第三章 铁 金属材料 章末整合 素养提升-【导与练】2023-2024学年高中化学必修第一册同步全程学习全书word（新教材，人教版）

章末整合　素养提升 一、铁、铝及其化合物 1.铁及其化合物 铁及其化合物的“价—类”二维图 2.铝及其化合物 3.金属材料 二、物质的量在化学方程式计算中的应用 1.请从物质类别角度认识铁及其化合物的转化关系。 提示: (合理即可)。 2.请从元素价态角度分析铁及其化合物性质。 提示:(以+2价铁与+3价铁相互转化为例) 3.实验室中如何检验Fe3+? 提示:取少量样品溶液于试管中,滴加KSCN溶液,若溶液变红色,可证明溶液中有Fe3+。 4.请归纳常见金属(Na、Al、Fe)与常见非金属单质(O2、Cl2、S)反应的规律。 提示:O2、Cl2、S可与大多数金属化合,得到对应的氧化物、氯化物、硫化物。 具有多种价态的金属元素的单质,如Fe与Cl2、S化合时,分别得到高价氯化物(如FeCl3)、低价硫化物(FeS)。 与氧气反应,a.非常活泼的金属如Na,在常温下即可与O2反应(Na2O),加热或点燃产物复杂(Na2O2);b.较活泼的金属(Al、Fe),在常温下或高温下皆可与O2反应,如Al常温下即可与O2反应生成致密的氧化膜,铁丝在纯氧中燃烧生成Fe3O4(致密),但铁在空气中缓慢氧化,形成疏松的铁锈。 5.请整理常见金属(Na、Al、Fe)的置换反应规律。 提示:①与水反应:Na与冷水剧烈反应,Fe可与高温水蒸气反应生成Fe3O4和H2,Al与水不反应;②与酸反应:金属活动性顺序表中排在氢前面的金属可与酸发生置换反应,排在氢后面的金属不能与酸发生置换反应;③与盐反应:金属活动性顺序表中,前面的金属可从盐溶液中置换出后面的金属,但能够与水反应的非常活泼的金属如Na等,与盐溶液反应时,应先考虑与水反应,生成的碱再与盐反应。 6.以3.25 g Zn与足量盐酸反应,求产生标准状况下的H2的体积和生成ZnCl2的物质的量为例,说明物质的量用于化学方程式计算中遵循“上下一致,左右相当”原则。 提示: Zn+2HCl ZnCl2　+　H2↑ 65 g 1 mol 22.4 L 3.25 g n(ZnCl2) V(H2) 检验食品中的铁元素——发现含铁化合物的性质、存在 (1)提出问题:中医学自古以来就有“药食同源”(又称为“医食同源”)理论——这一理论认为许多食物既是食物也是药物,食物同样能够预防疾病,而且更加安全。查阅资料发现,菠菜、黑木耳、动物肝脏等都是食物中铁元素的主要来源。菠菜补铁是真的吗? (2)提出预测:菠菜、黑木耳中含有铁元素。 (3)实验探究。 [实验仪器]研钵、烧杯、剪刀、漏斗、玻璃棒、试管、滴管、滤纸。 [实验药品]菠菜、黑木耳、蒸馏水、氯水、KSCN溶液。 [实验步骤] 实验步骤 预期现象 步骤1:取10 g菠菜,洗净剪碎后放在研钵中研碎,然后把研碎的菠菜倒入烧杯中,向烧杯中加入适量水浸泡菠菜,半分钟后把烧杯中的菠菜汁过滤,取滤液置于试管中 — 步骤2:向盛有菠菜汁的试管中滴入几滴KSCN溶液 若不变红则证明菠菜中不含Fe3+,若变红,则证明菠菜中含有Fe3+ 步骤3:继续向第二步中的菠菜汁中加入几滴氯水(或稀硝酸或H2O2溶液) 若第二步中溶液不变红,加氯水后,溶液变红,则证明菠菜中含有Fe2+; 若第二步中溶液变红,加氯水后红色加深,则证明菠菜中含有Fe2+,不加深则证明不含Fe2+ [实验结果] 步骤2:不变红。 步骤3:不变红。 结果:菠菜中不含易溶于水的Fe3+和Fe2+。 [讨论与改进] 查阅资料发现实验中可能存在以下问题: (1)在实验中由于菠菜汁有颜色,所以对于实验现象的观察有一定的影响。 (2)菠菜中的铁元素以草酸亚铁的形式存在,100 g菠菜约含2 mg铁,草酸亚铁是一种淡黄色结晶性粉末,在冷水中的溶解度是0.022 g/100 g,属于难溶物。草酸亚铁加热易分解为其对应的氧化物。 (3)由于木耳等生物体含有大量多糖、胶质等有机物,铁元素很可能以复杂的有机铁的形式存在于木耳中,直接浸取铁离子溶出率很低。若改用黑木耳采用以上步骤可能存在同样问题。 问题1:实验中加入氯水的目的是什么? 提示:将菠菜汁里的铁元素变成铁离子,从而进行检验。 问题2:实验中菠菜中的色素对溶液的颜色有一定的干扰,如何处理? 提示:用活性炭吸附色素。 问题3:根据以上信息,想一想可以怎么改进这个实验。 提示:可以先将菠菜和黑木耳灼烧成灰,再溶解、过滤进行实验。 检测物质中元素的一般思路 新的实验方案 实验步骤 设计目的与预期 步骤1:将一定量(10 g)的菠菜叶(或黑木耳)剪碎,放入坩埚中,隔绝空气加热灼烧直至变成灰,将灰转移到烧杯中加稀硫酸溶解并过滤,将滤液加入活性炭去除颜色干扰后再过滤,得到澄清滤液 草酸亚铁加热分解为氧化亚铁,氧化亚铁溶于稀硫酸方可得到含亚铁离子的溶液 步骤2:向