化学鲁科版第3节 硫的转化教学设计

课时3　探究铁及其化合物的氧化性或还原性

目标与素养：1.了解铁及其化合物的主要化学性质。(宏观辨识)2.掌握Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的相互转化。(变化观念)3.掌握Fe2＋、Fe3＋的检验方法。(科学探究)

一、铁及其重要化合物的性质

1．铁元素的含量：铁元素在地壳中的含量处于第四位，仅次于氧、硅和铝。

2．铁元素的存在形态

(1)游离态：存在于陨铁中。

(2)化合态

①主要化合价：＋2、＋3。

②存在形式：主要以矿石的形式存在。如：黄铁矿(FeS2)、赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)。

3．铁的氧化物

微点拨：FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，Fe3O4为复杂的氧化物。

4．铁的氢氧化物

二、铁及其化合物的氧化性或还原性探究

1．预测与假设

2．实验方案

(1)证明Fe3＋只有氧化性，需加入还原剂，如铁、铜、锌等。

(2)证明Fe只有还原性，需加入氧化剂，如稀硫酸、硫酸铜溶液等。

(3)证明Fe2＋有氧化性，需加入还原剂，如Zn；证明其有还原性，需加入氧化剂，如氯水、稀硝酸等。

3．实验步骤、现象和结论

(1)Fe2＋的氧化性和还原性实验探究

(2)Fe3＋的氧化性实验探究

(3)Fe的还原性实验探究

1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)

(1)铁元素在地壳中含量位于第三位。     (　　)

(2)在工业中炼制铁单质，所以自然界中无游离态铁。 (　　)

(3)工业炼铁，需加入还原剂。 (　　)

(4)钢和铁都是铁的合金，钢不易生锈，生铁易生锈，铁锈的主要成分是Fe3O4。  (　　)

(5)Fe3＋遇到KSCN溶液会生成红色沉淀。 (　　)

[答案]　(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)×

2．下列物质的颜色按红棕色、黑色、红褐色、浅绿色顺序排列的是(　　)

A．Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3、FeSO4·7H2O

B．Fe3O4、Fe2O3、FeSO4·7H2O、Fe(OH)2

C．Fe(OH)2、FeO、FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O

D．FeO、Fe2O3、Fe(OH)3、FeCl3·6H2O

[答案]　A

3．下列铁的单质或化合物中，铁元素只有氧化性的是(　　)

A．Fe　　　　　　　 B．FeCl2

C．Fe3O4   D．FeCl3

[答案]　D

1.Fe、Fe2＋、Fe3＋间的相互转化关系——铁三角

2．常见的转化反应如下

(1)Fe→Fe2＋：加弱氧化剂，如I2、H＋、Cu2＋、Fe3＋等。Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。

(2)Fe→Fe3＋：加强氧化剂，如O2、Cl2、Br2等。

2Fe＋3Cl22FeCl3。

(3)Fe2＋→Fe3＋：加强氧化剂，如 Cl2、O2、Br2、H2O2等。

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。

(4)Fe3＋→Fe2＋：加还原剂，如Fe、Cu、I－等。Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。

(5)Fe2＋→Fe：加强还原剂，如Zn、Al、C、CO等。Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe，CO＋FeOFe＋CO2。

(6)Fe3＋→Fe：加强还原剂，如Zn、Al、CO、H2等。Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2,3H2＋Fe2O32Fe＋3H2O(g)。

【典例1】　将单质Fe、Cu与FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液一起放进某容器内，根据下述不同情况，填写金属或金属离子。

(1)充分反应后，如果Fe有剩余，则溶液中不可能有                    。

(2)充分反应后，如果溶液中还有大量Fe3＋，则还含有        ，        有剩余。

(3)充分反应后，如果容器内有较多Cu2＋和相当量的Cu，则容器内不可能有        。

[解析]　根据Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，若Fe有剩余，则容器中只有Fe2＋，不可能有Fe3＋、Cu2＋；如果容器内还有大量Fe3＋，则还含有Cu2＋和Fe2＋，一定没有Fe和Cu。如果容器内有较多Cu2＋和相当量的Cu，Fe能置换出铜，Fe3＋能氧化Cu，则容器内不可能有Fe3＋和Fe。

 [答案]　(1)Fe3＋、Cu2＋　(2)Cu2＋、Fe2＋　Fe、Cu　(3)Fe3＋、Fe

(1)FeCl2溶液中混有少量FeCl3时，如何除去杂质？

(2)FeCl3溶液中混有FeCl2时，如何除去杂质？

[答案]　(1)向溶液中加入足量的铁粉，使FeCl3和Fe充分反应生成FeCl2，然后过滤除去多余的Fe。

(2)向溶液中加入足量的氯水，使FeCl2转化为FeCl3。

下列物质能将Fe2＋氧化为Fe3＋，且能使单质Fe由0价变为＋3价的是(　　)

A．氢气   B．氯气

C．浓盐酸   D．稀硫酸

[答案]　B

Fe2＋、Fe3＋的检验方法

1.观察溶液颜色法

2．KSCN溶液和氯水法

3．NaOH溶液法

4．KMnO4溶液法

【典例2】　选择合适的试剂完成甲、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的顺序能达到实验目的的是(　　)

B　[甲组，在Fe3＋存在的条件下，检验Fe2＋时要排除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。酸性KMnO4溶液符合条件：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，现象为紫色变浅(或退去)。乙组，在Fe2＋存在的条件下，用KSCN溶液检验Fe3＋，Fe2＋无干扰。]

(1)混合物质检验选择实验方案时要注意排除干扰，选择无干扰的实验方案。

(2)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，可用于微量Fe3＋的检验。

(3)溶液中同时含有Fe2＋和Fe3＋，若检验Fe2＋，不能用NaOH溶液或KSCN溶液和氯水，因为Fe3＋的存在对Fe2＋的检验起干扰作用。

1．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是(　　)

①加入足量氯水　②加入足量KMnO4溶液　③加入少量KSCN溶液

A．①②   B．③②

C．③①   D．①②③

C　[Fe3＋遇SCN－呈现红色，而Fe2＋遇SCN－不显红色。加入KSCN溶液不显红色证明无Fe3＋，再加氯水，如有Fe2＋，则可被氧化为Fe3＋，遇SCN－显红色。KMnO4溶液也能氧化Fe2＋，但因其本身呈紫红色，使Fe3＋与SCN－作用显示的红色不易观察。]

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＋

C　[A项，Fe2＋遇到KSCN溶液不变色，Fe2＋是否存在不确定；B项，Fe3＋干扰Fe2＋，若原溶液中含有Fe3＋不含Fe2＋也会产生同样的现象；D项，Mg(OH)2为白色沉淀被红褐色沉淀掩盖，不确定。]

1．铁有＋2价和＋3价两种价态，下列有关反应中不涉及铁元素价态变化的是(　　)

A．铁与稀硫酸反应

B．铁在氧气中燃烧，其产物溶于盐酸中可得到两种盐

C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色

D．氢氧化铁受热分解

[答案]　D

2．下列离子方程式中，正确的是(　　)

A．铁与盐酸反应：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑

B．氯气与氯化亚铁溶液反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3

C．氯化铁溶液与铁反应：Fe3＋＋Fe===2Fe2＋

D．氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓

D　[A项，应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；B项，应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；C项，应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。]

3．下列反应中有三价铁生成的是 (　　)

①铁丝在空气中生锈　②向FeBr2溶液中通入足量Cl2　③将铁片置于CuCl2溶液中　④Fe(OH)2暴露在空气中　⑤向FeSO4溶液中滴加双氧水　⑥高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4

A．①②③④⑤   B．②③④⑤

C．①②④⑤⑥   D．全部

C　[O2、Cl2、H2O2(双氧水)均可把Fe或二价铁氧化为三价铁，Fe3O4中既含二价铁，又含三价铁，Cu2＋只能把Fe氧化为Fe2＋。]

4．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)3

B．Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液，溶液不会显红色

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]　C

5．根据以下反应，写出各物质的化学式及①②③的方程式(化学方程式或离子方程式)。

(1)A是        ，B是        ，C是        ，D是        。

(2)①化学反应方程式：                                ；

②离子方程式：                                       ；

③离子方程式：                                     。

[解析]　根据颜色来推断相关物质，红棕色粉末A为Fe2O3，B为Fe，蓝色溶液中含Cu2＋，故红色固体C为Cu。

[答案]　(1)Fe2O3　Fe　Cu　FeCl2

(2)①Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2

②Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu

③Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑