高中化学第二单元 探究铁及其化合物的转化第2课时学案

第2课时　铁及其化合物转化反应条件的控制

新课程标准

1．掌握Fe2＋与碱反应的条件，会书写相关化学方程式。

2．掌握Fe2＋的检验方法。

学业质量水平

合格性要求

1.会书写Fe2＋与碱反应的化学方程式，并能分析反应条件对化学反应的影响。(水平1)

2．能设计对照方案，并运用适当方法控制反应条件完成实验，得出结论。

等级性要求

能运用变量控制方法设计转化的实验方案，根据实验现象进行推理。

图说考点

基础知识——自学·思记·尝试

[新知预习]

反应条件的控制

1．Fe(OH)2的制备

说明：制取Fe(OH)2的三个关键措施

由于Fe(OH)2易被空气或溶液中的O2氧化，因此在制备过程中要注意隔绝氧气。通常采取如下措施：

(1)煮沸NaOH溶液赶走溶解氧。

(2)采用铁粉和稀H2SO4新制备溶液。

(3)将吸有NaOH溶液的长胶头滴管插入液面以下，再将NaOH溶液挤出。Fe(OH)2在空气中易被氧化，由白色逐渐转化为红褐色，灰绿色是转化过程中Fe(OH)2与Fe(OH)3的混合颜色。

2．Fe2＋的检验

(1)观察法：________色溶液中含有Fe2＋。

(2)加碱法：若先产生________色沉淀，迅速变成________色，最后变为________色沉淀的为Fe2＋。

(3)加KSCN：先加KSCN溶液，无现象，再加入氯水，若溶液直接变________的为Fe2＋。反应的离子方程式为________________________________________________________

________________________________________________________________________、

________________________________________________________________________。

【学而思】

(1)教材中描述“FeSO4溶液中加入NaOH溶液，会产生白色絮状沉淀并迅速变为灰绿色，最后变为红褐色”。试从氧化还原反应的角度分析原因。

(2)用FeSO4溶液与NaOH溶液反应制取沉淀，为防止Fe(OH)2沉淀被氧化，在FeSO4溶液上面覆盖一层苯，是否可以？将苯换为四氯化碳呢？

(3)(知识关联)铁的两种氢氧化物都能与酸反应，写出反应的离子方程式。

(4)(情境思考)在空气中分别加热Fe(OH)2沉淀和Fe(OH)3沉淀，产物是否相同？

[即时自测]

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”

(1)Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性。(　　)

(2)FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均可与盐酸反应。(　　)

(3)Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能。(　　)

(4)Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2和＋3价。(　　)

2．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)

A．①②　　 B．①③

C．②③ D．①②③

3．要证明某溶液中不含有Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时最佳顺序为(　　)

①加入足量氯水　②加入足量KMnO4溶液　

③加入少量NH4SCN溶液

A．①③ B．③②

C．③① D．①②③

4．某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是(　　)

A．蒸馏烧瓶中反应的离子方程式是2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑

B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开b，再向烧瓶中加入X

C．反应一段时间后可在烧瓶中观察到白色沉淀

D．反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，则可较长时间存在

技能素养——合作·探究·分享

例1 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(　　)

例2 乳酸亚铁晶体{[CH3CH(OH)COO]2Fe·3H2O，Mr＝288}可由乳酸与FeCO3反应制得，它易溶于水，是一种很好的补铁剂。

Ⅰ.制备碳酸亚铁(装置如图所示)

(1)仪器A的名称是________。

(2)实验操作如下：关闭活塞2，打开活塞1、3，加入适量稀硫酸反应一段时间，其目的是________________________________；然后关闭活塞1，接下来的操作是________________________；装置C中发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

Ⅱ.制备乳酸亚铁

向纯净的FeCO3固体中加入足量乳酸溶液，在75 ℃下搅拌使之充分反应。

(3)为防止乳酸亚铁变质，在上述体系中还应加入________。

(4)为证明乳酸亚铁中含有Fe2＋，选择的检验试剂为________。

关键能力　归纳提升

1.Fe2＋、Fe3＋的检验对比

(1)直接观察颜色

(2)利用氢氧化物沉淀的颜色

(3)利用显色反应

(4)利用Fe2＋的还原性

溶液紫色褪去，说明溶液中存在Fe2＋

(5)利用Fe3＋的氧化性

溶液变蓝色，说明溶液中存在Fe3＋

2．Fe2＋、Fe3＋的特征反应

Fe3＋：KSCN溶液，溶液变为血红色，

；

Fe2＋：K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀：

===Fe3[Fe(CN)6]2↓。

状元随笔　检验Fe2＋的注意事项

(1)只含Fe2＋的溶液：检验Fe2＋加入试剂的顺序

待测液不变色血红色(含Fe2＋、不含Fe3＋)。

①加KSCN溶液前，防止加氧化性物质，使Fe2＋被氧化。如H2O2、(H＋)等。

②氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液的原因：酸性KMnO4溶液本身显紫红色，对Fe(SCN)3的血红色有干扰；酸性KMnO4溶液能氧化KSCN，溶液不变血红色，不能证明不含Fe2＋。

(2)同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能采用加KSCN溶液的方法检验Fe2＋，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＋。

(3)检验铁的氧化物中是否有＋2价铁时，正确的思路为

少量固体紫红色褪去。

①步骤a中不能选用盐酸，原因是酸性KMnO4溶液可以氧化盐酸。②步骤a中，不能选用稀HNO3，原因是稀HNO3可以将Fe2＋氧化为Fe3＋。

课堂检测——夯实·测控·演练

1．人类最早发现铁是从天上落下的陨石，埃及人把铁叫做“天石”。下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　　)

A．铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4，它们都是黑色的固体

B．铁的氢氧化物Fe(OH)2、Fe(OH)3的混合物可能是灰绿色

C．鉴别Fe2＋中混有Fe3＋，可先加入Cl2水，再加入KSCN溶液

D．铁的合金生铁比纯铁硬度大，熔点高

2．化学是一门以实验为基础的自然科学，许多实验有丰富的颜色变化，有关实验的颜色变化有错误的是(　　)

A．向FeSO4和KSCN的混合溶液中滴加少量的新制氯水，溶液由浅绿色变为红色

B．向FeSO4中滴加NaOH溶液，沉淀的颜色由白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色

C．向Fe(NO3)2溶液中滴加稀硫酸，能使溶液由浅绿色变为棕黄色

D．向FeSO4中滴加少量酸性高锰酸钾溶液，能使溶液由浅绿色变为浅紫红色

3．下列关于氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中，不正确的是    (　　)

A.氢氧化亚铁易被空气氧化

B．氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀

C．可利用如图所示装置制备氢氧化亚铁

D．实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸

4．1 mol氢氧化亚铁在空气中变质，理论上需要标准状况下的空气(假设氧气占空气体积的1/5)    (　　)

A．5.6 L      B．22.4 L

C．28 L         D．2.8 L

5．实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2，为了生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是(　　)

A．配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸

B．可在FeCl2溶液的上面加一层苯，以隔绝空气

C．向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴不能伸入试管内

D．产生Fe(OH)2沉淀后，不能振荡试管

6．下列说法正确的是(　　)

A．Fe2(SO4)3易溶于水，故可用作净水剂

B．检验溶液中是否含有Fe2＋：取少量待检验溶液，向其中加入少量新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察实验现象

C．根据下图可观察Fe(OH)2的生成

D．Fe2O3是碱性氧化物，故Fe2O3可用作红色油漆和涂料

7．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是(　　)

A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋

B．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋

C．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋

D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋

8．已知下述三个实验均能发生化学反应：

下列判断正确的是(　　)

A．实验①中铁钉只作还原剂

B．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性

C．实验③中发生的是置换反应

D．上述实验证明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋＞Cu2＋

9．如图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：

(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是______________________________________________________________________。

(2)实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。

(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程_____________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为________________________________________________________________________。

10．某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、FeCl3溶液、0.1 mol·L－1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2＋、Fe3＋的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。

(1)用所给试剂写出体现Fe2＋具有还原性的反应的化学方程式：________________________________________________________________________。

(2)设计实验方案，完成下列表格。

(3)该兴趣小组为说明“Fe2＋具有氧化性”，提出了向FeCl2溶液中加入锌粉来观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

第2课时　铁及其化合物转化反应条件的控制

基础知识

新知预习

1．先有白色沉淀生成，后来变灰绿色，最后变红褐色　FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　有白色沉淀产生　FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4

2．(1)浅绿　(2)白　灰绿　红褐　(3)血红色　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3

学而思

提示：(1)FeSO4溶液中的Fe2＋与OH－反应生成白色的沉淀，Fe(OH)2沉淀中的Fe2＋具有还原性，与空气中具有氧化性的O2发生了氧化还原反应，被氧化为Fe3＋，即生成了红褐色的Fe(OH)3沉淀。

(2)苯的密度小于水且不溶于水，浮在溶液上面，隔绝了氧气，能防止Fe(OH)2沉淀被氧化。四氯化碳密度大于水，不能防止Fe(OH)2沉淀被氧化。

(3)Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O；Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O。

(4)相同。在空气中加热时，Fe(OH)2沉淀会先被空气中的氧化氧化为Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3不稳定，受热易分解：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O。

即时自测

1．答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)√

2．解析：因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用H2将装置中的空气排尽，并使生成的处在氢气的保护中，③中液面上加苯阻止了空气进入；②由于能接触到空气中的O2，故不能较长时间观察到白色沉淀。

答案：B

3．解析：加入NH4SCN无红色物质产生证明无Fe3＋，再加氯水，若有Fe2＋，则Fe2＋可被氧化为Fe3＋，使溶液变红色；KMnO4酸性溶液也能氧化Fe2＋，但KMnO4本身为紫红色，加入足量酸性KMnO4后，使Fe3＋与NH4SCN反应后溶液的颜色不易被观察。

答案：C

4．答案：D

技能素养

例1　解析：甲组，在Fe3＋存在的条件下检验Fe2＋，要排除Fe3＋的干扰。所选试剂应具备下列条件：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溶液和溴水符合条件，实验现象是颜色变浅(或褪去)。乙组，在Fe2＋存在的条件下，检验Fe3＋，用KSCN溶液检验Fe3＋，Fe2＋无干扰。

答案：B

例2　解析：Ⅰ.(1)A为分液漏斗。(2)碎铁中加入稀硫酸，生成氢气，排尽装置中的空气，可以防止生成的Fe2＋被氧气氧化；排除空气后，在C中生成FeCO3，需要将B中的压强增大，使B中生成的Fe2＋通过导管压到C装置中，操作为关闭活塞3，打开活塞2；在C中生成FeCO3，原料为Fe2＋和，根据电荷守恒可以写出离子方程式。Ⅱ.(3)Fe2＋容易被氧气氧化，可以加入铁粉，使生成的Fe3＋和Fe反应生成Fe2＋。(4)检验Fe2＋先加KSCN溶液不变色，再加氯水将可能存在的Fe2＋氧化成Fe3＋，再观察是否有血红色出现。

答案：Ⅰ.(1)分液漏斗

(2)排尽装置内的空气，防止Fe2＋被氧化　

关闭活塞3，打开活塞2

===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O

Ⅱ.(3)适量铁粉　(4)KSCN溶液与新制氯水

课堂检测

1．答案：B

2．答案：D

3．答案：B

4．答案：C

5．解析：A对，FeCl2和烧碱溶液要现用现配，且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气，确保Fe(OH)2在无氧的环境里生成。B对，在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层油，以隔绝空气。C错，向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中，防止氢氧化钠溶液在滴入时接触空气溶有氧气。D对，产生Fe(OH)2沉淀后，若振荡试管，会增大沉淀与空气接触的机会，使沉淀更易被氧化。

答案：C

6．解析：A错，Fe2(SO4)3溶液中Fe3＋水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附悬浮杂质的作用，可以净水，不是利用其易溶于水的性质。B错，新制氯水会氧化Fe2＋，检验Fe2＋应先加KSCN溶液，再加氯水。C对，Fe(OH)2不稳定，易被空气中的氧气氧化成Fe(OH)3，所以制备要隔绝空气，植物油和水不互溶，且密度小于水，用植物油能隔绝空气，达到实验目的。D错，前后叙述都正确，但是二者不存在因果关系。

答案：C

7．答案：D

8．解析：实验①中铁钉作还原剂，氧化性Cu2＋＞Fe2＋；实验②中Fe2＋只表现还原性，实验③中反应为：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2不是置换反应，分析可知，氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，综上可知氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，故A正确，B、C、D错误。

答案：A

9．解析：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生。

答案：(1)铁屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

(2)打开

(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应

(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

10．解析：(1)在反应中Fe2＋作还原剂，体现还原性，因此应选择氧化剂，所以选用新制氯水，反应为2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。(2)向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向溶液中滴加硫氰化钾溶液，溶液不变血红色。(3)向FeCl2的溶液中加入锌粉，离子方程式为Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。

答案：(1)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3　(2)浅绿色　不变色

(3)Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe