9.2.2 反应条件的控制 学案 2024-2025学年高一下学期化学苏教版（2019）必修第二册

第二课时　反应条件的控制 学习目标　1.通过实验掌握Fe(OH)2的制备原理及化学性质。2.在制备物质时,学会合理选择并控制好反应条件。3.结合实例认识铁及其化合物的多样性与铁及其化合物间的转化关系。 一、Fe(OH)2制备条件的控制 1.控制反应条件的意义 反应条件对化学反应的　　　　、　　　　和　　　　都会有不同程度的影响。在研究物质的性质和制备时,应依据　　　　　　　　　　和反应物、生成物的特点,合理选择并控制好反应条件,才能达到预期的效果。  2.Fe(OH)2的制备 (1)Fe(OH)2的制备实验 实验 操作 实验 现象 ①A试管中　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;  ②B试管中　　　　　　　　　　　　　　　　　  反应 的化 学方 程式 FeSO4+2NaOHFe(OH)2↓+Na2SO4、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 实验 结论 在不同的反应条件下,FeSO4溶液与NaOH溶液反应的实验现象不同,得到的产物也不同 B试管中成功制取Fe(OH)2的三个关键措施: ①　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  ③　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)改进的常用方法 ①有机层覆盖法 加隔氧剂,如加入汽油、苯等比水轻的有机溶剂[如图,由于苯的液封作用,可防止生成的Fe(OH)2被氧化,因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀]。 ②还原性气体保护法 该方法是先在装置Ⅰ中产生FeSO4溶液,并利用产生的H2排尽整个装置中的空气,待检验H2的纯度后,再关闭止水夹K,利用产生的H2把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液进行反应。 3.反应条件的控制 在化学研究和化学工业中,控制反应条件十分重要。需要严格控制反应的　　　　、　　　　、选择合适的　　　　,确定　　　　　　　　,才能使物质制备的过程得以顺利进行。  4.Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 物质类别 弱碱 弱碱 颜色状态 溶解性 与非氧化 性强酸反应 稳定性 Fe(OH)2FeO+H2O(隔绝空气) 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 1.下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是 (　　) 2.如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验提供的试剂:铁屑、6 mol·L-1硫酸溶液、NaOH溶液。下列说法错误的是 (　　) A.B中盛有一定量的NaOH溶液,A中应预先加入的试剂是铁屑 B.实验开始时应先将活塞E关闭 C.生成Fe(OH)2的操作为关闭E,使A中溶液压入B瓶中 D.取下装置B中的橡皮塞,使空气进入,颜色变化为白色变成灰绿色,最终变成红褐色 二、铁及其化合物的相互转化 1.基于物质类别和元素价态的视角,构建铁及其化合物相互转化的物质的“价⁃类”二维图如下所示: 价态变化 转化关系 反应方程式 0→+2 0→+3 Fe→Fe2+ Fe→Fe3+ Fe+2H+Fe2++H2↑ 2Fe+3Cl22FeCl3 +2→+3 +2→0 Fe2+→Fe3+ Fe(OH)2→ Fe(OH)3 FeO→Fe 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 FeO+COFe+CO2 +2→+2 Fe2+→Fe(OH)2 FeO→Fe2+ Fe(OH)2→Fe2+ Fe2++2OH-Fe(OH)2↓ FeO+2H+Fe2++H2O Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O +3→0 +3→+2 Fe2O3→Fe Fe3+→Fe2+ 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 2Fe3++Fe3Fe2+ +3→+3 Fe2O3→Fe3+ Fe3+→Fe(OH)3 Fe(OH)3→Fe3+ Fe(OH)3→Fe2O3 Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O Fe3++3OH-Fe(OH)3↓ Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 2.铁元素与人体健康 (1)铁元素在人体膳食结构中分为血红素铁和非血红素铁。血红素铁是与血红蛋白、肌红蛋白中的卟啉结合的二价铁,非血红素铁主要以三价铁形式存在于植物中。 (2)血红素铁容易被人体吸收利用,而非血红素铁则需要将三价铁还原为二价铁才能被吸收。维生素C具有还原性,能将三价铁转化为二价铁,因此进食含铁的植物食品时,要补充一定的维生素C以促进铁的吸收。 1.化合价和物质类别是整理元素的单质及化合物知识的两个要素,可表示为“价⁃类”二维图。下图是铁元素的“价⁃类”二维图。下列说法正确的是 (　　) A.常温下Fe与水反应生成Fe3O4 B.工业上用CO还原Fe2O3炼铁,该反应属于置换反应 C.Fe(OH)2浊液露置于空气中,白色迅速转变为红褐色 D.铁表面自然形成的氧化层不能保护内层金属不被空气氧化 2.(2023·青岛一中高一期末)铁广泛应用于人类的生产、生活。 Ⅰ.部分铁及其化合物存在如图转化关系(部分反应物和反应条件已略去),回答下列问题。 (1)a、b、c三种物质中属于电解质的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(填化学式)。  (2)①~⑤反应中,既是化合反应又是氧化还原反应的有　　　　(填标号)。写出⑤的化学反应方程式　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)将e的浓溶液滴加到沸水中可得到红褐色液体,该液体属于一种特殊的分散系。该分散系中分散质的微粒直径范围为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  鉴别e的浓溶液与该分散系的方法为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  Ⅱ.明代《徐光启手迹》记载了以绿矾(FeSO4·7H2O)为原料制备硝酸的方法,其主要流程如图: (4)X为铁的氧化物,X的化学式可能为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,  判断依据为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (5)③利用了浓硫酸以下性质　　　　(填标号)。  a.强氧化性　b.高沸点　c.酸性　d.脱水性 1.下列物质不能既由化合反应制得,又由复分解反应制得的是 (　　) A.FeCl2 B.FeCl3 C.Fe(OH)2 D.Fe(OH)3 2.(2023·长春实验中学高一期末)下列关于铁及其化合物的说法中正确的是 (　　) A.Fe(OH)2是一种黑色固体,不稳定,在空气中易被氧化转变为红褐色 B.高炉炼铁是用还原剂将铁从它的化合物中还原出来 C.磁铁矿粉末溶于盐酸后,加入KSCN溶液,生成血红色沉淀 D.Fe与水蒸气在高温下发生反应生成Fe2O3和H2 3.(2024·江苏南菁高中高一检测)铁及其化合物在生产生活中应用广泛。下列有关铁的化合物的叙述正确的是 (　　) A.氯化铁用于净水的反应原理:Fe3++3H2OFe(OH)3↓+3H+ B.将氧化铁加入HI溶液中发生反应:Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O C.含有Fe2+的溶液中大量存在H+、Mg2+、Cl-、N D.向含1 mol FeBr2的溶液中通入1 mol Cl2充分反应转移2 mol电子 4.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是 (　　) A.只有④ B.只有③ C.③④ D.③④⑤ 5.某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请回答: (1)仪器1的名称:　　　　　。装置5的作用:  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入4中。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  第二课时　反应条件的控制 一、 1.方向　速率　限度　化学反应的规律　2.(1)开始生成白色絮状沉淀,逐步变成灰绿色,最后变成红褐色沉淀　有白色絮状沉淀生成　①煮沸NaOH溶液赶走溶解的氧　②采用铁粉和稀H2SO4新制备FeSO4溶液　③将吸有NaOH溶液的长胶头滴管插入液面以下,再将NaOH溶液慢慢挤出　3.温度　压强　催化剂　反应物的配比　4.白色固体　红褐色固体　不溶于水　不溶于水　Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O　Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O 对点训练 1.D　[B项中CCl4密度大,应在下层,不能长时间观察到白色沉淀;D项中的操作可防止氧气氧化Fe(OH)2,能较长时间观察到白色沉淀。] 2.B　[B中盛有一定量的NaOH溶液,A中Fe与稀硫酸反应产生FeSO4和H2,关闭E时,A中的H2将FeSO4压入B中与NaOH反应产生Fe(OH)2白色沉淀,A正确;实验开始时应先将活塞E打开,用氢气排尽装置中的空气,B错误;生成Fe(OH)2的操作为关闭E,使A中溶液压入B瓶中,C正确;取下装置B中的橡皮塞,使空气进入,颜色变化为白色变成灰绿色,最终变成红褐色,D正确。] 二、 对点训练 1.D　[高温下Fe与水蒸气反应生成Fe3O4,故A错误;工业上用CO还原Fe2O3炼铁,反应物都是化合物,该反应不属于置换反应,故B错误;Fe(OH)2浊液露置于空气中,被氧化为氢氧化铁,现象为白色迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,故C错误;金属表面自然形成的氧化层为致密的结构时可保护内层金属,铁的氧化物不是致密的结构,不能保护内层金属,故D正确。] 2.Ⅰ.(1)FeCl2、Fe(OH)2 (2)②③⑤　4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 (3)1~100 nm　丁达尔效应 Ⅱ.(4)Fe2O3或Fe3O4　FeSO4分解时生成SO2和SO3,部分S元素被还原,则Fe元素应被氧化,所以X为Fe2O3或Fe3O4　(5)bc 解析　Ⅰ.(1)根据物质类别和铁元素的化合价可知,a为Fe,b为FeCl2,e为FeCl3,c为Fe(OH)2,d为Fe(OH)3。电解质为在水溶液中或熔融状态下能导电的化合物,酸、碱、盐属于电解质,故a、b、c三种物质中属于电解质的是FeCl2、Fe(OH)2。(2)①为置换反应;④反应中Fe的化合价没有发生变化,③中氯气与铁点燃生成氯化铁;②氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁;⑤氢氧化亚铁与氧气、水反应生成氢氧化铁;故①~⑤反应中,既是化合反应又是氧化还原反应的有②③⑤。⑤的化学反应方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。(3)将FeCl3的浓溶液滴加到沸水中可得到红褐色液体,该液体属于一种特殊的分散系,为胶体,该分散系中分散质的微粒直径为1~100 nm。鉴别FeCl3的浓溶液与该分散系的方法为丁达尔效应。 Ⅱ.(4)FeSO4分解时生成SO2和SO3,部分S元素被还原,则Fe元素应被氧化,所以X为Fe2O3或Fe3O4。(5)③中浓硫酸与硝酸钾发生复分解反应生成硝酸,硝酸沸点低,易挥发,浓硫酸的沸点高,难挥发,故利用了浓硫酸的高沸点和酸性,故选bc。 课堂达标训练 1.C　[A项,FeCl2可由化合反应Fe+2FeCl33FeCl2制得,也可由复分解反应如FeSO4+BaCl2BaSO4↓+FeCl2制得;B项,FeCl3可由化合反应2Fe+3Cl22FeCl3制得,也可由复分解反应如+3BaCl23BaSO4↓+2FeCl3制得;C项,Fe(OH)2不能由化合反应制得,可由复分解反应如FeCl2+2NaOHFe(OH)2↓+2NaCl制得;D项,Fe(OH)3可由化合反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3制得,也可由复分解反应如FeCl3+3NaOHFe(OH)3↓+3NaCl制得。] 2.B　[Fe(OH)2为白色固体,不稳定,易被空气中氧气氧化生成红褐色氢氧化铁,故A错误;高炉炼铁的原理就是利用还原剂(CO)将铁从铁矿石中还原出来,铁矿石的主要成分是含铁的化合物,故B正确;磁铁矿是Fe3O4,溶于稀盐酸生成三价铁,离子反应方程式为Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O,故加入KSCN溶液显血红色,但不会生成血红色沉淀,故C错误;Fe与水蒸气在高温下发生反应生成Fe3O4和H2,故D错误。] 3.D　[氯化铁水解生成氢氧化铁胶体,离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,故A错误;铁离子能够把碘离子氧化为碘单质,将氧化铁加入HI溶液中发生反应:Fe2O3+6H++2I-2Fe2++I2+3H2O,故B错误;Fe2+与 H+、N会发生氧化还原反应,不能大量共存,故C错误;由于还原性Fe2+>Br-,1 mol FeBr2的溶液中,Fe2+为1 mol;Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+,Cl2先反应0.5 mol,转移电子1 mol;Br-为2 mol,Cl2+2Br-2Cl-+ Br2,Cl2只有0.5 mol,转移电子1 mol;向含1 mol FeBr2的溶液中通入1 mol Cl2充分反应转移2 mol电子,故D正确。] 4.C　[①铁离子与铁反应生成浅绿色的亚铁离子,体现了铁离子的氧化性,①正确;②铁离子与硫氰化钾溶液反应显血红色,据此能够检验铁离子,②正确;③硫酸铜与氯化铁不发生反应,混合后溶液不会变成无色,③错误;④氯化铁与硝酸银反应生成白色氯化银沉淀,但该性质不是铁离子的性质,④错误;⑤铁离子与氢氧化钠溶液反应生成红褐色氢氧化铁沉淀,据此可以检验是否存在铁离子,⑤正确。] 5.(1)分液漏斗　液封,防止空气进入装置4 (2)在装置2、3之间添加控制开关 (3)装置4内的空气没有排尽 解析　(1)仪器1的名称为分液漏斗。由于Fe(OH)2易被氧气氧化,装置5的作用是通过液封,防止空气进入装置4。(2)3中溶液不能进入4的原因是生成的氢气沿着导管通过2逸出,三颈烧瓶中无法形成高压,故需在2、3之间加一个控制开关。(3)生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁被氧气氧化,分析原因应该是装置4中的空气未排尽。 学科网（北京）股份有限公司 $$