内容正文:
第二单元 探究铁及其化合物的转化
学习目标
重点难点
1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解铁及其重要化合物的主要性质,了解它们在生产、生活中的应用。
2.结合实例认识铁及其化合物的多样性,了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质转化。
3.认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
重点
1.依据氧化还原反应原理预测含Fe2+和Fe3+化合物的性质,并进行实验探究。
2.Fe2+和Fe3+的常用检验方法。
难点
1.Fe2+和Fe3+的性质及相互转化。
2.Fe2+和Fe3+的检验。
第1课时 反应的合理选择
新知探究(一)——FeCl3的制备和Fe3+检验的合理选择
1.转化路径的设计思路
首先必须明确 ,然后依据产物特性选择 和可能的 ,确定反应的类型和反应条件,依据所发生的化学反应和产物分离的要求合理选择反应的装置等。
2.FeCl3制备路径的合理选择
路径1
Fe→FeCl3
在点燃条件下氯气将铁氧化为+3价的铁化合物
反应的化学方程式为
路径2
Fe→FeCl2→FeCl3
用溶解铁,生成的FeCl2在溶液中被Cl2氧化为FeCl3
反应的化学方程式为 、
路径3
Fe→Fe2O3→FeCl3
在一定条件下用空气将铁氧化为氧化铁,再将氧化铁溶解在盐酸中得到氯化铁
Fe2O3→FeCl3的离子方程式:Fe2O3+6H+
[微点拨] 在相同价态铁元素化合物之间相互转化,通过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,则需通过氧化还原反应才能实现。
3.Fe3+的检验的合理选择
(1)加碱法(NaOH)
①现象: 。
②离子方程式: 。
③特点:加入的碱量较多,现象容易 ,反应的灵敏度和精确性 。
(2)加盐法(KSCN)
①现象:加入KSCN溶液,溶液变为。
②离子方程式: 。
③特点: 。
[微点拨]
三价铁离子与KSCN溶液生成的血红色物质不是沉淀。
[题点多维训练]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)铁与盐酸反应生成氯化亚铁。 ( )
(2)铁在氧气中燃烧生成的是三氧化二铁。 ( )
(3)铁与氯气和与硫单质反应的产物中铁元素的价态相同。 ( )
(4)检验溶液中是否有Fe3+只能使用KSCN溶液。 ( )
(5)向FeCl3溶液中滴加适量的KSCN溶液,会产生红色沉淀。 ( )
2.下列物质反应后一定有+3价铁生成的是 ( )
①过量的Fe与Cl2反应 ②Fe与过量稀硫酸反应 ③FeCl2溶液中通入少量Cl2 ④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A.只有① B.①③ C.①②③ D.全部
3.要检验FeSO4溶液是否变质,应选用的最佳试剂是 ( )
A.盐酸 B.稀HNO3
C.NaOH溶液 D.KSCN溶液
4.在下列溶液中加入KSCN溶液,溶液不会显红色的是 ( )
A.加入足量铁粉后的FeCl2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FeCl2溶液
5.在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备铜,有下列两种途径。若用这两种方法制得的铜质量相等,则下列有关说法符合实际情况的是 ( )
(1)FeH2Cu;
(2)CuOCuSO4Cu。
A.消耗氧化铜的质量不同
B.消耗铁的质量相同
C.消耗硫酸的质量相同
D.生成硫酸亚铁的质量不同
新知探究(二)——Fe2+、Fe3+的相互转化的合理选择
导学设计
实验探究铁及其化合物的性质
实验操作
实验现象
实验结论
FeCl3溶液变为 色。FeCl2溶液
Fe3+遇KSCN显血红色,Fe2+遇KSCN不变色
血红色溶液逐渐变为色
Fe3+被Fe还原为Fe2+
加入氯水后,溶液变成 色
Fe2+被Cl2
在铜片上留下“十”字
Cu被Fe3+氧化
[系统融通知能]
1.Fe2+、Fe3+的相互转化
(1)Fe3+→Fe2+ 的反应——Fe3+具有较强的氧化性
①2Fe3++Fe3Fe2+
②2Fe3++ Cu2Fe2++ Cu2+
(2)Fe2+→Fe3+ 的反应——Fe2+具有较强的还原性
2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
小结:Fe2+Fe3+
2.“铁三角”转化模型
(1)
(2)
(3)
[微点拨] 在配制含有Fe2+的溶液时,为防止溶液中的Fe2+被氧化,可以在溶液中加入铁钉或铁粉。
[题点多维训练]
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)同价态含铁物质间的转化一般可通过复分解反应实现。 ( )
(2)不同价态的含铁物质间转化必须通过氧化还原反应实现。 ( )
(3)FeCl2 不能通过化合反应制得。 ( )
(4)Fe2+可以被Cl2氧化为Fe3+,说明Fe2+具有氧化性。 ( )
(5)FeCl3溶液可用于印刷电路板制作,是因为 FeCl3能从含Cu2+的溶液中置换出铜。 ( )
2.随着人们生活节奏的加快,方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期,防止食品氧化变质,在包装袋中可以放入的化学物质是 ( )
A.无水硫酸铜 B.硫酸亚铁
C.食盐 D.生石灰
3.为了除去氯化亚铁溶液中少量的氯化铁杂质,在不引入新的杂质的前提下,应选择的试剂是 ( )
A.氯水 B.氢氧化钠溶液
C.铁粉 D.铜粉
4.硫酸亚铁溶液含有硫酸铜和硫酸铁杂质,为除去杂质,提纯硫酸亚铁,应该加入下列物质中的 ( )
A.锌粉 B.镁粉 C.铁粉 D.铝粉
5.下列关于铁及其化合物的说法错误的是 ( )
A.实验室保存FeCl2溶液时常加入铁粉
B.可用KSCN溶液检验FeCl2溶液是否变质
C.若FeCl2溶液中混有FeCl3可通过滴加氯水除去
D.向FeCl2溶液中加入NaOH溶液,最终可观察到红褐色沉淀
6.电子工业常用FeCl3溶液腐蚀铜板上的铜箔,制造印刷电路板。从腐蚀废液(主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2)中回收铜,并重新获得FeCl3溶液,处理流程如下:
回答下列问题:
(1)FeCl3溶液腐蚀铜箔的原理为 (填离子方程式)。
(2)反应1和反应2是否都发生了氧化还原反应? (填“是”或“否”)。
(3)实验室中进行操作1时,用到的主要玻璃仪器有 。
(4)滤渣a的主要成分是 。物质X可以选择酸性高锰酸钾溶液吗?若可以,试分析原因;若不可以请分析原因并选择合适的X试剂。 。
课下请完成课时跟踪检测(二十二)
第二单元 探究铁及其化合物的转化
第1课时 反应的合理选择
新知探究(一)
1.目标产物 反应原料 反应路径 2.2Fe+3Cl22FeCl3 盐酸 Fe+2HClFeCl2+H2↑ 2FeCl2+Cl22FeCl3 2Fe3++3H2O 3.(1)①红褐色沉淀 ②Fe3++3OH-Fe(OH)3↓ ③受到干扰 都不高 (2)①血红色
②Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 ③灵敏度高
[题点多维训练]
1.(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)×
2.选B Fe与Cl2反应无论铁过量还是不足,均生成FeCl3;Fe与稀硫酸反应无论硫酸过量还是不足,均生成FeSO4;FeCl2溶液中通入少量Cl2,氯气会将FeCl2氧化成FeCl3;Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中,若铁过量,则产物只有FeCl2。
3.选D Fe2+易被氧化为Fe3+,要检验FeSO4溶液是否变质,可检验溶液中是否含有Fe3+,Fe3+和KSCN溶液反应,溶液变血红色。
4.选A A项,足量铁粉加入FeCl2溶液中不含Fe3+;B项,Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3;C项,绿矾溶液长期暴露在空气中,Fe2+易被氧气氧化为Fe3+;D项,氯水可将Fe2+氧化为Fe3+。
5.选D 途径(1)中用H2还原CuO时,实验前需先通H2排出装置中的空气,实验结束时要继续通H2至试管冷却,故利用途径(1)制取1 mol Cu,消耗的H2大于1 mol,即Fe和H2SO4的消耗量均为(1)>(2),生成FeSO4的质量为(1)>(2),但两种途径中消耗CuO的质量相等。
新知探究(二)
[导学设计]
血红 无明显变化 浅绿 血红 氧化为Fe3+
[题点多维训练]
1.(1)√ (2)√ (3)× (4)× (5)×
2.选B 无水硫酸铜能吸收水分,不能防止食物被氧化;硫酸亚铁具有还原性,能防止食品氧化变质;食盐不能防止食品被氧化;生石灰能防止食品受潮,但不能防止食品被氧化。
3.选C 氯水能将氯化亚铁氧化,故A不符;氢氧化钠溶液与氯化亚铁生成氢氧化亚铁沉淀,故B不符;铁粉与FeCl3发生反应2FeCl3+Fe3FeCl2,可达到除杂的目的,故C符合;铜粉与FeCl3反应生成氯化铜,引入新的杂质,故D不符。
4.选C 铁粉可将硫酸铁转化为硫酸亚铁,将硫酸铜转化为硫酸亚铁和单质铜,然后过滤即可提纯硫酸亚铁,锌、镁、铝都有可能将亚铁离子置换成铁,并且会引入锌离子、镁离子或铝离子等新的杂质。
5.选C FeCl2溶液中混有FeCl3可通过加入铁粉除去,氯气能与氯化亚铁反应生成FeCl3,除去了原物质。
6.解析:(1)FeCl3溶液腐蚀铜箔的原理为2Fe3++CuCu2++2Fe2+;
(2)反应1发生2Fe3++Fe3Fe2+和Cu2++FeFe2++Cu,反应2发生Cl2+2FeCl22FeCl3都是氧化还原反应;
(3)操作1是过滤,用到的主要玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒;
(4)滤渣a的主要成分是生成的Cu和过量Fe,物质X不可以选用酸性KMnO4溶液,会引入新的杂质,可以用新制的氯水。
答案:(1)2Fe3++CuCu2++2Fe2+ (2)是 (3)漏斗、烧杯和玻璃棒 (4)Cu和Fe 不可以,原因是若选用酸性KMnO4溶液,会引入新的杂质,可以用新制的氯水
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