3.1 铁及其化合物 第3课时（培优课件）化学人教版必修第一册

第一节 铁及其化合物 人教版必修第一册 高效培优系列 第三章 铁、金属材料 第3课时 铁盐和亚铁盐 01 Fe2+和Fe3+的转化 Fe2+、Fe3+的检验 02 知识导航 检验食品中的铁元素 03 目标立纲 通过实验探究学会Fe2＋、Fe3＋的检验方法， 依据化合价理论，结合实验探究，掌握Fe、Fe2＋、Fe3＋相互转化的途径 知识目标 1.宏观辨识与微观探析：掌握Fe3+的检验方法；认识Fe3+的氧化性和Fe2+的还原性；归纳Fe3+和Fe2+相互转化的条件。实验探究铁盐和亚铁盐的化学性质，并能用化学方程式或离子方程式正确表示。 2.证据推理与模型认知：通过实验探究铁盐和亚铁盐的化学性质，体会实验对认识和研究物质性质的重要作用，形成证据意识。会从物质类别和元素价态的视角认识具有变价元素物质间的转化关系，并建立认识模型，丰富研究物质的思路和方法。 素养目标 情境启思 情境启思 Fe2+、Fe3+的检验 01 知识精研 一、Fe2+、Fe3+的检验 1. 铁盐与亚铁盐物理性质 【任务1-1】下列两组溶液，哪一组含有Fe2+、哪一组含有Fe3+， 你是如何辨别的？ 溶液呈浅绿色 含有Fe2+ 溶液呈棕黄色 含有Fe3+ 知识精研 一、Fe2+、Fe3+的检验 1. 铁盐与亚铁盐物理性质 亚铁盐（Fe2+） 例如：FeCl2、FeSO4 铁盐（Fe3+） 例如：FeCl3、Fe2(SO4)3 物理性质 颜色 浅绿色 （棕）黄色 知识精研 一、Fe2+、Fe3+的检验 2. Fe2+、Fe3+的检验 通过颜色辨别Fe2+、Fe3+是最简单便捷的途径，但当离子浓度较低时，溶液颜色不明显；或在多离子溶液中， Fe2+颜色易被覆盖，难以观察辨别 还可以利用哪些方法检验Fe2+、Fe3+？ 知识精研 一、Fe2+、Fe3+的检验 2. Fe2+、Fe3+的检验 【任务1-2】思考分析：若下列溶液中只含有Fe2+、Fe3+中的任意一种， 能否利用NaOH将二者辨别 实验操作 实验现象 Fe2+ Fe3+ 生成 红褐色沉淀 生成白色沉淀，快速变为灰绿色，一段时间后变为红褐色 知识精研 一、Fe2+、Fe3+的检验 2. Fe2+、Fe3+的检验 若溶液中同时含有Fe2+和Fe3+， Fe(OH)3的红褐色沉淀会将Fe(OH)2颜色覆盖，无法鉴别 用什么试剂可以实现：专一灵敏地检验Fe3+？ 知识精研 一、Fe2+、Fe3+的检验 2. Fe2+、Fe3+的检验 【任务1-3】实验观察：在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeCl2溶液，各滴入几滴KSCN溶液。观察并记录现象。 知识精研 一、Fe2+、Fe3+的检验 2. Fe2+、Fe3+的检验 滴入KSCN溶液现象 原理 FeCl3 溶液 FeCl2 溶液 —————— 滴入 KSCN溶液 溶液变为红色 滴入 KSCN溶液 溶液无明显变化 Fe3+ + 3SCN- ⇌ Fe(SCN)3 (红色配合物) 【特别注意】不是生成“红色沉淀” 知识精研 一、Fe2+、Fe3+的检验 2. Fe2+、Fe3+的检验 Fe2+、Fe3+的专用检验剂 KSCN是Fe3+的专用检验剂，使溶液变为红色； 其特点是“专一且灵敏”，不受其它离子干扰，也不受离子浓度影响； Fe2+也有专用检验剂：K3[Fe(CN)6]（铁氰化钾），别名：赤血盐 与Fe2+结合生成蓝色沉淀 知识精研 一、Fe2+、Fe3+的检验 2. Fe2+、Fe3+的检验 【任务1-4】思考分析：从化合价角度分析， Fe2+有什么区别于Fe3+的性质？ 如何利用该性质检验Fe2+？ 0 +2 +3 化合价 物质 类别 盐 Fe2+ Fe3+ 处于常见价态中的最高价 → 氧化性 处于中间价态 → 既有氧化性又有还原性 Fe3+ Fe2+ 知识精研 一、Fe2+、Fe3+的检验 2. Fe2+、Fe3+的检验 【任务1-4】思考分析：从化合价角度分析， Fe2+有什么区别于Fe3+的性质？ 如何利用该性质检验Fe2+？ 【方法一】(酸性)KMnO4法 取少量样品 溶液于试管中 滴加少量酸性高锰酸钾溶液 若紫红色褪色， 则溶液中含有Fe2+ 若无明显变化， 则溶液中不含Fe2+ 知识精研 一、Fe2+、Fe3+的检验 2. Fe2+、Fe3+的检验 【任务1-4】思考分析：从化合价角度分析， Fe2+有什么区别于Fe3+的性质？ 如何利用该性质检验Fe2+？ 【方法二】 KSCN-氧化剂法 取少量样品 溶液于试管中 滴加 KSCN溶液 无明显变化 说明此时溶液中不含Fe3+ 滴加 氯水/H2O2 溶液变为红色 加入氧化剂后溶液中出现Fe3+，即可证明原溶液中存在Fe2+ 2Fe2++Cl2= 2Fe3+ +2Cl- 析典破难 补铁口服液中含Fe2+，同时含还原性的维生素C，步骤1中滴加KSCN溶液不变色，因此可说明口服液中不含Fe3+，步骤2滴加氯水可将Fe2+氧化为Fe3+，而KSCN溶液遇Fe3+会变红，据此分析。A．步骤1中滴加KSCN溶液不变色，而KSCN溶液遇Fe3+会变红，因此可说明口服液中不含Fe3+；B．氯水具有强氧化性，滴加氯水是将Fe2+氧化为Fe3+，而非还原；C．步骤 2 中Cl2能将Fe2+氧化为Fe3+，根据 “氧化剂的氧化性强于氧化产物”，可知Cl2的氧化性强于Fe3+，；D．维生素 C 具有还原性，可防止Fe2+被氧化为Fe3+，有利于人体对Fe2+（易被吸收的铁形态）的吸收 方法总结 【例1】探究某补铁口服液中铁元素价态的实验如图所示。下列说法错误的是( ) 已知：该补铁口服液中还含有维生素C(具有还原性)等物质 A．步骤1可知此补铁口服液中不含Fe3+ B．步骤2滴加氯水可将Fe2+还原为Fe3+ C．步骤2可知Cl2的氧化性强于Fe3+ D．维生素C有利于人体对铁元素的吸收 B 析典破难 （1）KSCN溶液显红色只能说明存在Fe3+，无法确定是否含有Fe2+ （2）原溶液可能原本含有Fe3+，通入Cl2后无法排除Fe3+的干扰，不能证明Fe2+存在 （3）红褐色沉淀是Fe(OH)3的特征，直接说明溶液中含有Fe3+ （4）白色沉淀变为红褐色可证明Fe2+存在，但Mg2+的白色沉淀可能被红褐色掩盖，无法确定不含Mg2+ 方法总结 【例2】下列离子的检验方法合理的是（ ） A．向某溶液中滴入KSCN溶液显红色，说明不含Fe2＋ B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋ 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，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋ C Fe2+、Fe3+的转化 02 知识精研 二、Fe2+、Fe3+的转化 1. 铁盐、亚铁盐性质分析 【任务2-1】思考分析：预测FeCl2的化学性质，说明你的预测的角度和依据。 类别 FeCl2 —— 盐 化合价 FeCl2—— Fe2+ 复分解反应…… Fe2+ → Fe3+ 还原性 Fe2+ → Fe 氧化性 知识精研 二、Fe2+、Fe3+的转化 2. 亚铁盐性质探究 【任务2-2】思考分析：如何验证FeCl2具有氧化性？ ①、如何证明FeCl2具有氧化性？ 加入还原剂（例如：活泼金属单质） 能与还原剂反应的物质，具有氧化性 Fe2+ → Fe ②、加入还原剂后，Fe2+向什么方向转化 +还原剂 知识精研 二、Fe2+、Fe3+的转化 【任务2-3】思考分析：如何验证FeCl2具有还原性？ ①、如何证明FeCl2的还原性？ 加入氧化剂，能与氧化剂反应的物质，具有还原性 ③、举例你认识的氧化剂 ②、加入氧化剂后，Fe2+向什么方向转化 Fe2+ → Fe3+ O2、Cl2、KMnO4、H2O2、HClO、HNO3、浓硫酸…… +氧化剂 2. 亚铁盐性质探究 知识精研 二、Fe2+、Fe3+的转化 【任务2-3】思考分析：如何验证FeCl2具有还原性？ 2. 亚铁盐性质探究 知识精研 二、Fe2+、Fe3+的转化 加入试剂 实验分析 新制氯水 （Cl2） 酸性 KMnO4溶液 2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- 5Fe2++ MnO4- + 8H+ = Mn2+ + 5Fe3+ + 4H2O FeCl2 MnO4- Mn2+ +7 +2 Fe2+ Fe3+ +2 +3 Fe2+ Fe3+ +2 +3 Cl2 Cl- 0 -1 氧化剂 还原剂 氧化剂 还原剂 2. 亚铁盐性质探究 知识精研 二、Fe2+、Fe3+的转化 2. 亚铁盐性质探究 Cl2、KMnO4、O2 H2O2、HClO、HNO3 +氧化剂 Fe2+表现 还原性 +还原剂 Mg、Al、Zn Fe2+表现 氧化性 探究程序 预测 设计 实验 结论 价类二维角度 药品、预期现象 收集证据 证据推理 知识精研 二、Fe2+、Fe3+的转化 3. 铁盐性质探究 【任务2-4】根据亚铁盐的学习思路，预测FeCl3化学性质， 并思考：如何验证FeCl3的氧化性？ ①、预测FeCl3化学性质 ②、如何验证FeCl3的氧化性 盐类通性、氧化性、特性（+KSCN) 加还原剂（例如：Fe、Cu、KI……) 知识精研 二、Fe2+、Fe3+的转化 3. 铁盐性质探究 氧化性 Fe3+ +Fe +KI (淀粉) +Cu Fe3+ Fe2+ Fe Fe2+ Fe3+ Fe2+ Cu Cu2+ Fe3+ Fe2+ I- I2 2Fe3+ + Fe = 3Fe2+ 2Fe3+ +Cu = 2Fe2+ + Cu2+ 2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2 亚铁盐溶液保存秘籍 刻蚀电路板原理 归中反应 电子工业上常用覆铜板制作印刷电路板，原理是：利用FeCl3溶液做腐蚀液，把覆铜板上不需要的铜腐蚀掉。预先设计好的电路在铜板上用蜡或不透水的物料覆盖，以保护铜线路不被腐蚀。 探究 利用覆铜板制作图案 知识精研 二、Fe2+、Fe3+的转化 3. 铁盐性质探究 知识精研 二、Fe2+、Fe3+的转化 3. 铁盐性质探究 【任务2-5】在”覆铜板制作”中，为使使用后的“腐蚀液”能得到充分利用，如何处理使用后的“腐蚀液”? 先加人适量的铁粉与废液中Cu2+反应，回收铜 再向废液中加人氯水等氧化剂，实现FeCl3溶液的再生 知识精研 二、Fe2+、Fe3+的转化 4. 归纳：Fe2+、Fe3+的转化 0 +2 +3 化合价 物质 类别 盐 Fe2+ Fe3+ 单质 Fe Cl2、KMnO4、O2 H2O2、HClO、HNO3 +氧化剂 +还原剂 Mg、Al、Zn Fe、Cu、KI… +还原剂 归纳：Fe2+、Fe3+的转化 ①、氧化还原性特点： Fe3+只有氧化性 Fe2+既有氧化性又有还原性 （主要表现还原性） ②、利用Fe2+、 Fe3+的性质可以实现二者的相互转化 析典破难 【例1】为了探究铁及其化合物的氧化性或还原性，某同学设计如下实验操作，对应的实验现象、实验结论及离子方程式均正确的是（ ） B 实验操作 实验现象 实验结论 离子方程式 A 向FeCl2溶液中加入 Zn片 浅绿色溶液变为无色，有黑色固体生成 Fe2+具有还原性 B 向FeCl2溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变为棕黄色 Fe2+具有还原性 C 向FeCl3溶液中加入铁粉 棕黄色溶液变为浅绿色 Fe具有还原性 D 向eCl3溶液中加入铜粉 蓝色溶液变为棕黄色 Fe2+具有还原性 析典破难 （1）锌具有还原性，氯化亚铁溶液中+2价的铁具有氧化性，能氧化锌，A错误 （2）氯化亚铁溶液为浅绿色，向氯化亚铁溶液中滴加新制氯水，+2价的铁被氯水氧化生成+3价的铁，溶液由浅绿色变为棕黄色，离子方程式正确，B正确 （3）向FeCl3溶液中加入铁粉，发生反应生成氯化亚铁，棕黄色溶液变为浅绿色, C错误 （4）反应前氯化铁溶液为棕黄色，Fe3+具有氧化性，与铜发生反应生成氯化亚铁和氯化铜蓝色溶液，D错误 方法总结 析典破难 向CuO和铁粉的混合物中加入一定量的稀硫酸，可能发生的反应有CuO＋H2SO4==CuSO4＋H2O、Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑、Fe＋CuSO4==FeSO4＋Cu。当反应停止后，滤出不溶物，并向滤液中插入一枚铁钉，发现铁钉无任何变化，说明滤液中不含H2SO4和CuSO4，滤液是FeSO4溶液，不溶物一定含有铜，可能含有铁。 方法总结 【例2】向CuO和铁粉的混合物中，加入一定量的稀硫酸，并微热，当反应停止后，滤出不溶物，并向滤液中插入一枚铁钉，发现铁钉并无任何变化。根据上述现象，确定下面结论正确的是（ ） A．不溶物一定是Cu B．不溶物一定含铜，但不一定含铁 C．不溶物一定是Fe D．溶液中一定含有Fe2＋，但不一定含有Cu2＋ B 检验食品中的铁元素 03 知识精研 三、检验食品中的铁元素 1. 检验食品中的铁元素 检验食品中的铁元素 【研究目的】 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。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。 【研究任务】 菠菜、芹菜、黑木耳、蛋黄和动物内脏等食品中富含铁元素。请以“菠菜中铁元素的检 验”为例（你也可以选择其他食品）进行研究。 （1）查阅资料。 通过互联网，以“菠菜中铁元素的检验”为关键词搜索相关资料，收集检验菠菜中铁 元素的方法。整理并分析资料，为确定实验方案做准备。 （2）确定实验方案。 根据学校的实验条件，确定制备和检验试验样品的实验步骤，准备实验所需的仪器和 用品等。 （3）进行实验。 根据实验方案进行实验，检验食品中是否含有铁元素 知识精研 三、检验食品中的铁元素 2. 食物中铁元素的定性检验 【任务3-1】思考：生活中哪些食物中富含铁元素？如何检验Fe在食物中的存在形式？ 知识精研 三、检验食品中的铁元素 2.食物中铁元素的定性检验 菠菜中铁元素定性检验 酸浸 灼烧 研磨 切碎 过滤 取样 研磨 溶解 过滤 检验 知识精研 三、检验食品中的铁元素 3.食物中铁元素的定量检验 【任务3-2】思考：菠菜中的铁元素含量具体有多少？如何对菠菜中的铁元素进行定量检验？ 过滤 加入双氧水 Fe(OH)3沉淀 溶液中Fe2+、Fe3+的质量不易直接测量，可以将离子转化为沉淀 通过测量沉淀的质量来计算铁元素的质量 知识精研 三、检验食品中的铁元素 3.食物中铁元素的定量检验 菠菜中铁元素定量检验 Fe3+溶液 Fe2+溶液 O2 OH- Fe(OH)3 OH- Fe(OH)2 Fe2O3 【方案1】沉淀法 将铁元素转化为Fe(OH)3，过滤、洗涤、干燥后称量，计算铁元素含量 【方案2】灼烧法 将铁元素转化为Fe(OH)3过滤、洗涤、干燥后灼烧，称量Fe2O3质量计算铁元素含量 知识精研 三、检验食品中的铁元素 3.食物中铁元素的定量检验 菠菜中铁元素定量检验 Fe3+溶液 Fe2+溶液 OH- Fe(OH)3 氧化剂 Fe2O3 【方案3】转化沉淀法 用氧化剂将补铁剂中亚铁盐全部氧化为铁盐，加碱沉淀后过滤、洗涤、干燥灼烧后称量氧化铁质量，再进行计算 知识精研 三、检验食品中的铁元素 3.食物中铁元素的定量检验 菠菜中铁元素定量检验 计算菠菜中铁元素的质量分数 Fe的摩尔质量在Fe2O3总摩尔质量中的占比 实验最终所得 Fe2O3固体质量 实验样品质量 析典破难 【例1】武夷山大红袍素有茶中之王的美誉。检验茶叶中是否含铁元素的操作方案如图所示，下列说法不正确的是 （ ) A．“操作①”应在烧杯中灼烧 B．“操作②”用热水或搅拌均可加速溶解 C．“操作③”用到的玻璃棒作用是引流 D．“操作④”若检验过程中加KSCN没有出现血红色溶液，则滤液中不含Fe3+ A （1) 灼烧固体用坩埚 （2）使用热水，温度升高，可以加快溶解速率，搅拌也可加速溶解 （3）过滤用到的玻璃仪器是漏斗、烧杯、玻璃棒，玻璃棒作用是引流 （4）加入KSCN没有出现血红色溶液，则滤液中不含Fe3+ 方法总结 析典破难 【例2】某实验小组用如下实验用品检验黑木耳中铁元素。下列说法错误的是 ( ) A．将黑木耳灼烧灰化，选用的仪器有①、②、⑥、⑦和⑨ B．用浓硝酸溶解木耳灰并获得滤液，选用的仪器有④、⑤、⑦和⑩ C．检验滤液中的Fe3+，选用③、⑧和⑩ D．利用上述仪器也可进行硫酸铜结晶水含量的测定 D 知识融通 能力跃迁 1、（24-25高二下·上海徐汇·期末）自然界的含硫物质有一部分是以硫酸盐形式存在的，下列硫酸盐一般不能在自然界稳定存在的是（ ） A．BaSO4 B．CuSO4 C．FeSO4·7H2O D．KAl(SO4)2·12H2O C 能力跃迁 2、（24-25高二下·浙江温州·期末）关于铁及其化合物的性质，下列说法不正确的是（ ） A．Fe3+可用足量的Zn还原为Fe B．Cu + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Cu2+，说明氧化性： Fe3+ > Cu2+ C．足量的Fe在氯气中燃烧生成FeCl2 D．1mol FeC2O4与足量酸性KMnO4溶液反应，转移3mol电子 C 能力跃迁 3、（25-26高一上·全国·课堂例题）下列离子的检验方法合理的是（ ） A．向某溶液中滴入KSCN溶液显红色，说明不含Fe2＋ B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋ 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，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋ C 能力跃迁 4、（24-25高一上·吉林松原·期末）某研究性学习小组从腐蚀印刷电路板的废液(含有FeCl2、FeCl3、CuCl2)中回收铝并制备氯化铁晶体，设计流程如图所示。下列说法错误的是（ ） D A．试剂a是铁粉，试剂b是盐酸，试剂c可以是氯气 B．操作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都用到玻璃棒 C．操作Ⅲ包含的步骤有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥 D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+ 能力跃迁 5、一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示。下列说法错误的是（     ） A．配制FeSO4溶液时需加入铁粉 B．实验时先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液 C．装置N的作用是液封，并判断装置M中的空气是否排尽 D．用铁粉代替Na2CO3粉末，也能排尽空气 D 能力跃迁 6、（2025高一下·浙江温州·学业考试）某工厂的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+，为了减少污染并促进废物利用，工厂计划从该废水中回收FeSO4和金属铜。流程示意图如下： (1)加入试剂C的化学式为________ (2)写出加入试剂D发生反应的离子方程式为___________________________ (3)用FeSO4·7H2O处理含Cr2O72-的工业废水，将Cr2O72-离子转化为Cr3+，体现了FeSO4·7H2O具有__________________ (填写“氧化性”或“还原性”) (4)下列说法正确的是______ A．操作I和操作Ⅱ均为过滤 B．可用KSCN溶液来检验FeSO4·7H2O是否变质 C．操作Ⅲ可以采用蒸发结晶 D．试剂D可以选用盐酸 Fe Fe+2H+=Fe2++H2↑ 还原性 AB 感谢观看 人教版必修第一册 高效培优系列 分层精准培优，助力全面提升 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn EVCapture4.2.3软件录制 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.42 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) $