高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 铁的多样性备课课件ppt

这是一份高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第1节 铁的多样性备课课件ppt，共44页。PPT课件主要包含了课前篇素养初探，知识铺垫，必备知识，正误判断，课堂篇素养提升，问题探究，深化拓展，典例剖析等内容，欢迎下载使用。

1.从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应规律和氧化还原反应原理,预测含有铁元素的物质的性质及物质之间的转化,设计实验进行初步验证,并能分析解释有关实验现象,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。2.利用含有铁元素的物质的性质和转化关系,设计制备、分离、检验等简单任务的方案;能从物质类别和元素价态变化的角度说明物质的转化路径,培养证据推理与模型认知的意识。
3.分别根据含有铁元素的物质性质,分析生产、生活中的实际问题,如补铁剂中铁元素价态的检验、线路板废液的回收利用等,培养科学态度与社会责任的化学核心素养。
1.铁元素有多种价态,含有同种价态铁元素的物质之间可以相互转化,如Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓、Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓;含有不同价态铁元素的物质在一定条件下也可以相互转化。如2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-、Fe+2Fe3+==3Fe2+。2.铁具有金属的通性,FeO、Fe2O3具有碱性氧化物的通性,Fe(OH)2与Fe(OH)3属于弱碱,具有碱的性质。如Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O、Fe(OH)2+2H+==Fe2++2H2O、Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O。
1.绘制铁及其化合物的“价—类”二维图,并表示各物质之间的转化关系,示例如下
2.补铁剂中铁元素价态的检验
3.铁元素与人体健康
【微思考1】如何检验某铁的氧化物中含有Fe2+?提示 取少量固体置于试管中,向其中加入稀盐酸配制成溶液,加入酸性高锰酸钾溶液,高锰酸钾溶液褪色,证明氧化物中含有Fe2+。【微思考2】碱性氧化物是否都能与水反应生成相应的碱?提示 碱性氧化物不一定都能溶于水与水反应,如FeO、Fe2O3都难溶于水,与水不反应,因此不能与水反应生成相应的碱。
判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.NaOH溶液滴入FeSO4溶液中产生白色沉淀,随后变为红褐色,与氧化还原反应无关。(　　)2.Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2。(　　)3.探究维生素C的还原性,可向盛有2 mL氯化铁溶液的试管中滴加浓的维生素C溶液,观察溶液颜色的变化。(　　)4.向CuSO4溶液中加入铁粉,有红色固体析出,则Fe2+的氧化性强于Cu2+的氧化性。(　　)
5.铁与过量的硫粉共热的产物是Fe2S3。(　　)6.某含铁盐化学式为Na2FeO4,具有较强的杀菌消毒功能,其中铁元素的化合价是+6价。(　　)7.Fe与HNO3反应一定生成Fe(NO3)3。(　　)8.向2 mL 0.1 ml·L-1的FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡,黄色逐渐消失,加KSCN溶液颜色不变,说明还原性:Fe>Fe2+。(　　)
1.补铁剂所含铁盐中铁元素的价态有几种可能?提示 三种,Fe2+或Fe3+或Fe2+和Fe3+。2.如何验证某补铁剂溶液中含Fe2+而不含Fe3+?提示 验证某补铁剂中含Fe2+而不含Fe3+,可以根据检验亚铁离子的方法完成:取少量溶液置于试管中,先加几滴硫氰酸钾溶液,溶液不变为红色,证明补铁剂中不含Fe3+。再加过量氧化剂(补铁剂中存在较多的抗氧化物质如维生素C等),溶液变红色,证明补铁剂中含有Fe2+。
检验Fe2+的注意事项(1)只含Fe2+的溶液。
①加KSCN溶液前,禁止加氧化性物质使Fe2+被氧化。如H2O2、N (H+)等。②氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液,原因是酸性KMnO4溶液本身显紫红色,对Fe(SCN)3的红色有干扰;酸性KMnO4溶液能氧化KSCN,溶液不变红色,不能证明不含Fe2+。
(2)同时含有Fe2+和Fe3+的溶液。Fe2+对检验Fe3+无干扰,可以滴加KSCN溶液检验Fe3+;Fe3+对检验Fe2+有干扰,不能采用加KSCN溶液的方法检验Fe2+,通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去说明含有Fe2+。(3)检验铁的氧化物中是否有+2价铁时,正确的思路为
①步骤a中不能选用盐酸,原因是酸性KMnO4溶液可以氧化HCl。②步骤a中不能选用稀硝酸,原因是稀硝酸可以将Fe2+氧化为Fe3+。
例1实验室以绿矾(FeSO4·7H2O)为原料制备补血剂甘氨酸亚铁[(H2NCH2COO)2Fe],有关物质的性质如下:
实验过程:Ⅰ.配制含0.10 ml FeSO4的绿矾溶液。Ⅱ.制备FeCO3:向配制好的绿矾溶液中缓慢加入200 mL 1.1 ml·L-1NH4HCO3溶液,边加边搅拌,反应结束后过滤并洗涤沉淀。
Ⅲ.制备(H2NCH2COO)2Fe:实验装置如下图(夹持和加热仪器已省略),将实验Ⅱ得到的沉淀和含0.20 ml甘氨酸的水溶液混合后加入C中,然后利用A中反应产生的气体将C中空气排净,接着滴入柠檬酸溶液并加热。反应结束后过滤,滤液经蒸发结晶、过滤、洗涤、干燥得到产品。
回答下列问题:(1)步骤Ⅰ中:实验室配制绿矾溶液时,为防止FeSO4被氧化变质,应加入的试剂为　　　　　(写化学式)。 (2)步骤Ⅱ中:生成沉淀的离子方程式为　　　　　　　　　　　　。 (3)步骤Ⅲ中:①检查装置A的气密性的方法是 　 。 ②装置A中所盛放的药品是　　　　　(填序号)。 a.Na2CO3和稀硫酸　b.CaCO3和稀硫酸　c.CaCO3和稀盐酸③确认C中空气排尽的实验现象是　 。 
④加入柠檬酸溶液一方面可促进FeCO3溶解,另一个作用是　　　　　　　　　　　　　　　。 ⑤洗涤步骤Ⅲ中得到的沉淀,所选用的最佳洗涤试剂是　　　　　(填序号)。 a.热水　b.乙醇　c.柠檬酸溶液⑥若产品的质量为17.34 g,则产率为　　　　　。 
答案 (1)Fe　(2)Fe2++2HC ==FeCO3↓+CO2↑+H2O　(3)①夹紧弹簧夹,从长颈漏斗注入一定量的水,使漏斗内的水面高于具支试管中的水面,停止加水一段时间后,若长颈漏斗与具支试管中的液面差保持不变,说明装置不漏气　②c　③D中澄清石灰水变浑浊　④防止二价铁被氧化　⑤b　⑥85%
解析 (1)Fe2+具有较强的还原性,在制备碳酸亚铁的过程中,为了防止Fe2+被氧化,需加入少量铁粉。(2)绿矾的水溶液与NH4HCO3溶液反应的离子方程式为Fe2++2HC ==FeCO3↓+CO2↑+H2O。
(3)①检查装置A气密性的方法:夹紧弹簧夹,从长颈漏斗注入一定量的水,使漏斗内的水面高于具支试管中的水面,停止加水一段时间后,若长颈漏斗与具支试管中液面的高度差保持不变,说明装置不漏气。②装置A为固液不加热型制气装置,且具有随开随用、随关随停的特点,所以应选择块状不溶于水的CaCO3,酸只能选择盐酸,所以c项正确。③当C中充满CO2后,CO2开始进入D中,使D中的澄清石灰水变浑浊,这时说明C中空气已经排尽。④由题中信息可知,柠檬酸具有还原性,可防止Fe2+被氧化。⑤因甘氨酸亚铁易溶于水,难溶于乙醇,因此应选择乙醇作为洗涤剂,所以b正确。⑥含0.10 ml FeSO4的绿矾溶液中Fe2+的物质的量为0.10 ml,因NH4HCO3溶液过量,所以生成(NH2CH2COO)2Fe的物质的量为0.10 ml,质量为20.4 g,
易错警示(1)若溶液中只存在Fe2+,加入氢氧化钠溶液,溶液中出现白色沉淀并迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。若同时存在Fe3+,加入氢氧化钠溶液生成红褐色沉淀,会掩盖Fe2+的检验。故溶液中有Fe2+和Fe3+同时存在时不能用氢氧化钠溶液检验Fe2+。(2)检验某未知溶液中是否含Fe2+时,不能先滴加氯水,后滴加KSCN溶液。因为若未知溶液中含有Fe3+,滴加KSCN溶液时,溶液变成红色,会干扰Fe2+的检验。
变式训练1在探究某补铁剂中铁元素价态的实验中,老师取一片该补铁剂用盐酸溶解,经脱色过滤后,得到250 mL近乎无色的溶液,继续加入1滴液溴(已知Br2和Cl2的性质相似),振荡,溶液变为黄色。(1)甲同学认为这不是发生化学反应所致,因溴水本身就呈棕黄色,使溶液变黄色的物质是Br2。乙同学认为这是发生化学反应所致,使溶液变黄色的物质是　　　　(填粒子的化学式),发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。 
(2)现提供以下试剂:A.酸性高锰酸钾溶液　B.氢氧化钠溶液　C.四氯化碳　D.硫氰酸钾溶液。请你用两种方法支持乙同学的观点,写出选用的试剂编号及实验中应观察到的现象:
(3)补铁剂中铁元素含量的测定通常使用到双氧水,请写出将双氧水滴入该补铁剂用酸溶解并经脱色后的溶液中发生反应的离子方程式: 　 。 
答案 (1)Fe3+　2Fe2++Br2==2Fe3++2Br-(2)
(3)2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O
解析 (1)乙同学认为这是发生化学反应所致,溴单质具有强氧化性,能够将亚铁离子氧化成铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++Br2==2Fe3++2Br-。(2)溴易溶于四氯化碳中而不易溶于水中,且四氯化碳与水不溶,根据四氯化碳层颜色判断,若有机层为橙红色,乙同学观点不成立,若有机层为无色,则说明使溶液呈黄色的物质不是溴,乙同学观点成立;Fe3+遇KSCN溶液变为红色,向溶液中滴加硫氰酸钾溶液后,溶液呈红色,则说明使溶液呈黄色的物质是铁离子。(3)H2O2具有氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+。
1.含有同种价态铁元素的物质之间通过什么类型的反应相互转化?含有不同价态铁元素的物质可以通过什么反应相互转化?提示 含有同种价态铁元素的物质之间可以通过复分解反应相互转化,含有不同价态铁元素的物质可以通过氧化还原反应转化。
2.利用铁及其化合物之间的转化关系可以解决哪些问题?
提示 (1)离子共存问题。Fe2+在酸性条件下不能与强氧化性离子大量共存;Fe3+不能与还原性离子大量共存,如I-、S2-、S 等,也不能与OH-、SCN-等大量共存。(2)分离与提纯。①FeCl2(杂质FeCl3),加入铁钉或铁粉后过滤。②FeCl3(杂质FeCl2),通入Cl2或滴加氯水或加入“绿色”氧化剂H2O2(2Fe2++H2O2+2H+==2H2O+2Fe3+)。(3)溶液的配制与保存
1.不同价态铁元素之间的转化关系
2.铁及其化合物间的转化(1)铁及其化合物的制备。①冶炼铁:Fe2O3+2Al Al2O3+2FeFe2O3+3CO 2Fe+3CO2②亚铁盐、铁盐的制备:Fe2O3+6HCl==2FeCl3+3H2O2FeCl2+Cl2==2FeCl3Fe+2HCl==FeCl2+H2↑2Fe+3Cl2 2FeCl3
(2)亚铁盐溶液的保存:加入少量铁粉防止亚铁盐被氧化。如2FeCl3+Fe==3FeCl2。(3)亚铁盐、铁盐的检验。①FeCl3+3NaOH==Fe(OH)3↓+3NaCl(生成红褐色沉淀)②FeCl2+2NaOH==Fe(OH)2↓+2NaCl、4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3(先生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色)
例2(2020北京清华附中高一期中)室温下,单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体。在合适反应条件下,它们可以按下面框图进行反应;已知D溶液为黄色,E溶液为无色。请回答:
(1)B是　　　　　,F是　　　　　(填化学式)。 (2)反应③的离子方程式为　 。 (3)反应④的离子方程式为　 。 
答案 (1)Cl2　FeCl2　(2)Fe+2H+==Fe2++H2↑(3)2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-
解析 单质B为黄绿色气体,可知B为Cl2,C为无色气体,B与C反应生成E,E溶液是无色的,则C为H2,E为HCl,A与盐酸反应生成氢气,A应为金属固体单质,A与盐酸反应后生成的F为A的氯化物,F又能与氯气反应生成D,D溶液为黄色,且A与氯气可以直接生成D,可推知A为Fe,根据转化关系可知,F为FeCl2,D为FeCl3。
(1)由以上分析可知,B为Cl2,F为FeCl2。(2)反应③为Fe和盐酸的反应,反应的离子方程式为Fe+2H+==Fe2++H2↑。(3)反应④为FeCl2和Cl2的反应,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-。
要点笔记 (1)溶液中Fe3+与Cu等不活泼金属反应时,Fe3+只能转化为Fe2+。(2)溶液中Fe3+与较活泼金属如Zn、Al等反应时,金属单质足量时:Fe3+→Fe2+→Fe,金属单质不足时:Fe3+→Fe2+。
变式训练2元素的“价—类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具,它指的是以元素的化合价为纵坐标,以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。下图为铁元素的“价—类”二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是(　　)
A.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①B.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速发生转化②生成红棕色粉末C.转化⑦发生反应的类型是化合反应D.加热Fe(OH)3发生转化⑥,加水溶解可实现转化③
答案 C解析 铁与高温水蒸气的反应不能实现题中转化①,A项错误;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,部分被氧化,氧化生成Fe3O4,B项错误;转化⑦发生反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3,属于化合反应,C项正确;加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁,氢氧化铁不溶于水,加水溶解不可实现转化③,D项错误。
1.现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,其原因可能是(　　)A.苹果汁中的Fe2+变成Fe3+B.苹果汁中含有Cu2+C.苹果汁含有OH-D.苹果汁含有Fe3+答案 A解析 苹果中含有Fe2+,把苹果榨成苹果汁之后,果汁中的Fe2+被空气中的氧气氧化成Fe3+。
2.下列叙述不正确的是(　　)
答案 D解析 A项发生反应:2FeCl2+Cl2==2FeCl3,正确;B项发生反应:Fe+2FeCl3==3FeCl2,正确;C项银与盐酸不反应,而Fe与盐酸反应,正确;D项混合物在空气中灼烧时,Fe(OH)2最终转变为Fe2O3,错误。
3.(双选)下列说法正确的是(　　)A.Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe(OH)3B.Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液,溶液显红色C.工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁D.Fe3+具有氧化性,据此可用KSCN溶液鉴别Fe3+
答案 BC解析 高温下铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,故A项错误;Fe3O4溶于盐酸生成Fe3+和Fe2+,Fe3+与KSCN反应得到红色物质,故B项正确;一般炼铁的过程就是用CO还原Fe2O3生成Fe,故C项正确;用KSCN溶液鉴别Fe3+主要是利用了Fe3+与KSCN溶液反应显示红色,而非Fe3+的氧化性,故D项错误。