高中化学 第二章第3节第2课时 探究铁及其化合物的氧化性和还原性同步辅导与检测课件 鲁科版必修1.ppt

第3节氧化剂和还原剂第2课时探究铁及其化合物的氧化性和还原性 元素与物质世界 1 复习巩固物质分类方法 2 进一步理解氧化还原反应 氧化剂和还原剂 氧化性和还原性等概念 以铁及其化合物为例 熟悉从氧化还原反应的角度研究物质的性质 掌握探究物质氧化性和还原性的过程方法 3 通过实验 培养学生实验操作能力 观察能力和探究分析问题的能力 知识清单 铁和铁的化合物的存在 1 铁元素在自然界中的含量和存在形态 铁元素在地壳中的质量分数为4 65 处于第 位 仅次于 和 在自然界里有 种存在形态 游离态的铁存在于 中 而更多的是以 价和 价的化合态存在 2 铁的化合物在自然界中主要以 的形式存在 如黄铁矿 主要成分是 赤铁矿 主要成分 磁铁矿 主要成分 1 四氧硅铝两游离态和化合态陨石 2 32 矿石fes2fe2o3fe3o4 综合拓展 铁的氧化物 feo fe2o3 fe3o4性质的比较 特别提示 铁在自然界中主要以矿石的形式存在 如黄铁矿 赤铁矿 磁铁矿等 也有单质的形式 如陨铁 尝试应用 1 家庭生活中下列做法不能防止菜刀生锈的是 a 菜刀使用完后 用水洗净 并擦干b 久置不用时在菜刀表面涂一层食用油c 把菜刀存放在潮湿的地方d 用不锈钢菜刀取代普通菜刀 解析 厨房菜刀生锈是常见的现象 如何防止或减少菜刀的生锈是人们常提的问题 通过对 铁 知识的学习 同学们就可以解决这个问题 因为铁的生锈是需要一定的外界条件的 如潮湿的环境就给铁生锈创造了有利的机会 所以设法隔绝水与菜刀的接触 如选项a b 或者改变菜刀的内部结构 如选项d 就可以防止其生锈 答案 c 知识清单 铁及其化合物的重要化学性质 1 铁及其化合物的重要化学性质 1 铁单质具有 如它能将硫酸电离出的 还原生成 能被氯气氧化生成 被氧气氧化生成 1 还原性h 氢气fecl3fe3o4 2 含有 3价铁元素的化合物通常具有氧化性 如在溶液中 氯化铁可以把金属铁 铜等 本身被还原成 其离子方程式分别为 3 含有 2价铁元素的化合物通常既具有氧化性 又具有还原性 如在溶液中 氯化亚铁可以被金属锌 可以被氯气 其离子方程式分别为 2 fe3 的检验向氯化铁溶液中滴入硫氰酸钾溶液 溶液立即出现血红色 反应的离子方程式为 3 铁的作用铁元素是生物体中含量最高的生命必需的微量元素 如果人体缺铁 就会出现 症状 如果因为某原因使血红蛋白分子中的fe2 被 成fe3 这种血红蛋白分子就会丧失 功能 使人出现 症状 而危及生命 综合拓展 1 fe2 与fe3 的鉴别 1 直接观察颜色 fe2 的溶液呈浅绿色 fe3 的溶液呈棕黄色 2 利用显色反应fe2 的溶液 kscn或nh4scn溶液 溶液不呈红色 fe3 的溶液 kscn或nh4scn溶液 溶液呈血红色 有关离子方程式 fe3 scn fe scn 2 3 利用铁化合物沉淀的颜色fe2 的溶液 naoh溶液 出现白色沉淀 迅速变为灰绿色 最后变为红褐色 fe3 的溶液 naoh溶液 出现红褐色沉淀 有关反应式 fe2 2oh fe oh 2 4fe oh 2 2h2o o24fe oh 3 fe3 3oh fe oh 3 4 利用fe3 的氧化性 fe2 的溶液 cu片 无明显现象 fe3 的溶液 cu片 铜被腐蚀 溶液变为蓝绿色 有关离子方程式 2fe3 cu2fe2 cu2 fe2 的溶液 淀粉ki试纸 试纸不变蓝 fe3 的溶液 淀粉ki试纸 试纸变蓝 有关离子方程式 2fe3 2i 2fe2 i2 5 利用fe2 的还原性 fe2 的溶液 酸性kmno4溶液 kmno4溶液紫色褪去 fe3 的溶液 酸性kmno4溶液 kmno4溶液紫色不褪 fe2 的溶液 氯水 溶液变为棕黄色 fe3 的溶液 氯水 无明显现象 有关离子反应式 2fe2 cl22fe3 2cl 注意 以上方法以kscn溶液鉴别最常用 2 铁及其化合物的相互转化示意图特别提示 fe2 与fe3 的鉴别是考试中常考的重点 要记住常用试剂及其方法 拓展自己的思维 尝试应用 2 要证明某溶液中不含fe3 而可能含有fe2 进行如下实验操作时最佳顺序为 加入足量氯水 加入足量kmno4溶液 加入少量nh4scn溶液a b c d 解析 fe3 与fe2 重要区别就是 遇scn 是否显红色 利用这一性质 先往其中加一定量的nh4scn溶液 若不显红色 则说明没有fe3 加入氧化剂如氯水 新制的为浅绿色 实际中多为无色透明 fe2 变成fe3 显红色 高锰酸钾溶液为紫红色 用它做氧化剂效果很不明显 答案 c 铁及其化合物的相互转化 下列物质反应后一定有 3价铁生成的是 过量的fe与cl2反应 fe与过量稀h2so4反应后 再向其中加h2o2 fe no3 2溶液中加少量盐酸 fe和fe2o3的混合物溶于盐酸中a 只有 b 只有 c 只有 d 全部 解析 中的cl2氧化性强 它能将铁氧化为 3价 由于不是在溶液中反应 因此过量的铁不会将氯化铁还原 中fe与稀h2so4反应只能生成fe2 向其中加h2o2后 由于h2o2是一种常见的氧化剂 能将fe2 氧化成fe3 从表面上看不会发生反应 但实际上发生了fe2 被h 和硝酸根离子氧化的反应 中首先发生fe与盐酸生成fecl2 fe2o3与盐酸生成fecl3的反应 但题中未给出反应物间相对量的关系 若铁是足量的 则能将生成的fecl3全部还原为fecl2 答案 c名师点睛 涉及铁的化合价转化的题目 应从氧化剂的强弱 反应条件及反应物间的相对量进行分析 铁的0价 2价 3价在一定条件下均可相互转化 在分析具体问题时 应善于抓住转化的条件 挖掘出隐含的反应 变式训练 1 将适量铁粉放入三氯化铁溶液中 完全反应后 溶液中的fe3 和fe2 浓度相等 则已反应的fe3 和未反应的fe3 的物质的量之比是 a 2 3b 3 2c 1 2d 1 1 解析 fe3 有较强的氧化性 与fe反应如下 2fe3 fe 3fe2 由题意知反应后 c fe3 c fe2 而要生成3molfe2 需消耗2molfe3 显然n 反应fe3 n 未反应fe3 2 3 答案 a 铁及其化合物的应用 铁酸钠 na2feo4 是水处理过程中使用的一种新型净水剂 已知它的氧化性强于kmno4 在反应中被还原为fe3 将它溶入浑浊的泥水中 既能起杀菌消毒作用 又能使泥沙沉降 试回答 1 制取铁酸钠的反应方程式为 2fe no3 3 16naoh 3cl22na2feo4 6nano3 6nacl 8h2o 该反应的氧化剂是 氧化产物是 2 铁酸钠能沉降泥沙的原因是 解析 1 上述反应虽然比较复杂 但只要我们熟练掌握氧化还原反应中各个概念 即可顺利解答 反应物中 cl2中cl元素的价态是0价 而在生成物nacl中cl元素的价态是 1价 化合价降低 因此 cl2是氧化剂 fe no3 3中的fe元素由 3价升高到 6价 na2feo4 na2feo4是fe no3 3被氧化以后的产物 即氧化产物 2 要求较高 但联系结合有关fe oh 3胶体的制备及性质 就不难回答 答案 1 cl2na2feo4 2 铁酸钠的还原产物fe3 能与水作用生成fe oh 3胶体 起到 净水 作用 名师点睛 天然水一般须经过消毒 净化之后才能饮用 最常用的消毒剂是氯气 但由于氯气对人体也有一定危害 故人们正在积极寻找高效 低毒的杀菌消毒剂 na2feo4就是其中的一种 na2feo4中的fe元素为非常规的 6价 因而具有很强的杀菌消毒能力 而其还原产物fe3 还能与水作用生成fe oh 3胶体 能起到 净水 的作用 变式训练 2 硫酸亚铁是一种可用于治疗缺铁性贫血的药剂 硫酸亚铁药片外表包有一层特制的糖衣 以保护硫酸亚铁不被空气中的氧气氧化成硫酸铁 硫酸铁无治疗贫血的药效 试设计一个实验方案 验证某硫酸亚铁药片是否被氧化 写出主要实验步骤 现象和有关离子反应方程式 1 主要步骤 2 离子方程式 1 刮去药片的糖衣 把药片研碎 放在烧杯中加少量蒸馏水溶解 滴几滴kscn溶液 溶液显红色 可知部分或全部硫酸亚铁被氧化 2 fe3 scn fe scn 2 实验探究 用下面两种方法可以制得白色的fe oh 2沉淀 方法一 用不含fe3 的feso4溶液与用不含o2的蒸馏水配制的naoh溶液反应制备 1 用硫酸亚铁晶体配制上述feso4溶液时还需加入稀h2so4和 2 除去蒸馏水中溶解的o2常采用 的方法 3 生成白色fe oh 2沉淀的操作是用长滴管吸取不含o2的naoh溶液 插入feso4溶液液面下 再挤出naoh溶液 这样操作的理由是 方法二 在如右图装置中 用naoh溶液 铁屑 稀h2so4等试剂制备 1 在试管 里加入的试剂是 2 在试管 里加入的试剂是 3 为了制得白色fe oh 2沉淀 在试管 和 中加入试剂 打开止水夹 塞紧塞子后的实验步骤是 4 这样生成的fe oh 2沉淀能较长时间保持白色 其理由是 解析 方法一 1 由于fe2 具有较强的还原性 易被氧化为fe3 故在配好的溶液中常加一枚铁钉或适量铁屑以防止其氧化 2 由于气体的溶解度随温度升高而迅速减小 故可用加热的方法除去蒸馏水中溶解的o2 3 空气中含有大量的o2 为防止生成的fe oh 2沉淀与空气接触 需将吸取的naoh溶液的滴管插入液面以下后再挤出 方法二 1 由所给试剂及装置特点知 试管 为封闭系统 应为产生h2并排净溶液中的空气及液面上方空气的装置 故 中加入的试剂为铁和稀h2so4 2 试管 中加入的试剂为naoh 3 为确保实验在无氧状态下进行 必须把系统中的o2排除干净 故接下来的操作应为检验试管 出口处排出的氢气纯度 当产生氢气较纯时再夹紧止水夹 4 由于试管 中产生的h2充满了 两支试管 外界空气不易进入 即fe oh 2是在h2的还原性气氛中产生的 故fe oh 2的白色沉淀可保持较长的时间 答案 方法一 1 铁屑 2 煮沸 3 避免生成的fe oh 2沉淀接触o2方法二 1 稀h2so4 铁屑 2 naoh溶液 3 检验试管 出口处排出的氢气的纯度 当排出的h2纯净时 再夹紧止水夹 4 试管 中反应生成的h2充满了试管 和试管 且外界空气不容易进入 名师点睛 氢氧化亚铁由于容易被氧化而存在时间较短 所以对其实验的改进是考试的重点 通常考查的是氢氧化亚铁的实验室制备原理和操作方法 及选择操作方法的依据 并依此为基础考查学生设计和完成实验的能力 由此题我们可以看出 要提高设计和完成实验的能力 同学们必须扎扎实实做好以下六项工作 分析实验的目的 分析实验所依据的化学反应原理 分析实验的装置和仪器及使用注意事项 分析实验的基本操作步骤 为什么要这样操作 不这样操作有什么样的后果 分析实验后面所附的问题和讨论 真正理解相关问题 从安全性 环保性 减少污染 节约性 不浪费药品 效果性 现象明显 等角度出发 分析还能对该实验进行怎样的改进 变式训练 3 某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性 请回答下列问题 1 除胶头滴管外 你认为本实验必不可缺少的一种玻璃仪器是 2 请帮他们完成以下实验报告 实验目的 试剂 铁粉 fecl3溶液 fecl2溶液 氯水 锌片 铜片 实验记录 划斜线部分不必填写 实验结论 fe只有还原性 fe3 只有氧化性 fe2 既有氧化性 又有还原性 联想发散 根据以上结论判断 下列物质中既有氧化性 又有还原性的有 填序号 a cl2b nac na d cl e so2f no2 亚铁盐在溶液中易被氧化 而实验室中需要纯净的亚铁盐溶液 那么保存亚铁盐溶液时应该如何防止亚铁盐氧化 简述fe2 的检验方法 解析 本题是为了迎合新课标对同学们探究能力的要求而设计的 包括设计实验 选择仪器 填写实验报告以及对结果分析 综合 迁移的能力 其中 相对较难的是最后的联想发散部分的后两问 可以加入适量铁 假设亚铁离子被氧化成铁离子 会重新被铁还原 从而防止了亚铁离子被氧化 检验fe2 的方法不止一种 例如 在含有fe2 的溶液中加入naoh溶液 可以生成白色的氢氧化亚铁沉淀 而氢氧化亚铁具有很强的还原性 少量氢氧化亚铁立即被溶解在水中的氧气氧化使沉淀颜色变为灰绿色 然后逐渐被空气中的氧气氧化