学高中化学 2.3.3 探究铁及其化合物的氧化性或还原性（探究导学课型）课件 鲁科版必修1.ppt

第3课时探究铁及其化合物的氧化性或还原性 1 以铁及其化合物为例 学会从氧化还原反应的角度认识物质的性质 并掌握铁及其化合物的相互转化关系 2 通过 铁及其化合物的氧化性和还原性 实验探究活动 学会探究物质氧化性或还原性的科学方法 3 了解铁与人体健康的关系 认识化学知识与人类生活的密切联系 铁及其化合物的氧化性或还原性 一 铁在自然界中的存在和物理性质1 铁元素在自然界中的存在形态有 2 铁元素在地壳中含量仅次于 居第 位 3 主要的物理性质 银白色 较高 比铜 铝差 被磁铁吸引 游离态和化合态 氧 硅 铝 四 二 铁的氧化物 铁红 磁性氧化铁 黑色 红棕色 黑色 难溶 难溶 难溶 2 3 2和 3 碱性氧化物 高温 三 铁的氢氧化物 白色 红褐色 2 3 2fe oh 3 fe2o3 3h2o fe2 2oh fe oh 2 fe3 3oh fe oh 3 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 四 铁及其化合物的氧化性和还原性1 预测与假设及相应实验方案验证 fe3 铁粉 铜粉 fe 氯水 稀硫酸 fe2 锌片 稀硝酸 锌片 稀硝酸 氯水 2 实验步骤 实验现象 1 fe3 的性质探究 加入kscn溶液 溶液呈红色 加入足量铁粉后 溶液退色 fe3 具有氧化性 fe具有还原性 离子方程式 fe 2fe3 3fe2 加入kscn溶液 溶液呈红色 加入足量铜片后 溶液红色消失 变为蓝色 fe3 具有较强氧化性 离子方程式 cu 2fe3 2fe2 cu2 2 fe2 的性质探究 加入kscn溶液 无明显现象 再滴加氯水溶液呈红色 fe2 具有还原性 离子方程式 2fe2 cl2 2fe3 2cl 溶液由浅绿色变为无色 fe2 具有氧化性 离子方程式 zn fe2 zn2 fe 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 2 o2 2h2o 4fe oh 3 1 fe在cl2中燃烧生成fecl3 而在o2中燃烧生成fe3o4 说明了什么 提示 cl2将fe全部氧化为fe3 o2只将fe部分氧化为fe3 说明cl2的氧化性比o2的氧化性强 2 fecl2除了利用铁与盐酸 氯化铜等的置换反应制取外 能通过化合反应制取吗 提示 能 可以通过化合反应得到 如2fecl3 fe 3fecl2 一 铁及其化合物的性质如图1是高炉炼铁 主要原料是铁矿石 焦炭 石灰石和空气 焦炭与氧气反应生成co2 同时放出大量热 供炼铁用 过量焦炭与co2反应生成co 最终在高温条件下co把fe2o3还原为铁 如图2是硫酸亚铁溶液 在实验室保存该试剂时常加入少量铁粉 1 写出高炉炼铁时主要的化学方程式 提示 碳与氧气反应生成二氧化碳 c o2 co2 过量焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳 co2 c 2co 三氧化二铁与一氧化碳反应 fe2o3 3co 2fe 3co2 高温 高温 2 为什么保存硫酸亚铁溶液时常加入少量铁粉 提示 fe2 具有较强的还原性 易被氧化变质 向盛放亚铁盐溶液的试剂瓶中加入少量铁粉的目的是防止fe2 被氧化为fe3 3 用硫酸亚铁溶液和naoh溶液制备fe oh 2时 为什么很难看到白色沉淀 提示 fe oh 2很容易被空气中的氧气氧化 白色沉淀迅速变成灰绿色 最后变成红褐色 4 fecl2溶液中混有少量fecl3时 如何除去杂质 思路分析 除杂问题首先要遵循的原则 不能引入新杂质 所以除去fecl2溶液中混有的fecl3时不能用锌粒 提示 向溶液中加入足量的铁粉 使fecl3和fe充分反应生成fecl2 然后过滤除去多余的fe 5 fecl3溶液中混有fecl2时 如何除去杂质 提示 向溶液中加入足量的氯水 使fecl2转化为fecl3 1 高中化学常见的黑色固体铁粉 纯的铁粉是银白色 mno2 木炭 cuo2 铁的反应特点 1 铁在化合物中主要有两种化合价 2价和 3价 2 铁和氯气 硝酸等强氧化剂生成fe3 3 铁和硫 稀硫酸 h 等弱氧化剂生成fe2 3 常见的有色溶液及其离子含fe2 的溶液 浅绿色 含fe3 的溶液 棕黄色 含cu2 的溶液 蓝色 含mno4 的溶液 紫红色 4 氢氧化亚铁的制备氢氧化亚铁极易被氧化 在制备氢氧化亚铁沉淀时应注意防止被氧化 一般是先将naoh溶液加热煮沸 从而赶出溶液中溶解的o2 硫酸亚铁溶液要现用现配 并用特制的长胶头滴管吸取后伸入naoh溶液底部 挤出硫酸亚铁溶液 从而得到白色氢氧化亚铁沉淀 典题训练 已知有以下物质相互转化 a是中学化学中常见的金属单质 试回答 1 写出下列物质的化学式 a b 2 写出由e转变成f的化学方程式 3 写出用kscn鉴别g溶液的离子方程式 向g溶液中加入a的有关离子方程式 4 将金属a浸入g的溶液中 当转移0 1mol电子时 金属a减轻的质量为 g 解题指南 解答本题时的关键信息为 1 a是能与盐酸反应的常见金属单质 2 b e f g中都含a元素且f是红褐色沉淀 解析 f是红褐色沉淀氢氧化铁 a是单质铁 与盐酸反应生成氢气j和氯化亚铁b 氯化亚铁与c溶液反应生成白色沉淀 该沉淀可在空气中被氧化成红褐色沉淀 则e为fe oh 2 f为fe oh 3 c为强碱溶液 d溶液中含有cl 氢氧化铁与盐酸反应生成氯化铁g 铁与氯化铁反应 转移0 1mol电子时消耗0 05mol铁 即2 8g 答案 1 fefecl2 2 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 3 fe3 3scn fe scn 32fe3 fe 3fe2 4 2 8 二 fe2 与fe3 的检验与相互转化如图是fe fe2 和fe3 之间的转化关系 由于该转化关系呈三角形 所以该图又称为 铁三角 1 铁粉和稀硫酸反应的实验 如何证明产物不是fe3 提示 向反应后的溶液中滴加kscn溶液 若溶液不变红 说明产物中不含fe3 2 若用过量的锌和fecl3溶液反应 产物是fecl2吗 提示 产物不是fecl2 因为锌比铁活泼 所以过量的锌会和fecl2反应生成fe 锌的表面会变黑 3 先向溶液中滴加少量氯水 再加kscn溶液 溶液变为红色 能否证明溶液中含有fe2 提示 不能证明含有fe2 因为若原溶液中含有fe3 溶液也变红色 干扰fe2 的检验 4 写出下列转化关系中的化学方程式或离子方程式 提示 fefe2 fe 2h fe2 h2 zn fe2 fe zn2 fefe3 2fe 3cl2 2fecl33co fe2o3 2fe 3co2 fe2 fe3 2fe2 cl2 2fe3 2cl 2fe3 fe 3fe2 点燃 高温 fe3 和fe2 的检验 1 常用的检验方法 浅绿 棕黄 生成白色沉淀 迅速变灰绿色 最后变红褐色 红褐 红 2 注意事项 检验溶液中的fe3 通常用kscn溶液 检验溶液中的fe2 通常先加入kscn溶液 再加新制氯水 典题训练 下列各组物质充分反应后 再加kscn溶液一定显红色的是 a 铁粉和稀硫酸反应后的溶液b 向fecl3溶液中加入过量铁粉c 带锈的铁片放入稀硫酸中d 四氧化三铁和盐酸反应后的溶液 解析 选d kscn溶液遇fe3 显红色 铁粉和稀硫酸反应生成硫酸亚铁 a错误 过量铁粉与fecl3溶液反应生成fecl2 b错误 带锈的铁片放入稀硫酸中 表层的铁锈fe2o3与稀硫酸反应生成fe3 但是内层过量的铁单质会和fe3 反应生成fe2 所以c不对 d中四氧化三铁中的铁元素有 2和 3两种价态 和盐酸反应后的溶液一定含有fe3 所以d正确 变式备选 向一定量的fe feo fe2o3的混合物中 加入100ml1mol l 1的盐酸 恰好使混合物完全溶解 放出224ml 标准状况 的气体 向所得溶液中加入kscn溶液无红色出现 若用足量的co在高温下还原相同质量的混合物 能得到铁的质量为 a 11 2gb 5 6gc 2 8gd 无法确定 解析 选c 首先注意四个条件 100ml1mol l 1的盐酸中hcl的物质的量为0 1mol 标准状况224ml气体的物质的量为0 01mol 反应后加kscn溶液无红色出现 说明反应后无fe3 溶液中只有fecl2 两次反应的fe feo fe2o3混合物的质量相同 根据 混合物与盐酸反应后只有fecl2 说明混合物中的铁原子的总物质的量是hcl的一半 即铁为0 05mol 再根据 可知等量的混合物被足量co还原后的铁单质也是0 05mol 所以铁的质量是0 05mol 56g mol 1 2 8g 一 选择题1 多选 下列关于铁及其化合物的说法不正确的是 a 铁元素是地壳中含量最多的金属元素b 铁与稀盐酸反应的化学方程式 fe 2hcl fecl2 h2 c 氧化铁 氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物d 铁在熔融状态下能导电 故铁是电解质 解析 选a d 铝元素是地壳中含量最多的金属元素 铁是单质 不是化合物 所以铁不是电解质 2 为了检验某feso4溶液是否变质 可向溶液试样中加入 a naoh溶液b 铁片c kscn溶液d 石蕊试液 解析 选c feso4溶液中fe2 在空气中极易被氧化为fe3 故只要检验是否存在fe3 即可 a项 加入naoh溶液 fe2 与之反应生成白色沉淀 迅速变为灰绿色 最后变成红褐色沉淀 即使有fe3 也观察不到明显现象 而用kscn溶液检验 只有fe3 与之反应显红色 3 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kscn溶液a b c d 解析 选a 本题考查fe3 的检验和fe2 的还原性 及fe3 遇scn 会生成红色物质的特性 加入kscn溶液 溶液不变红证明无fe3 再加氯水 如有fe2 则可被氧化为fe3 而使kscn溶液变红色 kmno4也能氧化fe2 但kmno4本身为紫红色 使fe3 和kscn溶液显色反应不易观察 4 下列四种铁的化合物溶于稀盐酸 滴加kscn溶液后 没有颜色变化 再加入氯水即呈红色的是 a feob fe2o3c fecl3d fe2 so4 3 解析 选a 由题意可知 a中的fe2 遇scn 没有颜色改变 但滴加氯水后 生成fe3 溶液变为红色 发生下列反应 feo 2hcl fecl2 h2o 2fe2 cl2 2fe3 2cl fe3 3scn fe scn 3 5 下列各组离子因为发生氧化还原反应而不能大量共存的是 a na fe3 cl scn b ba2 no3 k oh c fe2 cl so42 oh d fe3 na i cl 解析 选d a中fe3 与scn 结合生成络合物fe scn 3 不符合题意 c中fe2 不能与oh 共存 是因为能生成fe oh 2沉淀 不符合题意 d中fe3 不能与i 共存 fe3 能将i 氧化 6 根据fe cu2 fe2 cu 2fecl3 cu 2fecl2 cucl2两个反应 判断fe3 fe2 cu2 的氧化性顺序为 a cu2 fe2 fe3 b fe3 fe2 cu2 c fe3 cu2 fe2 d fe2 fe3 cu2 解析 选c 依方程式fe cu2 fe2 cu 可知氧化性cu2 fe2 又因为2fecl3 cu 2fecl2 cucl2 可知氧化性fe3 cu2 所以选c 7 只用一种试剂可以区别na2so4 mgcl2 fecl2 fecl3 al2 so4 3 nh4 2so4六种溶液 这种试剂是 a ba oh 2b h2sc naohd agno3 解析 选c 本题极易错选a 在选ba oh 2的时候 na2so4 mgcl2和al2 so4 3不易区分 因为都能生成白色沉淀 虽然al2 so4 3在ba oh 2过量时 会部分溶解 但现象不会很明显 二 非选择题8 在如图装置中 用naoh溶液 铁屑 稀硫酸等试剂制备fe oh 2 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 再检验试管 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 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 1 由所给试剂及装置特点知 试管 为封闭系统 应为产生h2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置 故 中加入的试剂为铁屑和稀硫酸 2 试管 中加入的试剂为naoh溶液 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 出口处排出的氢气的纯度 当产生氢气纯净时再夹紧止水夹 由于试管 中产生的h2充满了 两支试管 使外界空气不易进入 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 1 稀硫酸 铁屑 2 naoh溶液 3 试管 中反应生成的h2充满了试管 和试管 使外界空气不容易进入 9 将铁粉 铜粉 fecl3溶液和cucl2溶液混合于某容器中充分反应 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剩余的金属单质 1 若铁粉有剩余 则容器中不可能有 2 若氯化铜有剩余 则容器中一定有 可能有 3 若氯化铁和氯化铜都有剩余 则容器中不可能有 一定有 4 若氯化铁有剩余 则容器中不可能有 解析 本题涉及到的反应有 fe 2fecl3 3fecl2 fe cucl2 cu fecl2 cu 2fecl3 cucl2 2fecl2 1 若铁粉有剩余 则容器中发生反应 和 fe3 和cu2 都因为反应消耗完不可能存在 溶液中只有fecl2了 2 若氯化铜有剩余 则容器中一定发生反应 可能发生反应 所以容器中一定没有铁 一定生成了fecl2 若只发生反应 则可能剩余fe3 若反应 都发生了 则有铜 3 若氯化铁和氯化铜都有剩余 则容器中一定只发生反应 且氯化铁过量 所以铁和铜都不存在 但是一定生成了fecl2 4 若氯化铁有剩余 根据反应 可知 一定不存在铁和铜 答案 1 fe3 cu2 2 fe2 fe3 或cu 3 fe cufe2 4 fe cu 10 回答下列问题 1 除去铜粉中混有的铁粉 可选用的试剂为 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