  铁  ###元素含量偏低。

(2)报告单中“μ mol·L－1”是！！！  浓度  ###(填“质量”“体积”“浓度”)的单位。

(3)服用维生素C可使食物中的Fe3＋转化为Fe2＋。在这个过程中体现维生素C的！！！  还原性  ###(填“氧化性”或“还原性”)。

(4)缺铁性贫血患者应补充Fe2＋。一些补铁剂以硫酸亚铁为主要成分，将硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣，推测糖衣的作用是！！！  防止Fe2＋被氧化  ###。

解析：(1)从检测结果与参考范围看， 该儿童铁元素的含量比参考范围略低。

(2)μ mol·L－1为浓度的单位。

(3)Fe3＋转化为Fe2＋，铁元素的化合价降低，发生还原反应，故维生素C体现还原性。

(4)糖衣可以防止硫酸亚铁与空气接触，起到防止Fe2＋被氧化的作用。

4．根据不同价态铁元素之间的相互转化关系，回答下列问题：

(1)配制含Fe2＋的溶液时，常常向溶液中加入少量！！！  铁粉  ###，将被氧气氧化生成的Fe3＋还原为Fe2＋。

(2)为除去废水中的Fe2＋，常先将废水中的Fe2＋氧化为！！！  Fe3＋  ###，再根据Fe3＋的性质使Fe3＋转化为红褐色的！！！  Fe(OH)3  ###沉淀析出。

(3)在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应。反应的离子方程式为！！！　Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋　###。

(4)为消除废气中的Cl2对环境的污染，将废气通过含有铁粉的FeCl2溶液，即可有效地除去Cl2，这一处理过程可用两个离子方程式表示为！！！　Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－　###；！！！　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　###；处理过程中需定期添加的原料是！！！  铁粉  ###。

解析：(1)配制含Fe2＋的溶液时，需利用还原剂防止亚铁离子被氧化，且不能引入新杂质，则加入铁粉(或铁钉)防止Fe2＋被氧化；

(2)为除去废水中的Fe2＋，常先将废水中的Fe2＋氧化为铁离子，铁离子极易转化为氢氧化铁沉淀；

(3)FeCl3溶液与金属铜反应的化学方程式为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，离子方程式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋；

(4)Cl2与FeCl2溶液反应生成FeCl3，其反应的化学方程式为2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，离子方程式为Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－，铁粉与FeCl3反应生成FeCl2，其反应的化学方程式为2FeCl3＋Fe===3FeCl2，离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据两个反应可知，处理过程中消耗的原料是铁粉。