高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物一等奖ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物一等奖ppt课件，共43页。PPT课件主要包含了铁与人体中的血红蛋白，铁元素的定性检验，铁元素的定量测定，+2和+3等内容，欢迎下载使用。

1.通过设计实验，从定性检验到定量测定菠菜（黑木耳）中的铁元素，巩固铁及其化合物的相关知识，提升物质检验、转化、分离提纯等基础实验技能。 2.通过定性检测菠菜（黑木耳）中是否含有铁元素以及铁元素的存在形态，初步形成物质特性决定检验方法的认知模型，体验实验研究的一般过程和化学知识在实际中的应用。 3.通过设计测定菠菜（黑木耳）中铁元素含量的方案，建立物质性质于测量方法的关系，并利用证据推理体会复杂体系中具有相同性质的物质对于测定的干扰。
铁是人体中一种必需的微量元素，血红蛋白是人体血液里面含 铁的特殊蛋白质，他也是血液能够呈现红色的主要因素。如果身体缺铁会出现疲劳乏力、畏寒怕冷、肌肉酸痛、嘴唇 干裂、皮肤异常苍白等现象。从而导致人的记忆能力、 免疫能力、和对温度的适应能力下降，如果体内的铁不 足以供给生命活动的需要，就会发生贫血。
活动一、人体中的铁元素
任务一、查阅资料，结合视频，回答铁元素在人体中的作用是什么？
①成年人体内含有4～5克铁，根据在体内的功能状态可分成功能性铁和储存铁两部分。
②功能性铁存在于血红蛋白、肌红蛋白和一些酶中，约占体内总铁量的70%。其余30%为储存铁，主要储存在肝、脾和骨髓中。
③铁是合成血红蛋白的主要原料之一。血红蛋白的主要功 能是把新鲜氧气运送到各组织。铁缺乏时不能合成足够的血红蛋白，造成缺铁性贫血。
④铁还是体内参与氧化还原反应的一些酶和电子传递体的组成部分，如过氧化氢酶和细胞色素都含有铁。
任务二、讨论交流：人体需要的铁元素主要有哪些来源？
①食补。动物内脏(特别是肝脏)、血液、鱼、肉类都是富含血红素铁的食品。深绿叶蔬菜所含铁虽不是血红素铁，但摄入量多，所以仍是我国人民膳食铁的重要来源。
②药补。硫酸亚铁缓释片等。
【典例】富脂食品密封保存往往需要在包装袋内装一小包脱氧剂(有效成分是还原铁粉)，某小组为探究脱氧剂中铁粉是否变质，取少量样品溶于稀盐酸，再进行下列实验，下列有关实验现象和结论的说法正确的是（ ） A．若加盐酸时有气体产生，则证明脱氧剂未变质 B．若滴加KSCN溶液，无明显变化，再滴加氯水显血红色，则证明脱氧剂未变质 C．若滴加KSCN溶液，溶液显血红色，则证明脱氧剂已变质 D．若加入铜粉充分反应后，溶液呈蓝色，则证明脱氧剂已完全变质
【解析】A．若加盐酸时有气体产生，说明样品中还有铁粉，但不证明脱氧剂未变质也可能部分变质，A错误；B．若滴加KSCN溶液，无明显变化，说明加入盐酸后的溶液中没有Fe3+，这可能时Fe+2Fe3+=3Fe2+，也可能时变质时Fe就被氧化为FeO，再滴加氯水显血红色，故不能证明脱氧剂未变质，B错误；C．若滴加KSCN溶液，溶液显血红色，说明加入盐酸后的溶液中含有Fe3+，所以证明脱氧剂已变质，C正确；D．若加入铜粉充分反应后，溶液呈蓝色，说明加入盐酸后的溶液中含有Fe3+，发生Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，但不能证明脱氧剂已完全变质，还可能是部分被氧化，D错误；故答案为：C。
活动二、探究菠菜（黑木耳）中铁元素的定性检验方法
任务一、查阅资料，每100克菠菜中，平均含铁量是2.7毫克，该如何检验其中存在铁元素呢？
猜想1：样品中只含有Fe2+； 猜想2：样品中只含有Fe3+；猜想3：样品中含有Fe2+和Fe3+
评价：如果溶液中离子浓度很小，很难观察确认。
方案2：首先利用Fe2+还原性确认是否存在Fe2+
方法：取少量样品溶液于试管，滴加少量酸性高锰酸钾溶液，如果紫红色褪色，则溶液中含有Fe2+ ；如果无明显变化，则溶液中不含Fe2+。离子方程式：5Fe2++MnO4-+8H+= 5Fe3+ +Mn2++4H2O。
其次确认是否存在Fe3+
方法：取少量样品溶液于试管，滴加几滴几滴KSCN溶液，如果出现血红色，则含Fe3+，反之，只含有Fe2+。离子方程式：Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3 (红色液体) 。
任务二、讨论交流：根据Fe2+和Fe3+的检验方法，如何设计实验方案？
不变红（若不变红则证明菠菜中没有Fe3+，若变红，则证明菠菜中有Fe 3+）
不变红（步骤1溶液不变红，加氯水，溶液变红，则证明菠菜中含有Fe2+，若标准2溶液变红，加过氯水后红色加深，则证明菠菜中含Fe 2+，不加深则证明无Fe 2+）
菠菜中不含易溶于水的Fe3+和Fe2+
任务三、问题探究：（1）查阅资料，菠菜中铁元素的存在检索文献表明,100 g菠菜约含2 mg铁,菠菜中的铁元素以草酸亚铁的形式存在,草酸亚铁是一种淡黄色结晶性粉末,在冷水中的溶解度是0.022 g/100 g,属于难溶物，易溶于有机溶剂。同时，草酸亚铁属于弱酸盐，可与强酸反应。根据信息，思考该如何改进实验方案？
【改进方案一】用乙醇等有机溶剂替代水作浸取液，提高草酸亚铁的浸取率，或 加非氧化性强酸（如盐酸），增大草酸亚铁的溶解度等。
【方案评价】①用乙醇等有机溶剂替代水作浸取液，虽提高草酸亚铁的浸取率， 但由于草酸亚铁难溶于水，可能后续得到的溶液中亚铁离子的浓度仍然较低，现 象仍然不明显；②加非氧化性强酸（如盐酸）溶解，可生成可溶性的氯化亚铁， 效果会更好。
（2）再查阅资料，草酸亚铁加热易分解为其对应氧化物，同时，菠菜 中含有叶绿素对检验的颜色有一定的干扰，叶绿素是一种不溶于水的 物质，熔点为120~153℃，温度越高，对叶绿素的降解程度越大；PH 越低，对叶绿素的破坏性越大,又该如何改进实验方案？
【方案评价】①用水溶解时，加热煮沸，既可增大草酸亚铁的溶解度，提高浸取率， 又能使部分叶绿素降解，降低菠菜中有色物质对实验的干扰；还可以利用活性炭 的吸附性去除叶绿素的干扰。
②高温灼烧稍好于水煮沸法，能使菠菜中的有机物分解，消除了大部分色素对检验的影响，但若用水浸二价铁离子浸出率可能仍然不高，检验现象不理想。若用酸（如盐酸）浸，效果会更好。
③先将菠菜叶脱水剪碎，隔绝空气加热灼烧，既可以增大溶解度，提高浸取率，同时又能使其中的草酸亚铁分解成相应氧化物，加酸溶解，更容易生成可溶性的亚铁盐溶液，检验效果更好。
任务四、综上，设计完善的实验方案，完成相关实验，填写表格内容。
草酸盐铁加热分解为氧化亚铁，氧化亚铁溶于稀硫酸方可以得到亚铁离子溶液。
不变红（不变红则证明菠菜中没有Fe3+）
溶液变红（加氯水后，溶液中的Fe2+被氧化为Fe3+）
菠菜中有Fe2+，可以补铁，但难溶于水，吸收率不高。
【菠菜中铁元素定性检验实验步骤】
任务五、拓展探究：为什么经灼烧和酸化后亚铁离子没有被氧化成铁离子？你认为在食物补铁过程中要注意哪些问题？
①菠菜中含有Ｖc和草酸，都具有还原性，可以保护亚铁离子不被氧化。
②在用食物补铁过程中应不偏食，多吃新鲜蔬菜，烹饪时间不宜太长等。
③菠菜营养虽丰富，但用它补铁不靠谱，因此要想补铁还是应该选择猪肝、动物全血、瘦肉等动物性食物或者补贴药物。所谓“菠菜补血”的说法，主要还是在于菠菜含有丰富的维生素C和叶酸。同时，草酸易与钙离子在人体肾脏中形成结石，因此不能大量食用菠菜。
④如果出现缺铁性贫血，可以选用补铁剂，不仅含铁量高，而且其中的铁元素易被人体吸收。
【典例1】某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定，实验过程及现象 如下图所示：
现对A、B、C、D做出的如下推断中，不正确的是(　 　) A．A盐一定是FeCl3 B．白色沉淀B可能是AgCl C．C中一定含Fe3＋ D．无法确定A中是否含有Fe2＋
【解析】A加入稀硝酸酸化的AgNO3，B出现白色沉淀，白色沉淀为AgCl沉淀，证明A盐溶液中含有Cl-，C中加入KSCN溶液，溶液变红，证明C溶液中含有Fe3+，Fe3+有可能是A盐中含有的离子，也有可能是A中含有的Fe2+被硝酸氧化成Fe3+，所以A盐有可能是FeCl3，也有可能是FeCl2，故A错误。故答案为A。
【解析】A．向溶液乙中滴加KSCN溶液，溶液颜色变红，证明滤液乙中存在Fe3+，但由于在溶液甲中加入了氯气，Cl2具有强氧化性，能够将Fe2+氧化产生Fe3+，因此无法证明原矿石样品中存在Fe3+，A错误； B．向溶液甲中滴加KSCN溶液，溶液颜色变红，说明滤液甲中存在Fe3+，则原矿石样品中存在+3价的Fe3+，B正确； C．根据选项A分析可知滤液乙中不一定含有Fe3+，所以加入氢氧化钠溶液后不一定会出现红褐色Fe(OH)3沉淀，C错误； D．题中信息和反应流程都无法确定矿石的成分，只能确定其中含有+3价的Fe3+，D错误；故合理选项是B。
活动一、测定铁元素的质量
讨论交流：结合铁在菠菜中的存在形式，思考如何设计实验测定菠菜中铁元素的质量？
得到澄清滤液。草酸盐铁加热分解为氧化亚铁，氧化亚铁溶于稀硫酸方可以得到亚铁离子溶液。
溶液由浅绿色变为黄色。溶液中的Fe2+被氯水（或双氧水）氧化成Fe3+：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
生成红褐色沉淀。Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
称量最后得到固体的质量为m,根据质量守恒计算铁元素的含量：Fe(OH)3⁓Fe，Fe%=[（56m/107）/10g]×100%
【典例1】一些高档茶叶、点心等食品的包装盒中有一个小袋，将小袋 打开，可以看到黑色粉末，部分已变成棕褐色。将上述粉末溶于稀盐 酸，取上层清液，滴入几滴氯水，再滴加KSCN溶液，溶液立即变为 红色。下列说法不正确的是（ ） A．小袋中原来装有氧化铁 B．小袋中原来装有铁粉 C．该黑色粉末不可食用 D．该黑色粉末做抗氧化剂
【解析】从题中信息“滴入几滴氰水，再滴加KSCN溶液，溶液立即变为红色”判断，该黑色粉末中含有铁元素。但由于先加入了氯水，故不能确定其一定含Fe3+，A项错误；该黑色粉末为还原铁粉，做抗氧化剂，防止高档茶叶、点心等食品变质，B、C、D项正确；故答案选A。
【典例2】下列有关说法正确的是（ ） A．厨房可用食醋除水垢，食醋的作用是作氧化剂 B．某食品包装袋内装有一包铁粉，它的主要作用是作干燥剂 C．病人补铁(Fe2+)的同时需补维生素C，维生素C的作用是作还原剂 D．疫情期间常用酒精对物品和手部进行消毒，乙醇的作用是作氧化剂
【解析】A．厨房可食醋除水垢，没有元素化合价变化，属于非氧化还原反应，故A错误；B．某食品包装袋内装有一包铁粉，它的主要作用是防止食品氧化变质，故B错误；C．病人补铁(Fe2+)的同时需补维生素C，维生素C能防止Fe2+被氧化为Fe3+，作用是作还原剂，故C正确；D．酒精没有氧化性，其杀菌消毒的原理是使蛋白质脱水变性凝固而失去活性，从而达到杀菌消毒的效果，故D错误；选C。
活动二、测定铁元素含量的其它方法
任务一、讨论结论：结合所学知识，思考测定菠菜（黑木耳）中铁元素的含量还可以有哪些方法？
可利用高锰酸钾与Fe2+按照特定比例发生氧化还原反应（滴定法），计算Fe2+的量，5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O；
得到澄清滤液的体积为VmL。草酸盐铁加热分解为氧化亚铁，氧化亚铁溶于稀硫酸方可以得到亚铁离子溶液。
溶液完全变为浅绿色。防止部分Fe2+被氧化成Fe3+：2Fe3++Cu=2Fe2++2Zn2+
当滴入最后一滴KMnO4溶液，溶液有浅绿色变为红色，且半分钟不变色，消耗KMnO4溶液的体积为V2mL。
根据5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O可知：5/cxV1=1/cV2，则Fe%=[(cxV×10-3×56g/ml)/10g)]×100%.
任务二、问题探究：步骤2中加入足量铜粉（或其它还原剂）的目的是什么？要注意什么问题？
①防止部分Fe2+被空气中的氧气氧化为Fe3+，而Fe3+不与KMnO4溶液反应，会产生实验误差；
②加入的过量还原剂如果留在溶液中会与KMnO4溶液反应，需要除去，且还原剂生成的产物不能与KMnO4溶液反应。如不能加还原剂铁粉、锌粉等。
③利用沉淀反应或滴定反应沉淀食品中铁元素的含量，可能会有其它沉淀或其它还原性杂质干扰，所以还可以用比色法测定：提取菠菜浸取液→加氯水（或双氧水）→配制不同浓度的铁离子的硫氰化钾溶液→显色后用色度计测量→原理（浓度越大，颜色越深，数值越大）→绘制标准曲线→求铁离子浓度。
【典例1】某学生在学习了检验食品中的铁元素后，设想在课外研究 测定某补血剂中铁元素(+2价)含量，其设计实验流程如下：
下列说法不正确的是（ ） A．步骤②时以用新制氯水替代H2O2 B．步骤①需要在研钵中研磨，研磨时研杵应保持垂直 C．取步骤②操作后的溶液，滴加几滴KSCN溶液可检验补血剂是否己因氧化变质 D．每片补血剂中铁元素的质量为0.07wg
【解析】将补血剂研细，向药片中加入稀硫酸，然后过滤分离滤液和不溶性物质，向滤液中加入双氧水，将Fe2+氧化为Fe3+，向溶液中加入过量氨水溶液得到氢氧化铁沉淀，将红褐色沉淀灼烧得到红棕色固体Fe2O3，以此来解答。A．双氧水的作用为将Fe2+氧化为Fe3+，氯水也可以Fe2+氧化为Fe3+，故可以用新制氯水替代H2O2，A正确；B．步骤①将补血剂研细，需要在研钵中研磨，进行研磨操作时，研钵应放在不易滑动的物体上，研杵应保持垂直，B正确；C．步骤②操作后的溶液中一定含铁离子，滴加几滴KSCN溶液不能检验补血剂是否已因氧化变质，应检验②之前的滤液是否含铁离子证明，C错误；D．wg为Fe2O3，由Fe元素守恒可知，每片补血剂中铁元素的质量为 w×112/（106×10 =0.07wg，D正确；综上所述答案为C。
【典例2】中医药典记载木耳具有“和血养营”功效（治疗贫血症的功效） 项目小组设计并通过下列实验流程检测木耳中是否含有铁元素。
（1）“灼烧”所使用的容器是 。“灼烧”时，木耳中的有机质先 逐步碳化，后逐步氧化为CO和CO2。“灼烧”过程中铁元素可能存在的 化合价形态有 。
（2）“酸浸”时，氧化铁和盐酸反应的化学方程式 。 加入氯水时发生的离子反应方程式是 。
2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-
Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O
（3）“检测”步骤的实验过程为____________________________________ ____________________________________________________________ ________________________。 检测铁离子的化学反应方程式为 。
少量的硫氰化钾溶液，若溶液变为血红色，则可证明干木耳中含有铁元素，否则不含铁元素
取少量过滤后所得的滤液，向其中滴加
FeCl3+3KSCN==3KCl+Fe(SCN)3
1．市场上销售的食品包装有多种方式，其中一种为真空包装，如香肠、盐水鸭、月饼等食品，抽出包装袋内空气并放入一小包铁粉，那么其中铁粉主要表现的性质是(　　)A．氧化性 B．还原性C．碱性 D．酸性
【解析】包装袋内放入的铁粉与空气中的氧气反应，防止食品被氧化，起到还原剂的作用。
2．在医药生产工业上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制 备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2+及NO3-。为检验所得产品中是否含有Fe2+，应使用的试剂为（ ） A．氯水 B．KSCN溶液 C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液
【解析】A．氯水可以氧化亚铁离子为铁离子，溶液颜色变化不明显，不能检验亚铁离子，故A不符合题意；B．KSCN溶液和亚铁离子不反应，无现象发生，故B不符合题意；C．NaOH溶液加入和铁离子反应生成红褐色沉淀不能检验是否存在亚铁离子，故C不符合题意；D．酸性KMnO4溶液与亚铁离子发生氧化还原反应，从而使高锰酸钾溶液褪色，故D符合题意；故答案为：D。
3．下列关于铁元素的化合物描述错误的项目数是（ ）A．1项 B．2项 C．3项 D．4项
【解析】四氧化三铁中铁元素化合价既有+2价又有+3价，四氧化三铁铁元素化合价描述错误；氢氧化铁受热易分解生成氧化铁和水，氢氧化铁的部分性质描述错误；共有2项错误，答案选B。
4．氯酸镁[Mg(ClO3)]常做催熟剂、除草剂等。实验室利用卤块(主要成分为MgCl2•6H2O，含有MgSO4、FeCl2等杂质)制备少量Mg(ClO3)2的工艺流程如图：
部分氢氧化物开始沉淀及沉淀完全的pH如表所示：
下列说法正确的是（ ）A．反应I的离子方程式为MnO4-+5Fe2++4H2O=Mn2++5Fe3++8OH-B．反应II后溶液中大量存在的离子是Mg2+、Ba2+、Fe3+、SO42-、Cl-C．调pH时应控制溶液的pH在1.5~3.2D．反应III属于复分解反应，能够发生的原因是因为生成溶解度相对较小的Mg(ClO3)2
【解析】卤块(主要成分为MgCl2•6H2O，含有MgSO4、FeCl2等杂质)，加入高锰酸钾之后，亚铁离子可以被氧化为三价铁离子，再向混合物中加入氯化钡溶液，可以将硫酸根离子转化为硫酸钡沉淀；加入氧化镁，调节pH，可以促进铁离子的水解，将铁离子转化为氢氧化铁而除去，过滤，得到的滤液是氯化镁溶液，向滤液中加入饱和氯酸钠溶液析出Mg (ClO3) 2，说明相同温度下Mg (ClO3) 2溶解度较小，以此解题。A．反应环境为酸性环境，故离子方程式为：MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O，A错误；B．钡离子和硫酸根离子会生成硫酸钡沉淀，不能大量共存，B错误；C．由分析可知，调节pH的目的是为了让三价铁形成沉淀，同时镁离子不沉淀，根据表格中的数据可知，pH应该在3.2~8.9，C错误；D．过滤后溶液主要存在的金属阳离子是镁离子，根据流程图可知，镁离子和氯酸根离子反应生成氯酸镁沉淀，属于复分解反应，就是因为氯酸镁难溶于水，D正确；故选D。
【检验食品中的铁元素】
【原理】物质检验【方法】利用物质性质及转化【步骤】切碎→研磨→灼烧→酸浸→加KSCN溶液→氧化
【原理】元素守恒【方法】沉淀法（测质量）→滴定法（测体积）→比色法（测浓度）→原子发射光谱法