新教材2023_2024学年高中化学第3章物质的性质与转化第1节第1课时亚铁盐和铁盐课件鲁科版必修第一册

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第3章　物质的性质与转化第1节　第1课时　亚铁盐和铁盐素 养 目 标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。基础落实·必备知识全过关重难探究·能力素养全提升目 录 索 引 学以致用·随堂检测全达标基础落实·必备知识全过关一、铁元素的存在1.含量铁元素在地壳中的含量仅次于　　　　、　　　　和铝。 2.存在形态(1)游离态:存在于　　　　中。 (2)化合态:主要以　　　　价铁的化合物存在。如黄铁矿(　　　　　)、赤铁矿(　　　　　)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)等。 氧 硅 陨铁 +2、+3 FeS2 Fe2O3 二、Fe2+、Fe3+的性质1.组成及实例Fe2+ Fe3+ 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价 +3 还原性 0氧化性 +3价 +2 0氧化性 (2)探究——以FeSO4、FeCl3为例。①知识支持:Fe3+和KSCN溶液发生反应,生成　　　　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 mol·L-1 KSCN(硫氰酸钾)溶液、淀粉溶液、NaOH溶液、铁粉、锌片、铜片。红色 ③探究实验: 无明显现象 溶液呈红色 紫色逐渐褪去 由浅绿色变为无色 溶液变红色 红色褪去 溶液变红色 红色变为蓝色 变蓝色 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　　　　,能被氯气氧化,离子方程式为　　　　　　　 　　　　;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　　　　　　　　　　。 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　　　　　　　　　　　　;与Fe反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　;与KI溶液反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　。 褪色 2Fe2++Cl2══2Fe3++2Cl- Fe2++Zn══Fe+Zn2+ 2Fe3++Cu══2Fe2++Cu2+ 2Fe3++Fe══3Fe2+ 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?【微思考2】如何除去FeCl3溶液中混有的杂质FeCl2? 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。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。(　　)×√×××重难探究·能力素养全提升探究1　Fe2+、Fe3+的性质在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,在一定条件下可以被还原为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等在一定条件下还原为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 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 mol·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 mol·L-1KI溶液,加入6 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液混合。充分反应后取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的混合物,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。2.[2023湖南衡阳高一期中]电子工业常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜,并重新获得FeCl3溶液。废液处理流程如下:(1)物质A的化学式是　　　　。 (2)取少量滤液B置于试管中,滴加NaOH溶液,产生的现象是  　。请写出此过程中属于氧化还原反应的化学方程式:　 。(3)写出步骤(Ⅱ)中生成FeCl3的离子方程式:　 。(4)将FeCl3饱和溶液滴入　　　　中,并继续煮沸至红褐色,可制得Fe(OH)3胶体。 (5)将一定量的铜粉加入FeCl3溶液中,完全反应后,所得溶液中的Cu2+和Fe3+的物质的量恰好相等,则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为　　　。 答案 (1)Fe(2)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变为红褐色　4Fe(OH)2+O2+2H2O══4Fe(OH)3(3)2Fe2++Cl2══2Fe3++2Cl-(4)沸水(5)2∶1解析 由流程可知,向废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中加入过量铁,铁与氯化铁生成氯化亚铁、与氯化铜生成铜和氯化亚铁,故过量A是铁,滤液B中含有氯化亚铁,固体中含有过量的铁和生成的铜;固体中加入过量盐酸,盐酸与铜不反应、与铁反应生成氢气和氯化亚铁,故D为氢气、滤液C中含有过量盐酸和生成的氯化亚铁;滤液B与滤液C混合后通入氯气,氯气和氯化亚铁反应得到氯化铁溶液。(5)铜粉放入三氯化铁溶液中,发生反应:Cu+2Fe3+══2Fe2++Cu2+,假设已反应的Fe3+的物质的量为n,则有Cu+2Fe3+══2Fe2++Cu2+ 2 1 n 0.5n溶液中的Fe3+和Cu2+的物质的量浓度相等,溶液中未反应的Fe3+的物质的量为0.5n,故已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比=n∶0.5n=2∶1。探究2　Fe2+、Fe3+的检验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?(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。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 1.能验证某溶液中含有Fe2+,不含Fe3+的实验事实是(　　)A.向溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红B.向溶液中滴加KSCN溶液,无明显变化;再滴加几滴氯水,溶液变红C.向溶液中依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红D.向溶液中滴加少量NaOH溶液,产生红褐色沉淀B解析 向溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红说明含Fe3+,A错误;向溶液中滴加KSCN溶液,无明显变化,说明不含Fe3+,再滴加几滴氯水,溶液变红,说明Fe2+被氯单质氧化为Fe3+,B正确;氯水能把Fe2+氧化为Fe3+,向溶液中依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,说明溶液中含有Fe2+或Fe3+或二者都有,C错误;Fe3+和OH-反应生成红褐色氢氧化铁沉淀,向溶液中滴加少量NaOH溶液,产生红褐色沉淀,证明含有Fe3+,D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+。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(　　)B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++ +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。学以致用·随堂检测全达标12341.电子工业中利用FeCl3溶液作为“腐蚀液”制作印刷电路板,检验浸泡过覆铜板的“腐蚀液”中是否有Fe3+剩余,可选用的试剂是(　　)A.氯水 B.酸性KMnO4溶液C.KSCN溶液 D.H2O2溶液C解析 检验“腐蚀液”中是否有Fe3+剩余,可滴加KSCN溶液,若溶液变为红色,说明有Fe3+剩余,若不变色,则Fe3+没有剩余。12342.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+C1234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。12343.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+B解析 混合溶液中加入铁粉发生如下反应:2H++Fe══Fe2++H2↑, 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+。12344.[2023湖北鄂州高一期中]为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质,分别取少量样品溶于盐酸,再进行下列实验,其结论正确的是(　　)A.滴加KSCN溶液,溶液变红,说明铁粉变质B.滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明铁粉未变质C.依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,说明铁粉全部变质D.滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,说明铁粉全部变质A1234解析 取少量样品溶于盐酸,滴加KSCN溶液,溶液变红,则含有Fe3+,说明铁粉变质,A正确;滴加KSCN溶液,溶液未变红,则不含Fe3+,但还原铁粉有可能被氧化为Fe2+,B错误;依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,不能判断铁粉是否全部变质,C错误;滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,说明溶液中含有Fe2+,Fe2+可能是Fe与盐酸反应产生的,D错误。