化学必修 第一册第1节 铁的多样性示范课ppt课件

这是一份化学必修 第一册第1节 铁的多样性示范课ppt课件，共45页。PPT课件主要包含了课前篇素养初探，知识铺垫，必备知识，③探究实验，正误判断，课堂篇素养提升，问题探究，深化拓展，典例剖析，答案B等内容，欢迎下载使用。
1.基于元素的价态和物质的所属类别,完整有序地写出含有铁元素的物质的化学式,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究,掌握亚铁盐和铁盐的物理性质、化学性质、典型实验现象,能书写主要的化学方程式和离子方程式,培养科学探究与创新意识的化学核心素养。3.知道含有铁元素的物质在生产、生活中的应用,知道Fe3+的检验方法,能独立或与同学合作完成实验,记录实验现象和数据,完成实验报告,并能主动进行交流,逐步提升证据推理与模型认知的化学核心素养。
1.铁元素的常见化合价有0价、+2价和+3价,分别举一例写出对应物质的化学式:Fe、FeCl2、FeCl3。2.一般来说,元素处于高价态时具有氧化性,元素处于最低价态时只具有还原性,元素处于中间价态时既有氧化性又有还原性,请判断下列反应的反应物中铁元素表现的是氧化性还是还原性。
(1)Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2　氧化性。(2)Fe+2H+==Fe2++H2↑　还原性。(3)2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-　还原性。
一、铁元素的存在1.含量铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝。2.存在形态(1)游离态:存在于陨铁中。(2)化合态:主要以+2、+3价铁的化合物存在。如黄铁矿(FeS2)、赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)等。
二、Fe2+、Fe3+的性质1.组成及实例
2.性质的预测与探究(1)预测。①研究物质性质的两个基本角度。
②亚铁盐和铁盐性质的预测——化合价角度。
(2)探究——以FeSO4、FeCl3为例。①知识支持:Fe3+和KSCN溶液发生反应,生成红色溶液。②可供选择的试剂:FeSO4溶液、FeCl3溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KI溶液、0.1 ml·L-1 KSCN(硫氰酸钾)溶液、淀粉溶液、NaOH溶液、铁粉、锌片、铜片。
④结论:a.亚铁盐具有还原性,能被常见的氧化剂氧化,如能使酸性KMnO4溶液褪色,能被氯气氧化,离子方程式为2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-;亚铁盐具有氧化性,能被常见的还原剂还原,如与Zn反应的离子方程式为Fe2++Zn==Fe+Zn2+。b.铁盐具有氧化性,能被常见的还原剂还原,如与Cu反应的离子方程式为2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+;与Fe反应的离子方程式为2Fe3++Fe==3Fe2+;与KI溶液反应的离子方程式为2Fe3++2I-==2Fe2++I2。
【微思考1】实验室中盛FeSO4溶液的试剂瓶中,通常加些铁屑或铁钉,这是为什么?提示 Fe2+具有较强还原性,易被氧化而变质。因此向盛有亚铁盐溶液的试剂瓶中加铁屑或铁钉的目的是防止Fe2+被氧化。【微思考2】如何除去FeCl3溶液中混有的杂质FeCl2?提示 通入Cl2或滴加氯水或加入“绿色”氧化剂H2O2溶液:2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-、2Fe2++H2O2+2H+==2H2O+2Fe3+。
判断下列说法是否正确,正确的画“√”,错误的画“×”。1.Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。(　　)2.FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。(　　)3.Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(　　)4.Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3。(　　)5.铁表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化。(　　)
在FeCl3和CuCl2的混合溶液中,加入过量的铁粉,充分反应后,溶液中的金属离子有哪些?
提示 氧化性Fe3+>Cu2+,加入过量铁粉,发生反应:2Fe3++Fe==3Fe2+,Fe+Cu2+==Cu+Fe2+,则充分反应后溶液中的金属离子是Fe2+。
1.铁盐、亚铁盐的性质(1)Fe2+既具有还原性又具有氧化性,可以被氧化为Fe3+,也可以被还原为Fe。①当Fe2+遇到强氧化剂时,被氧化为Fe3+,如2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-。②当Fe2+遇到C、Al、Zn、CO等还原剂时,可以被还原为Fe,如Fe2++Zn==Zn2++Fe,FeO+CO Fe+CO2。
(2)Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为Fe2+或Fe。①Fe3+被C、CO、Al等还原为Fe,如Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3。②Fe3+被Fe、Cu等还原为Fe2+,如2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+。
2.含铁物质的分离与提纯
例1某同学用如下实验探究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 ml·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (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+氧化生成Fe3+。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  
(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　　　　　　　　　　。 (4)丙同学取10 mL 0.1 ml·L-1KI溶液,加入6 mL 0.1 ml·L-1FeCl3溶液混合。取2 mL混合溶液置于试管中,加入1 mL CCl4(CCl4是一种有机溶剂,与水互不相溶,密度比水大)充分振荡、静置,CCl4层显紫色。写出发生反应的离子方程式:　 。 (5)丁同学向盛有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　　　　　　　　　　　　　　　。 
答案 (1)防止Fe2+被氧化　(2)2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-　(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)2Fe3++2I-==2Fe2++I2(5)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,能氧化氯化亚铁生成氯化铁,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,可以隔绝空气,从而排除氧气对实验的影响。(4)CCl4层显紫色说明有单质碘生成,发生反应的离子方程式为2Fe3++2I-==2Fe2++I2。(5)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生成铁离子,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+==2Fe3++2H2O。
方法点拨铁、铜及其化合物在溶液中的共存规律(1)Fe能与Fe3+、Cu2+发生反应,因而当溶液中有Fe粉剩余时,溶液中不可能大量存在Fe3+、Cu2+。由于氧化性Fe3+>Cu2+,所以向Fe3+、Cu2+的混合溶液中加入铁粉,铁先与Fe3+反应;由于还原性Fe>Cu,所以向Fe3+的溶液中加入Fe、Cu混合物,Fe先反应。(2)Cu能与Fe3+发生反应,因此当有Cu析出时,溶液中不可能大量存在Fe3+。(3)Fe2+与Fe3+、Cu2+、Fe、Cu均能大量共存。
变式训练1下列物质反应后一定有+3价铁生成的是(　　)①过量的Fe与Cl2反应　②Fe与过量稀硫酸反应后,再向其中加H2O2溶液　③Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸　④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中。A.只有①B.只有①②C.只有①②③D.全部
答案 C解析 ①中的Cl2氧化性强,它能将铁氧化为+3价,由于不是在溶液中反应,因此过量的铁不会将氯化铁还原。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2+,向其中加H2O2溶液后,由于H2O2是一种常见的氧化剂,能将Fe2+氧化成Fe3+。③从表面上看不会发生反应,但实际上发生了Fe2+被硝酸氧化的反应。④中发生Fe与盐酸反应生成FeCl2、Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3的反应,但题中未给出反应物间相对量的关系,若铁是足量的,则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
某同学为了检验家中一盒补铁剂是否变质,查阅资料后结合所学知识设计了如下实验:将药片除去糖衣研细后,溶解过滤,取滤液分别加入到两支试管中,在一支试管中滴入酸性高锰酸钾溶液,在另一支试管中滴入KSCN溶液。请分析并回答下列问题。
(1)若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色,滴入KSCN溶液后不变红,可以得出什么结论?在滴入KSCN溶液后的溶液中再滴加氯水,会观察到什么现象?提示 根据实验现象分析,酸性高锰酸钾溶液褪色说明有Fe2+,KSCN溶液不变红说明没有Fe3+,从而确定药品没有被氧化;在滴入KSCN溶液后的溶液中再加入氯水,会将Fe2+氧化为Fe3+,溶液变红。
(2)若滴入酸性高锰酸钾溶液后不褪色,滴入KSCN溶液后变红,可以得出什么结论?提示 根据实验现象分析,酸性高锰酸钾溶液不褪色说明没有Fe2+,滴入KSCN溶液变红说明有Fe3+,从而确定药品完全被氧化而变质。
(3)①若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色,滴入KSCN溶液后变红,可以得出什么结论?②在①中操作后的情况下,向其中一支试管中滴加适量的氢氧化钠溶液,根据现象能证明滤液中含有Fe2+吗?提示 ①根据实验现象分析,酸性高锰酸钾溶液褪色说明有Fe2+,滴入KSCN溶液变红说明有Fe3+,从而确定药品部分被氧化;②在①中操作后的两溶液中都含有Fe3+,滴加氢氧化钠溶液立即生成红褐色沉淀,干扰“生成的白色沉淀变为灰绿色,最后变成红褐色”现象的观察,即不能证明滤液中含有Fe2+。
Fe2+、Fe3+的检验方法
例2下列离子的检验方法合理的是(　　)A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明该溶液中不含Fe2+B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+
答案 C解析 KSCN与Fe3+反应的离子方程式为Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3,而Fe2+与KSCN不反应,如果该溶液既含Fe3+,又含Fe2+,滴加KSCN溶液,溶液呈红色,证明存在Fe3+而不能证明没有Fe2+,故A项错误;若原溶液中含Fe2+,通入Cl2将Fe2+氧化成Fe3+,滴加KSCN溶液后显红色,若原溶液中不含Fe2+,含有Fe3+,通入Cl2,加入KSCN溶液同样可以变红色,故B项错误;加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+,故C项正确;氢氧化镁为白色沉淀,能被红褐色沉淀掩盖,无法确定是否含有镁离子,故D项错误。
方法规律 (1)Fe3+的检验方法很多,但在没有特殊要求的条件下,最好选择KSCN溶液,因为此法最灵敏。(2)检验Fe2+的最好方法:加KSCN溶液(无明显现象),然后加氯水(溶液变红色)。试剂顺序不能颠倒,若先滴入氯水,再加入KSCN溶液,溶液显红色,排除不了原溶液中可能含Fe3+的干扰。也不能选用加KSCN溶液(无明显现象),然后加酸性高锰酸钾溶液(溶液变红色)的方案,因为KMnO4本身显紫红色,对实验现象有所干扰。
(3)若溶液中同时含有Fe3+、Fe2+,因为Fe3+对Fe2+的检验造成干扰,通常取少量溶液置于试管中,向溶液中滴加适量酸性高锰酸钾溶液(或溴水),溶液紫红色(或橙黄色)褪去,说明含有Fe2+。另取少量溶液置于试管中加入KSCN溶液,显红色,说明溶液中含Fe3+。
变式训练2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(　　)
解析 甲组,在Fe3+存在的条件下检验Fe2+,要排除Fe3+的干扰。所选试剂具备下列条件:一是能与Fe2+发生有明显现象的反应;二是与Fe3+不反应。只有酸性KMnO4溶液符合条件:5Fe2++Mn +8H+==5Fe3++Mn2++4H2O,实验现象是紫色变浅(或褪去)。乙组,在Fe2+存在的条件下,用KSCN溶液检验Fe3+,Fe2+无干扰。
1.(2020河北唐山各区县联考)《新修本草》是我国古代中药学著作之一,记载药物844种,其中有关“青矾”的描述为:“绛矾,本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃……烧之赤色……”据此推测,“青矾”的主要成分为(　　)A.CuSO4·5H2OB.FeSO4·7H2OC.KAl(SO4)2·12H2OD.Fe2(SO4)3·9H2O答案 B解析 由题给信息可知,该物质原为绿色,加热后变为红色,符合此条件的是FeSO4·7H2O,所以B项正确。
2.把一定量的铁粉、铜粉置于盛有FeCl3溶液的烧杯中,充分反应后加入KSCN溶液无明显现象,下列情况不能成立的是(　　)A.烧杯中无铁粉剩余,有铜粉剩余B.烧杯中铁粉、铜粉均剩余C.烧杯中铁粉剩余,溶液中含Cu2+D.烧杯中铜粉剩余,溶液中含Fe2+
答案 C解析 充分反应后加入硫氰酸钾溶液无明显现象,说明没有铁离子。铁首先与氯化铁反应生成氯化亚铁,FeCl3还有剩余时铜和氯化铁反应生成氯化亚铁和氯化铜。所以可能无铁粉剩余,但有铜粉剩余,故A正确;若氯化铁很少时,铁和铜都可以有剩余,故B正确;铁粉有剩余时,溶液中不存在铜离子,故C错误;根据上述分析可知,可能有铜粉剩余,溶液中进行的反应中都产生亚铁离子,所以一定有亚铁离子,故D正确。
3.将铁粉放入盐酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液组成的混合液中,充分反应后,铁粉有剩余,则此时溶液中含有的大量阳离子是(　　)A.Cu2+和Fe2+B.Fe2+和Mg2+C.Fe3+和Fe2+D.H+和Cu2+答案 B解析 混合溶液中加入铁粉发生如下反应:2H++Fe==Fe2++H2↑,铁和MgCl2溶液不能反应,2Fe3++Fe==3Fe2+,Cu2++Fe==Fe2++Cu,由于铁粉有剩余,故此时溶液中阳离子主要有Mg2+和Fe2+。
4.在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中,Fe3+、Cu2+和Fe2+的物质的量之比为3∶2∶1,现加入适量铁粉,完全反应后溶液中三种离子的物质的量浓度之比变化为1∶2∶4,则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3+的物质的量之比为(　　)A.2∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4