第3章 本章知识体系构建与核心素养提升 学案2022-2023学年高一化学人教版（2019）必修第一册
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一、铁及其化合物
1.
2．铁离子、亚铁离子的鉴别、转化和除杂
| Fe3＋ | Fe2＋ |
鉴别 | ①棕黄色 ②加NaOH，生成红褐色沉淀 ③加KSCN，变为红色溶液 | ①浅绿色 ②加NaOH，沉淀颜色变化：白色→灰绿色→红褐色 ③加KSCN无明显变化，加H2O2(或Cl2等)后变红 |
转化 | Fe3＋Fe2＋ | |
除杂(括号内为杂质) | Fe3＋(Fe2＋)：加H2O2等 | Fe2＋(Fe3＋)：加入Fe粉 |
二、金属材料
1．铝及其化合物
2．合金
金属材料包括纯金属和它们的合金。合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，可以通过添加金属元素的种类、含量和生成合金的条件等加以调节。近年来，为满足某些尖端技术发展的需要，人们又设计和合成了许多新型合金。
通过本章的学习，结合真实情境中的应用实例和通过实验探究，知道铁及其重要化合物的主要性质，知道铝单质性质的特殊性，了解它们在生产、生活中的应用。能从物质分类、化合价的角度归纳铁、铁盐、亚铁盐的还原性或氧化性。
能联系合金的组成解释合金性质，认识合金对人类社会的贡献，能用简单实验探究铁与水蒸气的反应产物，制备Fe(OH)2，能设计简单实验检验Fe2＋、Fe3＋，能利用化学方程式的定量计算分析化学反应中的物质变化规律。
例1 铝既能与稀硫酸反应，又能与烧碱溶液反应，下列说法不正确的是( )
A．两个反应都是氧化还原反应
B．铝与硫酸反应时，硫酸做氧化剂
C．铝与烧碱溶液反应时，氢氧化钠做氧化剂
D．两个反应都有气体生成
答案 C
解析 铝与硫酸反应生成硫酸铝和氢气，铝是还原剂，硫酸是氧化剂；铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠和氢气，铝是还原剂，水是氧化剂。
例2 等体积、等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液分别放在甲、乙两烧杯中，各加等质量的铝，生成氢气的体积之比为3∶4，则甲、乙两烧杯中的反应情况可能分别是( )
A．甲、乙中都是铝过量
B．甲中铝过量，乙中碱过量
C．甲中酸过量，乙中铝过量
D．甲中酸过量，乙中碱过量
答案 B
解析 因为等量的铝分别与足量的盐酸和氢氧化钠溶液反应时，产生H2的体积之比为1∶1，足量的铝分别与等物质的量浓度、等体积的盐酸和氢氧化钠溶液反应，产生H2的体积之比为1∶3，而题中产生H2的体积之比：<<1，所以反应的情况为甲中盐酸不足，乙中氢氧化钠过量。
例3 A、B、C、D都是中学化学中的常见物质，其中A、B、C均含有同一种元素，在一定条件下相互转化关系如下(部分反应中的水已略去)。根据题意回答下列问题：
(1)若A、B、C的焰色试验均为黄色，C为厨房中的用品，D的过度排放会造成温室效应。
①A的化学式为________，B的俗名为___________________________________。
②反应Ⅱ的离子方程式是__________________________________________。
(2)若A、D均为单质，且A为气体，D元素的一种红棕色氧化物常用作颜料。
①反应Ⅱ的离子方程式是___________________________________________。
②反应Ⅲ的离子方程式是___________________________________________。
③检验B中阳离子最好的方法是_____________________________________。
答案 (1)①NaOH 纯碱(或苏打) ②CO＋CO2＋H2O===2HCO
(2)①Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
②Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋
③取少量B的溶液于试管中，向其中滴加KSCN溶液，若出现红色，说明B中的阳离子是Fe3＋
解析 (1)若A、B、C的焰色试验均为黄色，则说明均含有Na元素，C为厨房中的用品，则C为NaHCO3，D的过度排放会造成温室效应，D为CO2，据此解答。
(2)若A、D均为单质，D元素的一种红棕色氧化物常用作颜料，则D为Fe，且A为气体，由转化关系可知，A具有强氧化性，将Fe氧化为高价态，可推知A为Cl2、B为FeCl3、C为FeCl2，据此解答。
例4 实验小组研究二价铁离子的氧化反应，设计如下实验。
实验序号 | 试剂及操作 | 现象 |
Ⅰ | 现象a：生成白色沉淀，最终转变为红褐色 现象b：…… | |
Ⅱ | 现象c：溶液略呈黄色 现象d：溶液呈红色 |
(1)实验所用的Fe(NO3)2溶液由Fe(NO3)3溶液和足量铁粉反应制得，离子方程式是________________________________________________________________________。
(2)实验Ⅰ中白色沉淀转变为红褐色的化学方程式是__________________________。
(3)现象b是______________________________________________________________。
(4)实验小组对实验Ⅱ中何种物质氧化Fe2＋进行研究，提出两种假设：
ⅰ.酸性条件下，O2氧化了Fe2＋；
ⅱ.酸性条件下，NO氧化了Fe2＋。
①设计实验，证实了假设ⅰ不是实验Ⅱ中氧化Fe2＋的主要原因。将实验方案和现象补充完整。
步骤1：向1.0 mL________________溶液中滴加1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4溶液；
步骤2：向上述所得溶液中滴加2滴KSCN溶液，观察到________________。
②向步骤2所得溶液中滴加NaOH溶液至pH约为5，检测到有Fe3＋产生。
(5)综合上述实验，说明二价铁离子的氧化反应与________________因素有关。
答案 (1)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ (2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (3)红褐色沉淀溶解，溶液呈棕黄色 (4)①0.1 mol·L－1 FeSO4 溶液无明显变化 (5)溶液酸碱性强弱、氧化剂种类及二价铁离子的存在形式(其他合理答案给分)
解析 (1)Fe3＋与Fe发生氧化还原反应生成Fe2＋，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
(2)实验Ⅰ中Fe(NO3)2与氢氧化钠反应生成白色Fe(OH)2沉淀，被空气中的氧气氧化后迅速由白色变为灰绿色，最终变为红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(3)Fe(NO3)2与氢氧化钠反应生成白色Fe(OH)2沉淀，被氧化变为红褐色Fe(OH)3沉淀，加入硫酸溶液后发生酸碱中和反应，红褐色沉淀溶解，溶液变为棕黄色。
(4)①根据控制变量法可知，要证明氧化剂为氧气，需要排除硝酸根离子的干扰，因此，可以改为向1.0 mL 0.1 mol·L－1 FeSO4溶液中滴加1.5 mL 1.0 mol·L－1 H2SO4溶液。
(5)根据实验的过程和实验现象可知，二价铁离子的氧化反应与溶液的酸碱性、氧化剂种类及二价铁离子的存在形式等因素有关。
