高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第二节 金属材料第2课时学案设计

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第2课时　铁盐和亚铁盐学习目标核心素养1．结合实验探究，掌握Fe、Fe2＋、Fe3＋相互转化的途径。2．通过实验学会Fe2＋、Fe3＋的检验方法。3．了解铁盐、亚铁盐的主要性质及其在生产、生活中的应用。1．通过对“Fe、Fe3＋、Fe2＋相互转化”的学习，强化变化观念。2．通过对“Fe2＋、Fe3＋的检验”的学习，提升实验探究能力和创新意识。3．通过对“铁盐、亚铁盐”的学习，培养证据推理意识。新课情境呈现在一定条件下铁盐和亚铁盐是可以相互转化的。让我们走进教材学习铁盐和亚铁盐。课前素能奠基应用体验　　 1．除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，最好的办法是(＋＋＋　D　－－－)A．加入氢氧化钠溶液 B．通入氯气C．加入铜粉 D．加入铁粉解析：因为2FeCl3＋Fe===3FeCl2，加铁粉既不引入杂质，又能除掉Fe3＋。2．下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述中，错误的是(＋＋＋　D　－－－)A．Fe2＋的水溶液为浅绿色B．Fe3＋的水溶液为黄色C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀解析：Fe3＋与SCN－反应生成的Fe(SCN)3为红色易溶于水的物质，不是沉淀。3．可用于检验久置的FeSO4溶液是否含有Fe3＋的试剂是(＋＋＋　D　－－－)A．过氧化钠 B．铁粉C．盐酸 D．KSCN溶液解析：Fe3＋与KSCN溶液反应，溶液变红色，Fe2＋遇到KSCN溶液不变色。4．选择合适试剂完成甲、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顺序能达到实验目的的是(＋＋＋　B　－－－)组别试剂选项甲组乙组A新制氯水、KSCN溶液KSCN溶液B酸性KMnO4溶液KSCN溶液C酸性KMnO4溶液溴水D溴水酸性KMnO4溶液要点归纳　　 课堂素能探究Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互转化——“铁三角”知识点 　问题探究：铁元素有三种价态：0价、＋2价和＋3价，这三种价态的铁在一定条件下可相互转化，我们称之为铁三角：分析上图，思考下列问题：1．不同价态铁元素之间转化的条件是什么？2．实验室制取FeCl2溶液时为什么要加入少量铁屑？探究提示：1.由高价态转化为低价态需要还原剂，由低价态转化为高价态需要氧化剂。2．加入铁屑能防止Fe2＋被氧化成Fe3＋。知识归纳总结：1．Fe只有还原性，可以被氧化成＋2或＋3价的铁：如Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋2Fe＋3Cl22FeCl33Fe＋4H2OFe3O4＋4H2。2．Fe2＋既有氧化性又有还原性：如2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋FeO＋COFe＋CO23．Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为＋2价或0价的铁：如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3典例1　工业印刷电路板的制作流程如图所示，其中“蚀刻”所用的就是FeCl3溶液。(1)FeCl3溶液蚀刻印刷铜板的原理是怎样的？表现了FeCl3的什么性质？(2)由FeCl2生成Fe或FeCl3，你能写出其化学方程式吗？(3)反应后的“蚀刻液”中含有哪些离子？如果要回收得到Cu和FeCl3，需要怎样设计回收方案？(4)如何证明最后的腐蚀液是否还含有Fe3＋？答案：(1)原理：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；表现了FeCl3的氧化性。(2)FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe,2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。(3)反应后的“蚀刻液”中含有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋等离子。为从溶液中提取Cu，应向溶液中加入过量铁粉：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；然后用盐酸溶解过量的铁粉：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；过滤后，得到Cu，再向滤液中加入新制氯水即可得到FeCl3：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。(4)用洁净的试管取少量的样品溶液，向其中滴入KSCN溶液1～2滴，若溶液立即显红色证明含有Fe3＋。〔素养应用1〕取某含铁元素的固体A进行如下实验：根据下列转化关系，下列叙述不正确的是(＋＋＋　C　－－－)A．试剂1是KSCN溶液B．试剂2可以是新制氯水C．溶液B中只有Fe3＋无Fe2＋D．溶液C到溶液F红色加深的原因是溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成Fe3＋，使Fe3＋浓度增大解析：从框图可知，A和稀盐酸反应生成棕黄色溶液，加入试剂1变成淡红色溶液C，可以推断溶液B中含有Fe3＋，加入KSCN溶液生成Fe(SCN)3；加入试剂2得到深红色溶液F，可知试剂2为强氧化剂，溶液B中含有Fe2＋，加入试剂2(强氧化剂)，Fe2＋被氧化为Fe3＋，并进一步转化为Fe(SCN)3，所以溶液红色加深，故C错误。Fe3＋、Fe2＋的检验方法知识点 　问题探究：如何证明FeSO4溶液是否变质？探究提示：变质的FeSO4溶液中含有Fe3＋。用洁净的试管取少量(1～2 mL)的样品溶液，向其中滴入KSCN溶液1～2滴，若溶液立即显红色证明含有Fe3＋，即该溶液已变质。知识归纳总结：Fe3＋、Fe2＋的检验方法1．用KSCN溶液和氯水：(1)流程：(2)有关反应：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－2．用NaOH溶液：(1)流程：(2)有关反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)3．含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验滴加KSCN溶液→典例2　某同学为了检验家中的一瓶补铁药(成分为FeSO4)是否变质，查阅了有关资料，得知SCN－、Fe2＋能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，并结合已学的知识设计了如下实验：①将药片除去糖衣研细后溶解、过滤。②取滤液分别加入两支试管中，在一支试管中加入酸性KMnO4溶液，在另一支试管中加入KSCN溶液。请完成下列问题：(1)若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液后不变红，结论是！！！  补铁药没有变质  ###。(2)若滴入酸性KMnO4溶液后不褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是！！！  补铁药完全变质  ###。(3)若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是！！！  补铁药部分变质  ###。(4)！！！  不能  ###(填“能”或“不能”)将酸性KMnO4溶液和KSCN溶液滴入到同一支试管中进行验证，原因是！！！  酸性KMnO4溶液呈紫红色，影响Fe3＋的检验；KSCN具有还原性，影响Fe2＋的检验  ###。解析：加入酸性KMnO4溶液褪色说明含有Fe2＋，而加入KSCN溶液变红则说明含有Fe3＋，所以前三问的答案很容易得出。第(4)问中的原因可归纳为两条，一是酸性KMnO4溶液呈紫红色，影响Fe3＋的检验；二是KSCN具有还原性，可以被酸性KMnO4溶液氧化，影响Fe2＋的检验。〔素养应用2〕(2021·哈尔滨高一检测)同学们用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。请回答下列问题：(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是！！！  防止Fe2＋被氧化  ###。(2)甲同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为！！！　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　###。(3)乙同学认为甲同学的实验不够严谨，该同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水，溶液变红，煤油的作用是！！！  隔绝空气(排除氧气对实验的影响)  ###。(4)丙同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为！！！　H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O　###。解析：(1)铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是防止氯化亚铁被氧化。(2)氯气具有氧化性，能氧化氯化亚铁为氯化铁，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)煤油不溶于水，密度比水小，分层后可以隔离溶液与空气接触，排除氧气对实验的影响。(4)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，说明过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。名师博客呈现Fe2＋和Fe3＋的检验方法总结：依据Fe3＋和Fe2＋的性质，检验或区别Fe3＋和Fe2＋的方法有很多，除加KSCN溶液和NaOH溶液的方法外，简便易行的方法还有：(1)观察溶液颜色法(2)淀粉碘化钾法(3)酸性KMnO4溶液(溴水)法(4)铜片法(5)亚铁氰化钾溶液和铁氰化钾溶液是检验Fe3＋和Fe2＋的特征试剂：Fe3＋蓝色沉淀Fe2＋蓝色沉淀〔即时训练〕某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05 mol·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。①取少量黑色固体，洗涤后，！！！  加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀  ###(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有！！！  Fe2＋  ###。③针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是！！！　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋　###(用离子方程式表示)。解析：②K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂，产生蓝色沉淀说明溶液中含有Fe2＋。课堂达标验收1．食物强化是我国营养改善策略的重要组成内容。下列物质中，最适合用于铁强化的是(＋＋＋　A　－－－)A．酱油 B．食盐C．牛奶 D．奶粉2．下列各组物质反应后，再滴入KSCN溶液，显红色的是(＋＋＋　B　－－－)A．过量铁与稀盐酸B．过量氯水与FeCl2溶液C．过量铁粉与CuCl2溶液D．过量铁粉与FeCl3溶液解析：Fe3＋遇KSCN溶液，溶液显红色，Fe与稀盐酸生成Fe2＋，A项错误；FeCl2溶液中加氯水生成Fe3＋，B项正确；铁粉与CuCl2溶液反应生成Fe2＋，C项错误；铁粉与FeCl3溶液反应生成Fe2＋，D项错误。3．下图是某儿童微量元素体检报告单的部分数据：北京市医疗机构临床检验结果报告单—————————————————————————————— 分析项目检测结果单位参考范围1.锌(Zn)115.95μ mol·L－166～1202.铁(Fe)6.95m mol·L－17.52～11.823.钙(Ca)1.68m mol·L－11.55～2.10……    根据上表的数据，回答下列问题：(1)该儿童！！！  铁  ###元素含量偏低。(2)报告单中“μ mol·L－1”是！！！  浓度  ###(填“质量”“体积”“浓度”)的单位。(3)服用维生素C可使食物中的Fe3＋转化为Fe2＋。在这个过程中体现维生素C的！！！  还原性  ###(填“氧化性”或“还原性”)。(4)缺铁性贫血患者应补充Fe2＋。一些补铁剂以硫酸亚铁为主要成分，将硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣，推测糖衣的作用是！！！  防止Fe2＋被氧化  ###。解析：(1)从检测结果与参考范围看， 该儿童铁元素的含量比参考范围略低。(2)μ mol·L－1为浓度的单位。(3)Fe3＋转化为Fe2＋，铁元素的化合价降低，发生还原反应，故维生素C体现还原性。(4)糖衣可以防止硫酸亚铁与空气接触，起到防止Fe2＋被氧化的作用。4．根据不同价态铁元素之间的相互转化关系，回答下列问题：(1)配制含Fe2＋的溶液时，常常向溶液中加入少量！！！  铁粉  ###，将被氧气氧化生成的Fe3＋还原为Fe2＋。(2)为除去废水中的Fe2＋，常先将废水中的Fe2＋氧化为！！！  Fe3＋  ###，再根据Fe3＋的性质使Fe3＋转化为红褐色的！！！  Fe(OH)3  ###沉淀析出。(3)在制作印刷电路板的过程中常利用铜与氯化铁溶液的反应。反应的离子方程式为！！！　Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋　###。(4)为消除废气中的Cl2对环境的污染，将废气通过含有铁粉的FeCl2溶液，即可有效地除去Cl2，这一处理过程可用两个离子方程式表示为！！！　Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－　###；！！！　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋　###；处理过程中需定期添加的原料是！！！  铁粉  ###。解析：(1)配制含Fe2＋的溶液时，需利用还原剂防止亚铁离子被氧化，且不能引入新杂质，则加入铁粉(或铁钉)防止Fe2＋被氧化；(2)为除去废水中的Fe2＋，常先将废水中的Fe2＋氧化为铁离子，铁离子极易转化为氢氧化铁沉淀；(3)FeCl3溶液与金属铜反应的化学方程式为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，离子方程式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋；(4)Cl2与FeCl2溶液反应生成FeCl3，其反应的化学方程式为2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，离子方程式为Cl2＋2Fe2＋===2Fe3＋＋2Cl－，铁粉与FeCl3反应生成FeCl2，其反应的化学方程式为2FeCl3＋Fe===3FeCl2，离子方程式为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据两个反应可知，处理过程中消耗的原料是铁粉。