1、专题专题9金属与人类文明金属与人类文明第二单元探究铁及其化合物的转化第二单元探究铁及其化合物的转化自主自主预习预习新知新知导学导学合作探究合作探究释疑释疑解惑解惑课课 堂堂 小小 结结课标定位课标定位素养阐释素养阐释1.能辨识铁及其重要化合物的物理性质、化学能辨识铁及其重要化合物的物理性质、化学性质及相关实验现象性质及相关实验现象,并能用化学方程式、离子并能用化学方程式、离子方程式正确表示典型反应。方程式正确表示典型反应。2.了解了解Fe(OH)2的制备方法及转化。的制备方法及转化。3.能通过能通过Fe(OH)2在不同条件下的制备在不同条件下的制备,知道反知道反应条件的控制对化学反应的影响。应
2、条件的控制对化学反应的影响。一、反应的合理选择一、反应的合理选择1.物质转化的设计思路。物质转化的设计思路。(1)明确目标产物是什么明确目标产物是什么;(2)根据产物的特性选择反应原料和可能的反应路径根据产物的特性选择反应原料和可能的反应路径;(3)确定反应的类型和反应条件确定反应的类型和反应条件;(4)依据发生的化学反应和产物分离的要求合理选择反应的依据发生的化学反应和产物分离的要求合理选择反应的装置等。装置等。2.以铁屑为原料制取氯化铁的方案设计以铁屑为原料制取氯化铁的方案设计。 3.Fe3+的检验方法的检验方法:取少量待测液放入试管中取少量待测液放入试管中,向待测液中滴向待测液中滴加加K
3、SCN溶液溶液,若溶液变红色若溶液变红色,证明含证明含Fe3+;反应的离子方程式反应的离子方程式为为Fe3+3SCN-Fe(SCN)3。4.铁及其化合物的性质实验。铁及其化合物的性质实验。Fe2+、Fe3+的性质实验探究。的性质实验探究。【自主思考【自主思考1】 含有含有Fe2+、Fe3+的盐溶液分别呈什么颜色的盐溶液分别呈什么颜色?提示提示:含有含有Fe2+的盐溶液一般呈浅绿色的盐溶液一般呈浅绿色,含有含有Fe3+的盐溶液一的盐溶液一般呈棕黄色。般呈棕黄色。【自主思考【自主思考2】 为什么为什么FeCl3溶液能用于从废旧印刷电路板溶液能用于从废旧印刷电路板(主要含铜主要含铜)中回收铜中回收铜
4、?提示提示:FeCl3能与印刷电路板中的铜反应能与印刷电路板中的铜反应:Cu+2FeCl3 2FeCl2+CuCl2,再用再用Fe置换出铜置换出铜:Fe+Cu2+Cu+Fe2+。二、反应条件的控制二、反应条件的控制Fe(OH)2的制备实验探究。的制备实验探究。【效果自测】【效果自测】 1.判断正误判断正误,正确的画正确的画“ ”,错误的画错误的画“”。(1)铁的化学性质比较活泼铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合所以铁在自然界中全部以化合态存在。态存在。()(2)Fe在足量在足量Cl2中燃烧生成中燃烧生成FeCl3,在少量在少量Cl2中燃烧生成中燃烧生成FeCl2。()(3)Fe分
5、别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物。分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物。()(4)Fe3O4中中Fe的化合价有的化合价有+2价和价和+3价价,因而因而Fe3O4是是FeO与与Fe2O3组成的混合物。组成的混合物。()(5)FeCl3溶液与溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为溶液反应的离子方程式为Fe3+3SCN-Fe(SCN)3。()(6)Fe(OH)2在空气中易转化为在空气中易转化为Fe(OH)3,说明说明Fe(OH)2易被还易被还原。原。()(7)FeCl3与与Fe的反应体现了的反应体现了Fe3+的氧化性。的氧化性。() 2.已知下述四个实验中的化学反应均能发生已知下述四个实验中的化学反
6、应均能发生: 下列判断不正确的是下列判断不正确的是()。A.实验实验中铁钉只作还原剂中铁钉只作还原剂B.实验实验中中Fe2+只表现还原性只表现还原性C.实验实验中发生的是置换反应中发生的是置换反应D.上述实验证明上述实验证明,氧化性氧化性:Fe3+Cu2+Fe2+,Fe2+遇遇KSCN溶液溶液无红色物质生成无红色物质生成答案答案:C解析解析:中发生反应中发生反应Fe+Cu2+Fe2+Cu,其中铁元素化合其中铁元素化合价升高被氧化价升高被氧化,铁作还原剂铁作还原剂,A正确。正确。中发生反应中发生反应2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,其中铁元素化合价升高被氧化其中铁元素化合价升高被氧化,Fe2
7、+作还原剂作还原剂,表现还原性表现还原性,B正确。正确。中发生反应中发生反应Cu+2Fe3+2Fe2+Cu2+,反应中没有单质生成反应中没有单质生成,不属于置换反应不属于置换反应,C错误。氧化剂的氧错误。氧化剂的氧化性强于氧化产物化性强于氧化产物,由由知氧化性知氧化性Cu2+Fe2+,由由知氧化性知氧化性Fe3+Cu2+,综合可知氧化性综合可知氧化性Fe3+Cu2+Fe2+;由由可知可知Fe2+遇遇KSCN溶液不生成红色物质溶液不生成红色物质,D正确。正确。3.根据以下反应根据以下反应,写出各物质的化学式及反应写出各物质的化学式及反应的化学的化学方程式或离子方程式。方程式或离子方程式。(1)A
8、是是,B是是,C是是,D是是。 (2)反应反应化学方程式化学方程式: ;反应反应离子方程式离子方程式: ;反应反应离子方程式离子方程式: 。 答案答案:(1)Fe2O3FeCuFeCl2 Fe+Cu2+Fe2+CuFe+2H+Fe2+H2解析解析:根据颜色来推断相关物质根据颜色来推断相关物质,红棕色粉末红棕色粉末A为为Fe2O3,B为为Fe,蓝色溶液中含蓝色溶液中含Cu2+,故紫红色固体故紫红色固体C为为Cu。 探究探究任务任务1 Fe、Fe2+、Fe3+间的相互间的相互转化转化问题引领问题引领取少量取少量FeCl3溶液放入试管中溶液放入试管中,进行下列操作。进行下列操作。根据上述实验根据上述
9、实验,思考回答下列问题思考回答下列问题:1.FeCl3溶液中混有溶液中混有FeCl2时时,如何除去杂质如何除去杂质?提示提示:向溶液中加入足量的氯水向溶液中加入足量的氯水,使使FeCl2转化为转化为FeCl3。2.FeCl2溶液中混有少量溶液中混有少量FeCl3时时,如何除去杂质如何除去杂质?提示提示:向溶液中加入足量的铁粉向溶液中加入足量的铁粉,使使FeCl3与与Fe充分反应生成充分反应生成FeCl2,然后过滤除去多余的然后过滤除去多余的Fe。归纳提升归纳提升1. Fe、Fe2+、Fe3+常见的转化反应如下。常见的转化反应如下。(1)FeFe2+:加弱氧化剂加弱氧化剂,如如I2、H+、Cu2
10、+、Fe3+等。等。Fe+2H+Fe2+H2,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+2Fe3+ 3Fe2+。(2)FeFe3+:加强氧化剂加强氧化剂,如如O2、Cl2、Br2等。等。(3)Fe2+Fe3+:加强氧化剂加强氧化剂,如如 Cl2、O2、Br2、H2O2等。等。2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-,4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。(4)Fe3+Fe2+:加还原剂加还原剂,如如Fe、Cu、I-等。等。Fe+2Fe3+3Fe2+,Cu+2Fe3+Cu2+2Fe2+。(5)Fe2+Fe:加强还原剂加强还原剂,如如Zn、Al、C、CO等。等。2.Fe2+与与Fe3+的检验方法。
11、的检验方法。(1)Fe3+的检验方法。的检验方法。(2)Fe2+的检验方法的检验方法。 典型例题典型例题【例题【例题1】 选择合适的试剂完成甲、乙两组实验。选择合适的试剂完成甲、乙两组实验。甲组甲组:检验含检验含Fe3+的溶液中是否含有的溶液中是否含有Fe2+;乙组乙组:检验含检验含Fe2+的的溶液中是否含有溶液中是否含有Fe3+。下列试剂及加入试剂的顺序能达到实。下列试剂及加入试剂的顺序能达到实验目的的是验目的的是()。答案答案:B解析解析:甲组甲组,在在Fe3+存在的条件下存在的条件下,检验检验Fe2+时要排除时要排除Fe3+的干的干扰。所选试剂具备下列条件扰。所选试剂具备下列条件:一是能
12、与一是能与Fe2+发生有明显现象发生有明显现象的反应的反应;二是与二是与Fe3+不反应。酸性不反应。酸性KMnO4溶液符合条件溶液符合条件:5 Fe2+ +8H+5Fe3+Mn2+4H2O,现象为紫色变浅现象为紫色变浅(或或褪去褪去)。乙组。乙组,在在Fe2+存在的条件下存在的条件下,用用KSCN溶液检验溶液检验Fe3+,Fe2+无干扰。无干扰。含含铁物质的分离与除杂铁物质的分离与除杂。 主要物质主要物质杂质杂质除杂方法除杂方法Fe2+Fe3+加过量铁粉后过滤加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或通入加氯水或通入Cl2Fe2+Cu2+加过量铁粉后过滤加过量铁粉后过滤FeAl加加NaOH溶
13、液后过滤溶液后过滤Fe2O3Al2O3加加NaOH溶液后过滤溶液后过滤【变式训练【变式训练1】 下列离子的检验方法合理的是下列离子的检验方法合理的是()。A.向某溶液中滴入向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色溶液呈红色,说明不含说明不含Fe2+B.向某溶液中通入向某溶液中通入Cl2,然后再加入然后再加入KSCN溶液变红色溶液变红色,说明说明原溶液中含有原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入向某溶液中加入NaOH溶液溶液,得红褐色沉淀得红褐色沉淀,说明溶液中含说明溶液中含有有Fe3+D.向某溶液中加入向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐又观察到颜色逐渐变为红褐色渐变为红
14、褐色,说明该溶液中只含有说明该溶液中只含有Fe2+,不含有不含有Mg2+答案答案:C解析解析:A项项,Fe2+遇遇KSCN溶液无明显现象溶液无明显现象,不能确定不能确定Fe2+是否是否存在存在;B项项,Fe3+会干扰会干扰Fe2+,若原溶液中含有若原溶液中含有Fe3+不含不含Fe2+也会也会产生同样的现象产生同样的现象;D项项,Mg(OH)2为白色沉淀为白色沉淀,会被红褐色沉淀会被红褐色沉淀掩盖掩盖,不确定是否存在不确定是否存在Mg2+。探究探究任务任务2 Fe(OH)2的制备实验的制备实验探究探究问题引领问题引领某课外活动小组设计了如下某课外活动小组设计了如下Fe(OH)2的制备方案的制备方
15、案:方案方案直接制取法直接制取法(除氧除氧)(1)将右边注射器中的将右边注射器中的NaOH溶液推入左边注射器溶液推入左边注射器,可观察到可观察到什么现象什么现象?(2)若拔去连接管若拔去连接管,向有白色沉淀的注射器里抽入空气向有白色沉淀的注射器里抽入空气,振荡振荡,又观察到什么现象又观察到什么现象?提示提示:(1)有白色絮状沉淀生成。有白色絮状沉淀生成。(2)白色沉淀迅速转变为灰绿色白色沉淀迅速转变为灰绿色,最后变为红褐色。最后变为红褐色。方案方案氢气保护法氢气保护法按按上图连接好装置后上图连接好装置后,如何进行实验操作如何进行实验操作?提示提示:实验时实验时,先打开止水夹先打开止水夹K,用产
16、生的用产生的H2排出装置中的空排出装置中的空气气;然后关闭然后关闭K,使生成的使生成的H2将试管中的将试管中的FeSO4溶液压入溶液压入NaOH溶液中溶液中,则可较长时间观察到生成的则可较长时间观察到生成的Fe(OH)2白色沉淀。白色沉淀。归纳提升归纳提升1.Fe(OH)2的制备。的制备。试剂试剂:FeSO4与与NaOH溶液。溶液。原理原理:Fe2+2OH-Fe(OH)2。实验注意事项实验注意事项:Fe(OH)2具有较强的还原性具有较强的还原性,在空气中易被在空气中易被O2氧化氧化,故制备故制备Fe(OH)2时注意避免与时注意避免与O2的接触的接触。制备制备Fe(OH)2的措施的措施:(1)F
17、e2+必须是新制的必须是新制的,并放入并放入Fe粉粉,以防以防Fe2+被氧化成被氧化成Fe3+。(2)除去溶液中溶解的除去溶液中溶解的O2,其方法是加热煮沸其方法是加热煮沸NaOH溶液。溶液。(3)长胶头滴管末端插入试管内的液面以下。长胶头滴管末端插入试管内的液面以下。(4)在在FeSO4溶液液面上加植物油或苯进行液封。溶液液面上加植物油或苯进行液封。(5)在容器内充满在容器内充满H2等气体等气体,保证无保证无O2环境。如下图。环境。如下图。2.Fe(OH)2、Fe(OH)3的比较的比较。 典型例题典型例题【例题【例题2】 下列三个实验中能较长时间看到下列三个实验中能较长时间看到Fe(OH)2
18、白色白色沉淀的是沉淀的是()。A.B.C.D.答案答案:B解析解析:因为因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成在空气中易被氧化成Fe(OH)3,故要长时故要长时间观察到间观察到Fe(OH)2白色沉淀白色沉淀,就要排除装置中的空气或氧气。就要排除装置中的空气或氧气。装置装置是先用是先用H2将装置中的空气排尽将装置中的空气排尽,并使生成的并使生成的Fe(OH)2处处在氢气的保护中在氢气的保护中;中液面上加苯阻止了空气进入中液面上加苯阻止了空气进入;由于能由于能接触到空气中的接触到空气中的O2,故不能较长时间观察到白色沉淀故不能较长时间观察到白色沉淀,故选故选B。【变式训练【变式训练2】 下列有关氢氧
19、化亚铁及其制备方法的叙述下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中中,不正确的是不正确的是()。A.可利用如图所示装置可利用如图所示装置,制备氢氧化制备氢氧化亚铁亚铁B.氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀C.氢氧化亚铁易被空气氧化氢氧化亚铁易被空气氧化D.制备实验中制备实验中,氢氧化钠溶液应预先煮沸氢氧化钠溶液应预先煮沸答案答案:B解析解析:氢氧化亚铁易被氧气氧化氢氧化亚铁易被氧气氧化,把胶头滴管伸入硫酸亚铁把胶头滴管伸入硫酸亚铁溶液中溶液中,滴加氢氧化钠溶液滴加氢氧化钠溶液,可以防止氢氧化亚铁被氧化可以防止氢氧化亚铁被氧化,所以所以可利用可利用A项中的装置制备氢氧化亚铁项中的装置制备氢氧化亚铁,A正确正确;氢氧化亚铁为白氢氧化亚铁为白色絮状沉淀色絮状沉淀,B错误错误;氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁氧化铁,C正确正确;加热煮沸可以除去氢氧化钠溶液中的氧气加热煮沸可以除去氢氧化钠溶液中的氧气,所所以制备氢氧化亚铁时以制备氢氧化亚铁时,氢氧化钠溶液应预先煮沸氢氧化钠溶液应预先煮沸,D正确。正确。
