2019_2020学年新教材高中化学第三章铁金属材料实验活动2铁及其化合物的性质学案新人教版必修第一册

1、实验活动2铁及其化合物的性质实验名称铁及其化合物的性质。实验目的1 .认识铁及其化合物的重要化学性质。2 .学会铁离子的检验方法。3.认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化。实验仪器试管、胶头滴管。实验药品CuSO溶液、FeCl3稀溶?夜,FeCl2溶液、FeSO溶液、KMn源性溶液、KSCNO、国_溶 液、淀粉溶液、蒸储水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。实验步骤实验步骤现象解释(用方程式表示)1.铁及其化合物的性质(1)铁单质的还原性在一支试管中加入 2 mL CuSO 溶液，再将一段铁丝放入 CuSO溶液中。过一会儿，取 出铁丝，观察现象并加以解 释。铁丝上附着红色物质

2、Fe+CuSO=FeSO+ Cu, Cu为红色物质(2)铁盐的氧化性取3 mLFeCl3稀溶液加入试 管中，加入几小块铜片，振荡， 过一会儿，观察现象。铜片逐渐溶解，溶液由黄色变为蓝绿色Cu+ 2FeCl3=2FeCb+ CuCL在一支盛有3 mL水的试管 中滴加几滴FeCl3稀溶液，再 滴加3滴KI溶液，观察现象。 然后向溶液中滴加 2滴淀粉 溶液，观察现象。溶液由黄色变为棕褐色， 加入淀粉后显蓝色2Fe3+ + 2I =2F(2+ I 2, I 2单质遇淀粉变蓝(3)亚铁盐的氧化性和还原性Zn片形状发生变化，溶液颜Zn+ FeSO=ZnSO+ Fe取3 mLFeCl2溶液加入试管 中，加入

3、几小块锌片，振荡， 过一会儿，观察现象。色变浅在一支试管中加入少量 KMnO酸性溶液，然后向试管 中加入少量FeSO溶液，观察 溶液的颜色变化。当溶液紫色 褪去时，再滴加2滴KSCN§ 液，观察现象。当滴加KSCN,溶液出现血红色5Fe2+ + MnO + 8H+ =5F(3+ +2+_Mn +4建。Fe3+ 3SCN =Fe(SCN32.铁离子的检验(1)在一支试管中加入2 mL蒸 储水，再滴加几滴 FeCl3稀溶 液，然后再滴加几滴 KSCN§ 液，观察现象。溶液变为血红色FeCl3+3KSCN=3KdFe(SCN)3(2)在一支试管中加入少量 FeCl3稀溶液，然后加

4、入适量 铁粉，轻轻振荡片刻，再滴加 几滴KSCN§液，观察现象。无血红色出现Fe+2FeCl3=3FeCb, Fe"与KSCN昆合无现象问题和讨论以铁屑为原料，如何制备硫酸亚铁晶体？答案Fe+HSO=FeS8 HJ ,铁粉要稍过量，防止 Fe2+被氧化为Fe3+。练习一在盛有2 mL氯化铁溶液的试管中，加入少量铁粉，振荡试管。充分反应后 滴入几滴硫氧化钾溶液5 mL,观察到的现象是,反应的离子方程式为 ;把上层清液倒入另一试管， 再加入几滴氯水，又观察到的现象是 反应的离子方程式是 。 2. .一 一.2 上 .、解析铁粉与氯化铁反应生成氯化亚铁，Fe与硫氧化钾溶液无明显现

5、象；上层清液倒入另一试管，再加入几滴氯水，Fe2+被氧化成Fe3+, Fe3+与硫氧化钾溶液反应生成红色物质，观察到溶液变为红色。答案 溶液无明显现象2Fe3+Fe=3FJ+ 溶液出现红色2Fe" + Cl2=2FT +2Cl练习二三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校化学实验小组试图通过实验来探究某红色粉末是FeQ、CutO或二者的混合物。探究过程如下：【查阅资料】C&O能溶于稀硫酸生成 Cu和CuSO,在空气中加热生成 CuQ【提出假设】假设1:红色粉末是FezQ;假设2：红色粉末是C&O;假设3:红色粉末是FezQ和Cu2O的混合物。【设计实验】取少

6、量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN§液。(1)若假设1成立，则实验现象是 。(2)若滴加KSCNB液后不变血红色，则证明原固体粉末中一定不含FezQ。你认为这种说法(填“合理”或“不合理”)，理由是(不需写出反应方程式)【探究延伸】经实验分析，确定红色粉末为FezQ和CibO的混合物。(3)实验小组欲用加热法测定C&O的质量分数。取a g固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为b g( b>a),则混合物中CitO的质量分数为 。解析(1)Fe3+与SCN反应使溶液显血红色。(2)不合理，若红色粉末是二者的混合物，因C&O与稀硫酸反应

7、生成 Cu和CuSO, Cu可将Fe"还原为Fe2 + , Fe2+不能与SCN反应使溶液显血红色。(3)加热时只发生反应 2Cu2O+ Q=4CuQ所以增加的质量(b- a)g为参 加反应的Q的质量，依据化学方程式可求出a g混合物中含有C&O的质量为9(b a)g。答案(1)溶液变为血红色，且无固体残留(2)不合理 若原固体粉末为 F&Q和CL2O的混合物，加入稀硫酸，Cu2O与稀硫酸反应产生的Cu能与Fe"反应，若Fe3+完全转变为Fe2+,滴加KSCN§液，则溶液不变血红色9 b a(3) ax 100%章末整合提升E)知识网络构建一、铁及

8、其化合物1 .铁单质14与C或其他金属.熔合形成I生铁L碳素钢钢一合金纲强氧化剂上（CL.Br,等）与非金属单质反应弱氧化剂 ，“2、S 等）在O?中燃烧Fe3Oq（既有+ 2 "又有+3价）2.铁的化合物铁的化合物与酸反应一氧化物强氧化性酸 口f F/十弱氧化性酸 9Fc2十H 士Fe()>Fe2+|_i+Fe/尢JF/十FtOq-L Ff2+、F/+ 同时存在;还原剂士皿 * H铁氧化剂井1111一Fe（JH ）3<I一氢氧化物一102 H2。二、铝及铝合金与其他金属一二一"铝合金形成Al与H+反应 AP-与H+反应一计-Al3+与()H一反应与OH-反应

9、Ain_ A1U?常温下形成致密氧化膜2 C5-重点难点突破突破点一 Fe3+、Fe"、Cuk Fe之间的转化【典例 1】 已知 Cu+ 2Fe3+=Ci2+2Fe2+, Zn +2Fe3 =Zni+ 2Fe2+,现把等物质的 量的CuSO、FeCl3和Zn三种物质置于盛有水的容器中，充分反应后，容器中除S(t、Cl外还有()2+2+A. Zn 、Cuk Fe 2+2+2B. Zn 、Cu、Fe、FeC. Zn2+、Cij Fe2+D. Zn2+、CiT、Cuk Fe2+思路启迪(1)切入点：要考虑到一种金属与多种阳离子发生反应时，阳离子按氧化 性由强到弱的顺序发生反应。按发生反应的

10、先后排序，结合题中的“量”推算反应的最终产物。(2)关键点：正确分析反应的先后顺序。在同一溶液中，当发生氧化还原反应时，一定 是氧化性最强的物质先与还原剂反应。另外在求解过程中还要考虑各反应物之间量的关系。解析设CuS FeCl3和Zn的物质的量均为 1 mol ,由题中所给的反应式可得出氧 化性：Fe3 >Cu2 ,所以Zn先与Fe"反应，1 mol Fe 3+消耗0.5 mol Zn ;剩余的0.5 mol Zn 能置换出0.5 mol Cu ,溶液中还剩余 0.5 mol Cu 2+ ,即充分反应后，容器中还含有Fe"、Zn"、ClT、Cu。答案D判断

11、化学反应先后顺序的方法(1) 一种氧化剂与多种还原剂反应，还原性强的还原剂优先发生反应。如向含等物质的量浓度的碘化亚铁、澳化亚铁溶液中缓慢通入氯气，发生反应的先后顺序为、Fe"、Br o(2) 一种还原剂与多种氧化剂反应，氧化性强的氧化剂优先发生反应。如在含等物质的量浓度的H+、Fe"、Fe3+、CU2 Zn2+的溶液中加入镁粉，反应的先后顺序为Fe3 CU2 H+、Fe、Zn2+O(3) 一种碱与多种阳离子反应，生成物越难电离，越先发生反应。如在含等物质的量浓度的H+、Fe"、Nhf的溶液中滴加氢氧化钠溶液，发生反应的先后顺序为4、Fe"、Nhf。针对

12、训练1向氧化铁、氧化铜、铁、铜的混合粉末中加入过量的稀盐酸，充分反应 后，仍有红色粉末存在，则关于溶液中阳离子的判断正确的是()A.只有Fe"和Cu"B. 一 定有 Fe2+、Cu2+,可能有 Fe3+C. 一定有Fe2+,可能有 Cu2+D.只有Fe2+解析混合粉末中加入过量的稀盐酸反应后，仍有红色固体铜存在，溶液中一定有 Fe2 + , 一定不可能有 Fe3+,可能有Cu"。答案C学科素养利用Fe2+、Fe”之间的转化，培养学生变化观念。突破点二Fe(OH)2的制备【典例2】用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。方法一：用FeSO溶液与不含 Q的蒸储

13、水配制的 NaOH§液反应制备。(1)除去蒸储水中溶解的 Q常采用 的方法。(2)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含。的NaOH§液，插入FeSO溶液 液面下，再挤出 NaOH§液。这样操作的理由是方法二：在如图所示装置中，用不含C2的NaOH§液、铁屑和稀硫酸制备。(1)在试管I里加入的试剂是 。(2)在试管n里加入的试剂是。(3)为了制得白色 Fe(OH)2沉淀，在试管I和试管n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，其理由是思路启迪 切入点：熟悉 Fe(OH”的制备原

14、理是 Fe2+2OH =Fe(OHtJ。(2)关键点：要特别注意 Fe(OH)2在空气中极易被氧化为 Fe(OH)3,所以制备时一定要保 证为无氧环境。解析方法一：(1)气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸储水中溶解的Q变少。(2)避免生成的Fe(OH)2被空气(氧气)氧化。方法二：试管n是开口式，无法利用产生的气体将溶液压入试管I中，所以制取FeSQ应在试管I中进行，而在试管 n中应加入不含 Q的NaOHB液。当把Fe与稀硫酸放入试管I后，产 生的H2可通过试管I内的短导管排出试管 I内的空气，然后经过止水夹进入试管n中，再排尽试管n内的空气，最后关闭止水夹，试管I内产生的H2无

15、法逸出，H2产生的压强将试管 I内生成的FeSQ溶液通过长导管压入试管 n内，在此过程中，液体都处于H2环境中，从而避免了空气中的 Q将反应生成的Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3。答案方法一：(1)煮沸(2)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触Q而被氧化方法二：(1)稀硫酸、铁屑 (2)NaOH溶液(3)检验试管n出口处排出的H2的纯度，当排出的 H纯净时，再夹紧止水夹(4)试管I中反应生成的H2充满了试管I和试管n ,且外界空气不容易进入装置I方法规律(1)Fe 2+极易被氧化，所以 FeSO溶液要现用现配。(2)为了防止Fe2+被氧化，配制FeSO溶液的蒸储水和 NaOH§液要煮沸

16、，尽可能除去0。(3)为了防止滴加 NaOH§液时带入空气，可将吸有NaOHB液的长滴管伸入 FeSO溶液的液面下，再挤出 NaOH§液。(4)为防止Fe2+被氧化，还可以向盛有 FeSO溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度 小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。针对训练2 (1)实验室用FeSO溶液和稀氨水制备Fe(OH)2 ，试写出该反应的离子方程式： 向FeCl2溶液中加入 N&Q,预测最终的实验现象:反应的化学方程式为 。解析(1)NH3 HO是弱碱，书写离子方程式时不能拆开写。(2)把N&Q加入到FeCl2溶液后，NaQ与水反应生成 NaOHF口

17、Q, NaOHM与FeCl2反应生成Fe(OH)2, Fe(OH)2被氧化 为 Fe(OH)3。答案(1)Fe 2+ + 2NH H2O=Fe(OH2 J + 2NH4(2) 剧烈反应，有气泡产生，最终生成红褐色沉淀2NS2Q + 2HO=4NaOH Q T、2NaOM FeCl2=Fe(OH> J + 2NaCl、4Fe(OH)2 + Q + 2H2O=4Fe(OH3) 学科素养 能利用氢氧化亚铁的性质， 设计其制备方案， 以培养学生科学探究与创新意识素养水平。突破点三有关铝与酸反应的相关计算【典例3】将盛有等质量等浓度稀盐酸的甲、乙两个烧杯分别放在托盘天平的两边，调节天平，使天平达到

18、平衡。然后在甲、乙烧杯中分别投入 a mol Mg 和 b mol Al ，充分反 应。(1) 若甲、 乙两烧杯中酸均过量， 则甲、 乙两烧杯中净增量分别为 g ，g 。(2) 若甲、乙两烧杯中酸均用完，金属均过量，且天平仍保持平衡，则甲、乙两烧杯中产生H2的质量(填“相等”或“不相等”)，由此推出a： b =。 思路启迪 (1) 切入点：要考虑到金属镁、铝均能与盐酸发生反应，且使溶液质量增加。(3) 关键点：依据反应方程式能灵活运用差量法进行相关计算，尤其注意反应物过量问题。 解析 (1) 酸过量时金属完全反应，则：甲烧杯中Mg+ 2HCl=MgC2+ H4A mi24 2 2224 a g

19、 22 a g乙烧杯中2Al + 6HCl=2AlCl 3+3H4Ami54 6 4827 b g 24 b g则充分反应后甲增重22a g ，乙增重 24b g 。(2) 两烧杯中金属均过量，酸均反应完，则产生H2 的量相等，天平保持平衡，则加入的Mg和Al的质量也相等，故 24a= 27b, a： b=9 ： 8。答案(1)22 a 24b (2)相等 9： 8|方法规律解答铝与酸反应题的常用守恒法包括原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。如根据得失电子守恒，1 mol Al不论与 3一11. _酸还是与碱反应失去的电子都是3 mol,生成的H2均为2 mol ,即n(H2)=2n(e )

20、=-n(金属)x化合价。反过来，生成 11.2 L(标准犬况)H2, 一定转移1 mol电子。针对训练3完成下面有关钠、镁、铝的计算及判断。(1)分别取a g钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是(2)分别取0.1 mol钠、镁、铝与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是(3)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、镁、铝三种金属的物质的量之比是;质量比是。解析(1)a g Na、Mg Al的物质的量分别为：a mol、：a mol、舄mol ,由三者与足 23242 7量盐酸反应的化学方程式：2Na+2HCl=2NaCl+H4 , Mg+ 2HCl=MgC2+H

21、4,2Al + 6HCl=2AlCl 3+3H4 ,可得关系式： 2NaHb, Mg- H2,2Al 3H2,所以 a g Na、Mg Al 生成19°aaa11H2的体积之比为一：一：一=一:一46 24 18 23 12解答本题也可由电子守恒知产生氢气的体积之比即为金属转移的电子数之比:agX1 : a-gX2 : agx 3 直接得出答案。23 g - mol24 g - mol27 g - mol '且攸付口水。(2)0.1 mol 钠、镁、铝与足量盐酸反应，转移电子数之比为(0.1 mol X 1) ： (0.1molx 2) ： (0.1 mol x 3) = 1

22、 ： 2 ： 3,即产生 Hb体积之比为 1 ： 2 ： 3。(3)与前两问恰好反过来，氢气的体积相等，转移的电子数相等，即为金属失去的电子 数相等。答案(1)5：112 ： 9 (2)1 ： 2 ： 323 12 9(3)1 ： 1 ： 1(或 6 ： 3 ： 2) 23 ： 12 ： 92 3学科素养通过学习金属与酸的反应，提高学生证据推理与模型认识。突破点四 守恒法、差量法等在计算题中的应用【典例4 现有两种Na2CO与NaHCO勺混合物X和Y。已知NaCO受热难分解，而NaHCO受热易分解： 2NaHC3=N&CO+CO T + H2O(1)现取5.00 g混合物X,充分加热后

23、混合物质量减少了0.31 g,则原混合物中碳酸钠的质量为。(2)现取5.00 g混合物Y,充分加热至恒重，把放出的气体通入足量澄清石灰水中，生 成2.00 g沉淀，则原混合物中碳酸氢钠的质量分数为 。思路启迪(1)切入点：要考虑到两种盐对热稳定性不同，NaHC菠热分解，但N&CO受热不分解。(2)关键点：正确分析混合物受热时固体质量减少量为CO和H2O之和，再依据方程式求解。解析(1)2NaHCQ=N&CO+ H20+ COT Am2X84 g 62 gn(NaHCO) 0.31 g2X84 g62 gmNaHCO=0.31 g解得 n(NaHCO) = 0.84 g ,原混合

24、物中 Ns2CO的质量为 5.00 g -0.84 g =4.16 g 。 (2)2NaHCQ=N&CO+ HO+ COT, Ca(OH)2 + CO=HO+ CaCOJ ,由此得关系式：2NaHCO- CO CaCO2X841005.00 gwNaHCO=2.00 g解得 w(NaHCO) = 67.2%。答案(1)4.16 g (2)67.2%特别提醒A根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化，找出所谓的“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量的差、气体体积差等，该差量与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系求解的方法。针对训练4在2 L硫酸铜和硫酸铁的混合溶液中，加

25、入30 g铁粉，最后得到2 L 0.25mol L-的硫酸亚铁溶液及 26 g固体沉淀物。分别求原混合溶液中硫酸铁和硫酸铜的物质 的量浓度。解析设硫酸铁、硫酸铜的物质的量分别为x和y。根据反应前后铁和铜的质量和相等得：56 g mol1X2x+64 g mol 1 x y+ 30 g=2 LX 0.25 mol L1X56 g mol 1+26 g 再由反应前后硫酸根离子的物质的量守恒得：3x+y= 2 LX 0.25 mol - L 1联立解得x= 0.1 mol , y= 0.2 mol 。因此硫酸铁、硫酸铜的物质的量浓度分别为：0. 05 mol - L 1和 0.1 mol L 1。答案0.05 mol - L 1 0.1 mol - L 1学科素养通过学习守恒法、差量法等在计算题中的应用，培养学生利用所学知识解决问题的能力。、铁及其化合物易错占八、1 .铁的氧化物的物