人教版高中化學(xué)必修一 鐵鹽和亞鐵鹽 鐵及其化合物

第2課時鐵鹽和亞鐵鹽

一、Fe2+和Fe3+的檢驗【巧判斷】(1)用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2 (

)提示:×。Cl-也能使酸性KMnO4溶液褪色。(2)檢驗綠礬晶體(FeSO4·7H2O)是否已氧化變質(zhì),可將綠礬晶體溶于稀硫酸后滴加KSCN溶液,再觀察溶液是否變紅 (

)提示:√。如果綠礬變質(zhì),會生成Fe3+,滴加KSCN溶液會變紅色?！厩榫场に伎肌炕瘜W(xué)老師在課堂上演示了一個“血手印”魔術(shù)。預(yù)先在手上噴上KSCN溶液,然后印在白紙上晾干。用FeCl3溶液噴灑白紙,白紙立刻出現(xiàn)紅色血手印。這個現(xiàn)象與FeCl3的性質(zhì)有什么關(guān)系?有什么用途?提示:該魔術(shù)利用了Fe3+與SCN-結(jié)合生成紅色Fe(SCN)3,該現(xiàn)象可用于Fe3+的檢驗。二、Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化1.實驗及現(xiàn)象2.反應(yīng)的離子方程式______________________________________,______________________。3.結(jié)論2Fe3++Fe====3Fe2+,Fe3++3SCN-====Fe(SCN)32Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-【情境·思考】工業(yè)印刷電路板的制作流程如圖所示,其中“蝕刻”所用的就是溶液FeCl3。(1)FeCl3溶液蝕刻印刷銅板的原理是怎樣的?提示:2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+。(2)由FeCl2生成Fe或FeCl3,你能寫出其化學(xué)方程式嗎?提示:FeCl2+Zn====ZnCl2+Fe,2FeCl2+Cl2====2FeCl3。(3)反應(yīng)后的“蝕刻液”中含有哪些金屬離子?如果要回收得到Cu和FeCl3,需要怎樣設(shè)計回收方案?提示:反應(yīng)后的“蝕刻液”中含有Fe3+、Fe2+、Cu2+等金屬離子。為從溶液中提取Cu,應(yīng)向溶液中加入過量鐵粉:Fe+Cu2+====Fe2++Cu、Fe+2Fe3+=3Fe2+;然后用鹽酸溶解過量的鐵粉:Fe+2HCl====FeCl2+H2↑;過濾后,得到Cu,再向濾液中加入新制氯水即可得到FeCl3:2FeCl2+Cl2====2FeCl3。知識點一Fe2+、Fe3+、Fe的相互轉(zhuǎn)化——“鐵三角”【重點釋疑】1.Fe只具有還原性,可以被氧化劑氧化為Fe2+、Fe3+如:Fe+SFeS,Fe+2Fe3+====3Fe2+,Fe+Cu2+====Cu+Fe2+;2Fe+3Cl22FeCl3,3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。點燃====高溫====△====2.Fe2+既具有氧化性又具有還原性如:2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-,Zn+Fe2+====Zn2++Fe,FeO+COFe+CO2。

△====3.Fe3+具有較強氧化性,可被還原為Fe2+或Fe如:2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+,Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2,Fe2O3+2Al

2Fe+Al2O3。高溫====高溫====【思考·討論】(1)利用離子間的轉(zhuǎn)化分析,怎樣除去FeCl3溶液中含有的FeCl2雜質(zhì)?提示:向混合溶液中加足量氯水或H2O2或通入足量Cl2。(2)根據(jù)Fe2+的性質(zhì)分析,實驗室中應(yīng)該怎樣保存亞鐵鹽溶液?提示:向亞鐵鹽溶液中加入鐵粉,防止Fe2+被氧化?！景咐痉丁俊镜淅?2019·濟南高一檢測)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.________。

(2)檢驗D中陽離子的方法______________。

(3)保存C溶液時要加固體A的原因是____________。(4)寫出下列轉(zhuǎn)化的離子方程式或化學(xué)方程式。①A→C:____________________________;

②C→D:____________________________。

【思維建?！拷獯鹩嘘P(guān)無機物轉(zhuǎn)化關(guān)系圖的思維流程如下:本題的突破口為:(1)F是一種紅褐色沉淀——F為氫氧化鐵;(2)B與鹽酸反應(yīng)生成兩種鹽,且通Cl2可以轉(zhuǎn)化——含有變價金屬,B為Fe3O4?！窘馕觥?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,證明有Fe3+;(3)FeCl2易被空氣中的氧氣氧化,保存FeCl2溶液時加固體Fe,防止Fe2+被氧化;(4)①A→C反應(yīng)的離子方程式為Fe+2H+====Fe2++H2↑,②C→D反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-。答案:(1)Fe

FeCl2

Fe(OH)3

Fe2O3(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)①Fe+2H+====Fe2++H2↑②2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-【母題追問】(1)在整個轉(zhuǎn)化關(guān)系圖中有幾個氧化還原反應(yīng)?提示:有7個,分別是A→B,A→C,G→A,C→D,D→C,E→F,E→G。(2)在E轉(zhuǎn)化為F過程中,會觀察到怎樣的現(xiàn)象?提示:白色沉淀變?yōu)榛揖G色,最后變成紅褐色?！具w移·應(yīng)用】硫酸亞鐵溶液含有雜質(zhì)硫酸銅和硫酸鐵,為除去雜質(zhì),提純硫酸亞鐵,應(yīng)該加入下列物質(zhì)中的 (

)

A.鋅粉 B.鎂粉 C.鐵粉 D.鋁粉【解析】選C。鐵粉可將硫酸鐵轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵,將硫酸銅轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵和單質(zhì)銅,然后過濾即可提純硫酸亞鐵,鋅、鎂、鋁都有可能將亞鐵離子置換成鐵,但會引入新的雜質(zhì)鋅離子、鎂離子、鋁離子等。知識點二Fe3+、Fe2+的檢驗【重點釋疑】1.用KSCN溶液和氯水2.用NaOH溶液3.含F(xiàn)e2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的檢驗【知識拓展】Fe2+的特征檢驗方法溶液產(chǎn)生藍色沉淀,說明溶液中含有Fe2+,3Fe2++2[Fe(CN)6]3-====Fe3[Fe(CN)6]2↓。【思考·討論】如何證明含有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溶液都無法證明溶液中是否含有Fe2+;可以利用Fe2+的還原性,向溶液中加入酸性KMnO4溶液,溶液紫紅色褪去,證明溶液中含有Fe2+。【案例示范】【典例】某同學(xué)為了檢驗家中的一瓶補鐵藥(主要成分為FeSO4)是否變質(zhì),查閱了有關(guān)資料,得知Fe2+能被酸性高錳酸鉀溶液氧化而使高錳酸鉀溶液褪色,并結(jié)合已學(xué)的知識設(shè)計了如下實驗:將藥片除去糖衣研細后,溶解過濾,取濾液分別加入兩支試管中,在一支試管中滴入酸性高錳酸鉀溶液,在另一支試管中滴入KSCN溶液。請你填出該同學(xué)實驗中出現(xiàn)以下現(xiàn)象時應(yīng)得出的結(jié)論:(1)①若滴入酸性高錳酸鉀溶液后褪色,滴入KSCN溶液后不變紅,可以得出什么結(jié)論?②在①所得溶液中再滴加氯水,會觀察到什么現(xiàn)象?(2)若滴入酸性高錳酸鉀溶液后不褪色,滴入KSCN溶液變紅,可以得出什么結(jié)論?(3)①若滴入酸性高錳酸鉀溶液后褪色,滴入KSCN溶液變紅,可以得出什么結(jié)論?②在①的情況下,向其中一支試管中滴加適量的氫氧化鈉溶液,根據(jù)現(xiàn)象能證明濾液中含有Fe2+嗎?(4)能不能將KMnO4溶液和KSCN溶液滴入同一試管中進行驗證,為什么?試進行解釋說明?！窘馕觥?1)①根據(jù)實驗現(xiàn)象分析,高錳酸鉀褪色說明有Fe2+;KSCN溶液不變紅,說明沒有Fe3+;從而確定藥品沒有被氧化;②加入氯水將Fe2+氧化為Fe3+,溶液變紅;(2)根據(jù)實驗現(xiàn)象分析,高錳酸鉀不褪色說明沒有Fe2+;KSCN溶液變紅,說明有Fe3+;從而確定藥品完全被氧化;(3)①根據(jù)實驗現(xiàn)象分析,高錳酸鉀褪色說明有Fe2+;KSCN溶液變紅,說明有Fe3+;從而確定藥品部分被氧化;②溶液中含有Fe3+,滴加氫氧化鈉溶液立即生成紅褐色沉淀,干擾生成“白色沉淀變?yōu)榛揖G色,最后變成紅褐色”現(xiàn)象的判斷;(4)KMnO4溶液呈紫紅色,Fe(SCN)3是紅色,所以影響觀察Fe(SCN)3的紅色;KSCN具有較強的還原性,可以被KMnO4氧化,影響Fe2+的檢驗。答案:(1)①沒有被氧化②溶液變紅。加入氯水將Fe2+氧化為Fe3+。(2)完全被氧化(3)①部分被氧化②不能(4)不能,原因是KMnO4溶液呈紫紅色,影響Fe3+的檢驗;KSCN具有還原性,影響Fe2+的檢驗【易錯提醒】檢驗Fe2+和Fe3+時的注意事項(1)檢驗Fe2+時不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能將加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN-)。(2)Fe3+、Fe2+、Cl-同時存在時不能用酸性KMnO4溶液檢驗Fe2+(Cl-能還原酸性KMnO4,有干擾)。【遷移·應(yīng)用】要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+而可能含有Fe2+,進行如下實驗操作時,最佳順序為 (

)①加入足量氯水②加入足量酸性KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液A.①③ B.③② C.③① D.①②③【解析】選C。在該溶液中先加入少量NH4SCN溶液,溶液不變紅色,證明無Fe3+存在,再加入足量氯水,將Fe2+氧化成Fe3+,溶液變?yōu)榧t色。KMnO4溶液呈紫紅色,溶液顏色變化不明顯,所以不能用酸性KMnO4溶液檢驗?！狙a償訓(xùn)練】硫酸亞鐵緩釋片可以補鐵、防治貧血,但存放不當(dāng)很容易變質(zhì),藥片中的Fe2+被氧化生成Fe3+。若將藥片配成溶液,需使用剛剛煮沸過又冷卻的蒸餾水,原因是____________________。實驗室檢驗Fe3+,除了可以用堿外,常用的試劑是(填化學(xué)式)____________,若____________,則證明有Fe3+。【解析】硫酸亞鐵緩釋片溶于水時,藥片中的Fe2+易被水中溶解的O2氧化為Fe3+,因此將藥片配成溶液時,應(yīng)預(yù)先將蒸餾水煮沸,以除去水中溶解的O2;檢驗Fe3+,還可以用KSCN溶液,Fe3+與SCN-發(fā)生反應(yīng)使溶液變成紅色。答案:防止水中溶解的氧氣氧化Fe2+

KSCN溶液變成紅色

【課堂回眸】【核心整合】1.鐵元素的二維價態(tài)圖2.實例分析(1)鐵元素的二維價態(tài)圖中轉(zhuǎn)化①的化學(xué)方程式:___________________________,溶液中發(fā)生該轉(zhuǎn)化過程的現(xiàn)象是_______________________________________________。4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色,最后變?yōu)榧t褐色沉淀(2)Fe(OH)3受熱易分解,寫出轉(zhuǎn)化②的化學(xué)方程式:_____________________?！?===2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O(3)將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+需要加入_______,將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+需要加入_______(填“氧化劑”或“還原劑”)。氧化劑還原劑【素養(yǎng)遷移】1.某興趣小組進行某補血劑中鐵元素含量的測定實驗流程如下:下列說法不正確的是 (

)A.步驟①研磨時需要在研缽中進行B.步驟②加入氨水的作用是將Fe2+完全沉淀C.步驟③多步操作為過濾、洗滌、灼燒至恒重、冷卻、稱重D.每片補血劑中鐵元素的質(zhì)量為0.07wg【解析】選B。步驟①是將補血劑磨成細粉,便于溶解,研磨時需要在研缽中進行,A正確;步驟②中加入過氧化氫是將Fe2+氧化為Fe3+,然后用過量氨水將Fe3+完全沉淀為紅褐色氫氧化鐵,B錯誤;步驟③是將氫氧化鐵沉淀轉(zhuǎn)化為氧化鐵,通過測定氧化鐵的質(zhì)量,計算補血劑中鐵元素的含量,所以操作為過濾、洗滌、灼燒至恒重、冷卻、稱重,C正確;wg氧化鐵中鐵元素的質(zhì)量即為10片補血劑中鐵的質(zhì)量,所以每片補血劑含鐵元素的質(zhì)量為=0.07wg,D正確。2.常見的食品脫氧劑多為無機鐵系脫氧劑,其主要成分為活性鐵粉。這利用了鐵的哪種性質(zhì)?脫氧中的一步主要反應(yīng)為4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3(紅褐色固體),分析該反應(yīng)中的氧化劑和還原劑。提示:鐵粉作脫氧劑,利用了鐵粉的還原性。在反應(yīng)4Fe(OH)2+O2+2H2O=====4Fe(OH)3

中,Fe(OH)2是還原劑,O2是氧化劑。3.某化學(xué)興趣小組在探究次氯酸鈉溶液的性質(zhì)時發(fā)現(xiàn),往過量FeSO4溶液中滴入幾滴NaClO溶液,并加入適量硫酸,溶液立即變黃。(1)利用所學(xué)知識分析,溶液變黃的原因是什么?怎樣驗證你的推測是正確的?提示:溶液立即變黃,是因為Fe2+被NaClO溶液氧化為Fe3+。可以通過加入KSCN溶液進行檢驗。(2)甲同學(xué)推測該反應(yīng)的還原產(chǎn)物為Cl2,乙同學(xué)認(rèn)為甲同學(xué)的看法是錯誤的,乙同學(xué)的依據(jù)是什么?提示:FeSO4溶液過量,Cl2會被過量的Fe2+還原為Cl-。(3)你能寫出上述過程中所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式嗎?提示:2Fe2++ClO-+2H+=====2Fe3++Cl-+H2O。4.某品牌硫酸亞鐵片的使用說明書部分內(nèi)容如下:【成分】本品每片含主要成分硫酸亞鐵0.3克(相當(dāng)于鐵60毫克)?！拘誀睢勘酒窞榧t色糖衣片,除去糖衣后顯淡藍綠色?！具m應(yīng)癥】用于各種原因(如慢性失血、營養(yǎng)不良、妊娠、兒童發(fā)育期等)引起的缺鐵性貧血。某興趣小組將硫酸亞鐵片進行處理得到下圖的紅外套、白襯衫、綠身體。(1)根據(jù)上述描述,哪些部分含有鐵元素?提示:根據(jù)鐵的化合物的顏色,可推測“紅外套”可能為氧化鐵;“綠身體”為硫酸亞鐵。(2)根據(jù)(1)中的推測,設(shè)計實驗驗證。提示:“紅外套”的檢驗:取少量“紅外套”溶于稀硫酸,加入KSCN溶液,溶液變紅,則“紅外套”為氧化鐵;“綠身體”的檢驗:取少量“綠身體”溶于水,加入KSCN溶液,無明顯變化,加入氯水溶液變紅,則“綠身體”為硫酸亞鐵。5.為了提高皮革的耐曲折強度以及耐化學(xué)藥劑和微生物的作用,常常使用綠礬作為鞣革劑。綠礬晶體(FeSO4·7H2O)由于保存不妥或長久放置,容易被空氣中的氧氣氧化而變質(zhì)。為探究綠礬樣品的變質(zhì)情況,化學(xué)興趣小組的同學(xué)設(shè)計了下列實驗方案?？晒┻x擇的試劑:硫氰化鉀溶液、酸性高錳酸鉀溶液、氯水、氫氧化鈉溶液、氯化鋇溶液,請參與完成方案設(shè)計。實驗準(zhǔn)備:取少量綠礬樣品,用蒸餾水在燒杯中配成溶液。(1)如何證明綠礬已經(jīng)被氧化? (科學(xué)探究與創(chuàng)新意識)(2)如何證明綠礬已經(jīng)被完全氧化? (科學(xué)探究與創(chuàng)新意識)(3)在使用硫酸亞鐵時,如何防止Fe3+的干擾? (科學(xué)探究與創(chuàng)新意識)【解析】(1)綠礬樣品被氧化會生成Fe3+,有Fe3+存在即可說明綠礬樣品已被氧化,Fe3+可使硫氰化鉀溶液變紅色。(2)Fe2+能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,若溶液不褪色,說明溶液中沒有Fe2+,則證明綠礬樣品完全被氧化。(3)為防止Fe3+的干擾,可以加入適量鐵粉進行除雜,加入鐵粉后Fe3+與鐵反應(yīng)生成Fe2+。答案:(1)取少量溶液,加入幾滴硫氰化鉀溶液,若觀察到溶液變紅色,則證明綠礬樣品已被氧化。(2)取少量溶液,加入幾滴酸性高錳酸鉀溶液,若觀察到溶液不褪色,則證明綠礬樣品完全被氧化。(3)加入適量鐵粉,Fe3+與鐵反應(yīng)生成Fe2+?！狙a償訓(xùn)練】

A、B、C、D四種物質(zhì)(或離子)均含有同一種元素,其中A是常見單質(zhì),它們之間存在如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系:若B、C均屬于鹽類,B溶液呈黃色,遇氨水能形成紅褐色沉淀;D是一種不溶性堿;B、C中的陰離子均是Cl-,則A只有與________(填分子式)反應(yīng)才能得到B;實驗室制備的D物質(zhì)不穩(wěn)定,相應(yīng)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______?！窘馕觥坑葿的性質(zhì)知其是FeCl3,故A是鐵,C是FeCl2,D是Fe(OH)2,鐵只有與氯氣反應(yīng)才能得到FeCl3;Fe(OH)2在空氣中易變質(zhì)生成Fe(OH)3。答案:Cl2

4Fe(OH)2+2H2O+O2====4Fe(OH)3

實驗活動3:同周期、同主族元素性質(zhì)的遞變

【實驗?zāi)康摹?.加深對同周期、同主族遞變規(guī)律的認(rèn)識。2.體會元素周期表和元素周期律在學(xué)習(xí)元素化合物知識中的重要作用。【實驗器材及試劑】器材:試管、試管夾、試管架、量筒、膠頭滴管、酒精燈、白色點滴板、鑷子、砂紙、火柴。試劑:鎂條、新制的氯水、溴水、NaBr溶液、NaI溶液、MgCl2溶液、AlCl3溶液、1mol·L-1NaOH溶液、酚酞溶液?！緦嶒炦^程和結(jié)論】1.同主族元素性質(zhì)的遞變實驗操作(1)在點滴板的3個孔穴中分別滴入3滴NaBr溶液、NaI溶液和新制的氯水,然后向NaBr溶液和NaI溶液各滴入3滴新制的氯水,觀察現(xiàn)象。(2)在點滴板的兩個孔穴中分別滴入3滴NaI溶液和溴水,然后向NaI溶液中滴入3滴溴水,觀察現(xiàn)象。實驗現(xiàn)象_________________________________________________________________________________________________實驗解釋(化學(xué)方程式)____________________________________________________________________實驗結(jié)論鹵素單質(zhì)的氧化性:Cl2>Br2>I2。滴入淺黃綠色的氯水后,NaBr溶液呈橙色,NaI溶液呈褐色。向NaI溶液中滴入橙色的溴水后,溶液變褐色。2NaBr+Cl2

====2NaCl+Br2,2NaI+Cl2

====2NaCl+I22NaI+Br2====2NaBr+I22.同周期元素性質(zhì)的遞變(1)鈉、鎂與水的反應(yīng)實驗操作①用砂紙打磨掉鎂條表面的氧化物,將兩支盛有少量冷水的試管置于試管架上,向其中一支試管中加入一塊綠豆粒大小的鈉塊,向另一支試管中加入一小塊已用砂紙打磨好的鎂條,并分別向兩支試管中滴入3滴酚酞溶液,觀察現(xiàn)象。②向一支試管加入少量冷水,并加入一小塊已用砂紙打磨好的鎂條,用酒精燈加熱至沸騰,滴入3滴酚酞溶液,然后觀察現(xiàn)象。并與實驗①中鎂與冷水反應(yīng)對照。實驗現(xiàn)象___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________鈉熔成小球,浮于水面,四處游動,有“嘶嘶”的響聲,反應(yīng)后溶液加酚酞變紅。銀白色的鎂條表面附著了少量無色氣泡,滴加酚酞溶液幾乎不變紅。加熱至沸騰后,有較多的無色氣泡冒出,滴加酚酞溶液變?yōu)榉奂t色。實驗解釋(化學(xué)方程式)__________________________________________________________________________Mg+2H2OMg(OH)2↓+H2↑結(jié)論鈉、鎂均能與水反應(yīng),