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第3章物质的性质与转化第1节铁的多样性第1课时亚铁盐和铁盐一、铁及其铁元素的存在1.含量:铁元素在地壳中的含量处于第四位,仅次于___、___和___。氧硅铝2.存在形态(1)游离态:如陨铁。(2)化合态:【巧判断】(1)铁元素在地壳中以游离态和化合态形式存在。()提示:×。铁元素在地壳中仅以化合态形式存在,在陨铁中才以游离态形式存在。(2)生活中使用铁锅可以有效补铁。()提示:√。生活中使用铁锅,铁与酸性物质(如食醋)反应生成亚铁盐,可有效补铁。【情境·思考】杜甫是唐代伟大诗人,他的代表作之一——《自京赴奉先县咏怀五百字》中有句千古名句:“朱门酒肉臭,路有冻死骨。”这里为何称为“朱门”呢?提示:古代王公贵族的住宅大门用氧化铁漆成红色,表示尊贵,称为“朱门”,后来借指豪富人家。二、亚铁盐和铁盐的性质1.组成及实例亚铁盐铁盐组成组成中含有____的盐组成中含有____的盐实例FeSO4、FeCl2、Fe(NO3)2等Fe2(SO4)3、FeCl3、Fe(NO3)3等Fe2+Fe3+2.性质的预测与探究(1)预测。①研究物质性质的两个基本角度②亚铁盐和铁盐的性质的预测——化合价角度(2)探究——以FeSO4、FeCl3为例。①知识支持:Fe3+和KSCN溶液发生反应,生成_________溶液。②可供选择的试剂：FeSO4溶液、FeCl3溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KI溶液、0.1mol·L-1KSCN（硫氰酸钾）溶液、稀硫酸、淀粉溶液、NaOH溶液、铁粉、锌片、铜片。红色③探究实验:物质预测性质操作现象FeSO4还原性①向FeSO4溶液中加入KSCN溶液②滴加氯水①_____________②_____________向酸性KMnO4溶液中逐滴加入FeSO4溶液至过量酸性KMnO4溶液的_______________氧化性向FeSO4溶液中加入足量锌片溶液__________________无明显现象溶液呈红色紫红色逐渐褪去由浅绿色变为无色物质预测性质操作现象FeCl3氧化性①向FeCl3溶液中加入KSCN溶液②加入足量铁粉①___________②_________①向FeCl3溶液中加入KSCN溶液②加入足量铜片①___________②溶液由______________①向FeCl3溶液中加入KI溶液②加入淀粉溶液①溶液变黄色②溶液_____溶液变红色红色褪去溶液变红色红色变为蓝色变蓝④结论:a.亚铁盐具有还原性,能被常见的氧化剂氧化,如能使酸性KMnO4溶液_________,能被氯气氧化,离子方程式为__________________________;亚铁盐具有氧化性,能被常见的还原剂还原,如与Zn反应的离子方程式为_____________________。褪色2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-Fe2++Zn====Fe+Zn2+b.铁盐具有氧化性,能被常见的还原剂还原,如与Cu反应的离子方程式为_________________________;与Fe反应的离子方程式为_____________________;与KI溶液反应的离子方程式为______________________。2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+2Fe3++Fe====3Fe2+2Fe3++2I-====2Fe2++I2【情境·思考】印刷电路板的过程:在复合物材料板上单面附有一薄层铜板,印刷电路时将电路部分以抗腐蚀的涂料印在铜板一面上,放入三氯化铁溶液中,没有印刷上涂料的铜被腐蚀掉,最后只剩下电路部分。上述过程发生的反应中FeCl3表现什么性质?如何证明最后的腐蚀液是否还含有FeCl3?提示:腐蚀电路板时发生反应2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+,FeCl3表现氧化性。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+。知识点一Fe2+、Fe3+的性质及应用【重点释疑】1.Fe2+既有氧化性又有还原性如2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-;Zn+Fe2+====Fe+Zn2+。2.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。高温====3.含铁物质的分离与除杂主要物质杂质除杂方法Fe2+Fe3+加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或通入Cl2Fe2+Cu2+加过量铁粉后过滤【易错提醒】(1)虽然Fe2+既有氧化性又有还原性,但以还原性为主。(2)不同价态铁元素间的转化属于氧化还原反应,在选择氧化剂时可以根据如下规律判断:需要失去2个电子,而只需失去1个电子,但前者比后者要容易得多,因此需弱的氧化剂即可,而则需要强氧化剂才能实现。02FeFe23FeFe02FeFe23FeFe【思考·讨论】(1)FeCl3溶液中逐渐加入锌粉的反应情况如何?提示:FeCl3溶液中逐渐加入锌粉,开始FeCl3溶液过量,首先发生反应:2Fe3++Zn====2Fe2++Zn2+,当锌粉过量后发生反应:Fe2++Zn====Fe+Zn2+。(2)金属阳离子被还原一定得到金属单质吗?提示:不一定。Fe3+被还原可以生成Fe,也可以生成Fe2+。【案例示范】【典例】(2019·济南高一检测)将铁粉、铜粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(容器不参与反应),试判断下列情况溶液中存在的金属离子和金属单质。(1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有________。(2)若CuCl2有剩余,则容器中一定有________,可能有________。(3)若FeCl3和CuCl2都有剩余,则容器中不可能有________,一定有________。(4)若FeCl3有剩余,则容器中不可能有________。【思维建模】解答有关类试题的思维流程如下:【解析】本题涉及的反应有:Fe+2FeCl3====3FeCl2,Fe+CuCl2====Cu+FeCl2,Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2。(1)中铁粉有剩余,因铁粉能够与Fe3+、Cu2+反应,故容器中就不可能有Fe3+、Cu2+。(2)中CuCl2有剩余,则容器中一定有Fe2+。若有铜粉剩余,则无Fe3+;若无铜粉剩余,溶液中可能有Fe3+。(3)中FeCl3和CuCl2都有剩余,容器中不可能有铁粉、铜粉,因二者都能与Fe3+反应,但一定有Fe2+。(4)中FeCl3有剩余,同理分析容器中不可能有铁粉、铜粉。答案:(1)Fe3+、Cu2+(2)Fe2+Fe3+(或铜粉)(3)铁粉、铜粉Fe2+(4)铁粉、铜粉【母题追问】(1)充分反应后,如果容器内有较多Cu2+和相当量的Cu,则容器内不可能有________。提示:Fe3+和Fe。如果容器内有较多Cu2+和相当量的Cu,Fe能置换出铜,Fe3+能氧化Cu。则容器内不可能有Fe3+和Fe。(2)若反应后溶液中只有一种金属阳离子,则该离子是________。提示:Fe2+。因氧化性顺序为Fe3+Cu2+Fe2+,故剩余一种金属离子,只能是Fe2+。【迁移·应用】(2019·成都高一检测)FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是()A.溶液中一定不含Fe3+B.溶液中一定含Fe2+C.溶液中一定含Cu2+D.剩余固体中一定含铜【解析】选C。反应后仍有固体存在,有两种可能,一是固体为单质铜,此时溶液中一定无Fe3+,一定有Fe2+,Cu2+可能有也可能没有。二是固体为铁和铜的混合物,此时溶液中一定无Fe3+和Cu2+,一定有Fe2+,故应选C。【补偿训练】1.(2019·张掖高一检测)将适量铁粉放入三氯化铁溶液中,完全反应后,溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等,则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比是()A.2∶3B.3∶2C.1∶2D.1∶1【解析】选A。Fe与Fe3+发生反应:2Fe3++Fe====3Fe2+,假设生成Fe2+的浓度为3amol·L-1,则反应的Fe3+为2amol·L-1,故有n(Fe3+,已反应)∶n(Fe3+,未反应)=(2a)∶(3a)=2∶3。2.(2019·三亚高一检测)下列离子方程式中,正确的是()A.铁与盐酸反应:2Fe+6H+====2Fe3++3H2↑B.氯化铁溶液与铁反应:Fe3++Fe====2Fe2+C.氧化亚铁与稀盐酸反应:FeO+2H+====Fe3++H2OD.氯化铁溶液与铜反应:2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+【解析】选D。A.铁与盐酸反应产生Fe2+和氢气,反应的离子方程式是Fe+2H+====Fe2++H2↑,错误;B.氯化铁溶液与铁反应产生氯化亚铁,反应要符合电子守恒和电荷守恒,离子方程式是2Fe3++Fe====3Fe2+,错误;C.氧化亚铁与稀盐酸发生反应,产生氯化亚铁和水,该反应是复分解反应,反应前后元素的化合价不变,离子方程式是FeO+2H+====Fe2++H2O,错误;D.氯化铁溶液与铜反应,产生氯化亚铁和氯化铜,离子方程式是2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+,正确。【素养提升】铁是人体必需的微量元素之一,在人体内有非常重要的生理作用,主要存在于红细胞中及单核巨噬细胞系统内,正常成人每日需要摄入的铁量约为1～2毫克。铁的来源主要靠饮食提供,含铁量较高的食物有动物的肝、肾、肉类、血制品以及蛋黄、海带、紫菜、黑木耳、豆类、叶绿素等,长期素食的人易缺铁。(1)利用氧化还原反应的知识分析Fe2+、Fe3+具有哪些性质?提示:Fe2+中铁为+2价,处于中间价态,既具有氧化性又具有还原性;Fe3+中铁为+3价,处于最高价态,只有氧化性。(2)在人体中进行Fe2+Fe3+的转化时,①中的Fe2+、②中的Fe3+分别起什么作用?说明原因。提示:①中Fe2+的化合价升高,Fe2+作还原剂;②中Fe3+的化合价降低,作氧化剂。(3)已知人体难以吸收利用三价铁,易吸收利用二价铁,医生建议在补铁的同时食用蔬菜,你知道蔬菜在此过程中起到什么作用吗?提示:由提示可知,食用蔬菜的目的是将三价铁转化为二价铁,故蔬菜起到还原剂的作用。(4)市场出售的某种麦片中含有微量的颗粒细小的还原铁粉。试用化学方程式说明铁粉的作用。提示:铁粉在人体胃酸的作用下发生反应:Fe+2H+====Fe2++H2↑,转化为亚铁盐,补充铁元素。知识点二Fe2+、Fe3+的检验【重点释疑】1.Fe2+的检验2.Fe3+的检验【易错提醒】Fe3+、Fe2+的检验注意事项(1)Fe3+呈棕黄色,Fe2+呈浅绿色,但一般不用于离子的检验。(2)溶液中同时存在Fe2+、Fe3+时,可用KSCN溶液检验Fe3+的存在,Fe2+对Fe3+的检验形不成干扰。(3)Fe3+与硫氰化钾反应生成红色物质,但不是红色沉淀。【思考·讨论】(1)向未知溶液中加入氯水,再加入KSCN溶液,溶液变红色,能否证明溶液中含有Fe2+?提示:不能。若原溶液中含有Fe3+,即使不含Fe2+,加入KSCN溶液,溶液也变红色;利用KSCN溶液检验Fe2+,必须首先证明原溶液中不含Fe3+。(2)如何证明含有Fe3+的溶液中是否含有Fe2+?提示:由于溶液中含有Fe3+,利用NaOH溶液或KSCN溶液都无法证明溶液中是否含有Fe2+;可以利用Fe2+的还原性,向溶液中加入少量酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去证明溶液中含有Fe2+。【案例示范】【典例】某同学为了检验家中的一瓶补铁药(主要成分为FeSO4)是否变质,查阅了有关资料,得知Fe2+能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色,并结合已学的知识设计了如下实验:将药片除去糖衣研细后,溶解过滤,取滤液分别加入两支试管中,在一支试管中滴入酸性高锰酸钾溶液,在另一支试管中滴入KSCN溶液。请你填出该同学实验中出现以下现象时应得出的结论:(1)①若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色,滴入KSCN溶液后不变红,可以得出什么结论?②