《專題1（實驗活動）鐵及其重要化合物》參考課件

第一節(jié)

鐵及其化合物

專題1：鐵及重要化合物第三章

鐵

金屬材料鐵單質(zhì)的還原性和Fe3+的氧化性01亞鐵鹽的氧化性和還原性02學(xué)習(xí)目標(biāo)1.進(jìn)一步認(rèn)識鐵及其化合物的化學(xué)性質(zhì)和Fe3+的檢驗方法，能由氫氧化亞鐵性質(zhì)實驗分析并設(shè)計出制備氫氧化亞鐵的實驗，構(gòu)建“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系模型。2.以鐵及其化合物的性質(zhì)為例，能從物質(zhì)類別和元素價態(tài)的視角建立含變價元素物質(zhì)的轉(zhuǎn)化關(guān)系，豐富研究物質(zhì)的思路和方法。3.通過閱讀硫酸亞鐵藥片說明書，培養(yǎng)獲取信息和初步加工信息的能力，學(xué)會設(shè)計簡單實驗的方法。并從實際條件出發(fā)，解決生產(chǎn)、生活中的簡單問題，進(jìn)一步感受化學(xué)與生活的緊密聯(lián)系和對人類所作的貢獻(xiàn)。?我的一生是用科學(xué)來侍奉我的上帝

?已知鐵直接與35%硝酸反應(yīng)是很快的，但將一小塊純

鐵放入盛70%濃硝酸的小燒杯中(室溫)，鐵在濃硝酸不

溶解。再用膠頭滴管緩慢地向燒杯中加蒸餾水，直加到

溶液體積是原酸液的2倍，濃度約為35%，鐵在這稀釋后的硝酸還是不溶解。那么為什么濃度從70%慢慢降為35%就不反應(yīng)了呢？困惑的法拉第拿起玻璃棒，想去翻動一下鐵塊，看看它是否出了什么問題。當(dāng)它剛用玻璃棒的尖端觸到鐵塊時，燒杯里發(fā)生了異?，F(xiàn)象—鐵塊迅速地反應(yīng)起來，就這樣這種奇異的鈍化現(xiàn)象被法拉第發(fā)現(xiàn)了，后來人們稱這個實驗為法拉第鈍化實驗。鐵單質(zhì)的還原性和Fe3+的氧化性鐵單質(zhì)的還原性和Fe3+的氧化性活動一、探究鐵單質(zhì)的還原性鐵單質(zhì)的還原性和Fe3+的氧化性鐵單質(zhì)的還原性和Fe3+的氧化性鐵單質(zhì)的還原性和Fe3+的氧化性任務(wù)一、實驗探究：鐵與硝酸溶液、硫酸銅溶液反應(yīng)的現(xiàn)象，并分析其原理是什么？完成下表內(nèi)容。實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗原理實驗結(jié)論步驟1：在一支試管中加入2mLCuSO4溶液，再將一段鐵絲放入硫酸銅溶液中，過一會兒，取出鐵絲，觀察現(xiàn)象并加以解釋。步驟2：在一支試管中加入2mL稀硝酸溶液，再將一段鐵絲放入溶液中，觀察現(xiàn)象并加以解釋。鐵絲表面有紅色物質(zhì)生成,溶液顏色變淺。Fe+CuSO4=Cu+FeSO4金屬鐵可以從鹽溶液中置換出比它更不活潑的金屬。鐵絲不斷溶解，產(chǎn)生大量氣泡，在試管口變?yōu)榧t棕色，溶液變?yōu)樽攸S色。Fe+4HNO3(?。?Fe(NO3)3+NO↑+2H2O2NO+O2=2NO2鐵單質(zhì)可以被稀硝酸氧化成Fe3+鹽鐵單質(zhì)的還原性和Fe3+的氧化性實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗原理實驗結(jié)論步驟3：在一支試管中加入2mL70%的濃硝酸溶液，將一段鐵絲放入溶液中，觀察現(xiàn)象，再將溶液加熱，觀察現(xiàn)象，并加以解釋。步驟4：在一支試管中加入2mL98%的濃硫酸，將一段鐵絲放入溶液中，觀察現(xiàn)象，再將溶液加熱，觀察現(xiàn)象，并加以解釋。先無明顯現(xiàn)。加熱會繼續(xù)反應(yīng)，生成紅棕色氣體和棕黃色溶液。先無明顯現(xiàn)。加熱繼續(xù)反應(yīng)，生成有刺激性氣味的氣體和棕黃色溶液。鐵遇冷濃硫酸鈍化，加熱繼續(xù)反應(yīng)。室溫，鐵遇濃硝酸會發(fā)生鈍化。室溫，鐵遇濃硝酸，表面形成致密的氧化膜保護(hù)膜，阻止反應(yīng)進(jìn)行。加熱時保護(hù)膜受到破壞，反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。Fe+6HNO3(濃）Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O2Fe+6H2SO4（濃）Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O鐵的鈍化應(yīng)用鐵單質(zhì)的還原性和Fe3+的氧化性運濃硝酸的鐵槽罐車運濃硫酸的鐵槽罐車鐵單質(zhì)的還原性和Fe3+的氧化性任務(wù)二、問題探究：將鐵絲插入稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中，可能發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)，其先后順序時什么？①足量鐵與稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反應(yīng)，則可利用離子反應(yīng)分析，依次發(fā)生反應(yīng)：Fe＋NO3－＋4H＋==Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe==3Fe2＋、Fe＋2H＋==Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，該反應(yīng)不再發(fā)生)。②由于鐵是變價金屬元素，它與氧化性不同的氧化劑反應(yīng)時，其產(chǎn)物中鐵元素的化合價不同：Fe被弱氧化劑如S、I2、H＋、Fe3＋、Cu2＋等氧化為Fe2＋；Fe被強(qiáng)氧化劑如Cl2、Br2、HNO3、濃H2SO4(△)等氧化為Fe3＋。對應(yīng)訓(xùn)練【典例1】下列有關(guān)鐵的說法正確的是(

)A．Fe在稀硝酸中發(fā)生鈍化B．將廢鐵屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工業(yè)廢氣中的Cl2C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液顯紅色D．鍍鋅鐵不如鍍錫鐵耐腐蝕【解析】常溫下，F(xiàn)e在濃硝酸中發(fā)生鈍化反應(yīng)，A項錯誤；鐵和亞鐵離子能將氯氣還原為氯離子，從而除去工業(yè)廢氣中的氯氣，B項正確；FeCl2溶液中含F(xiàn)e2＋，NH4SCN可用于檢驗Fe3＋，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不會顯紅色，C項錯誤；鍍鋅鐵因Zn比Fe活潑，鍍層破損時Zn被腐蝕，鍍錫鐵因Fe比Sn活潑，因而鍍層破損時是鐵被腐蝕，所以鍍鋅鐵比鍍錫鐵更耐腐蝕，D項錯誤。B對應(yīng)訓(xùn)練【典例2】將0.02mol鐵分別投入足量的下列物質(zhì)中，在一定條件下

充分反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣最多的是（

）

A．2mol/L稀硫酸

B．18.4mol/L硫酸

C．5mol/L硝酸 D．灼熱的水蒸氣D【解析】A．鐵與稀硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，0.02molFe與足量稀硫酸反應(yīng)生成0.02molH2；B．鐵與濃硫酸反應(yīng)不產(chǎn)生氫氣；C．鐵與硝酸反應(yīng)不生成氫氣；D．鐵與灼熱的水蒸氣反應(yīng)的化學(xué)方程式為：3Fe+4H2O(g)

Fe3O4+4H2，0.02molFe與足量灼熱的水蒸氣反應(yīng)生成氫氣0.08/3mol>0.02mol；答案選D。鐵單質(zhì)的還原性和Fe3+的氧化性活動二、探究Fe3+的氧化性任務(wù)一、實驗探究：根據(jù)表格內(nèi)容，完成相關(guān)實驗，觀察實驗現(xiàn)象，并分析實驗原理。序號實驗操作實驗現(xiàn)象實驗原理實驗結(jié)論1取3mLFeCl3溶液加入試管中，加入幾小塊銅片，振蕩，觀察現(xiàn)象。

2在一支盛有3mL蒸餾水的試管中加幾滴FeCl3溶液，再滴加3滴KI溶液。然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，觀察現(xiàn)象。溶液顏色逐漸變深，滴加淀粉溶液后變藍(lán)色銅片逐漸溶解，棕黃色的溶液逐漸變?yōu)樗{(lán)色2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+Fe3＋具有氧化性Fe3＋具有氧化性，能將碘離子氧化成I2，I2使淀粉變藍(lán)色2Fe3++2I-=2Fe2++I2,I2遇淀粉變藍(lán)色鐵單質(zhì)的還原性和Fe3+的氧化性任務(wù)二、問題探究：Fe3＋具有氧化性，有何特點和規(guī)律？①金屬陽離子被還原不一定得到金屬單質(zhì),如Fe3+被還原可以生成Fe,也可以被還原生成Fe2+。②保存亞鐵鹽時,為了防止被氧化為鐵鹽,通常在溶液中加少量鐵粉或鐵釘。③Fe3＋雖具有氧化性，但遇強(qiáng)氧化劑仍可將其氧化成更高價態(tài)的鐵。如用過氧化鈉與熔融的赤鐵礦（Fe2O3）在高溫下反應(yīng)可制得高鐵酸鈉（Na2FeO4）。3Na2O2＋Fe2O3

2Na2FeO4＋Na2O。④Na2FeO4具有很強(qiáng)的氧化性，非常有效地殺滅水中的病菌和病毒。

與此同時，自身被還原生成Fe(OH)3膠體能高效地除去水中的微細(xì)懸浮物。因此Na2FeO4既是

自來水的凈水劑，又是消毒劑。高鐵酸鈉對應(yīng)訓(xùn)練【典例1】取某含鐵元素的固體A進(jìn)行如下實驗：

根據(jù)下列轉(zhuǎn)化關(guān)系，下列敘述不正確的是()A．試劑1是KSCN溶液B．試劑2可以是新制氯水C．溶液B中只有Fe3＋無Fe2＋D．溶液C到溶液F紅色加深的原因是溶液中的Fe2＋被氧化劑氧化成

Fe3＋，使Fe3＋濃度增大C對應(yīng)訓(xùn)練【典例2】將金屬鐵、銅投入FeCl3溶液中充分反應(yīng)，下列對反應(yīng)情況設(shè)想的評價正確的是(

)D選項反應(yīng)情況設(shè)想評價A當(dāng)鐵、銅均無剩余時，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，一定無Fe3＋正確，F(xiàn)e3＋和鐵、銅均可反應(yīng)B當(dāng)鐵、銅均有剩余時，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，無Fe3＋正確，鐵和銅都與Fe3＋反應(yīng)，故無Fe3＋C當(dāng)銅有剩余，鐵無剩余時，溶液中一定只有Fe2＋，無Cu2＋正確，銅有剩余，故無Cu2＋D當(dāng)鐵有剩余，銅無剩余時，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋不正確，不可能出現(xiàn)鐵有剩余而銅無剩余的情況，因為鐵的還原性比銅的強(qiáng)，鐵先與Fe3＋反應(yīng)亞鐵鹽的氧化性和還原性亞鐵鹽的氧化性和還原性活動一、探究亞鐵鹽的氧化性和還原性任務(wù)一、實驗探究：根據(jù)表格內(nèi)容，完成相關(guān)實驗，觀察實驗現(xiàn)象，分析實驗原理。序號實驗操作實驗現(xiàn)象實驗原理實驗結(jié)論1取3mLFeCl2溶液加入試管中，加入幾小塊鋅片，振蕩，觀察現(xiàn)象。2取3mLFeCl3溶液入試管中，加入足量鐵粉，振蕩，觀察現(xiàn)象。淺綠色溶液逐漸變?yōu)闊o色，同時有黑色固體生成鐵粉逐漸溶解，溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色Fe2＋＋Zn=Fe＋Zn2+Fe2＋具有氧化性Fe3＋具有氧化性2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋亞鐵鹽的氧化性和還原性序號實驗操作實驗現(xiàn)象實驗原理實驗結(jié)論3取3mLFeCl2溶液加入試管中，滴加幾滴氯水，振蕩，觀察現(xiàn)象。

4取少量酸性KMnO4溶液于試管中，逐滴加入FeSO4溶液，當(dāng)溶液紫色褪去時，再滴加2滴KSCN溶液，觀察現(xiàn)象溶液由淺綠色變?yōu)樽攸S色溶液的紫色逐漸褪去，后溶液呈現(xiàn)血紅色5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2OFe3++3SCN-=Fe(SCN)3Fe2＋＋Cl2=Fe3+＋2Cl-Fe2＋具有還原性Fe2＋具有還原性；Fe3＋與KSCN溶液反應(yīng)成血紅色溶液亞鐵鹽的氧化性和還原性任務(wù)二、問題探究：某溶液中加KSCN溶液，顏色無變化，再加氯水溶液變紅，說明什么？發(fā)生的反應(yīng)是什么？若溶液變紅，然后加足量Fe粉，紅色又褪去，說明什么？寫出反應(yīng)的離子方程式。①顏色無變化，再加氯水溶液變紅，說明原溶液中無Fe3＋，有Fe2＋，2Fe2＋＋Cl2==2Fe3＋＋2Cl－。加KSCN溶液Fe2+無明顯現(xiàn)象加氯水紅色溶液②若溶液變紅，然后加足量Fe粉，紅色又褪去，說明原溶液中有Fe3＋，2Fe3＋＋Fe==3Fe2＋。加鐵粉Fe3+Fe2+亞鐵鹽的氧化性和還原性對應(yīng)訓(xùn)練【典例1】把表面有少量氧化物的銅片和鐵片一起放入鹽酸中，充分反應(yīng)后，所得溶液中的金屬離子為（

）A．Fe3＋和Cu2＋ B．Fe2＋和Cu2＋C．Fe2＋和Fe3＋ D．Fe2＋【解析】本題涉及的物質(zhì)的性質(zhì)有：CuO與鹽酸的反應(yīng)，F(xiàn)e、Fe2O3與鹽酸的反應(yīng)，F(xiàn)e3＋與Fe、Cu的反應(yīng)，F(xiàn)e與Cu2＋的反應(yīng)等。表面氧化物較少，溶于鹽酸后，生成的Fe3＋和Cu2＋較少，分別被Fe還原為Fe2＋和Cu，Cu與鹽酸不反應(yīng)，F(xiàn)e與鹽酸反應(yīng)生成Fe2＋。D對應(yīng)訓(xùn)練【典例2】已知氯氣有強(qiáng)氧化性，能氧化Fe2+、Br-、I-等。又已知還原性I->Fe2+>Br-。向含有Fe2+、I-、Br-的溶液中通入一定量氯氣后，對所得溶液中離子的成分分析正確的是（

）

A．I-、Fe3+、Cl-

B．Fe2+、Cl-、Br-

C．Fe2+、Fe3+、Cl-

D．Fe2+、I-、Cl-【解析】在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑先氧化還原性強(qiáng)的離子，再氧化還原性弱的離子，只含有I-、Fe2+、Br-溶液中通入氯氣后，碘離子先被氧化，其次是亞鐵離子，最后是溴離子。溶液中含有I-，就不會出現(xiàn)Fe3+，I-、Fe3+、Cl-不能共存，故A錯誤；通入氯氣后，當(dāng)亞鐵離子存在，則溴離子一定不會參與反應(yīng)，氯氣做氧化劑，對應(yīng)產(chǎn)物是氯離子，故B正確；當(dāng)溶液中存在亞鐵離子時，則一定會存在溴離子，故C錯誤；當(dāng)溶液中存在亞鐵離子時，則一定會存在溴離子，故D錯誤。B亞鐵鹽的氧化性和還原性活動二、Fe(OH)2的制備任務(wù)一、問題探究：為了提高皮革的耐曲折強(qiáng)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。

可供選擇的試劑：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、鐵粉，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如何證明綠礬已被氧化？②如何證明綠礬已完全被氧化③為了防止綠礬溶液被氧化，如何操作？亞鐵鹽的氧化性和還原性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向溶液中加入適量鐵粉。原因：亞鐵離子容易被空氣中的氧氣氧化成鐵離子，與KSCN溶液反應(yīng)生成紅色的Fe(SCN)3溶液。原因：若硫酸亞鐵部分被空氣中的氧氣氧化成硫酸鐵，仍能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，若全部被氧化成硫酸鐵，則不與酸性高錳酸鉀溶液反應(yīng)褪色。原因：實驗室保存亞鐵鹽溶液常用方法，2Fe3＋＋Fe==3Fe2＋。亞鐵鹽的氧化性和還原性任務(wù)二、結(jié)合Fe(OH)2容易被空氣中的氧氣氧化成Fe(OH)3的性質(zhì)，思考制備Fe(OH)2有哪些方法？亞鐵鹽的氧化性和還原性①有機(jī)覆蓋層法：將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空氣與Fe(OH)2接觸發(fā)生反應(yīng)，如圖1所示。②還原性氣體保護(hù)法：用H2將裝置內(nèi)的空氣排盡后，再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合，這樣可長時間觀察到白色沉淀，如圖2所示。③電解法：用鐵作陽極，電解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆蓋一層苯(或煤油)，如圖3所示。對應(yīng)訓(xùn)練【典例1】下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是(

)A．①②③ B．①②④ C．①②③④ D．②③④【解析】Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，發(fā)生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。要較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的氧氣或空氣。①、②原理一樣，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中；③無法避免氧氣與氫氧化亞鐵的反應(yīng)；④中液面加苯阻止了空氣進(jìn)入，能較長時間看到白色沉淀，選B。B對應(yīng)訓(xùn)練【典例2】實驗室用FeCl2和燒堿制備Fe(OH)2，為了使生成的產(chǎn)物不

容易被氧化，下列說法不正確的是(

)

A．配制FeCl2溶液和燒堿溶液所用的蒸餾水通常要煮沸

B．可在FeCl2溶液的上面加一層苯，以隔絕空氣

C．向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時，膠頭滴管尖嘴不能伸入溶液內(nèi)

D．產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀后，不能振蕩試管【解析】A對，F(xiàn)eCl2溶液和燒堿溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配，且配制溶液的蒸餾水要煮沸以除去氧氣，確保Fe(OH)2在無氧環(huán)境中生成。B對，在FeCl2溶液的上面加一層苯或一層油，以隔絕空氣。C錯，向FeCl2溶液中滴加燒堿溶液時，要將膠頭滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中，防止氫氧化鈉溶液接觸空氣而溶有氧氣。D對，產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀后，振蕩，會增大沉淀與空氣接觸機(jī)會，使沉淀更易被氧化。C亞鐵鹽的氧化性和還原性?Fe2＋極易被氧化，所以FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配?！拘〗Y(jié)】制備Fe(OH)2的關(guān)鍵是隔絕空氣(O2)?為了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸餾水和NaOH溶液要煮沸，盡可能除去O2。?為了防止滴加NaOH溶液時帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再擠出NaOH溶液。?為防止Fe2＋被氧化，還可以向盛有FeSO4溶液的試管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有機(jī)物，以隔絕空氣?？刹扇〉拇胧?．下列說法錯誤的是()A．濃硫酸在空氣中敞口放置一段時間，濃度變小B．鐵片投入冷的濃硝酸中，鐵片不溶解C．鋼片投入濃硝酸中，產(chǎn)生紅棕色氣體D．石蕊溶液滴入稀硫酸中，溶液變藍(lán)D【解析】A．濃硫酸具有吸水性，在空氣中敞口放置一段時間，吸收空氣中的水蒸氣，濃度變小，故A正確；B．鐵片投入冷的濃硝酸中，鐵片鈍化，鐵片不溶解，故B正確；C．鋼片投入濃硝酸中發(fā)生反應(yīng)，硝酸被還原為紅棕色二氧化氮氣體，故C正確；D．石蕊遇酸變紅，石蕊溶液滴入稀硫酸中，溶液變紅，故D錯誤；選D。2．在硫酸鐵溶液中，加入ag銅完全溶解后再加入bg鐵，充分反應(yīng)后

得到cg殘余固體，且a＞c，則下列說法中正確的是(

)A．殘余固體可能為鐵和銅的混合物B．最后得到的溶液可能含有Fe3＋C．殘余固體是鐵，溶液中一定不含Cu2＋

D．殘余固體全部是銅D【解析】加入的ag銅由于發(fā)生反應(yīng)：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋而全部溶解，如果這部分銅在加入bg鐵后恰好被全部還原出來，則c應(yīng)與a相等，題給條件中知a＞c，說明加入的ag銅沒有全部被還原，溶液中還有Cu2＋，同時也說明加入的鐵不足，加入的鐵