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第2章元素与物质世界第3节氧化剂和还原剂课时3探究铁及其化合物的氧化性或还原性目标与素养：1.了解铁及其化合物的主要化学性质。(宏观辨识)2.掌握Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的相互转化。(变化观念)3.掌握Fe2＋、Fe3＋的检验方法。(科学探究)自主预习探新知一、铁及其重要化合物的性质1．铁元素的含量：铁元素在地壳中的含量处于第四位，仅次于____、和。铝氧硅2．铁元素的存在形态(1)游离态：存在于陨铁中。(2)化合态①主要化合价：。②存在形式：主要以矿石的形式存在。如：黄铁矿()、赤铁矿()、磁铁矿()。Fe3O4＋2、＋3FeS2Fe2O33．铁的氧化物名称(化学式)氧化亚铁(FeO)四氧化三铁(Fe3O4)氧化铁(Fe2O3)俗名—_____________________色态____色粉末____色晶体______色粉末铁的价态_______________________与盐酸反应FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O磁性氧化铁铁红黑黑红棕＋2＋2、＋3＋3微点拨：FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，Fe3O4为复杂的氧化物。4．铁的氢氧化物化学式Fe(OH)3Fe(OH)2颜色、状态色固体色固体溶解性溶于水溶于水酸碱性弱碱性弱碱性不红褐白不稳定性受热发生分解：______________________(化学方程式)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3常温下易被空气氧化(白色迅速变为____色，最后变为色)：与非氧化性酸反应(离子方程式)___________________________________________________2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O灰绿红褐Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2OFe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O二、铁及其化合物的氧化性或还原性探究1．预测与假设Fe2＋Fe3＋Fe2．实验方案(1)证明只有氧化性，需加入剂，如铁、铜、锌等。(2)证明只有还原性，需加入剂，如稀硫酸、硫酸铜溶液等。(3)证明有氧化性，需加入剂，如Zn；证明其有还原性，需加入剂，如氯水、稀硝酸等。Fe3＋还原Fe氧化Fe2＋还原氧化3．实验步骤、现象和结论(1)Fe2＋的氧化性和还原性实验探究实验内容实验现象结论加入KSCN溶液，无明显现象，再滴加氯水溶液呈色Fe2＋具有还原性，离子方程式：________________________，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3红2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－溶液由____色变为无色Fe2＋具有氧化性，离子方程式：_________________________浅绿Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋(2)Fe3＋的氧化性实验探究实验内容实验现象结论加入KSCN溶液，溶液呈色，加入足量铁粉后，溶液退色Fe3＋具有氧化性，Fe具有还原性，离子方程式：____________________红2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋加入KSCN溶液，溶液呈色，加入足量铜片后，溶液红色消失，变为蓝色Fe3＋具有氧化性，离子方程式：_______________________红2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(3)Fe的还原性实验探究实验内容实验现象结论铁钉变细，有____生成Fe具有还原性，离子方程式为有色固体析出Fe具有还原性，离子方程式为气体Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑红Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu1．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)在工业中炼制铁单质，所以自然界中无游离态铁。()(3)工业炼铁，需加入还原剂。()(4)钢和铁都是铁的合金，钢不易生锈，生铁易生锈，铁锈的主要成分是Fe3O4。()(5)Fe3＋遇到KSCN溶液会生成红色沉淀。()[答案](1)×(2)×(3)√(4)×(5)×2．下列物质的颜色按红棕色、黑色、红褐色、浅绿色顺序排列的是()A．Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3、FeSO4·7H2OB．Fe3O4、Fe2O3、FeSO4·7H2O、Fe(OH)2C．Fe(OH)2、FeO、FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2OD．FeO、Fe2O3、Fe(OH)3、FeCl3·6H2O[答案]A3．下列铁的单质或化合物中，铁元素只有氧化性的是()A．FeB．FeCl2C．Fe3O4D．FeCl3[答案]D核心突破攻重难Fe、Fe2＋、Fe3＋间的相互转化1.Fe、Fe2＋、Fe3＋间的相互转化关系——铁三角2．常见的转化反应如下(1)Fe→Fe2＋：加弱氧化剂，如I2、H＋、Cu2＋、Fe3＋等。Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。(2)Fe→Fe3＋：加强氧化剂，如O2、Cl2、Br2等。2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3。(3)Fe2＋→Fe3＋：加强氧化剂，如Cl2、O2、Br2、H2O2等。2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。(4)Fe3＋→Fe2＋：加还原剂，如Fe、Cu、I－等。Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。(5)Fe2＋→Fe：加强还原剂，如Zn、Al、C、CO等。Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe，CO＋FeO=====高温Fe＋CO2。(6)Fe3＋→Fe：加强还原剂，如Zn、Al、CO、H2等。Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2，3H2＋Fe2O3=====高温2Fe＋3H2O(g)。【典例1】将单质Fe、Cu与FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液一起放进某容器内，根据下述不同情况，填写金属或金属离子。(1)充分反应后，如果Fe有剩余，则溶液中不可能有____________________________________________________。(2)充分反应后，如果溶液中还有大量Fe3＋，则还含有________，________有剩余。(3)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________。[解析]根据Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，若Fe有剩余，则容器中只有Fe2＋，不可能有Fe3＋、Cu2＋；如果容器内还有大量Fe3＋，则还含有Cu2＋和Fe2＋，一定没有Fe和Cu。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。[答案](1)Fe3＋、Cu2＋(2)Cu2＋、Fe2＋Fe、Cu(3)Fe3＋、Fe(1)FeCl2溶液中混有少量FeCl3时，如何除去杂质？(2)FeCl3溶液中混有FeCl2时，如何除去杂质？[答案](1)向溶液中加入足量的铁粉，使FeCl3和Fe充分反应生成FeCl2，然后过滤除去多余的Fe。(2)向溶液中加入足量的氯水，使FeCl2转化为FeCl3。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()A．氢气B．氯气C．浓盐酸D．稀硫酸[答案]BFe2＋、Fe3＋的检验方法1.观察溶液颜色法2．KSCN溶液和氯水法3．NaOH溶液法4．KMnO4溶液法【典例2】选择合适的试剂完成甲、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的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溶液氢氧化钠溶液B酸性KMnO4溶液KSCN溶液CKOH溶液溴水D溴水酸性KMnO4溶液B[甲组，在Fe3＋存在的条件下，检验Fe2＋时要排除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。酸性KMnO4溶液符合条件：5Fe2＋＋MnO－4＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，现象为紫色变浅(或退去)。乙组，在Fe2＋存在的条件下，用KSCN溶液检验Fe3＋，Fe2＋无干扰。](1)混合物质检验选择实验方案时要注意排除干扰，选择无干扰的实验方案。(2)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，可用于微量Fe3＋的检验。(3)溶液中同时含有Fe2＋和Fe3＋，若检验Fe2＋，不能用NaOH溶液或KSCN溶液和氯水，因为Fe3＋的存在对Fe2＋的检验起干扰作用。1．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是()①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A．①②B．③②C．③①D．①②③C[Fe3＋遇SCN－呈现红色，而Fe2＋遇SCN－不显红色。加入KSCN溶液不显红色证明无Fe3＋，再加氯水，如有Fe2＋，则可被氧化为Fe3＋，遇SCN－显红色。KMnO4溶液也能氧化Fe2＋，但因其本身呈紫红色，使Fe3＋与SCN－作用显示的红色不易观察。]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＋C[A项，Fe2＋遇到KSCN溶液不变色，Fe2＋是否存在不确定；B项，Fe3＋干扰Fe2＋，若原溶液中含有Fe3＋不含Fe2＋也会产生同样的现象；D项，Mg(OH)2为白色沉淀被红褐色沉淀掩盖，不确定。]当堂达标提素养1．铁有＋2价和＋3价两种价态，下列有关反应中不涉及铁元素价态变化的是()A．铁与稀硫酸反应B．铁在氧气中燃烧，其产物溶于盐酸中可得到两种盐C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色D．氢氧化铁受热分解[答案]D2．下列离子方程式中，正确的是()A．铁与盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑B．氯气与氯化亚铁溶液反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3C．氯化铁溶液与铁反应：Fe3＋＋Fe===2Fe2＋D．氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓D[A项，应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；B项，应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；C项，应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。]3．下列反应中有三价铁生成的是()①铁丝在空气中生锈②向FeBr2溶液中通入足量Cl2③将铁片置于CuCl2溶液中④Fe(OH)2暴露在空气中⑤向FeSO4溶液中滴加双氧水⑥高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4A．①②③④⑤B．②③④⑤C．①②④⑤⑥D．全部C[O2、Cl2、H2O2(双氧水)均可把Fe或二价铁氧化为三价铁，Fe3O4中既含二价铁，又含三价铁，Cu2＋只能把Fe氧化为Fe2＋。]4．下列说法正确的是()A．Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe(OH)3B．Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液不会显红色C．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁D．Fe3＋具有氧化性，据此可用KSCN溶液鉴别Fe3＋[答案]C5．根据以下反应，写出各物质的化学式及①②③的方程式(化学方程式或离子方程式)。(1)A是________，B是________，C是________，D是________。(2)①化学反应方程式：________________________________；②离子方程式：_______________________________________；③离子方程式：___________________________