第3章 研究与实践2 检验食品中的铁元素-【成才之路•学案】2025-2026学年高中化学必修第一册同步新课程学习指导(人教版)

互动探究 能力提升 生反应：Fe+2FeCl=-3FeCl,、Fe+CuCl=Cu+FeCl.,经 问题探究 过滤得到的溶液为FeCl,溶液，滤渣中含Cu和过量的铁粉， 问题1.2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+ 氧化剂是FeCl,(或 滤渣中加入稀盐酸将Fe转化为FeCl2,经过滤可回收Cu;用 e3+),还原剂是Cuo Cl2将FeCL2溶液氧化成FeCL3溶液循环使用。(1)步骤Ⅱ和 问题2.废腐蚀液中含有的金属阳离子有Fe3+、Fe2+、Cu2+。 Ⅲ分离溶液和固体的操作是过滤：步骤Ⅱ所得滤渣的成分是 问题3.(1)试剂I、Ⅱ、Ⅲ分别为铁粉、CL2(或H02等)、稀盐 Fe和Cu。(2)腐蚀液为FeC,溶液，其中含Fe3+,加入KSCN 酸，操作I、Ⅱ为过滤。 溶液可看到溶液变红色。(3)实验室用MO2与浓盐酸共热 (2)2Fe3++fe-3Fe2+、Cu2++Fe=Cu+Fe2+、2Fe2++ C22Fe3++2C(或2Fe2++H,02+2H-2Fe3++ 制备CL,反应的化学方程式为MnO,+4HCl(浓)△MnCL, 2H,0)、2H*+Fe=fe2++H2↑。 +Cl2↑+2H,0。(4)Cl2与FeCl2溶液反应生成FeCl,离子 题点例练 方程式为2Fe2++Cl,=-2Fe3++2Cl。 题点1 课堂素养评价 例：BA中正确的离子反应方程式为Fe+Cu2+—Fe2++Cu; 1.B处于最低价的元素粒子只有还原性，处于中间价态的既有 C中正确的离子反应方程式为2Fe3++C一一2Fe2++ 氧化性又有还原性，处于最高价的只有氧化性，故F2+具有氧 Cu2+;D中Zm、Cu均能与AgNO,发生置换反应生成Ag,则不 化性和还原性，而元素处于最低价态，只具有还原性： 能比较Zn、Cu的金属活动性，D错误。 FO?铁元素处于高价态，具有强氧化性；HC1既有氧化性又 对点精练 有还原性。 1.B向盛有FeCl,溶液的试管中加过量铁粉，发生反应2Fe3+2.B在空气中，氧气能够把+2价铁氧化成+3价；而加入维生 +Fe—3Fe2+,溶液不再存在Fe3+,黄色逐渐消失，加KSCN 素C则能防止这种氧化，说明被氧化的是维生素C而不再是 后溶液颜色不变，①正确；氯气具有强氧化性，能氧化F2+生 +2价铁，说明维生素C具有还原性。 成Fe3+,Fe3+能氧化Fe生成亚铁离子，涉及的反应为2Fe2+3.C四氧化三铁俗称磁性氧化铁，是一种黑色固体，三氧化二 +Cl,=2Fe3++2C、2Fe3++fe3Fe2+,从而除去氯 铁是一种红棕色粉末，俗称铁红，A错误；Fe2(S0,)3与KSCN 气，②正确；FeCl,溶液中不存在Fe3+,加人NH,SCN溶液不变 发生络合反应产生血红色物质，不生成沉淀，B错误；铁可以 红，③错误：将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl,溶液中会得到 和三价铁反应生成亚铁离子，除去FeCl,溶液中的FeCL,杂 氢氧化铁沉淀，④错误：选项所给离子方程式电荷不守恒，正 质，可以向溶液中加人过量的铁粉，过滤即可，C正确： 确离子方程式为2Fe++Fe—3Fe2+,⑤错误；酸性环境中 F(OH)2为白色固体，不溶于水，在空气中易被氧气氧化为氢 H,0,可以将Fe2+氧化为Fe3+,离子方程式为2Fe2++H,0,+ 氧化铁，D错误。 2H一2Fe3++2H20,⑥正确。故选B。 4.（1)红 题点2 (2)还原性 例：D KSCN溶液只能检验Fe3+的存在，A错误；通入氯气将 (3)酸性 FeCl2氧化为FeCL,B错误；加入铜粉发生反应：Cu+2Fe3+ (4)避免与氧化性物质接触（或避免与碱性物质接触） 2Fe2+Cu2+,引入新杂质Cu2+,C错误；加入铁粉发生 反应：Fe+2Fe3+—3Fe2+,过滤除去剩余铁粉，得到纯净的 研究与实践2检验食品中的铁元素 FeCl溶液，D正确。 实验问题与讨论 对点精练 问题1.可以先将菠菜燃烧成灰，再溶解、过滤进行实验。 2.D依据氧化性：Fe3+>C2+>Fe2+,加人铁屑后，依次发生 问题2.将菠菜汁里的铁元素变成三价铁离子，从而进行检验 2Fe'++Fe =3Fe2+、Fe+C2+ =Cu+Fe2+。列出可能存 题点例练 在的情况 例：(1)A 阳离子 Fe3+、fe2+,Cu2+ Fe2+Cu2+ Fe2+Cu2+ Fe2+ Fe2+ (2)2Fe2++H202+2H—2Fe3++2H,0氯水（或稀硝 滤出固体 Cu Cu Fe、Cu 酸) 由上表看出，D正确。 (3)Fe3+(或铁) 新题剖析 (4)2.8不能 【解析】(1)灼烧固体需要使用的仪器有酒精灯、三脚架和 例：D腐蚀池中为FeCL,溶液与覆铜板发生反应：Cu+2FeCl 泥三角、坩埚，则灼烧菠菜时不需要蒸发皿，A正确。(2)实 =CuCL,+2FeC,,A正确：腐蚀后的废液中，有未反应完的 验三中二价铁可以被过氧化氢氧化为三价铁，则H,O,参与 FeCL和反应过程中生成的CuCl2及FeCl2,故废液中，主要 的金属阳离子有Fe3+、Cu2+、Fe2+,B正确：置换池中铁粉分 的最主要反应的离子方程式为2Fe2++H,02+2H 别与CuCL2FeCL发生了化学反应：e+Cu2+Cu+Fe2 2Fe3++2H,0。氯水和硝酸也能把亚铁离子氧化为铁离子， 和Fe+2Fe3+—3Fe2+,C正确；再生池中加人过量的铁粉， 故可选用氯水（或稀硝酸）替换实验三中的H,O,和盐酸。 (3)铁离子可以和KSCN反应生成血红色溶液，则实验中， 无法将Fe2+转化为Fe3+,D错误。 对点精练 KSCN溶液用来检测Fe3+(或铁)离子。(4)根据实验数据： 10.0g新鲜菠菜中含铁量为5×10-5mol/L×0.100L× 3.(1)过滤Cu 56g/mol=2.8×10-4g,则100g新鲜菠菜中含铁量为 (2)KSCN 2.8mg<20~25mg。则100g菠菜含铁量不能满足14~18 (3)Mn0,+4HC(浓)△MnC,+d,↑+2H,0 岁青少年日常所需。 (4)2Fe2++Cl2-2Fe3++2Cl 对点精练 【解析】废液中含FeCL、CuCL,和FeC,加入过量Fe粉，发 (1)稀盐酸KSCN溶液2Fe2++CL,—2Fe3++2Cl 289 Fe*+3SCN=Fe(SCN) :问题3.铝合金比铁合金密度小质量轻、强度大且耐高温、耐腐 (2)少量的Fe2+转化为Fe3+4FeCL,+0,+4HCl一4FeCL蚀，更适合航空工业和高铁车厢的实际需求。 +2H,0 问题4.不锈钢是通过增加原子层之间的相对滑动难度，导致合 (3)不合理猜想：Fe(SCN)3中的SCNˉ被过量的氯水氧化； 金的硬度变大。 设计的实验为在褪色后的溶液中加入适量FCl3溶液，不变 题点例练 红色（或在褪色后的溶液中加入KSCN溶液，变红色） 题点1 【解析】(1)该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸，试剂1例：B合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属熔合而 用于溶解样品，可以选用稀盐酸；试剂2用于检验三价铁离 成的具有金属特性的物质，A正确：镁铝合金的熔点比镁和 子，可以选用KSCN溶液；氯气氧化亚铁离子生成铁离子，离 铝都低，B错误：在合金中加人适量稀土金属或稀土金属的 子方程式为2Fe2++C,—2Fe3++2d;铁离子与硫氰根反 化合物，就能大大改善合金的性能，C正确；碳素钢里适量地 应的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。(2)Fe3+遇 加人一种或几种合金元素，使钢的组织结构发生变化，具有 KSCN溶液变红色，溶液由淡黄色变为淡红色，说明少量Fe2+ 特殊性能，D正确。 被氧化成Fe3+;亚铁离子被空气中的氧气氧化为铁离子，化 对点精练 :1.A一般情况下纯金属的导电性比合金的导电性好，④错误。 学方程式为4FeCL2+4HCl+024FeCL3+2H,0。(3)因为 题点2 氯水氧化性强，不会还原F©·，该同学的猜想不合理；可能是例：A合金内存在大小不同的金属原子，使得原子层之间相对 SCNˉ被过量的氯水氧化，可取少量褪色后的溶液，加入FCl, 滑动变得困难，所以硬度更大，A错误；不锈钢属于铁合金， 溶液，不变红色（或取少量褪色后的溶液，加入KSCN溶液，变 是一种合金钢，耐腐蚀性好，B正确：在钢铁生产中，注入铁 红色)。 水或钢水前的模具必须充分干燥，避免铁与水蒸气发生反 第二节 金属材料 应，C正确；储氢合金与H容易形成金属氢化物，稍加热金 属氢化物又容易分解，D正确。 第1课时 铁合金铝和铝合金 新型合金 对点精练 2.B合金是混合物，A正确：合金的硬度比各成分金属大，B错 学习任务一 误；合金的熔点一般比各成分金属的低，C正确；铝锂合金密 度小，质量轻，D正确。 自主学习认知形成 学习任务二 金属金属非金属金属大于低于 : 自主学习认知形成 微思考 1.最多氧硅 纯金属内所有原子的大小和形状相同，原子排列十分规整；加2.(1)氧化铝4A1+30,一一2A1,O, 入或大或小的其他元素的原子后，改变了金属原子有规则的微思考 层状排列，使原子层之间的相对滑动变得困难，导致合金的硬 2A1+Fe,0,商遇2Fe+AL,0,置换反应。 度变大。 (2)无色气泡逐渐溶解爆鸣声AL,0,+6H*—2A3 +3H,02A1+6H=2A13++3H2↑ 铁碳碳素钢合金钢铬镍 微思考 (3)逐渐溶解爆鸣声爆鸣声A1,03+20H+3H0一一 优点：在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能 2[A1(OH)4]2A1+20H-+6H,0=2[A1(OH)4]-+ 力主要用途：医疗器械、厨房用具和餐具、列车车体等。 3H2↑2A1+20H+6H0-2[A1(0H)4]-+3H2↑ 三、 (4)酸盐水碱盐水 2.小高抗腐蚀能力 微思考 微诊断 不能2A1+20H+6H,0=2[A1(0H)4]+3H2↑、 1.(1)×合金是混合物，合金也可能含有非金属元素，如生铁 A1203+20H+3H20=2[A1(OH)4]。 与钢都是铁碳合金。 微诊断 (2)√一般合金熔点低于各成分金属，硬度大于各成分 1.(I)√Al与盐酸、NaOH溶液均反应生成氢气，盐酸与NaOH 金属。 溶液发生中和反应。 (3)×青铜是合金，硬度高于成分金属铜。 (2)×铝制品在空气中能稳定存在是因为铝表面氧化形成 2.“蛟龙”号载人潜水器需要耐高压，使用高强钛合金；航空发： 致密的氧化铝薄膜。 动机需要耐高温，使用耐热钛合金；石油化工反应器需要耐腐2.D青铜是铜锡的合金，是我国最早使用的合金，A正确：合金 蚀，使用耐蚀钛合金；眼镜架需要抗形变，使用形状记忆合金。： 可以是几种金属的熔合，也可以是金属与非金属的熔合，合金 互动探究能力提升 中可以含有碳等非金属，B正确：合金属于混合物，通常硬度 问题探究 大、抗腐蚀，熔点比各组成成分要低，C正确：铝是活泼金属， 问题1.不对合金具有许多优良的物理、化学或机械性能，在 既能与强酸反应又能与强碱反应，所以铝合金不耐强酸强碱 物理性质和机械性能方面优于各成分金属，不是简单的加和。 腐蚀，D不正确。 问题2.不一定合金中一定含有金属元素，也可能含有非金属 互动探究能力提升 元素，如生铁是由铁、碳组成的合金铁、钠不能形成合金，原问题探究 因是铁开始熔化时，钠已经气化，故两者不能形成合金。 问题1.C02+20H—C03+H20,Al203+20H-+3H,0 290135 [实验结论] (2)维生素C具有 (填“氧化性”或“还原性”)，能防止Fe2+被氧化为Fe3+,所以补铁剂和维生素C一 起服用具有科学依据。 [生活应用] (3)某品牌泡腾片的主要成分为维生素C和NHC03,放入水中立即产生大量气泡(CO2)使口感更好，说明维 生素C具有（填“酸性”或“碱性”）。 (4)为防止烹调时蔬菜中维生素C的损失，烹调蔬菜应注意 (写一条即可)。 夯基提能作业 请同学们认真完成练案[19] 研究与实践2检验食品中的铁元素 。研究目的 1.铁是人体必需的微量元素。食用富含铁元素的食品，可以补充人体所需的铁元素。 2.通过化学实验的方法检验食品中的铁元素，体验实验研究的一般过程和化学知识在实际中的应用。 ●情境创设 1.铁元素在人体中的作用 成年人体内含有4~5克铁，根据在体内的功能状态可分成功能性铁和储存铁两部分。功能性铁存在于血红 蛋白、肌红蛋白和一些酶中，约占体内总铁量的70%。其余30%为储存铁，主要储存在肝、脾和骨髓中。铁是合 成血红蛋白的主要原料之一。血红蛋白的主要功能是把新鲜氧气运送到各组织。铁缺乏时不能合成足够的血红 蛋白，造成缺铁性贫血。铁还是体内参与氧化还原反应的一些酶和电子传递体的组成部分，如过氧化氢酶和细胞 色素都含有铁。 2.人体铁元素的来源 动物内脏（特别是肝脏）、血液、鱼、肉类都是富含血红素 好 补铁搭档 铁的食品。深绿叶蔬菜所含铁虽不是血红素铁，但摄入量多， 所以仍是我国人民膳食铁的重要来源。 ●实验探究 1.实验仪器：研钵、烧杯、剪刀、漏斗、玻璃棒、试管、滴管、滤纸。 2.实验药品：菠菜、黑木耳、蒸馏水、氯水、KSCN溶液。 3.实验步骤 步骤1：取10g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 步骤3：继续向步骤2中的菠菜汁中加入几滴氯水（或稀硝酸或双氧水） 实验结果：若步骤2中溶液不变红，加氯水后，溶液变红，则证明菠菜中含有F+,即菠菜、黑木耳中含有铁元 素，价态为+2价。 ●实验问题与讨论 问题1.在实验中由于菠菜汁颜色，所以对于实验现象的观察有一定的影响，想一想可以怎么改进这个实验。 136 问题2.实验中加入氯水的目的是什么？ ●题点例练 例(2025·辽宁丹东高一统考期未)度菜富含铁元素，14~18岁青少年每日合理摄人铁量为20~25g,某 化学小组针对菠菜中含铁量进行如下实验。 (一)实验目的：100g菠菜含铁量是否满足青少年日常所需。 (二)实验方案： I.取适量新鲜菠菜，剪碎后在研钵中研磨，并分成三等份。实验操作和现象记录如下： 实验 操作步骤 现象 均无明显现象 适量蒸馏水浸泡，过滤，取滤液，加KSCN溶 实验一 液后加入适量H2O2,再次加入KSCN溶液 未在浸泡液中检测出亚铁离子、铁离子 充分灼烧，加适量盐酸浸泡，取滤液，加 极浅的红色 实验二 KSCN溶液 提高亚铁离子、铁离子的浸出幸 检验滤液中铁离子含量很低 充分灼烧，加适量盐酸、H02浸泡，取滤液， 较深的红色 实验三 加KSCN溶液↓ 灰分含二价铁、用氧化剂将 酸化的目的是提高的H,0,氧化能力 Fe2+氧化为Fe3+,现象明显 (1)灼烧菠菜时，不需要用到下列仪器中的 (填序号)。 A.蒸发皿加热液休仪器B.坩埚加热固体仪器C.酒精灯 D.坩埚钳 (2)实验三中H,02参与的最主要反应的离子方程式为 可选用 替换实验三中的H,02和盐酸。 (3)实验中，KSCN溶液用来检测 离子。 Ⅱ.菠菜中含铁量的测定，实验步骤如下： ①取10.0g新鲜菠菜，充分灼烧，将灰分转移至干燥器中冷却。 ②向灰分中加入10mL盐酸和H202,浸泡10mi,过滤并用少量盐酸洗涤烧杯和沉淀，滤液和洗涤液 合并。 ③将合并液定容成100mL待测液，测得铁离子的浓度为5×10-5mol/L。 (4)根据实验数据计算菠菜含铁量为 mg/100g。100g菠菜含铁量 (填“能”或“不能”) 满足14~18岁青少年日常所需。 思维建模》检测物质中元素的一般思路 物质 预处理：灼 试剂1/2/3 烧/浸泡 提取液 现象 结论 137 )对点精练 (2025·四川省阆中东风中学校考阶段练习)铁是人体必需的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用 补铁药物。“速力菲”（主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色）是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水 但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测“速力菲”药片中F2+的存在，设计并进行了如下实验： 主要戍分：盐酸 碾碎后加 新制 药片 入试剂1 淡黄色试剂2淡红色氯水红色一段时溶液 静置，过滤 溶液 溶液 溶液间后褪色 试回答下列问题： (1)试剂1是 ,试剂2是 ,加入新制氯水后溶液中发生反应的离子方程式是 (2)加入试剂2后溶液中颜色由淡黄色转变为淡红色是因为 ,写出+2价Fe在空 气中转化为+3价e的化学方程式： (3)该同学猜想红色溶液变为无色溶液的原因是溶液中的+3价铁被还原为+2价铁，你认为该同学的猜想 合理吗？ 若你认为合理，请说明理由（若你认为不合理，该空不作答） 若你认为不合理请提出你的猜想并设计一个简单的实验加以验证（若你认为合理，该空不作答） 第二节 全属材料 第1课时 铁合金 铝和铝合金 新型合金 1.了解合金的概念。 课程标准要求 2.知道铁合金、铝合金、新型合金材料的特性及用途。 3.认识两性物质A1和Al203的性质。 1.宏观辨识与微观探析：能从合金结构与组成的角度理解合金的特殊性能。 学科核心素养 2.证据推理与模型认知：能列举常见合金的组成和性能，了解铝及氧化铝的性质及应用。 3.科学态度与社会责任：能科学合理地选择和使用金属材料。 1.知道金属材料的常见类型—一纯金属及其合金。 学习目标 2.认识三大合金—一铁合金、铝合金及新型合金的组成、性能与应用。 3.通过实验探究铝和氧化铝的性质及转化，认识两性氧化物。 学习任务一 铁合金 铝合金 新型合金 自主学习 认知形成 ●合金的概念和特性 概念 由两种或两种以上的 (或 与 )熔合而成的具有 特性的物质 硬度 一般 它的各成分金属 性能 熔点 般 它的各成分金属 与纯金属材料相比，合金具有优良的物理、化学或机械性能