2019_2020学年高中化学第2章元素与物质世界第3节第3课时探究铁及其化合物的氧化性或还原性学案鲁科版.docx

探究铁及其化合物的氧化性或还原性核心素养发展目标1.能列举含铁元素的单质及其化合物，从氧化还原的角度认识铁及其重要化合物的主要性质。2.掌握Fe、Fe2、Fe3之间的转化及检验Fe3的方法。3.知道不同价态铁元素之间的相互转化。一、铁及其化合物的氧化性和还原性1.预测性质铁元素有0、2、3三种价态，根据化合价可能的变化可推测：(1)Fe：只有还原性。(2)Fe2：既有氧化性又有还原性。(3)Fe3：只有氧化性。2.实验探究(1)可供选择的试剂：FeSO4溶液、FeCl3溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KI溶液、0.1molL1KSCN溶液。淀粉溶液、稀硫酸、铁粉、锌片、铜片。(2)证明Fe3只有氧化性，需加入的还原剂有铁粉、铜片、KI溶液。(3)证明Fe2具有氧化性，可加入的还原剂有锌片，证明Fe2具有还原性，需加入的氧化剂有氯水、酸性KMnO4溶液。3.实验操作与现象(1)Fe3的氧化性实验操作实验现象实验结论加入KSCN溶液溶液呈红色，加入足量铁粉后，溶液变为浅绿色Fe3具有氧化性，Fe具有还原性，离子方程式：2Fe3Fe=3Fe2加入KSCN溶液，溶液呈红色，加入足量铜片后，溶液变为蓝色Fe3具有较强的氧化性，离子方程式：Cu2Fe3=2Fe2Cu2加KSCN溶液，溶液呈红色，加入KI溶液，溶液变黄色，加入淀粉溶液后，溶液变蓝色Fe3的氧化性强于I2的氧化性，离子方程式：2Fe32I=2Fe2I2(2)Fe2的氧化性和还原性实验操作实验现象实验结论加入KSCN溶液无明显变化，再加入氯水后，溶液变红色Fe2具有还原性，离子方程式：2Fe2Cl2=2Fe32Cl加入酸性KMnO4溶液，酸性KMnO4溶液紫色退去，溶液变黄色Fe2具有还原性，离子方程式：MnO8H5Fe2=Mn25Fe34H2O溶液由浅绿色变为无色Fe2具有氧化性，发生反应：Fe2Zn=FeZn2有白色沉淀生成，在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色Fe(OH)2不稳定，易被O2(空气)氧化，化学方程式：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(1)Fe、Fe2、Fe3的性质Fe只具有还原性。可被弱氧化剂(H、S、Cu2、I2、Fe3等)氧化成Fe2，被强氧化剂(O2、Cl2、Br2等)氧化成Fe3。Fe2既有氧化性，又有还原性。可被强氧化剂Cl2、Br2、O2、ClO、KMnO4(H)、HNO3、H2O2等氧化为Fe3；可被还原剂(Al、Zn、CO、C等)还原为Fe。Fe3只具有氧化性，可被还原剂(Fe、Cu等)还原为Fe2，被强还原剂(Al、Zn、CO等)还原为Fe。(2)Fe2、Fe3、Fe之间的相互转化关系(3)Fe2和Fe3的检验方法Fe3的检验方法：取少许待测溶液，滴加KSCN溶液，溶液显红色。Fe2的检验方法：取少许待测溶液，滴加KSCN溶液，无明显现象，再加氯水或H2O2，溶液呈红色。含Fe3和Fe2混合溶液中Fe2检验法：取少许待测溶液，滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色退去。检验FeO、Fe2O3、Fe3O4固体中铁元素价态时，应先溶于稀硫酸，再进行检验。用KSCN溶液能检验出微量的Fe3，故检验Fe3最好用KSCN溶液，一般不用NaOH溶液。例1能与Fe3反应，且能够证明Fe3具有氧化性的物质是()KSCNFeFeCl2CuNaOHA.B.C.D.答案D解析Fe3遇KSCN溶液呈红色，没有发生氧化还原反应；Fe3与FeCl2溶液不反应；Fe3与NaOH溶液反应生成Fe(OH)3，不是氧化还原反应；Fe和Cu能够与Fe3反应：2Fe3Fe=3Fe2，2Fe3Cu=2Fe2Cu2，Fe3做氧化剂。规律总结结合实验及氧化还原反应可知Cl2、H2O2、O2的氧化性Fe3的氧化性I2的氧化性。例2要证明某溶液中不含Fe3而可能含Fe2，进行如下实验操作时，最佳顺序是()加入足量氯水加入足量KMnO4溶液加入少量KSCN溶液A.B.C.D.答案C解析Fe3遇SCN呈现红色，而Fe2遇SCN不显红色。加入KSCN溶液不显红色证明无Fe3，再加氯水，如有Fe2，则可被氧化为Fe3，遇SCN显红色。KMnO4溶液也能氧化Fe2，但因其本身呈紫红色，使Fe3与SCN作用显示的红色不易观察。思维启迪(1)检验Fe2的最好方法是先加KSCN溶液(无明显现象)，再加氯水或H2O2(溶液变红色)，所加试剂顺序不能颠倒，若先滴入氯水或H2O2溶液，不能排除原溶液中Fe3的干扰。(2)检验Fe2时不用酸性KMnO4溶液代替氯水的原因是KMnO4溶液显紫红色。二、铁及铁的氧化物和氢氧化物1.铁的性质2.铁的氧化物及其性质氧化亚铁(FeO)四氧化三铁(Fe3O4)氧化铁(Fe2O3)俗名磁性氧化铁铁红色态黑色粉末黑色晶体红棕色粉末Fe价态22，33与盐酸反应FeO2H= Fe2H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2OFe2O36H=2Fe33H2O与CO反应FeOCO FeCO2Fe3O44CO3Fe4CO2Fe2O33CO2Fe3CO23.铁的氢氧化物及其性质氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2颜色、状态红褐色固体白色固体溶解性不溶于水不溶于水酸碱性弱碱性弱碱性受热不稳定2Fe(OH)3 Fe2O33H2O与非氧化性酸(HCl)的离子反应Fe(OH)33H= Fe33H2OFe(OH)22H= Fe22H2O与氧气反应不反应4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3制备Fe33OH= Fe(OH)3Fe22OH=Fe(OH)2例3下列叙述正确的是()铁能被磁铁吸引可以通过化合反应得到FeCl2和Fe3O4Fe在纯氧中燃烧可得Fe2O3Fe2O3不可与水反应得Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制Fe(OH)3Fe(OH)2在空气中加热，可得FeOA.B.C.D.答案A解析铁能被磁铁吸引；2FeCl3Fe=3FeCl2、3Fe2O2Fe3O4都属于化合反应；中铁在纯氧中燃烧可得Fe3O4；Fe(OH)3可通过4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3化合反应制得；Fe(OH)2在空气中加热，得到的是Fe2O3。例4当向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯底部不可能出现的是()A.有铜无铁B.有铁无铜C.有铁有铜D.无铁无铜答案B解析向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，因为铁的还原性比铜强，Fe3先与铁反应，铁消耗完后才能与铜反应。所以可能出现四种情况，只消耗部分铁、消耗全部铁、消耗全部铁和部分铜、消耗全部铁和全部铜，不可能出现只消耗铜而余下铁的情况。规律总结氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，可以认为氯化铁先与铁粉反应，后与铜粉反应；氯化铁和氯化铜的混合溶液中加入铁粉，可认为铁粉先与Fe3反应，再与Cu2反应。铁及其化合物之间的转化关系1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)铁元素是地壳中含量最高的金属元素()(2)磁铁矿的主要成分是Fe2O3()(3)Fe3O4中的铁元素有2价和3价，Fe3O4是混合物()(4)由于铁主要以化合态存在，所以工业炼铁需加入还原剂()(5)取少量溶液，滴加KSCN溶液后呈红色，说明溶液中存在Fe3()(6)FeCl3溶液中滴加适量的KSCN溶液，会产生红色沉淀()(7)实验室在保存FeSO4溶液时，常在试剂瓶中加入少量的铁屑()(8)Fe(OH)3、FeCl3、FeCl2、CuCl2均可由化合反应得到()(9)FeCl3溶液能与铜反应，可用于蚀刻印刷电路()(10)除去Fe2(SO4)3溶液中的FeSO4，获得Fe2(SO4)3溶液，可以选用酸性KMnO4溶液()2.下列有关铁及其化合物的说法正确的是()A.Fe在氧气中燃烧的产物是FeOB.向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液即可制得纯净的Fe(OH)2C.磁铁矿的主要成分是Fe3O4D.在自然界中，不可能有游离态的铁存在答案C解析铁在氧气中燃烧的产物是Fe3O4，A项错误；Fe(OH)2具有很强的还原性，在空气中迅速被氧化生成Fe(OH)3，B项错误；磁铁矿的主要成分是Fe3O4，C项正确；铁元素在自然界中可以以单质形态存在，如在陨石中，D项错误。3.某物质溶于盐酸后，再向溶液中滴加KSCN溶液，结果溶液颜色无变化，然后加入新制氯水，溶液呈红色，则这种物质是()A.FeCl3B.FeCl2C.Fe(OH)3D.Fe3O4答案B解析Fe3O4与HCl反应，既有FeCl3生成，又有FeCl2生成。4.下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述不正确的是()A.氢氧化亚铁易被空气氧化B.氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀C.可利用如图所示装置制备氢氧化亚铁D.实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸答案B解析氢氧化亚铁在空气中不稳定，会被空气中的氧气氧化成氢氧化铁，A项正确；氢氧化亚铁为白色沉淀，B项不正确；植物油密度比水小，位于上层，且将盛有NaOH溶液的胶头滴管伸入液面以下，可防止生成的氢氧化亚铁被空气氧化，C项正确；实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸，主要是除去氢氧化钠溶液中溶解的O2，防止氢氧化亚铁被氧化，D项正确。5.向FeCl3、CuCl2的混合液中加入一定量的铁粉，充分反应后仍有固体存在。则下列判断不正确的是()A.加入KSCN溶液一定不变红色B.溶液中一定含有Fe2C.溶液中一定含有Cu2D.剩余固体中一定含有Cu答案C解析充分反应后仍有固体存在，则该固体可能为Cu或Fe和Cu的混合物，剩余固体不可能只有Fe，因为Fe与Cu2可以发生反应，溶液中不可能有Fe3，因为Fe3能与Cu或Fe反应，溶液中一定有Fe2，不一定有Cu2。6.根据铁及其化合物的性质，回答下列问题：(1)除去铜粉中混有的铁粉，可选用的试剂为_(填字母)。A.FeCl3溶液B.H2SO4溶液C.CuSO4溶液D.NaOH溶液涉及反应的离子方程式为_。(2)为了检验某未知溶液是否是FeCl2溶液，一位同学设计了以下实验方案加以证明。方案：向一支装有该未知溶液的试管中先通入氯气，再滴加KSCN溶液，溶液呈现红色，证明该未知溶液是FeCl2溶液，回答以下问题：你认为此方案是否合理_(填“合理”或“不合理”)，若不合理，要检验Fe2应如何操作？_ (若填“合理”，则此空不答)。(3)现向一支装有FeCl2溶液的试管中滴加氢氧化钠溶液，可观察到的现象是_，有关的化学方程式为_。(4)实验室在保存FeCl2溶液时为了防止FeCl2溶液变质，经常向其中加入铁粉，其原因是(用离子方程式表示)_。答案(1)BC2HFe=Fe2H2、FeCu2=CuFe2(2)不合理先加KSCN溶液，无现象，再加入氯水，溶液变成红色，则原溶液有Fe2(3)先出现白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色FeCl22NaOH=Fe(OH)22NaCl、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(4)2Fe3Fe=3Fe2解析(1)由于FeCl3不仅与Fe反应，而且与Cu反应，故A项不符；H2SO4和CuSO4溶液均能与Fe反应而不与Cu反应，故可除去铜粉中混有的铁粉；NaOH与Cu、Fe均不反应，无法除杂。(2)Fe2的检验要注意排除Fe3的干扰，若先通Cl2再滴加KSCN溶液，溶液呈现红色说明溶液中有Fe3，但无法说明Fe3来源于Fe2还是原溶液。(3)FeCl2与NaOH发生反应生成的Fe(OH)2，最终转化为Fe(OH)3。(4)FeCl2中的Fe2易被氧化成Fe3，有铁粉可防止Fe3生成。题组1铁及其化合物1.下列反应中，铁只能生成高价化合物的是()A.少量铁与稀硫酸反应B.铁丝在氧气中燃烧C.过量铁粉在氯气中燃烧D.Fe投入到CuSO4溶液中答案C解析C项，虽然铁粉过量，但因为不是在溶液中进行的反应，只能生成FeCl3。2.下列关于铁及其化合物的说法正确的是 ()A.铁是地壳中含量最多的金属元素，因此在日常生活中应用最广B.FeCl2溶液存放时，在溶液中放入少量的铁粉，目的是防止Fe2被氧化C.隔绝空气的情况下，FeCl2溶液中加入Na2O2后得到白色沉淀Fe(OH)3D.FeO、Fe2O3、Fe3O4均为铁的氧化物，并且都是黑色答案B解析地壳中含量最多的金属元素是铝，A错；Fe(OH)3为红褐色，C错；Fe2O3为红棕色，D错。3.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()A.B.C.D.答案B解析因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气(或空气)。原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；中液面加苯阻止了空气进入；由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。题组2Fe2和Fe3的检验4.检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁，可选用的试剂是()A.NaOHB.KMnO4(H)C.KSCND.铁答案B解析A项，加入氢氧化钠，因含有铁离子，可生成红褐色沉淀，不能检验是否含有亚铁离子；B项，亚铁离子具有还原性，可与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应，高锰酸钾溶液退色，可检验是否含有亚铁离子；C项，亚铁离子与KSCN不反应，不能检验是否含有亚铁离子；D项，铁与三价铁离子反应，但不能检验是否含有亚铁离子，应选B项。5.下列离子的检验方法合理的是()A.向某溶液中滴入硫氰酸钾溶液呈红色，说明不含Fe2B.向某溶液中通入氯气，然后再加入硫氰酸钾溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2C.向某溶液中加入氢氧化钠溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3D.向某溶液中加入氢氧化钠溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2，不含有Mg2答案C解析滴加硫氰酸钾溶液，溶液呈红色，证明存在Fe3而不能证明没有Fe2，A错误；若原溶液中含Fe2，通入氯气，氯气将Fe2氧化成Fe3，滴加硫氰酸钾溶液后显红色，若原溶液中不含Fe2而含有Fe3，通入氯气，加入硫氰酸钾溶液同样可以变红色，B错误；溶液中加入氢氧化钠溶液得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3，C正确；氢氧化镁为白色沉淀，能被红褐色沉淀掩盖，无法确定，D错误。6.将KSCN溶液加入到下列所指定的各溶液中，溶液不会显红色的是()A.加入足量的铁粉后的FeCl3溶液B.铁丝在足量氯气中燃烧后所得产物的水溶液C.长期暴露在空气中的绿矾溶液D.加入新制氯水后的FeCl2溶液答案A解析将KSCN加入溶液中，溶液不显红色，说明溶液中无Fe3。A项发生的反应为Fe2FeCl3=3FeCl2，溶液中无Fe3，正确；B项，所得产物溶于水后得到FeCl3溶液，会显红色，错误；C项溶液中的Fe2被空气中的氧气氧化为Fe3，会显红色，错误；D项发生的反应为Cl22FeCl2=2FeCl3，会显红色，错误。题组3Fe、Fe2、Fe3的相互转化7.在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，等反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是()A.Cu2B.Fe3C.Fe2D.H答案C解析反应结束后Fe剩余，则溶液中不可能有Cu2、Fe3、H。8.下列反应的离子方程式正确的是()A.Fe与FeCl3溶液反应：FeFe3=2Fe2B.Fe3O4与盐酸反应：Fe3O48H=3Fe34H2OC.Fe(OH)3与稀H2SO4反应：OHH=H2OD.Fe与CuSO4溶液反应：FeCu2=CuFe2答案D解析A项，电荷不守恒，应为Fe2Fe3=3Fe2；B项，电荷不守恒，应为Fe3O48H=Fe22Fe34H2O；C项，Fe(OH)3不应拆分。9.下列反应中有三价铁生成的是()铁丝在空气中生锈向FeCl2溶液中通入足量Cl2将铁片置于CuCl2溶液中Fe(OH)2暴露在空气中向FeSO4溶液中滴加双氧水高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4A.B.C.D.全部答案C解析O2、Cl2、H2O2(双氧水)均可把Fe或二价铁氧化为三价铁，Fe3O4中既含二价铁，又含三价铁，Cu2只能把Fe氧化为Fe2。10.把一定量铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe2和Fe3的浓度恰好相等。则已反应的Fe3和未反应的Fe3的物质的量之比为()A.11B.12C.23D.32答案C解析发生反应的化学方程式为2Fe3Fe=3Fe2，设Fe为1mol，则消耗2molFe3生成3molFe2，由于反应后溶液中Fe2与Fe3浓度相等，则物质的量也相等，均为3mol，故已反应的Fe3与未反应的Fe3的物质的量之比为23。11.向一定量Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入1000mL0.1molL1的盐酸，恰好完全溶解，所得溶液中加KSCN无红色出现，若用足量CO还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量为()A.11.2gB.2.8gC.5.6gD.无法计算答案B解析加入盐酸反应后的溶液遇KSCN不变红，说明溶质为FeCl2，据质量守恒：n(Fe)n(HCl)0.1mol0.05mol，m(Fe)0.05mol56gmol12.8g。12.将1.12g铁粉加入25mL2molL1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是()铁有剩余，溶液呈浅绿色，Cl浓度基本不变往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色Fe2和Fe3的物质的量之比为61氧化产物与还原产物的物质的量之比为25A.B.C.D.答案B解析n(Fe)0.02mol，n(FeCl3)cV2molL10.025L0.05mol，由反应Fe2Fe3=3Fe2知，0.02mol铁粉完全反应需要0.04mol氯化铁。铁完全反应，氯化铁有剩余，Cl浓度基本不变，错误；氯化铁有剩余，往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色，正确；0.02molFe反应生成Fe2为0.06mol，Fe3剩余0.01mol，其物质的量之比为61，正确；氧化产物与还原产物均为氯化亚铁，Fe被氧化，氯化铁被还原，则氧化产物与还原产物的物质的量之比为12，错误。13.将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下溶液中存在的金属离子和金属单质。(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有_(用离子符号表示，下同)。(2)若氯化铜有剩余，则容器中可能有_。(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有_，一定还有_。答案(1)Fe3、Cu2(2)Fe2、Fe3或Fe2、Cu(3)Fe、CuFe2解析本题属于物质共存问题。解答时应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。本题涉及的反应有Fe2FeCl3=3FeCl2FeCuCl2=CuFeCl2Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3、Cu2，因为它们能发生上述反应。(2)若CuCl2有剩余，则容器中不可能有Fe，可能有Fe2、Fe3或Fe2、Cu。(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余，则容器中不可能有Fe、Cu，一定还有Fe2。14.某同学为了检验家中的一瓶补铁药(成分为FeSO4)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高锰酸钾溶液退色，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。请你填出该同学实验中出现以下现象时应得出的结论：(1)若滴入酸性高锰酸钾溶液后退色，滴入KSCN溶液后不变红，结论是_。(2)若滴入酸性高锰酸钾溶液后不退色，滴入KSCN溶液变红，结论是_。(3)若滴入酸性高锰酸钾溶液后退色，滴入KSCN溶液变红，结论是_。(4)能不能将KMnO4和KSCN滴入到同一试管中进行验证，为什么？试进行解释：_。答案(1)没有被氧化(2)完全被氧化(3)部分被氧化(4)不能，原因是KMnO4溶液呈紫红色，影响Fe3的检验；同时KSCN具有还原性，影响Fe2的检验解析加KMnO4溶液只要退色就说明含有Fe2，而加入KSCN溶液变红则说明含有Fe3。(1)高锰酸钾退色说明含有Fe2，KSCN溶液不变红说明无Fe3，从而确定药品没有被氧化。(2)高锰酸钾不退色说明无Fe2，KSCN溶液变红说明有Fe3，从而确定药品完全被氧化。(3)高锰酸钾退色说明含有Fe2，KSCN溶液变红说明含有Fe3，从而确定药品部分被氧化。(4)KMnO4溶液呈紫红色，Fe(SCN)3是红色，影响观察Fe(SCN)3的红色；同时KSCN具有较强的还原性，可以被KMnO4氧化，也影响Fe2的检验。15.电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。(1)检验溶液中Fe3存在的常用试剂是_，证明Fe3存在的现象是_，配制含Fe2的溶液时，常常向溶液中加入少量_，使被氧气氧化形成的Fe3还原为Fe2。(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式：_。(3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用下列