2020-2021學(xué)年高中化學(xué)新教材魯科版必修第1冊(cè)學(xué)案：第3章 第1節(jié)　鐵的多樣性

1、第1節(jié)鐵的多樣性發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.基于元素的價(jià)態(tài)和物質(zhì)的所屬類別，完整有序地寫出含鐵元素的物質(zhì)的化學(xué)式。2.掌握鐵單質(zhì)、鐵的氧化物、鐵的氫氧化物、亞鐵鹽、鐵鹽的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)、典型實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象；能書寫主要化學(xué)方程式和離子方程式；知道fe2、fe3的檢驗(yàn)。3.能從物質(zhì)的類別、元素價(jià)態(tài)的角度，依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)和氧化還原反應(yīng)原理，預(yù)測含鐵元素的物質(zhì)性質(zhì)及物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)初步驗(yàn)證，并能分析解釋有關(guān)現(xiàn)象；并能利用含鐵元素的物質(zhì)性質(zhì)和轉(zhuǎn)化關(guān)系，設(shè)計(jì)制備、分離、檢驗(yàn)等簡單任務(wù)的方案。4.分析含鐵元素的物質(zhì)性質(zhì)，分析生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題，如補(bǔ)鐵劑中鐵元素的價(jià)態(tài)的檢驗(yàn)、線路板廢液的回收利用。一、鐵

2、元素在自然界中的存在1鐵元素的含量：鐵元素在地殼中的含量處于第四位，僅次于氧、硅和鋁元素。2鐵元素的存在形態(tài)(1)游離態(tài)：存在于隕鐵中。(2)化合態(tài)主要化合價(jià)：2、3。存在形式：主要以礦石的形式存在。如黃鐵礦(fes2)、赤鐵礦(fe2o3)、磁鐵礦(fe3o4)等。二、亞鐵鹽和鐵鹽以feso4、fecl3為例探究亞鐵鹽和鐵鹽的性質(zhì)1預(yù)測與假設(shè)(1)從物質(zhì)類別角度：亞鐵鹽和鐵鹽都能與堿溶液反應(yīng)生成相應(yīng)的鐵的氫氧化物。(2)從化合價(jià)角度：fe3具有較強(qiáng)氧化性；fe2既有氧化性又有還原性。2實(shí)驗(yàn)方案(1)證明fe2、fe3與oh能反應(yīng)，需向亞鐵鹽、鐵鹽溶液中滴加堿性試劑，如naoh溶液。(2)證明

3、fe3具有氧化性，需加入還原劑，如鐵、銅、ki溶液。(3)證明fe2具有氧化性，需加入還原劑，如鋅，證明其具有還原性，需加入氧化劑，如氯水、酸性kmno4等。3實(shí)驗(yàn)步驟、現(xiàn)象和結(jié)論(1)fe2、fe3與堿的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論先生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色沉淀有關(guān)方程式有：fe22oh=fe(oh)24fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3生成紅褐色沉淀離子方程式有：fe33oh=fe(oh)3(2)fe3的氧化性實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論加入kscn溶液，溶液呈紅色，加入足量鐵粉后，溶液褪色fe3具有氧化性，fe具有還原性，離子方程式：2fe3fe=3fe2加入k

4、scn溶液，溶液呈紅色，加入足量銅片后，溶液紅色消失，變?yōu)樗{(lán)色fe3具有氧化性，離子方程式：2fe3cu=2fe2cu2(3)fe2的氧化性和還原性實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論加入kscn溶液，無明顯現(xiàn)象，再滴加氯水溶液呈紅色fe2具有還原性，離子方程式：2fe2cl2=2fe32cl，fe33scn=fe(scn)3加入feso4溶液，酸性kmno4溶液紫紅色褪去，溶液略呈黃色fe2具有還原性，被酸性kmno4氧化為fe3溶液由淺綠色變?yōu)闊o色fe2具有氧化性，離子方程式：fe2zn=zn2fe三、鐵、鐵的氧化物和鐵的氫氧化物1鐵單質(zhì)(1)物理性質(zhì)色、態(tài)密度熔點(diǎn)導(dǎo)熱性、延展性導(dǎo)電性特性銀白色固

5、體7.86_g·cm31 538 良好比銅、鋁差能被磁鐵吸引(2)化學(xué)性質(zhì)與酸反應(yīng)生成氫氣：與鹽酸、硫酸反應(yīng)的離子方程式為fe2h=fe2h2。與某些鹽溶液發(fā)生置換反應(yīng)：與硫酸銅溶液反應(yīng)的離子方程式為fecu2=fe2cu。與非金屬反應(yīng)a與氧氣反應(yīng)：3fe2o2fe3o4。b與氯氣反應(yīng)：2fe3cl22fecl3。鐵與水的反應(yīng)：.鐵與冷水不反應(yīng)，但在空氣中的氧氣和水蒸氣的作用下，易腐蝕。.鐵與水蒸氣的反應(yīng)：方法方法一方法二實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用小試管收集一試管氣體，點(diǎn)燃，聽到輕微爆鳴聲用火柴點(diǎn)燃肥皂泡，聽到爆鳴聲實(shí)驗(yàn)結(jié)論鐵與水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為3fe4h2o(g)fe3o44h22.

6、鐵的氧化物名稱(化學(xué)式)氧化亞鐵(feo)四氧化三鐵(fe3o4)氧化鐵(fe2o3)俗名磁性氧化鐵鐵紅色態(tài)黑色粉末黑色晶體紅棕色粉末鐵的價(jià)態(tài)22、33與鹽酸反應(yīng)feo2h=fe2h2ofe3o48h=fe22fe34h2ofe2o36h=2fe33h2o與鋁粉反應(yīng)3feo2al3feal2o32alfe2o32feal2o3微點(diǎn)撥：(1)feo、fe2o3均為堿性氧化物，fe3o4為復(fù)雜的氧化物。(2)feo、fe2o3、fe3o4、mno2、wo3、v2o5等難熔金屬氧化物與鋁粉的反應(yīng)也叫鋁熱反應(yīng)，常用kclo3和鎂條引發(fā)該反應(yīng)。3鐵的氫氧化物fe(oh)2fe(oh)3顏色、狀態(tài)白色固體

7、紅褐色固體與鹽酸反應(yīng)(寫化學(xué)方程式)fe(oh)22hcl= fecl22h2ofe(oh)33hcl= fecl33h2o受熱分解(寫化學(xué)方程式)2fe(oh)33h2o制備可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應(yīng)fe22oh=fe(oh)2可溶性鐵鹽與堿溶液反應(yīng)fe33oh=fe(oh)3轉(zhuǎn)化在空氣中，fe(oh)2能夠迅速地被氧氣氧化成fe(oh)3，現(xiàn)象是白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，化學(xué)方程式為4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3四、鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系1繪制鐵及其化合物的“價(jià)類”二維圖。答案2補(bǔ)鐵劑中鐵元素價(jià)態(tài)的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論(1)取少量補(bǔ)鐵口服液于試管中，滴入

8、kscn溶液a.不變紅無fe3b.變紅有fe3(2)若出現(xiàn)現(xiàn)象a，向反應(yīng)后的溶液中滴加氯水溶液變紅有fe2(3)若出現(xiàn)現(xiàn)象b，另取補(bǔ)鐵劑滴加酸性kmno4溶液紫紅色褪去有fe2紫紅色不褪去無fe21判斷正誤(正確的打“”，錯(cuò)誤的打“×”)。(1)鐵元素在地殼中含量位于第三位。 ()(2)在工業(yè)中煉制鐵單質(zhì)，所以自然界中無游離態(tài)鐵。()(3)fe3轉(zhuǎn)化為fe2時(shí)，需加入氧化劑才能實(shí)現(xiàn)。()(4)鋼和鐵都是鐵的合金，鋼不易生銹，生鐵易生銹，鐵銹的主要成分是fe3o4。()(5)fe3遇到kscn溶液會(huì)生成紅色沉淀。()答案(1)×(2)×(3)×(4)

9、15;(5)×2下列關(guān)于fe2和fe3的敘述中，錯(cuò)誤的是()afe2的水溶液為淺綠色bfe3的水溶液為黃色cfe3具有氧化性，fe2具有還原性dfe3溶液中滴入含scn的溶液，立即出現(xiàn)紅色沉淀dd項(xiàng)中產(chǎn)生的是紅色溶液。3金屬單質(zhì)a可發(fā)生以下反應(yīng)。試判斷：(1)a、b、c、d、e分別是(寫化學(xué)式，b寫主要成分)a_、b_、c_、d_、e_。(2)寫出反應(yīng)和的離子方程式：_；_。解析推斷題的解題思路：根據(jù)物質(zhì)的物理性質(zhì)(特別是色、態(tài))和化學(xué)性質(zhì)(相互轉(zhuǎn)化關(guān)系、反應(yīng)條件等)，找出具有特征條件的物質(zhì)，再由相互轉(zhuǎn)化關(guān)系逐步推斷。如本題中結(jié)合b、c的顏色及與cucl2溶液、稀鹽酸反應(yīng)的性質(zhì)可推知

10、a為fe。答案(1)fefe2o3fe3o4cuh2(2)fecu2=fe2cufe2h=fe2h2fe、fe2、fe3間的相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)室中常見的可溶性的亞鐵鹽有fecl2、feso4、fe(no3)2等，其溶液是淺綠色，亞鐵鹽中fe2易被氧化，故其晶體應(yīng)密閉保存。常見的可溶性的鐵鹽有fecl3、fe2(so4)3、fe(no3)3等，其溶液一般呈黃色。鐵鹽固體易潮解，也應(yīng)密閉保存。1fecl2溶液中混有少量fecl3時(shí)，如何除去雜質(zhì)？提示：向溶液中加入足量的鐵粉，使fecl3和fe充分反應(yīng)生成fecl2，然后過濾除去多余的fe。2若用過量的鋅和fecl3溶液反應(yīng)，產(chǎn)物是fecl2嗎？提示：產(chǎn)

11、物不是fecl2。因?yàn)殇\比鐵活潑，所以過量的鋅會(huì)和fecl2反應(yīng)生成fe，鋅的表面會(huì)變黑。3fecl3溶液中混有fecl2時(shí)，如何除去雜質(zhì)？提示：向溶液中加入足量的氯水，使fecl2轉(zhuǎn)化為fecl3。4fecl2溶液中混有cucl2時(shí)，如何除去雜質(zhì)？提示：加入鐵粉，使cu2轉(zhuǎn)化為cu，過濾除去。5為什么保存硫酸亞鐵溶液時(shí)常加入少量鐵粉？提示：fe2具有較強(qiáng)的還原性，易被氧化變質(zhì)，向盛放亞鐵鹽溶液的試劑瓶中加入少量鐵粉的目的是防止fe2被氧化為fe3。1fe、fe2、fe3間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系鐵三角2常見的轉(zhuǎn)化反應(yīng)如下(1)fefe2：加弱氧化劑，如i2、h、cu2、fe3等。fe2h=fe2h2，

12、fecu2=fe2cu，fe2fe3=3fe2。(2)fefe3：加強(qiáng)氧化劑，如o2、cl2、br2等。2fe3cl22fecl3。(3)fe2fe3：加強(qiáng)氧化劑，如 cl2、o2、br2、h2o2等。2fe2cl2=2fe32cl，4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3。(4)fe3fe2：加還原劑，如fe、cu、i等。fe2fe3=3fe2，cu2fe3=cu22fe2。(5)fe2fe：加強(qiáng)還原劑，如zn、al、c、co等。znfe2=zn2fe，cofeofeco2。(6)fe3fe：加強(qiáng)還原劑，如zn、al、co、h2等。fe2o33co2fe3co2,3h2fe2o32fe

13、3h2o(g)。1下列有關(guān)鐵及其化合物的說法中正確的是()a可以采用加熱的方法除去fe2o3中的fe(oh)3b鐵只有與水蒸氣反應(yīng)才能得到fe3o4c不能通過化合反應(yīng)生成fecl2和fe(oh)3d氯化鐵溶液有較強(qiáng)氧化性，故可用作凈水劑a鐵在純氧中燃燒能產(chǎn)生fe3o4；2fecl3fe=3fecl2,4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3均是化合反應(yīng)；fecl3溶液能凈水，不是因?yàn)閒e3的氧化性，是因?yàn)閒ecl3在水中形成fe(oh)3膠體。2已知a是一種常見金屬，f是一種紅褐色沉淀。試根據(jù)圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列問題。(1)寫出a、c、f、g的化學(xué)式：a._，c._，f._，g._。(

14、2)檢驗(yàn)d中陽離子的方法_。(3)保存c溶液時(shí)要加固體a的原因是_。(4)寫出下列轉(zhuǎn)化的離子方程式。ac：_；cd：_。解析(1)a是一種常見金屬，f是一種紅褐色沉淀，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，f為fe(oh)3，a為fe，fe與氧氣反應(yīng)生成的b為fe3o4，四氧化三鐵與鹽酸反應(yīng)得到氯化亞鐵與氯化鐵，故fe與鹽酸反應(yīng)得到的x為氫氣、c為fecl2，可推知e為fe(oh)2、d為fecl3，g為fe2o3。(2)d為fecl3，含有的陽離子為fe3，檢驗(yàn)fe3的方法為取少量d溶液于試管中，滴加幾滴kscn溶液，若溶液變紅色，證明含有fe3。(3)fecl2易被空氣中的氧氣氧化，保存fecl2溶液時(shí)加固體f

15、e，防止fe2被氧化。(4)ac反應(yīng)的離子方程式為fe2h=fe2h2；cd反應(yīng)的離子方程式為2fe2cl2=2fe32cl。答案(1)fefecl2fe(oh)3fe2o3(2)取少量d溶液于試管中，滴加幾滴kscn溶液，若溶液變紅色，證明有fe3(3)防止fe2被氧氣氧化(4)fe2h=fe2h22fe2cl2=2fe32cl3將單質(zhì)fe、cu與fecl3、fecl2、cucl2溶液一起放進(jìn)某容器內(nèi)，根據(jù)下述不同情況，填寫金屬或金屬離子。(1)充分反應(yīng)后，如果fe有剩余，則溶液中不可能有_。(2)充分反應(yīng)后，如果溶液中還有大量fe3，則還含有_，一定沒有_剩余。(3)充分反應(yīng)后，如果容器內(nèi)

16、有較多cu2和相當(dāng)量的cu，則容器內(nèi)不可能有_。解析根據(jù)fe2fe3=3fe2，fecu2=cufe2，cu2fe3=cu22fe2，若fe有剩余，則容器中只有fe2，不可能有fe3、cu2。如果容器內(nèi)還有大量fe3，則還含有cu2和fe2，一定沒有fe和cu剩余。如果容器內(nèi)有較多cu2和相當(dāng)量的cu，fe能置換出銅，fe3能氧化cu，則容器內(nèi)不可能有fe3和fe。答案(1)fe3、cu2(2)cu2、fe2fe、cu(3)fe3、fefe2、fe3的檢驗(yàn)方法1怎樣用化學(xué)方法檢驗(yàn)feso4試劑是否變質(zhì)？提示：feso4變質(zhì)就是fe2被空氣中的氧氣氧化，可用kscn溶液檢驗(yàn)是否含有fe3。2先向

17、溶液中滴加少量氯水，再加kscn溶液，溶液變?yōu)榧t色，能否證明原溶液中含有fe2？提示：不能證明原溶液中含有fe2，因?yàn)槿粼芤褐泻衒e3，溶液也變紅色，干擾fe2的檢驗(yàn)。3如何檢驗(yàn)溶液中既含fe2又含fe3？提示：取一份待檢液，滴入幾滴kscn溶液，溶液呈紅色，說明含fe3；另取一份待檢液，滴入幾滴酸性kmno4溶液，紫紅色褪去，說明含fe2。fe3、fe2的檢驗(yàn)1觀察溶液顏色法2kscn溶液和氯水法3naoh溶液法4酸性kmno4溶液法1下列離子的檢驗(yàn)方法合理的是()a向某溶液中滴入kscn溶液呈紅色，說明不含fe2b向某溶液中通入cl2，然后再加入kscn溶液變紅色，說明原溶液中含有fe

18、2c向某溶液中加入naoh溶液，得紅褐色沉淀，說明溶液中含有fe3d向某溶液中加入naoh溶液得白色沉淀，又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色，說明該溶液中只含有fe2，不含有mg2ca項(xiàng)，fe2遇到kscn溶液不變色，fe2是否存在不確定；b項(xiàng)，fe3干擾fe2的檢驗(yàn)，若原溶液中含有fe3不含fe2也會(huì)產(chǎn)生同樣的現(xiàn)象；d項(xiàng)，mg(oh)2為白色沉淀被紅褐色沉淀掩蓋，不確定。2證明某溶液含有fe2而不含有fe3的實(shí)驗(yàn)方法是()a先滴加氯水，再滴加kscn溶液后顯紅色b先滴加kscn溶液，不顯紅色，再滴加氯水后顯紅色c先加入鐵粉，再滴加naoh溶液d只需滴加kscn溶液bfe2具有較強(qiáng)還原性，fe3遇ks

19、cn溶液變紅色，證明某溶液只含有fe2而不含有fe3的實(shí)驗(yàn)方法是先滴加kscn溶液，不顯紅色，確認(rèn)溶液不含有fe3，再滴加氯水后顯紅色，證明fe2被氧化為fe3，反應(yīng)的離子方程式為2fe2cl2=2fe32cl。3為了驗(yàn)證fe3的性質(zhì)，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的一組實(shí)驗(yàn)，其中實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的是()abcdc不反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)方案及現(xiàn)象均錯(cuò)誤；檢驗(yàn)的是cl，與fe3的性質(zhì)無關(guān)。氫氧化亞鐵不穩(wěn)定，通常被氧化為氫氧化鐵，氫氧化鐵為棕色或紅褐色粉末或深棕色絮狀沉淀或膠體，用來制顏料、藥物，用作凈水劑(膠體時(shí))，也可用來作砷的解毒藥等。如右圖是某同學(xué)用不含fe3的feso4溶液與不含o2的蒸餾水配制的n

20、aoh溶液反應(yīng)制備fe(oh)2白色沉淀的方案。1分析硫酸亞鐵、氫氧化亞鐵易被氧化的原因。提示：硫酸亞鐵、氫氧化亞鐵中鐵為2價(jià)，可以升高到3價(jià)，具有還原性，易被氧化。2用硫酸亞鐵晶體配制上述feso4溶液時(shí)還需要加入固體，該固體是什么？提示：fe2易被空氣中的o2氧化，要加鐵粉，將被氧化的fe3還原成fe2。3除去蒸餾水中溶解的o2常采用什么方法？提示：氣體的溶解度隨著溫度升高而降低，所以煮沸后的蒸餾水中溶解的o2變少。4生成fe(oh)2白色沉淀的操作是用長滴管吸取不含o2的naoh溶液，插入feso4溶液的液面以下，再擠出naoh溶液。這樣操作的理由是什么？提示：fe(oh)2沉淀很容易被

21、氧氣氧化，長滴管插入溶液液面以下，可防止fe(oh)2與氧氣接觸而被氧化。通過情境素材中，對(duì)fe(oh)2的制備方法及現(xiàn)象分析，探究較長時(shí)間觀察白色沉淀的方法等，養(yǎng)成了“發(fā)現(xiàn)問題，探究解決問題”的能力，培養(yǎng)了學(xué)生良好的科學(xué)探究和創(chuàng)新意識(shí)。1所含鐵元素既有氧化性又有還原性的物質(zhì)是()afebfecl3cfeso4dfe2o3c含有2價(jià)鐵元素的物質(zhì)既有氧化性又有還原性。2將足量鐵粉加入由鹽酸、mgcl2溶液、fecl3溶液、cucl2溶液組成的混合液中，充分反應(yīng)后，鐵粉有剩余，則溶液中含有大量的陽離子是()acu2和fe2bfe2和mg2cfe3和fe2dh和cu2b加入足量鐵粉所發(fā)生的反應(yīng)為fe2fe3=3fe2，fecu2=cufe2，2hfe=fe2