【同步讲义】高中化学（苏教版2019）必修第二册--9.2.1 铁及其化合物转化反应的合理选择 讲义

第二单元  探究铁及其化合物的转化

第1课时 铁及其化合物转化反应的合理选择

知识点01  选择物质制备反应路线的思路和方法

1．物质制备反应转化的思路

（1）确定目标产物

（2）依据产物的特性选择反应________、反应可能的________，确定反应的________和反应________。

（3）依据所发生的___________和产物的___________合理选择反应装置。

2．金属及其化合物转化的方法

相同价态化合物之间进行转化，通过________________反应实现，不同价态化合物之间进行转化，需通过________________反应实现。

3．物质制备反应路线的选择

实际制备物质时，必须根据反应________、反应________、反应________、产物________、反应________、环境保护、生产成本等因素进行综合判断，选择合适、可控的反应路径。

知识点02  FeCl3的制备路径及Fe3+的检验

1． FeCl3的制备路径

以铁为原料制备FeCl3可以有多种路径，请写出各条路径中有关的化学方程式：

（1）Fe—→FeCl3：________________________________。

（2）Fe—→FeCl2—→FeCl3：_________________________、_____________________________。

（3）Fe—→Fe2O3—→FeCl3：_________________________、_____________________________。

2．Fe3+的检验方法

（1）观察溶液的颜色，含Fe3+的溶液呈________色。

（2）Fe3+与NaOH溶液反应：________________________。

（3）用KSCN溶液检验Fe3+，实验现象是________________，离子方程式为________________________。

3．实验探究Fe2+和Fe3+的检验

【实验1】取两支试管A、B分别加入FeCl3溶液和 FeCl2 溶液。然后向两试管各滴加2滴硫氰化钾溶液。

实验现象：A试管中________________，B试管中________________。

实验结论：________________________________________________________________。

【实验2】向实验1的A试管加入过量铁粉。

实验现象：________________________________。

实验结论：铁粉将Fe3+________为Fe2+。

【实验3】向实验1的B试管加入少量新制氯水。

实验现象：________________________________。

实验结论：氯气将Fe2+________为Fe3+。

【即学即练1】下列说法正确的是（    ）

    A．Fe2+既有氧化性又有还原性

    B．因为Fe比Cu活泼，所以FeCl3不能与Cu反应

    C．FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为：Fe2++Cl2=Fe3++2Cl-

    D．向溶液加入氯水，再加入KSCN溶液，溶液变血红色，说明该溶液中含有Fe2+

知识点03  Fe2+和Fe3+的性质

1．Fe2+的性质

Fe2+具有较强的还原性，容易被一些氧化剂氧化为Fe3+。

（1）向FeCl2溶液中加入KSCN溶液，在加入氯水，实验现象是______________________________ __________________，Fe2+与Cl2反应的离子方程式为________________________________。

（2）Fe2+在酸性条件下与H2O2反应：________________________________。

（3）Fe2+在酸性条件下与O2反应：________________________________。

（4）配制含Fe2+的溶液时，为防止Fe2+被氧化，应采取的措施是___________________________。

（5）为除去废水中的Fe2＋，常先将废水中的Fe2＋________为Fe3＋，再________________使Fe3＋转化为________色的________沉淀析出。

2．Fe3+的性质

Fe3+具有较强的氧化性，能被一些还原剂还原为Fe2+。

（1）向FeCl3溶液中加入KSCN溶液，再加入过量铁粉，实验现象是________________________，Fe3+与Fe反应的离子方程式为________________________________。

（2）Fe3+与Cu反应：________________________________。该反应用于________________。

【即学即练2】FeCl2的酸性溶液在空气中被氧化的离子方程式为____________________________。为了防止FeCl2溶液中的Fe2+被氧气氧化，应采取的措施是_______________________。检验Fe2+是否被氧化的方法是____________________。

【即学即练3】将FeCl3溶液滴加到KI-淀粉试纸上，试纸变蓝色，发生反应的离子方程式为：_______________________________________________。

【即学即练4】现有下列试剂：①新制氯水  ②铁  ③铜  ④稀硫酸。

（1）将Fe2+转化为Fe3+，可选用的试剂有______，反应的离子方程式为：______________________。

（2）将Fe3+转化为Fe2+，可选用的试剂有_______。反应的离子方程式分别为：

___________________________、______________________________。

（3）若要除去FeCl2溶液中混有的FeCl3，可选用的试剂有_______；若要除去FeCl3溶液中混有的FeCl2，可选用的试剂有_______。

考法01  铁及其化合物的相互转化

1．Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋

（1）Fe―→Fe2＋

Fe能被I2、S、Fe3＋、Cu2＋、H＋等较弱氧化剂氧化为Fe2＋。如：

Fe＋SFeS

Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋

（2）Fe―→Fe3＋

Fe能被Cl2、Br2、足量稀HNO3、酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化为Fe3＋。如：

2Fe＋3Br22FeBr3

2．Fe2＋既具有氧化性又具有还原性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe

Fe2＋Fe3＋

4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O(Fe2＋被O2氧化)

2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－(Fe2＋可被Cl2、Br2氧化)

2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O

5Fe2＋＋MnO＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O(Fe2＋可使酸性KMnO4溶液褪色)

3．Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe

Fe3＋具有较强的氧化性，在金属阳离子中氧化性是比较强的，其氧化性强于H＋、Cu2＋等，但弱于Ag＋，强于I2，而弱于Br2。与S2－、I－、SO等能发生氧化还原反应。

2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋(在铁盐溶液中加入Fe，Fe溶解)

2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(用FeCl3溶液腐蚀铜，制作印刷电路板)

2Fe3＋＋2I－= 2Fe2＋＋I2(Fe3＋能使淀粉KI试纸变蓝)

2Fe3＋＋S2－=2Fe2＋＋S↓

【典例1】把铁片放入下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加，反应又没有气体放出的是(　　)

A．硝酸钠溶液       B．硫酸铜溶液       C．稀硫酸     D．氯化铁溶液

考法02  Fe2＋、Fe3＋的检验

1．观察法：

浅绿色溶液中含有Fe2＋；棕黄色溶液中含有Fe3＋。

2．用NaOH溶液检验：

Fe2＋的检验：向试样中加入NaOH溶液，若先产生白色沉淀又迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，则为Fe2＋。

Fe3＋的检验：向试样中加入NaOH溶液，若直接产生红褐色沉淀，则为为Fe3＋。

3．用KSCN溶液检验：

Fe2＋的检验：向试样中滴加KSCN溶液，无明显现象，再加新制氯水溶液变血红色，则为Fe2＋。

Fe3＋的检验：向试样中加KSCN溶液，若溶液变血红色，则为Fe3＋。

【典例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(　　)

题组A  基础过关练

1．常温下能用铁制容器盛放的是（    ）

A．浓硫酸           B．浓盐酸        C．硫酸铜        D．稀硫酸

2．下列反应中，铁只能生成高价化合物的是(　　)

A．少量铁与稀硫酸反应 B．铁丝在氧气中燃烧

C．过量铁粉在氯气中燃烧 D．Fe投入到CuSO4溶液中

3．下列反应中，通过置换反应能得到铁的是（    ）

A．铜浸入氯化铁溶液中                B．一氧化碳通过炽热的氧化铁

C．铝与Fe2O3混合物加热至高温        D．铜浸入氯化亚铁溶液中

4．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，说明原溶液中不含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KSCN溶液呈红色，说明原溶液中含有Fe3＋

D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到沉淀颜色逐渐变为红褐色，说明原溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋

5．能使铁溶解，但不能生成沉淀的溶液是(　　)

A．AgNO3溶液       B．FeCl3溶液     C．CuSO4溶液       D．FeSO4溶液

6．刻制印刷电路板时用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。根据该反应判断下列说法不正确的是(　　)

A．铜是还原剂      B．Fe3＋具有氧化性

C．该反应是置换反应 D．该反应属于离子反应

7．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是(　　)

A．过量的Fe与Cl2反应

B．Fe与过量稀硫酸反应

C．FeCl3溶液中加入过量Fe

D．足量Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中

8．下列反应的离子方程式书写正确的是(　　)

A．将铜屑加入含Fe3＋的溶液中：Fe3＋＋Cu===Fe2＋＋Cu2＋

B．将磁性氧化铁溶于盐酸中：Fe3O4＋8H＋===3Fe3＋＋4H2O

C．向硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：Fe2＋＋2H2O2＋4H＋===Fe3＋＋4H2O

D．将铁粉加入稀硫酸中：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

9．随着人们生活节奏加快，方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期，防止食品氧化变质，在包装袋中可以放入的化学物质是(　　)

A．无水硫酸铜     B．硫酸亚铁      C．食盐        D．生石灰

10．向盛有氯化铁溶液的烧杯中加入过量铜粉，反应结束后，溶液中大量存在的金属离子是（    ）

A．Fe3+、Fe2+        B．Fe2+、Cu2+        C．Cu2+、Fe3+        D．Cu+、Cu2+

11．某久置的FeCl2溶液略显黄色，某同学认为可能有部分Fe2+被氧化为Fe3+。

    （1）如何证明溶液中是否存在Fe3+？___________________________________________。

    （2）若溶液中存在Fe3+，如何除去：___________________________________________。

12．下列中学化学中常见物质的转化关系图中，反应条件及部分反应物和产物未全部注明，已知A、D为金属单质，其他为化合物。试推断：

（1）写出物质的化学式：A________  C________  Ⅰ________

（2）写出下列反应的方程式：

C→F的离子方程式                                。

H→I的离子方程式                                 。

题组B  能力提升练

1．为亚硝酸盐会使Fe2+离子转变成Fe3+离子，生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐的中毒，这说明维生素C具有（   ）

A．酸性       B．碱性        C．氧化性         D．还原性

2．能与Fe3＋反应，且能证明Fe3＋具有氧化性的是（    ）

①SCN－  ②Fe  ③Fe2＋  ④Cu  ⑤Zn  ⑥OH-

A．①②③          B．②④⑤          C．①③⑥           D．①②⑤

3．为了除去硫酸铜溶液中含有的Fe2＋杂质，先加入合适的氧化剂使Fe2＋氧化为Fe3＋，下列物质中最好选用(　　)

A．KMnO4溶液    B．H2O2溶液      C．氯水       D．HNO3溶液

4．已知下列四个实验均能发生化学反应：

下列判断不正确的是(　　)

A．实验①中铁钉只作还原剂

B．实验②中Fe2＋只显还原性

C．实验③中发生的是置换反应

D．上述实验证明：氧化性：Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，Fe2＋遇KSCN溶液无血红色物质生成

5．Ⅰ.把氯化亚铁水溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，而不引进金属离子或其他原溶液中不含有的阴离子，所用的两种方法的离子方程式分别为

(1)_________________________________________；

(2)_________________________________________。

Ⅱ.在装有固体A的试管中加入水，此时A未溶解，但加入一定量的无色溶液B，A逐渐溶解，并有气体生成，溶液变为浅绿色，将空气通入该试管的溶液中，溶液颜色很快加深，请填写下列空白：

(1)B的化学式是____________________________________________________。

(2)A加入无色溶液B后才溶解，其理由是_______________________________。

题组C  培优拔尖练

1．根据下列实验：

①向Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液中加入过量铁粉，充分反应，有红色固体析出，过滤。②取①中滤液，向其中滴加KSCN溶液，观察现象。

判断下列说法正确的是(　　)

A．氧化性Cu2＋>Fe3＋

B．①中所得固体只含铜

C．①中滤液含有Cu2＋和Fe2＋

D．②中不会观察到溶液变红

2．将适量的铁粉加入FeCl3溶液中，充分反应后，溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等，则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为（   ）

A．2∶3           B．3∶2         C．1∶2         D．1∶1

3．已知下列四个实验均能发生化学反应：

下列判断不正确的是(　　)

A．实验①中铁钉只作还原剂

B．实验②中Fe2＋只显还原性

C．实验③中发生的是置换反应

D．上述实验证明：氧化性：Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，Fe2＋遇KSCN溶液无血红色物质生成

4．高铁酸钾(K2FeO4)是一种既能杀菌、消毒，又能絮凝净水的水处理剂。工业制备高铁酸钾的离子方程式为Fe(OH)3＋ClO－＋OH－―→FeO ＋Cl－＋H2O(未配平)，下列有关说法不正确的是(　　)

A．由上述反应可知，Fe(OH)3的氧化性强于FeO

B．高铁酸钾中铁显＋6价

C．上述反应氧化剂和还原剂的物质的量之比为3∶2

D．K2FeO4处理水时，不仅能消毒、杀菌，而且生成的Fe3＋水解形成Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮杂质

5．茶是中国人喜爱的一种饮品，茶叶中含有铁元素，可以用以下实验操作检验茶叶中的铁元素

A．取少量茶叶；B．检验滤液中的 Fe3＋；C．过滤得到滤液；D．将茶叶灼烧为茶叶灰；E．用足量稀盐酸溶解茶叶灰，并加蒸馏水稀释。

请回答下列问题。

(1)上述实验操作的正确顺序是_______________(填序号)。

(2)操作 D 所用仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、________、________。

(3)检验滤液中 Fe3＋的方法是_________________________________________________________，观察到的现象是_____________________。

(4)越来越多的人喜欢用铁壶泡茶，铁壶泡茶时壶中的铁与茶水中的 Fe3＋能发生反应，有关的离子方程式是_____________________________。