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第1课时亚铁盐和铁盐第3章物质的性质与转化第1节铁的多样性1.根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究,能从宏观和微观相结合的视角认识铁及其重要化合物的主要性质。2.能独立或与同学合作完成实验,记录实验现象和数据,完成实验报告,并能主动进行交流,逐步提升科学探究与创新能力。3.应用氧化还原反应原理和实验研究铁的重要化合物间的转化关系,掌握Fe3+、Fe2+的检验,培养证据推理与模型认知的意识。知识铺垫新知预习自主测试1.铁元素的常见化合价有0价、+2价和+3价,分别举一例写出对应物质的化学式Fe、FeCl2、FeCl3。2.一般来说,元素处于高价态时具有氧化性,元素处于最低价态时只具有还原性,元素处于中间价态时既有氧化性又有还原性,请判断下列反应中铁元素表现的是氧化性还是还原性。(1)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2氧化性。(2)Fe+2H+Fe2++H2↑还原性。(3)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-还原性。知识铺垫新知预习自主测试一、铁元素的存在1.含量铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝。2.存在形态(1)游离态:存在于陨铁中。(2)化合态:主要以+2、+3价铁的化合物存在。如黄铁矿(FeS2)、赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)等。知识铺垫新知预习自主测试二、Fe2+、Fe3+的性质1.实验预测与假设序号预测与假设实验方案(1)Fe3+具有氧化性加入还原剂,如铁粉、锌片、铜片等(2)Fe具有还原性加入氧化剂,如FeCl3溶液、氯气等(3)Fe2+既有氧化性又有还原性加入还原剂证明氧化性,如锌片等;加入氧化剂证明还原性,如新制氯水、酸性高锰酸钾溶液等知识铺垫新知预习自主测试2.实验操作与现象实验内容实验现象实验结论及有关反应的离子方程式加入KSCN溶液,溶液呈红色,加入足量铁粉后,溶液呈浅绿色Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(红色),Fe3+具有氧化性,Fe具有还原性:Fe+2Fe3+3Fe2+加入KSCN溶液,溶液仍呈浅绿色,滴加新制氯水后,溶液呈红色Fe2+有还原性:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-知识铺垫新知预习自主测试实验内容实验现象实验结论及有关反应的离子方程式溶液由浅绿色变为无色Fe2+有氧化性:Fe2++ZnZn2++Fe溶液由紫色变为棕黄色Fe2+有还原性:5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O知识铺垫新知预习自主测试【微思考1】实验室中盛FeSO4溶液的试剂瓶中,通常加些铁屑或铁钉,这是为什么?提示:Fe2+具有较强还原性,易被氧化而变质。因此向盛有亚铁盐溶液的试剂瓶中加单质铁的目的是防止Fe2+被氧化。【微思考2】如何除去FeCl3溶液中混有的杂质FeCl2?提示:通入Cl2或滴加氯水或加入“绿色”氧化剂H2O2溶液:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、2Fe2++H2O2+2H+2H2O+2Fe3+。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)铁元素在地壳中含量位于第三位。()(2)自然界中无游离态铁。()(3)工业炼铁,需加入还原剂。()(4)钢和生铁都是铁的合金,钢不易生锈,生铁易生锈,铁锈的主要成分是Fe3O4。()答案:(1)×(2)×(3)√(4)×解析:铁元素在地壳中含量位于第四位。游离态的铁存在于陨石中。工业炼铁的一般过程是Fe2O3Fe。铁锈的主要成分是Fe2O3。知识铺垫新知预习自主测试2.(1)向FeCl2溶液中通入Cl2,现象是:溶液由变为。(2)足量的Cl2与Fe反应的化学方程式为,Fe与稀硫酸反应的离子方程式为。答案:(1)浅绿色棕黄色(2)2Fe+3Cl22FeCl3Fe+2H+Fe2++H2↑探究1探究2素养脉络随堂检测Fe2+、Fe3+的性质问题探究在FeCl3和CuCl2的混合溶液中,加入过量的铁粉,充分反应后,溶液中的金属离子有哪些?提示:氧化性Fe3+Cu2+,加入过量铁粉,发生反应:2Fe3++Fe3Fe2+,Fe+Cu2+Cu+Fe2+,则充分反应后溶液中的金属离子是Fe2+。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳(1)Fe2+既具有还原性又具有氧化性,可以被氧化为Fe3+,也可以被还原为Fe。①当Fe2+遇到强氧化剂时,被氧化为Fe3+,如2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。②当Fe2+遇到C、Al、Zn、CO等还原剂时,可以被还原为Fe,如Fe2++ZnZn2++Fe,FeO+COFe+CO2。(2)Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为Fe2+或Fe。①Fe3+被C、CO、Al等还原为Fe,如Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3。②Fe3+被Fe、Cu等还原为Fe2+,如2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析例1已知下述三个实验均能发生化学反应:①将光亮的铁钉放入硫酸铜溶液中②向硫酸亚铁溶液中滴入几滴双氧水③将铜丝放入氯化铁溶液中。下列判断正确的是()A.实验①中铁钉做氧化剂B.实验②中Fe2+具有还原性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+探究1探究2素养脉络随堂检测答案:B解析:铁和硫酸铜发生置换反应生成铜和硫酸亚铁,铁是还原剂,A项错误;向硫酸亚铁溶液中滴入几滴双氧水,亚铁离子被氧化生成铁离子,体现亚铁离子的还原性,B项正确;将铜丝放入氯化铁溶液中生成氯化亚铁和氯化铜,不是置换反应,C项错误;氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,则氧化性是Fe3+Cu2+Fe2+,D项错误。探究1探究2素养脉络随堂检测方法规律铁、铜及其化合物在溶液中的共存规律(1)Fe能与Fe3+、Cu2+发生反应,因而当溶液中有Fe粉剩余时,溶液中不可能大量存在Fe3+、Cu2+。由于氧化性Fe3+Cu2+,所以向Fe3+、Cu2+的混合溶液中加入铁粉,铁先与Fe3+反应;由于还原性FeCu,所以向Fe3+的溶液中加入Fe、Cu混合物,Fe先反应。(2)Cu能与Fe3+发生反应,因此当有Cu析出时,溶液中不可能大量存在Fe3+。(3)Fe2+与Fe3+、Cu2+、Fe、Cu均能大量共存。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练1-1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与过量稀硫酸反应后,再向其中加H2O2溶液③Fe(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①B.只有①②C.只有①②③D.全部答案:C解析:①中的Cl2氧化性强,它能将铁氧化为+3价,由于不是在溶液中反应,因此过量的铁不会将氯化铁还原。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2+,向其中加H2O2溶液后,由于H2O2是一种常见的氧化剂,能将Fe2+氧化成Fe3+。③从表面上看不会发生反应,但实际上发生了Fe2+被硝酸氧化的反应。④中首先发生Fe与盐酸反应生成FeCl2、Fe2O3与盐酸反应生成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。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练1-2实验室在含Fe3+的溶液中加入铜粉与铁粉,充分反应后发现溶液中有Cu2+存在,下列说法错误的是()A.容器中肯定无Fe粉存在B.容器中肯定无Cu粉存在C.溶液中Fe2+比Cu2+多D.溶液中可能存在Fe3+答案:B解析:由于铁的还原性比铜的强,因而铁粉先与Fe3+反应,Fe3+的氧化性强于Cu2+,Cu和Fe3+可以发生反应,溶液中有Cu2+存在,说明铁粉反应完全,铜粉也发生了反应,但不能判断铜粉过量或不足,溶液中发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+、Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+。由以上分析可知,容器中肯定无Fe粉存在,A项正确;容器中可能有Cu粉存在,B项错误;根据反应方程式可知,溶液中Fe2+比Cu2+多,C项正确;溶液中可能存在Fe3+,D项正确。探究1探究2素养脉络随堂检测Fe2+、Fe3+的检验问题探究为了检验某未知溶液是不是FeCl2溶液,一位同学设计了以下实验方案加以证明。方案:向一支装有该未知溶液的试管中先通入氯气,再滴加KSCN溶液,溶液呈现红色,证明该未知溶液是FeCl2溶液。此方案是否合理?若不合理,要检验Fe2+应如何操作?提示:不合理。Fe2+的检验要注意排除Fe3+的干扰,若先通Cl2再滴加KSCN溶液,溶液呈现红色说明溶液中有Fe3+,但无法说明Fe3+来源于Fe2+还是原溶液。应该先加KSCN溶液,无现象,再通入氯气,若溶液变红色,则说明原溶液含有Fe2+。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳Fe2+、Fe3+的检验方法方法Fe3+Fe2+溶液颜色(棕)黄色浅绿色加碱溶液(如NaOH溶液)现象红褐色沉淀白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀离子方程式Fe3++3OH-Fe(OH)3↓Fe2++2OH-Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3加KSCN溶液现象显红色(常用方法)无明显现象,再加氯水显红色离子方程式Fe3++3SCN-Fe(SCN)32Fe2++Cl22Fe3++2Cl-Fe3++3SCN-Fe(SCN)3酸性KMnO4溶液无明显现象紫红色褪去探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析例2下列离子的检验方法合理的是()A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+答案:C探究1探究2素养脉络随堂检测解析:KSCN与Fe3+反应的离子方程式为Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3,而Fe2+与KSCN不反应,如果该溶液既含Fe3+,又含Fe2+,滴加KSCN溶液,溶液呈红色,证明存在Fe3+而不能证明没有Fe2+,故A项错误;若原溶液中含Fe2+,通入Cl2将Fe2+氧化成Fe3+,滴加KSCN溶液后显红色,若原溶液中不含Fe2+,含有Fe3+,通入Cl2,加入KSCN溶液同样可以变血红色,故B项错误;加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+,故C项正确;氢氧化镁为白色沉淀,能被红褐色沉淀掩盖,无法确定是否含有镁离子,故D项错误。探究1探究2素养脉络随堂检测方法规律(1)Fe3+的检验方法很多,但在没有特殊要求的条件下,最好选择KSCN溶液,因为此法最灵敏。(2)检验Fe2+的最好方法:加KSCN溶液(无明显现象),然后加氯水(溶液变红色)。试剂顺序不能颠倒,若先滴入氯水或双氧水,再加入KSCN溶液,溶液显红色,排除不了原溶液中可能含Fe3+的干扰。也不能选用加KSCN溶液(无明显现象),然后加酸性高锰酸钾溶液(溶液变红色)的方案,因为KMnO4本身显紫红色,对实验现象有所干扰。(3)若溶液中同时含有Fe3+、Fe2+,因为Fe3+对Fe2+的检验造成干扰,通常取少量溶液置于试管中,向溶液中滴加适量酸性高锰酸钾溶液(溴水),溶液紫红色(橙黄色)褪去,说明含有Fe2+。另取少量溶液置于试管中加入KSCN溶液,显红色,说明溶液中含Fe3+。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练2-1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()试剂选项甲组乙组A新制氯水、KSCN溶液NaOH溶液B酸性KMnO4溶液KSCN溶液CKOH溶液溴水D溴水酸性KMnO4溶液答案:B探究1探究2素养脉络随堂检测解析: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。只有酸性KMnO4溶液符合条件:,实验现象是紫色变浅(或褪去)。乙组,在Fe2+存在的条件下,