专题9 第2单元 探究铁及其化合物的转化-【金版教程】2024-2025学年高中化学必修第二册创新导学案word（苏教版2019）

学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 第二单元探究铁及其化合物的转化 学习目标1，能依据金属及其化合物的性质提出物质间的转化思路，会书写相关化学反 应方程式。2.能从多个方面对可能的转化路径进行优选。3.能运用变量控制方法设计转化 的实验方案，根据实验现象进行推理。4.掌握Fc2+和Fe3+的检验方法及Fc(O2的制备方 法。 学习理解 一、反应的合理选择 l.FeCl,制备路径的合理选择 (1)铁元素的常见价态有sul(01)十2、+3价，在相同价态铁元素化合物之间相互转化，通 过supl(O2)非氧化还原反应即可实现；在不同价态铁元素化合物之间相互转化，则需通过 supl(O3)氧化还原反应才能实现。 (2)以铁屑为原料制备FeCL的路径 制备路径 相关原理及化学方程式 铁在氯气中点燃，经冷凝后得到固体三氯化铁：supl(04)2Fe十3C 路径1 点燃 Fe→FcCl FeCl 先用盐酸溶解铁，得到FeCl2,再用Cl2将FeCl2氧化为FeCl3,分 路径2 离提纯后得到产物：supl(O5Fe+2HC一FeC+H1、1 Fe→FeCl→FeCl slupl(06)2FeCl2+Cl2-2FeCla 在一定条件下用空气将铁氧化成氧化铁，再将氧化铁溶解在盐酸中 路径3 一定条件 得到氯化铁，分离提纯后得到产物：4P十3O2 FeO3、1 Fe→FezO→FeCl s\upl(O7Fe,O3+6HCI-2FeCl,+3H2O (3)实际制备物质时，必须根据反应supl(O8)原料、反应s\upl(O9)条件、反应supl(1O)步骤 产物要求、反应装置、supl11)环境保护、生产supl(12)成本等因素进行综合判断，选择合 适、可控的反应路径。 2.Fe3+检验方法的合理选择 (1)沉淀法 ①试剂：s upl(O1NaOH溶液： ②现象：s1upl(O2)生成红褐色沉淀： ③离子反应：Istupl(03Fc3++3OHFc(OH⊥ ④不足之处：用碱量较多，容易受到干扰，反应的灵敏性和精确性不高。 1 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 (②)显色法 ①试剂：supl(O4KSCN溶液； ②现象：supl(O5)溶液变血红色， ③离子反应：stupl(O6Fe3++3SCN-—Fc(SC ④优点：灵敏度高，现象明显。 3.铁及其化合物的性质实验 实验序号 实验步骤 实验现象 结论（用离子方程式表示） 取两支试管分别编号为A、B, 向A试管中加入3mL0.1molA试管中溶液变 L1FeCl3溶液，向B试管中加 为血红色，B试 Asupl(01)Fe3++3SCN- 实验1 入3mL0.1molL-1FeC2溶液：管中没有明显现 Fe(SCNa 然后向两支试管中各滴加2滴疏 象 氰化钾溶液，观察实验现象 向实验1的A试管中加入过量铁 x(s\upl(02)Fe+2Fe3++ 实验2 血红色消失 粉，观察实验现象 =3Fe2+ \slup1(03)2Fe2++ 向实验1的B试管中加入少量新 实验3 溶液变为血红色 C12==2Fe3++2C1-、Fe3 制氯水，观察实验现象 ++3SCN-=Fe(SCN3 用毛笔蘧取少量30%的FeC1溶 铜片上留下“十 液，在铜片上画一个“十”，放 ”的痕迹，小烧 \s\up1(04)2Fe3++ 实验4 置片刻后，用少量水将铜片上溶 杯中溶液变为蓝 Cu--2Fe2++Cu2+ 液冲到小烧杯中 色 4.Fe3+和Fe2+的转化 (1Fe2+容易被氧化剂氧化为Fe3+,如与HO2反应的离子方程式为2F2++HQ2+2H士 —2Fc3++2H0。 (2)Fe3+能够被还原剂还原为Fe2+,如Fe3+被Fe、Cu还原为Fe2+。 二、反应条件的控制以亚铁盐与NaOH溶液反应为例) (I)实验操作：向FeSO4溶液中加入NaOH溶液。 (2)实验现象：产生supl(O1)白色絮状沉淀并迅速变成supl(02)灰绿色，最后变成supl(O3)红 褐色。 (3)有关反应 ①supl(04fe2++2OHFe(OHz⊥ 2s\upl(05)4Fe(OH+O2+2H2O-4Fe(OH) 学科网书城圆 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 (4)实验结论 ①Fe2+与OH-反应生成白色的supl(06Fc(OH: ②F©(OHDz极易被空气中的supl(O氧气氧化，在制备过程中应采取措施防止反应混合物与 氧化剂接触。 基础辨析，判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)金属阳离子只有氧化性，不可能有还原性。() (2)实验室配制FSO,溶液时，常在溶液中加入少量铁粉。() (③)氯化亚铁不可能由化合反应生成。() (4Fe3+、Cu2+、H+、Fe2+四种离子中氧化能力最强的是Fe3+。() (S)常温下，Fe3+、Mg2+、SCN-、CI-能在无色透明的溶液中大量共存。() (⑥向FCL,溶液中滴加适量的KSCN溶液，产生红色沉淀。() (7向某溶液中滴加氯水，后滴加KSCN溶液，溶液变为血红色，则原溶液中有F©2+。() 答案：(1)×(2)√(3)×(4)√（⑤）×（⑥×(7）× 探究应用 启思研讨教师独具内容 某同学为了检验家中的一瓶补铁药（主要成分为FeSO)是否变质，查阅了有关资料，得知Fe2 +能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使其褪色，并结合已学的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。 [问题探究] 1.若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色，滴入KSCN溶液后不变血红，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F2+:滴入KSCN溶液后不变 血红，说明没有F3+,从而确定补铁药没有被氧化变质。 2.若滴入酸性高锰酸钾溶液后不褪色，滴入KSCN溶液后变血红，可以得出什么结论？ 提示：根据实脸现象分析，酸性高锰酸钾溶液不褪色，说明没有F2+:滴入KSCN溶液后变 血红，说明有F3+,从而确定补铁药完全被氧化。 3.若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色，滴入KSCN溶液后变血红，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F2+:滴入KSCN溶液后变血红 ,说明有F3+,从而确定补铁药部分被氧化。 知识点一Fe2+、Fe3+的检验 3 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2 xxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 ◇重点讲解 一、单一溶液中检验Fe2+、Fe3+的方法 1.溶液颜色 (I)含有Fe2+的溶液显浅绿色。 (2)含有Fc3+的溶液显棕黄色。 2.用KSCN溶液和氯水 (1)流程 无明加氯水溶液变 显现象 血红色 →Fe2 溶液加KsCy 溶液 溶液变血红色→Fe (2)有关反应 Fe3++3SCN-—Fe(SCN)a(血红色) 2Fe2++Cl2—2Fe3++2C1- 3.用NaOH溶液 (1)流程 白色絮状沉淀，迅速变成灰绿，F。” 溶液加NaOH 色，最后变为红褐色 溶液 红褐色沉淀一→Fe (2)有关反应 Fe3++3OH-一Fe(OH3↓（红褐色沉淀） Fe2++2OH-一Fc(OH2↓（白色絮状沉淀） 4Fe(OH)2+Oz+2H2O-4Fe(OH) 4.用KMnO4H+)溶液 (1)流程 紫色不褪→Fe” 溶液（含Fe或Fe) 加KMnO.H' 溶液 紫色褪去fe+ (2)有关反应 5Fe2++MO-4+8H+-5Fe3++Mn2++4Hz0 二、Fe2+和Fe3+的混合溶液中检验Fe2+的方法 通常向溶液中滴加适量酸性KMnO,溶液，溶液紫色褪去说明含有F2+(注意：CI-等还原性 的离子对Fc2+的检验有干扰) 《令对点练习 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 1.下列试剂可用于检验Fez(SO3溶液中是否含有Fe2+的是() A.NaOH溶液 B.KSCN溶液 C.梭性KMnO,溶液 D.氯水 答案：C 解析：加NaOH溶液时，若有Fc2+存在而生成Fe(OH)2,会被生成的Fe(OHD,的红褐色掩盖： 加KSCN溶液可检验Fe3+无法检验Fe2+:加入氯水无明显现象。 2.下列离子的检验方法合理的是() A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2+ B.向某溶液中通入Cl2,然后加入KSCN溶液变血红色，说明原溶液中含有F2+ C.向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3+ D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到沉淀颜色逐渐变为红褐色，说明溶液 中含有Fe2+,不含有g2+ 答案：C 解析：Fe3+与SCN-反应生成血红色Fe(SCN)3,该现象可以证明存在Fe3+,但无法确定Fe2 +的存在，A不合理：若原溶液中不含Fe2+,含有Fe3+,通入Cl2,加入KSCN溶液，同样 溶液变血红色，所以不能确定原溶液是否含有Fe2+,B不合理：F(OD2转化为红褐色Fe (OHD3时会掩盖其他白色沉淀的观察，所以当含F2+的溶液中含有其他能与碱生成白色沉淀 的离子时，也同样出现题述现象，D不合理。 知识点二 铁及其化合物的相互转化 ◇重点讲解 1.铁的氧化物和氢氧化物 (1)铁的氧化物 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O 俗名 铁红 磁性氧化铁 颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色品体（有磁性） 溶解性 不溶于水 不溶于水 不溶于水 铁的化合价 +2 +3 +2、+3 不稳定，在空气中受热 稳定性 稳定 稳定 迅速被氧化成Fe,Oa 与盐酸反应的 Fe0+2H+-Fe2++ Fe2O3+6H+-2Fe3+ Fe;O+8H+-Fe2 离子方程式 H2O +3H20 ++2Fe3++4H2O (2)铁的氢氧化物 学科网书城围 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色、态 白色固体 红褐色固体 与盐酸反应 Fe(OH)2+2H+-Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+-Fe3++3H2O 常温下稳定，加热分解：2Fe 稳定性 不稳定 △ (OH)Fe2O3+3H2O 可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2+ 可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3+十 制法 +2oH-Fe(OHD2↓ 3oH--Fe(OHD3↓ 在空气中，Fc(OHD2迅速被氧气氧化成F(O田3，反应的化学方程式为 二者的关系 4Fe(OH)2+O2+2H2O-4Fe(OH) 2.Fe、Fe2+、Fe3+间的相互转化关系 (1)图示 h、、f.、 C0.C、:、A CO. HNO. Al Cl.Br:.O2.HNO,.KMno F Fe.Cu.I.S".Hs.$0.s0 (2)转化示例 ①Fec飘弱氧化剂还原剂Fe2+ Fe+2H+-Fe2++H2 t 2Al+3Fe2+—2A13++3Fe ②Fe留强氧化剂较强还原剂Fe3+ 点燃」 2Fe+3Cl22FeCl 高温 3CO+Fe2O3 2Fe++3CO2 ③Fe2+图细图面强氧化剂还原剂Fe3+ 2Fe2++Cl2=2Fe3++2C1 2Fe3++Fe—3fe2+ [注意](I)常温下，F©在冷的浓硫酸或浓硝酸中发生钝化，因此常温下能用铁制容器盛装浓 硫酸或浓硝酸。 (2)①Fe在O2中燃烧以及与HO(g)反应的产物都是FeO4而不是FezO3。 ②Fe在Cl2中燃烧，无论C2过量还是不足均生成FeCl3。 6 学科网书城围 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 ③Fe与S反应时只能生成FeS。 3.“铁三角”转化关系的应用 (1)判断离子共存 ①F3+与I一、S2-、HS一等因发生氧化还原反应而不能大量共存。 ②F2+与S2-、ClO-、MnO一4、NO一3日+)等离子因发生复分解反应或氧化还原反应而不 能大量共存。 (2)分离与提纯 主要物质 杂质 除杂试剂和方法 Fe3+ Fe2+ 加入H2O2 Fe2+ Fe3+ 加入过量Fe粉，过滤 Fe2+ Cu2+ 加入过量Fe粉，过滤 对点练习 3.为除去FeSO4溶液中的Fez(SOa和CuSO4,最好选用(） A.烧碱溶液 B.浓氨水 C.镁粉 D.铁粉 答案：D 解析：除去杂质时不能引入新的杂质，只能用铁粉，将Fe3+还原为Fe2+,同时将Cu2+还原 为Cu。 4.元素的价一类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以 元素的化合价为纵坐标，以物质类别为横坐标所绘制的二维平面图像。如图为铁元素的价 类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系，下列说法正确的是() 化合价 +6 F-0 +3 Fe0Fe(OH), *2 ①/ Fe0 Fe(OHhFe" 0 物质类别 单质氧化物氢氧化物盐 A.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化① B.灼烧F(OH)z发生转化⑥，加水溶解可实现转化③ C.FO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速发生转化②生成红棕色粉末 D.由图可预测：高铁酸盐FeO2一4)具有强氧化性，可用于消毒，FO2一4与水反应最终可 生成F(OH方胶体，从而吸附水中的悬浮物，故高铁酸盐可用作净水剂 答案：D 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.2 xxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 解析：铁与高温水蒸气反应时生成FeO4,A错误：灼烧Fe(OH)分解生成FezO3,而Fe (OH:不溶于水，B错误：FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气中受热，迅速反应生成F©O4, C错误；高铁酸盐(FcO2一4)中Fe元素的化合价为十6价，具有强氧化性，可用于杀菌消毒， 与水反应最终生成F(OHD3胶体，吸附水中的悬浮物，可用于净水，D正确。 知识点三 Fe(OH)2的制备 《重点讲解 1.氢氧化亚铁的制备 (1)制备原理：Fe2++2oH-=Fe(OH2↓。 (2)成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的F(O2在密闭的、 隔绝空气的体系中。 2.常用方法 (1)有机层隔离法 ①反应在试管底部进行（这是唯一一种把胶头滴管插入反应溶液的实验）。 ②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 Fc(OH)z被氧化，因此可较长时间观察到白色的Fc(OH)z沉淀]。 NaOH 溶液 FeSO. 溶被 (②)还原性气体保护法 该方法是先在装置I中产生FSO4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FSO4溶液压入装置IⅡ中与NaOH溶液进 行反应。 稀硫酸 稀硫酸 NaO川溶液 铁椅 NOH溶液 ◇对点练习 5.实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(ODz,为了Fe(ODh不被氧化，下列说法不正确的是( A.配制FCh2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸 B.可在FCl2溶液的上面加一层苯，以隔绝空气 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.ZXXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 C.向FC2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴部分不能伸到试管内 D.产生F(OH田z沉淀后，不能振荡试管 答案：C 解析：Fe(O田2易被氧化为Fe(OH)3,故要得到Fe(OH田z白色沉淀，就要与空气或氧气隔绝。 C项中胶头滴管尖嘴部分不伸到试管内，则滴加溶液时会溶解少量氧气。 6.某同学设计如图所示装置（气密性已检查）制备F(ODz白色沉淀。 稀硫酸 蒸倍水 NaOH溶液 水 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： 答案：(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 总结提升 本课总结 Fe2、Fe的检验 反应的合 探究铁 及其化 理选择 Fe、Fe2、fe之 合物的 间的相互转化 转化 反应条件的控制 Fe(OH,的制备 自我反思： 随堂提升 1.下列物质中，在一定条件下能将铁元素从0价转变为十3价的是() A.氯气 B.盐酸 C.硫酸钥溶液 D.稀硫酸 9 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 答案：A 2.在下列溶液中加入KSCN溶液，溶液不会显血红色的是( A.加入足量铁粉后的Fez(SO)3溶液 B.Fe在Cl2中燃烧所得产物的水溶液 C.长期暴露在空气中的绿矾溶液 D.加入氯水后的FeSO4溶液 答案：A 3.在FC,和CuCh混合液中，加入过量的铁粉，充分反应后，溶液中的金属离子是() A.Fe2+ B.Fe3+和Fe2+ C.Cu2+和Fe2+ D.Cu2+ 答案：A 解析：氧化性：Fe3+>Cu2+>Fe2+,加入过量铁粉，发生反应：2Fe3++Fe一3Fe2+,Fe+Cu2 +一Cu十Fe2+,则溶液中金属离子是Fe2+。 4.为了验证F3+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() KSCN溶液CS)蒂液ANO,溶液NaOH溶液 ④出现 ①D交成 2变成 ■3变成 。白色沉 ③出现红 浅绿色 复血红色 目无色 国淀 目褐色沉淀 FeCl,溶液 A.④ B.③ C.③④ D.①②③④⑤ 答案：C 解析：①Fe+FCFe2+G溶液由棕黄色变为浅绿色：②Fe KSCNi溶液 e(SCN)z(溶液呈血红色)： ③Fe3+与Cu2+不反应，实验方案及现象均错误：④检验的是C1-,与Fe3+的性质无关，实 验方案错误：⑤Fe3+OH Fe(OH(红褐色沉淀)。 5.为探究铁和铁的化合物的一些化学性质，某实验小组学生设计了以下实验。 Fe2O3园体盐酸A溶液 足量Fe粉 NaOH B溶液C (I)往A、B溶液中分别滴入几滴KSCN溶液，溶液的颜色：A,B (②2)写出上述过程中有关反应的化学方程式： 10