第3章 实验活动2 铁及其化合物的性质(必做实验) -【正禾一本通】2025-2026学年高一化学必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（人教版 单选版）

实验活动2　铁及其化合物的性质(必做实验) 【实验目的】 1．认识铁及其化合物的重要化学性质。 2．学会铁离子的检验方法。 3．认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化。 【实验用品】 试管、胶头滴管、药匙、镊子。 CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2溶液、FeSO4溶液、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。 【必备知识】 根据所给试剂中元素的化合价，分析试剂中表现氧化性或还原性的元素的化合价及变化后的常见价态，为后续实验活动中试剂的选择做准备。 试剂 元素及化合价 化学性质(氧化性或还原性) 变化后的常见价态 示例：铁粉 Fe　0价 还原性 ＋2　＋3 铁丝 Fe__0价 还原性 ＋2__＋3 锌片 Zn__0价 还原性 ＋2 铜片 Cu__0价 还原性 ＋2 FeCl3稀溶液 Fe__＋3 Cl__－1 Fe3+：氧化性 Cl－：在一定条件下表现还原性 Fe：0__＋2 FeCl2溶液 Fe__＋2 Cl__－1 Fe2+：氧化性、还原性 Cl－：在一定条件下表现还原性 Fe：0__＋3 FeSO4溶液 Fe__＋2 氧化性、还原性 0__＋3 酸性KMnO4溶液 Mn__＋7 氧化性 ＋2 KI溶液 I__－1 还原性 0 【注意事项】 (1)本实验涉及试剂较多，在使用胶头滴管时要注意每次使用前先用蒸馏水充分洗涤，避免试剂之间的相互污染。 (2)铁与硫酸铜溶液的反应实验中，可将铁丝绕成螺旋状，先用稀盐酸处理以除去表面的氧化物。 (3)将铁丝、铜片、锌片等固体放入试管时，应先将试管横放，放入固体，再将试管慢慢竖起，使固体物质滑落至试管底部。 (4)FeSO4溶液和FeCl2溶液应现用现配，为防止被氧化可加入少量铁粉。 【实验记录及分析】 1．铁及其化合物的性质 实验目的 所选试剂 实验操作及记录 离子方程式 实验结论 (1)验证铁单质的还原性 铁粉、CuSO4溶液 在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝，观察到的铁丝表面有红色物质析出 Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu 铁单质表现还原性(填“氧化性”或“还原性”) (2)验证铁盐的氧化性 ①铜片、FeCl3稀溶液 取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，过一会儿，观察到铜片溶解，溶液逐渐变为蓝色 2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+ 体现氧化性的离子是Fe3+ ②KI溶液、FeCl3稀溶液、蒸馏水 在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，观察到溶液变为黄褐色，然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，观察到黄褐色溶液变为蓝色 2Fe3+＋2I－===2Fe2+＋I2 Fe3+体现了氧化性，将I－转化为I2(或单质碘) (3)验证亚铁盐的氧化性和还原性 ①锌片、FeCl2溶液 取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿，观察到溶液由浅绿色变为无色 Fe2+＋Zn===Fe＋Zn2+ Fe2+体现氧化性(填“氧化性”或“还原性”) ②酸性KMnO4溶液、FeSO4溶液、KSCN溶液 在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察到溶液的颜色变化为紫色褪去(或紫色变浅)。当溶液紫色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液，观察到溶液变红色 MnO＋5Fe2+＋8H＋===5Fe3+＋Mn2+＋4H2O Fe2+体现还原性(填“氧化性”或“还原性”) 2.铁离子的检验 实验目的 所选试剂 实验步骤与操作 反应的离子方程式 检验Fe3+ 蒸馏水、FeCl3稀溶液、KSCN溶液、铁粉 (1)在一支试管中加入2 mL蒸馏水，再滴加几滴FeCl3稀溶液，然后滴加几滴KSCN溶液，观察到的现象为溶液变红色 Fe3+＋3SCN－===Fe(SCN)3 (2)在一支试管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入适量铁粉，轻轻振荡片刻，再滴加几滴KSCN溶液，观察到的现象为加入铁粉后，溶液由棕黄色变为浅绿色，再加KSCN溶液，溶液无明显变化 2Fe3+＋Fe===3Fe2+ 【问题与讨论】 (1)基于反应原理思考，验证亚铁盐还原性时能否用FeCl2溶液代替FeSO4溶液？理由是什么？ 答案：不能　酸性条件下，FeCl2溶液中的Cl－有较强还原性，也能使KMnO4溶液褪色，干扰实验现象和实验结果。 (2)选择合适的试剂，设计实验检验Fe2(SO4)3溶液中是否含有杂质FeSO4。 答案：方法一：在一支洁净的试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中滴加待测溶液，若溶液紫红色褪去，说明待测溶液中含有杂质FeSO4。 方法二：取少许待测液于洁净的试管中，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，若生成蓝色沉淀，说明待测溶液中含有杂质FeSO4。 (3)以铁屑为原料，其他无机试剂任选，制备硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)。写出制备的转化关系，并写出涉及的氧化还原反应的化学方程式或离子方程式。 答案：从原料分析入手，铁屑的主要成分是Fe及少量Fe2O3，为实现向FeSO4的转化，可向其中加入稀硫酸，发生Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4等反应。最终通过蒸发浓缩、降温结晶的方法得到硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)。设计过程中应遵循科学、安全、易操作、经济实用等原则，方案可通过流程图方式呈现，其他合理即可。如下图所示。 【迁移应用】 1．下列有关物质检验的说法正确的是(　　 ) A．用酸性高锰酸钾溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2 B．取少量待测液于洁净的试管中，先滴入几滴KSCN溶液，溶液不变红色；再滴入几滴新制氯水，溶液变红色，说明待测液中有Fe2+而没有Fe3+ C．为了检验菠菜中的铁元素，可先将菠菜灼烧、溶解、过滤，然后取少量滤液于洁净的试管中，先加入过量双氧水，再滴加几滴KSCN溶液，观察溶液是否变红色 D．为检验一碱性洗涤液中是否含有Cl－，可取少量洗涤液于洁净的试管中，滴入几滴硝酸酸化的硝酸银溶液，如果有沉淀产生，说明洗涤液中含有Cl－ 答案：B 2．某研究性学习小组进行某补血剂中铁元素(＋2价)含量测定的实验，其流程如下： 下列说法不正确的是(　　 ) A．向过滤后的滤液中滴加KSCN溶液，溶液可能呈红色 B．可以用H2O2替代上述流程中的氯水 C．红褐色悬浊液经过滤、洗涤、干燥，得到氧化铁固体 D．每片补血剂中铁元素的质量为0.07m g 答案：C 3．印刷电路板(PCB)是用腐蚀液(FeCl3溶液)将覆铜板上的部分铜腐蚀而制得。一种制作PCB并将腐蚀后废液(金属离子主要为Fe3+、Cu2+、Fe2+)回收再生的流程如下。 (1)腐蚀池中发生反应的离子方程式为_________________________________________________________________________。 (2)各池中没有发生化学变化的是______池。 (3)置换池中发生反应的离子方程式有________________________________、____________________________________________。 (4)向再生池中通入Cl2可以使废液再生，离子方程式为________________________________________________________________________； 工业上通常用双氧水代替Cl2，这样做的优点是________________________________________________________________________。 答案：(1)2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+ (2)沉降 (3)2Fe3+＋Fe===3Fe2+　Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu (4)2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl－　 避免有毒气体污染环境(或无污染，对环境友好) 4．某实验小组对菠菜中的铁元素进行检测。 已知①K3[Fe(CN)6]溶液遇Fe2+生成蓝色沉淀，据此可检验溶液中的Fe2+； ②菠菜中的铁元素主要以草酸亚铁(FeC2O4)的形式存在，草酸亚铁粉末难溶于水；草酸是一种二元有机弱酸，具有较强的还原性。 (一)定性检验 灼烧检验法： (1)灼烧检验法中需要用到的仪器有烧杯、玻璃棒、酒精灯、________(从下图中选择，写出名称)。 (2)取无色溶液B，先滴加H2O2溶液，再滴加KSCN溶液，溶液呈红色。用离子方程式表示H2O2的作用：________________________________________________________________________。 (3)甲同学取少量无色溶液B，滴加酸性KMnO4溶液，振荡后，溶液红色消失，因此得出结论，溶液B含有Fe2+。乙同学认为甲同学的实验方法不严谨，理由是______________________________________________________________。 (二)定量测定菠菜中铁元素的含量 可用mg/100 g表达，即每100 g菠菜中铁元素的含量是多少mg。Fe2+可以通过KMnO4标准溶液进行测定。 (4)实验需480 mL 2.000×10-4 mol·L-1 KMnO4溶液，完成该实验所需要的玻璃仪器除了烧杯、玻璃棒、量筒、胶头滴管外，还需要________________。 (5)若在配制过程中出现下列情况，会使所配制KMnO4溶液的浓度偏低的是______(填字母)。 A．定容摇匀后，发现液面低于刻度线，再加入蒸馏水至刻度线 B．转移溶液后，未洗涤烧杯和玻璃棒就直接定容 C．没有冷却到室温就立即开始转移溶液 D．称量时，所用的砝码已部分生锈 (6)基于中学实验条件，如何精确配制2.000×10-4 mol·L-1 KMnO4溶液。请从仪器选择的角度简单说明：________________________________________________________________________。 答案：(1)坩埚 (2)2Fe2+＋H2O2＋2H＋===2Fe3+＋2H2O (3)无色溶液中含有的草酸和盐酸都具有还原性，也能使酸性KMnO4溶液褪色 (4)500 mL容量瓶 (5)AB (6)本题为基于实践的开放性问题，答案合理即可。从知识的角度，考查有关物质的量浓度的计算，从能力的角度，考查学生的思维的科学严谨等。关注点①配制2.000×10-4 mol·L-1 KMnO4溶液500 mL，所需溶质的质量为1.58×10-2 g，托盘天平的精确度为0.1 g，无法实现，可选用更精准的分析天平或电子天平。②可以配制浓度更大的KMnO4溶液，稀释到所需浓度，此时可选用更精准的量器量取溶液的体积，如移液管、酸式滴定管等。 5．氯化铁能用于金属蚀刻、污水处理、印染工业，是一种棕色固体，易升华，有强烈的吸水性。某化学研究性学习小组模拟工业生产流程制备氯化铁(部分夹持装置省略)。 请回答： (1)装置A中发生反应的化学方程式为______________________________；盛放MnO2的仪器名称为_____________；分液漏斗中管a的作用是_________________。 (2)图中各装置连接顺序是A→________→F(装置可以重复使用)； (3)B中反应的化学方程式是________________________________________________________________________。 (4)C中所盛试剂的名称是__________；E的作用是_______________________________。 (5)F中反应的离子方程式为________________________________________________________________________。 答案：(1)4HCl(浓)＋MnO2MnCl2＋Cl2↑＋2H2O　蒸馏烧瓶　平衡压强，使浓盐酸顺利流下 (2)C→E→B→D→E (3)2Fe＋3Cl22FeCl3 (4)饱和食盐水　前面的E：吸收水蒸气，干燥氯气；后面的E：防止F中的水蒸气进入D装置 (5)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O 学科网（北京）股份有限公司 $