第2课时 探究铁及其化合物的氧化性和还原性

第2课时探究铁及其化合物的氧化性和还原性1．能够从化合价方面认识铁及其化合物的氧化性、还原性。2．了解Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的相互转化。3．了解Fe2＋、Fe3＋的检验方法。4．了解铁与人体健康的关系，认识化学知识与人类生活的密切联系。一、铁元素的存在1．含量铁元素在地壳中的含量仅次于三种元素。2．存在形态(1)游离态：存在于中。(2)化合态：主要以价铁的化合物存在。如黄铁矿：、赤铁矿：、磁铁矿：、菱铁矿：等。氧、硅、铝＋2、＋3FeS2Fe2O3Fe3O4FeCO3陨铁二、铁及其化合物的氧化性或还原性1．预测与假设(1)只有氧化性的微粒：Fe3＋(填“Fe3＋”、“Fe2＋”或“Fe”，下同)。(2)只有还原性的微粒：。(3)既有氧化性又有还原性的微粒：。2．实验方案(1)证明只有氧化性，需加入还原剂，如等。(2)证明只有还原性，需加入氧化剂，如等。(3)证明Fe2＋有氧化性，需加入还原剂，如锌；证明其有还原性，需加入氧化剂，如等。FeFe2＋Fe3＋Fe锌、铁、铜氯水、稀硝酸氯水、稀硝酸3．实验步骤、实验现象(1)Fe3＋的性质探究实验步骤实验现象结论及有关离子方程式加入KSCN，溶液呈色，加入足量铁粉后，溶液.Fe3＋具有性Fe具有性离子方程式：加入KSCN，溶液呈色，加入足量氯水后，.Fe3＋无还原性红退色氧化还原2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋红无现象(2)Fe2＋的性质探究实验步骤实验现象结论及有关离子方程式加入KSCN溶液再滴加氯水后溶液呈色Fe2＋具有性离子方程式：(2)Fe2＋的性质探究无明显现象红还原2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－溶液由色变为色Fe2＋具有性离子方程式：有色沉淀生成，在空气中迅速变成色，最后变成色Fe(OH)2不稳定,易被氧化。化学方程式：浅绿无氧化白灰绿红褐空气中氧气Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(1)如何检验Fe3＋？(回答三种方法)(2)如何检验Fe2＋？(回答三种方法)【提示】(1)①观察法：Fe3＋的盐溶液呈棕黄色。②加SCN－法：滴入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液，若溶液呈红色，则证明原溶液中含有Fe3＋。③加碱液法：加入碱液(如NaOH溶液、氨水等)，若生成红褐色沉淀，则证明原溶液中含有Fe3＋。(2)①溶液呈浅绿色可能含Fe2＋②滴加NaOH溶液，生成白色絮状沉淀，该沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色，说明有Fe2＋，化学方程式为Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3③滴加KSCN溶液，无明显现象，再加入新制氯水，溶液立即变为红色，则说明有Fe2＋存在。一、铁及其化合物的性质1．铁FeOFe2O3Fe3O4俗名——铁红磁性氧化铁颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体水溶性难溶难溶难溶化合价＋2＋3＋2、＋3与稀硫酸反应FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2OFe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2OFe3O4＋4H2SO4===Fe2(SO4)3＋FeSO4＋4H2O2．氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2颜色、状态红褐色固体白色固体热稳定性不稳定2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O不稳定Fe(OH)2FeO＋H2O与非氧化性酸反应Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2OFe(OH)2＋2HCl===FeCl2＋2H2O与O2反应不反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3制备Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓3.氢氧化物=====△=====隔绝空气△下列叙述正确的是()①铁能被磁铁吸引，但纯铁易被腐蚀②在人体内的血红蛋白中含铁元素③Fe在纯氧中燃烧可得Fe2O3④Fe2O3不可与水反应得Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制Fe(OH)3⑤Fe(OH)2在空气中加热，可得FeOA．②B．②④C．②③④⑤D．①②⑤【名师解析】纯铁不易被腐蚀，①错；Fe在纯O2中燃烧生成Fe3O4，③错；Fe(OH)2易被空气中O2氧化：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O，故Fe(OH)2在空气中加热应得到Fe2O3，⑤错。【答案】B=====△1.某溶液中有NH4＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋四种离子，若向其中加入过量的NaOH溶液，微热搅拌，再加入过量盐酸，溶液中大量减少的阳离子是(多选)()A．NH4＋B．Mg2＋C．Fe2＋D．Fe3＋【解析】由于发生反应：NH4＋＋OH－NH3↑＋H2O，使NH4＋大量减少；Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O，使Fe2＋大量减少，Fe3＋增多，Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓，Mg(OH)2＋2HCl===MgCl2＋2H2O，使Mg2＋基本不变。故正确答案为AC。【答案】AC=====△二、Fe、Fe2＋、Fe3＋的转化(1)Fe―→Fe2＋：可通过Fe与弱氧化剂反应实现这种转化，常见的弱氧化剂有：S、I2、非氧化性酸、Cu2＋、Fe3＋等，如：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。(2)Fe2＋―→Fe：可通过Fe2＋与较强的还原剂反应实现这种转化，常见的较强的还原剂有H2、C、CO、Al、Zn等，如：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe。(3)Fe―→Fe3＋：可通过Fe与强氧化剂反应实现这种转化，常见的强氧化剂有Cl2、Br2、O2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4等，如2Fe＋3Cl22FeCl3。(4)Fe3＋―→Fe：可通过Fe3＋与H2、CO、活泼金属(K、Na、Ca除外)反应实现这种转化，如：2Fe3＋＋3Zn(足量)===2Fe＋3Zn2＋。=====点燃(5)Fe2＋―→Fe3＋：可通过Fe2＋与强氧化剂反应实现这种转化，常见的强氧化剂有Cl2、Br2、O2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4等，如：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(6)Fe3＋―→Fe2＋：在溶液中可通过Fe3＋与Fe、Cu、I－、S2－等反应实现这种转化。如：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。Fe、Fe2＋、Fe3＋三者间的转化可表示如下下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是()①过量的Fe与Cl2反应②Fe与过量稀H2SO4反应后再向其中加H2O2③向Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A．只有①③④B．只有②③C．只有①②③D．全部【名师解析】①中Cl2的氧化性较强，能将铁氧化为＋3价，虽然Fe过量，由于不是溶液中的反应，过量的铁不会将氯化铁还原。②中Fe与稀H2SO4反应生成Fe2＋，向其中加H2O2后，由于H2O2是较强的氧化剂，能将Fe2＋氧化成Fe3＋。③从表面上看不会发生反应，但由于存在H＋和NO3－，相当于存在HNO3，可把Fe2＋氧化为Fe3＋。④中首先发生Fe与盐酸反应生成FeCl2，Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3，但题中未给出反应物间相对量的关系，若Fe是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。故正确答案为C。【答案】C2.在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束后，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是()A．Cu2＋B．Fe3＋C．Fe2＋D．H＋【解析】解答此题要考虑到铁的物理性质：能被磁铁吸引，说明有铁剩余。铁具有还原性，而Cu2＋、Fe3＋、Fe2＋、H＋等都具有氧化性，则能够与铁反应的离子不能大量存在，即Cu2＋、Fe3＋以及H＋三种离子不能大量存在，其中Fe被氧化成Fe2＋，而Cu2＋、Fe3＋、H＋三种离子被还原成Cu、Fe2＋、H2，所以溶液中Fe2＋最多。Fe与Fe2＋相互间不反应。【答案】C1．将铁片插入下列溶液中，放置片刻后，铁片质量与加入前相同的是()A．FeCl2溶液B．AgNO3溶液C．FeCl3溶液D．盐酸【解析】FeCl2溶液与铁片不反应，铁片质量不变；2Ag＋＋Fe===Fe2＋＋2Ag，铁片质量增加；2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，铁片质量减小；2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，铁片质量减小。【答案】A2．下列物质能将Fe2＋氧化为Fe3＋，且能使单质Fe由0价变为＋3价的是(多选)()A．氢气B．氯气C．浓盐酸D．稀硝酸【解析】能将Fe2＋氧化为Fe3＋的物质，也能使单质Fe由0价变为＋3价，氯气和稀硝酸符合题意；氢气不能氧化Fe2＋，浓盐酸只能使单质Fe由0价变为＋2价，A、C不符合题意。【答案】BD3．(2010年莆田高一检测)下列物质能将Fe3＋转化为Fe2＋的有()①新制氯水②铁③铜④稀硫酸A．①②③B．③④C．②③D．①②③④【解析】将Fe3＋转化为Fe2＋需加入还原剂：①Fe3＋与氯水不反应、②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、③2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋、④Fe3＋与稀H2SO4不反应，故选C项。【答案】C4．要证明某溶液中不含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．①③B．③②C．③①D．①②③【解析】加入NH4SCN溶液，溶液不变色，证明无Fe3＋，再加氯水，如有Fe2＋，则可被氧化为Fe3＋，使溶液变红色。KMnO4也能氧化Fe2＋，但KMnO4本身为紫色，使Fe3＋和NH4SCN反应显色不易观察。【答案】C5．运用铁及其化合物的知识，完成下列各题。(1)下列物质跟铁反应后的生成物，能跟KSCN溶液作用生成红色物质的是()A．盐酸B．氯气C．CuSO4溶液D．稀硫酸(2)既有氧化性又有还原性的微粒是()A．FeB．Fe2＋C．Fe3＋(3)要除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，可行的方法是()A．滴入KSCN溶液B．通入氯气C．加入铜粉D．加入铁粉(4)当人体缺铁时，可以吃补铁的保健品，人体能够吸收的是＋2价的铁元素。但是＋2价的铁元素很容易被氧化。查看一种补铁的保健品，了解其中铁元素的价态。①你认为可以采取什么方法检验补铁剂中铁元素的价态？________________________________________________________________。②天然食品中含有的大多数是＋3价的铁元素，为了使＋3价的铁元素转化为＋2价的铁元素并被人体较好地吸收，你认为可以采取哪些措施？____________________________【解析】(1)铁跟盐酸、稀硫酸、CuSO4溶液反应后得到＋2价的铁离子，铁跟氯气反应生成FeCl3，Fe3＋能跟KSCN溶液作用生成红色物质而Fe2＋不能。答案为B。(2)只有Fe2＋处于中间价态，既有氧化性，又有还原性。答案为B。(3)除杂的原则是除去杂质而不引入新的杂质。若滴入KSCN溶液，不能除去Fe3＋反而引入了K＋、SCN－等杂质离子；通入氯气，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，反而将Fe2＋氧化为Fe3＋；加入铜粉，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，溶液中增加了Cu2＋；加入铁粉，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。答案为D。(4)①检验铁元素的价态，可以考虑先观察其水溶液颜色的方法：含Fe2＋的溶液呈浅绿色，含Fe3＋的溶液呈棕黄色。然后可以用与NaOH溶液或KSCN溶液反应，观察产物颜色的方法分别检验。②为使铁元素被人体较好地吸收，需将＋3价的铁元素转化为＋2价的铁元素，即要将＋3价的铁元素还原为＋2价的铁元素。可以考虑加还原剂，但该还原剂必须对人体健康无害，如加Fe粉。【答案】(1)B(2)B(3)D(4)①检验铁元素的价态，可以考虑先观察其水溶液颜色的方法：含Fe2＋的溶液呈浅绿色，含Fe3＋的溶液呈棕黄色。然后可以用与NaOH溶液或KSCN溶液反应，观察产物颜色的