苏教版 (2019)必修 第二册第二单元 探究铁及其化合物的转化导学案

这是一份苏教版 (2019)必修 第二册第二单元 探究铁及其化合物的转化导学案，共8页。学案主要包含了思维建模等内容，欢迎下载使用。


1．铁及其化合物之间的相互转化
2．Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)用KSCN溶液和氯水

(2)用NaOH溶液：

(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
eq \x(混合溶液)eq \(―――――――→,\s\up10(滴加KSCN溶液),\s\d10( ))溶液变血红色，说明含有Fe3＋。
eq \x(混合溶液)eq \(――――――→,\s\up10(滴加酸性),\s\d10(KMnO4溶液))KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。
【例题】 利用如图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系。图中甲～己均含铁元素。回答下列问题：
(1)K2FeO4常用作杀菌消毒剂，从铁元素化合价的角度分析是因其具有________性；下列关于乙的说法正确的是________(填标号)。
a．属于酸性氧化物，能与碱反应
b．属于碱性氧化物，能与酸反应
c．属于两性氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应
(2)已知甲与稀硝酸反应的化学方程式为甲＋HNO3―→戊＋己＋NO↑＋H2O(方程式未配平)。若产物中戊和己的物质的量之比为3∶1，则甲与HNO3的物质的量之比为________。
(3)戊与烧碱溶液反应生成丙，放置一段时间后丙转化为丁，丙转化为丁的化学方程式为________________________________________________________
_______________________________________________________________，
现象为_________________________________________________________
______________________________________________________________。
【思维建模】 解答涉及化合价的金属及其化合物推断题的思路
eq \x(分析化合价)―→eq \x(判断氧化性与还原性)―→eq \x(推断物质)―→
eq \x(根据性质解题)
[解析] (1)K2FeO4中铁元素的化合价是＋6价，在反应中Fe元素能得电子表现强氧化性，常用作杀菌消毒剂。根据图可知，铁元素的＋2价氧化物是FeO，属于碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水。
(2)根据图可知，戊和己分别是铁元素的＋2价和＋3价盐，铁与硝酸反应生成的戊和己分别是Fe(NO3)2和Fe(NO3)3，HNO3在反应中被还原为NO，氮元素的化合价由＋5价降为＋2价；设反应生成Fe(NO3)3的物质的量为1 ml，则生成Fe(NO3)2的物质的量为3 ml，则参加反应的Fe(甲)的物质的量为4 ml，根据电子守恒可得3 ml＋3 ml×2＝n(NO)×3，n(NO)＝3 ml；根据N原子守恒可知参加反应的n(HNO3)＝n(NO)＋n[Fe(NO3)2]×2＋n[Fe(NO3)3]×3＝12 ml，则铁与HNO3的物质的量之比为4∶12＝1∶3。
(3)Fe(NO3)2与烧碱溶液反应生成Fe(OH)2(丙)，氢氧化亚铁被空气中的氧气氧化，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色的Fe(OH)3(丁)。
[答案] (1)氧化 b (2)1∶3 (3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色
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)保存C溶液时要加固体A的原因：_______________________________
_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(3)写出下列转化的离子方程式或化学方程式：
①E→F：________________________________________________________
________________________________________________________________。
②C→D：_______________________________________________________
________________________________________________________________。
[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)防止Fe2＋被O2氧化
(3)①4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
黑木耳为各种食材中含铁量之冠，性味甘平，具有润肺补脑、轻身强智、活血养容等功效，对高血压、血管硬化，解毒通便有很好的辅助作用，黑木耳可以和多种食材搭配热炒、凉拌均可做成美味，清脆Q弹的口感即是酒店餐桌的上品佳肴，又是百姓餐桌的常见食材。
某兴趣小组同学为探究黑木耳中的含铁量，进行如下实验。
已知：ⅰ.黑木耳富含蛋白质、糖类、卵磷脂、铁及一些还原性物质(如维生素C)等。每100 g黑木耳含铁量高达185 mg。
ⅱ.紫红色的KMnO4溶液在酸性条件下具有强氧化性，其还原产物是无色的Mn2＋。
Ⅰ.为确定黑木耳中含有铁元素，甲同学设计实验方案如图。
1．实验室中灼烧黑木耳在什么仪器中进行？步骤②得到滤液A的操作是什么？
提示：坩埚；过滤。
2．步骤④中用到什么试剂？目的是什么？
提示：KSCN；检验滤液A中是否有Fe3＋。
3．加入K3[Fe(CN)6]的作用是什么？
提示：检验Fe2＋是否存在。
4．由以上实验，判断下列结论是否正确？
a．黑木耳中一定含Fe2＋和Fe3＋( )
b．滤液A中一定含Fe2＋和Fe3＋( )
c．白色沉淀中一定含Fe(OH)2( )
Ⅱ.乙同学为进一步测定黑木耳中铁元素的含量，设计如下实验方案。
eq \x(\a\al(20 mL,滤液（A）))eq \(――――→,\s\up10(⑥足量B),\s\d10( ))eq \x(\a\al(20 mL,滤液（C）))eq \(――――――→,\s\up10(⑦KMnO4/H＋),\s\d10( ))则
提示：× × √
5．B试剂的作用是什么？下列哪种物质可以使用？
①Na ②Zn ③Fe ④Cu
提示：将Fe3＋还原为Fe2＋ 上述试剂中只能选用Cu。因为①金属钠在溶液中反应生成NaOH，NaOH与铁离子反应生成沉淀，得不到亚铁离子。②金属Zn和Fe2＋、Fe3＋及酸性高锰酸钾溶液都反应。③Fe能把Fe3＋还原，但又引入了铁元素。
6．步骤⑦可以观察到什么现象？写出该步的离子方程式。
提示：酸性高锰酸钾溶液紫色褪去；5Fe2＋＋MnOeq \\al(－,4)＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
7．若步骤⑦中10 mL 0.01 ml·L－1的KMnO4溶液恰好完全反应，试求该100 g黑木耳中铁元素的含量大约是多少？
提示：m(Fe)＝0.01 ml·L－1×10×10－3L×5×56 g/ml×eq \f(100 mL,20 mL)＝140 mg。
通过本实验探究，提升了科学探究与创新意识及宏观辨识与微观探究的核心素养。
1．某兴趣小组进行某补血剂中铁元素含量测定，实验流程如下：
下列说法不正确的是( )
A．步骤①研磨时需要在研钵中进行
B．步骤②加入氨水的作用是将Fe2＋ 完全沉淀
C．步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重
D．每片补血剂中铁元素的质量为0.07w g
B [步骤①是将补血剂磨成细粉，便于溶解，研磨时需要在研钵中进行，A正确；步骤②中加入过氧化氢是将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后用过量氨水将Fe3＋完全沉淀为红褐色氢氧化铁，B错误；步骤③是将氢氧化铁沉淀转化为氧化铁，通过测定氧化铁的质量，计算补血剂中铁元素的含量，所以操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重，C正确；w g氧化铁中铁元素的质量即为10片补血剂中铁的质量，所以每片补血剂含铁元素的质量eq \f(w g×\f(112,160),10) g＝0.07w g，D正确。]
2．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是( )
D [A项中Fe3＋将I－氧化为I2，淀粉遇碘变蓝；B项中红棕色斑点是Fe2O3；C项中铁与盐酸反应生成Fe2＋。]
3．在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋的物质的量之比为3∶2∶1，现加入适量铁粉，使溶液中三种离子的物质的量之比变为1∶2∶4，则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3＋的物质的量之比为( )
A．2∶1 B．1∶2
C．1∶3D．1∶4
C [根据三种离子浓度的变化可知，Cu2＋浓度并没有发生变化，说明没有参加反应，反应离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；Fe3＋浓度减少了2 ml·L－1，说明消耗1 ml铁，故参加反应的铁粉与原溶液中Fe3＋的物质的量之比为1∶3。故选项C正确。]
4．某同学用如下实验探究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 ml·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是______________
_________________________________________________________。
(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_____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(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，再在液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水，溶液变红，煤油的作用是__________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(4)两同学取10 mL 0.1 ml·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1 ml·L－1FeCl3溶液混合。取2 mL此溶液于试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色发生反应的离子方程式为______________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(5)丁同学向盛有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_______________________________________
____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
[解析] (1)铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，其目的是防止氯化亚铁被氧化。(2)氯气具有氧化性，能将氯化亚铁氧化为氯化铁，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，分层后可以将溶液与空气隔离开，排除氧气对实验的影响。(4)CCl4层显紫色说明有单质碘生成，这是由于铁离子氧化碘化钾，发生反应的离子方程式为2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。(5)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，说明过氧化氢把亚铁离子氧化为铁离子，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
[答案] (1)防止Fe2＋被氧化 (2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 (5)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O探 究
任 务
1.掌握铁及其化合物的性质及相互转化关系，能依据铁及其化合物的性质提出不同物质间的转化思路。
2.能依据物质的性质进行实验的设计与评价，熟悉Fe2＋和Fe3＋的检验。
选项
操作、现象
解释
A
向KI­淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝
Fe3＋能与淀粉发生显色反应
B
把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C
向盐酸中加入少量铁粉，有气泡产生
说明Fe被氧化为Fe3＋
D
新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色
说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3