第3章　第1节　第3课时　铁及其化合物之间的转化-鲁科版高一上学期化学教案

第3课时铁及其化合物之间的转化课标定向1.认识铁元素在物质中可以具有不同价态,可通过氧化还原反应实现含有不同价态铁元素的物质的相互转化。(证据推理与模型认知)2.认识一定条件下铁及其化合物之间可以相互转化,并能根据含铁物质的性质,分析生产、生活中的常见问题。(科学态度与社会责任)必备知识·导学探究学习任务一铁及其化合物的转化关系【新知导学】一、转化关系在图中适当位置填写含铁物质化学式,完成铁及其化合物的“价—类”二维图。用箭头标明物质间的转化关系。提示:按要求书写下列反应的化学方程式或离子方程式。(1)同价态含铁物质转化①FeO→Fe2+:FeO+2H+===Fe2++H2O。②Fe2+Fe(OH)2:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓。Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O。③Fe2O3→Fe3+:Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O。④Fe3+Fe(OH)3:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓、Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O。⑤Fe(OH)3→Fe2O3:2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。[结论]同种价态的含铁物质之间的转化一般是通过复分解反应实现的。(2)不同价态含铁物质转化①Fe→②Fe2O3→Fe:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。③Fe2+Fe3+:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-、2Fe3++Fe===3Fe2+。④Fe(OH)2→Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。[结论]不同种价态的含铁物质之间的转化一般是通过氧化还原反应实现的。二、应用1.铁及其化合物的制备,如工业炼铁,实验室制Fe(OH)2。2.亚铁盐溶液的保存,如为防止FeSO4被氧化,常向溶液中加入少量的铁粉。3.物质的检验、除杂,如检验Fe2+、Fe3+。[思考]除去括号中的杂质,并写出反应的离子方程式。(1)FeCl2(Fe3+)除去方法:加入过量铁粉,过滤,离子方程式:2Fe3++Fe===3Fe2+。(2)FeCl3(FeCl2)除去方法:加入氯水或通入Cl2,离子方程式:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。(3)Fe2(SO4)3酸性溶液(FeSO4)除去方法:滴加H2O2溶液,离子方程式:2Fe2++H2O2+2H+===2H2O+2Fe3+。(4)FeCl2(Cu2+)除去方法:加入过量铁粉,过滤,离子方程式:Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。[小知识]除杂规则:除去杂质,不引入新杂质,不影响原物质。【总结升华】Fe、Fe2+和Fe3+之间的转化关系——“铁三角”(1)Fe只有还原性,可以被氧化成+2价或+3价的铁。(2)Fe2+既有氧化性又有还原性,以还原性为主。①Fe2+遇到常见的氧化剂:Cl2、O2、Br2、H2O2、酸性KMnO4溶液等,被氧化为Fe3+。如:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。②Fe2+遇到强的还原剂:Zn、Al、C、CO等,被还原为Fe。如:Zn+Fe2+===Zn2++Fe,CO+FeOFe+CO2。(3)Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为+2价或0价的铁,通常被还原为Fe2+。①强还原剂,如Zn、Al、CO、H2等把Fe3+还原为Fe,往往需要高温条件。如:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2;2Al+Fe2O32Fe+Al2O3。②溶液中被还原剂Fe、Cu、I-等还原为Fe2+。如:Fe+2Fe3+===3Fe2+,Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+。[特别提醒]与Fe3+、Fe2+有关的离子共存问题(1)Fe3+与I-、S2-、HS-、SO32-、(2)Fe2+与MnO4-(H+)、NO3-(H+)【即学即练】1.易错辨析(1)常温下液态氯与铁不反应,故可用钢瓶贮运液氯。(√)提示:铁和氯气在点燃条件下才反应。(2)Fe3O4可以通过置换反应或化合反应制备。(√)提示:Fe与水蒸气在高温下发生置换反应产生Fe3O4和H2;Fe在O2中点燃,发生化合反应产生Fe3O4。(3)在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Fe2O3,铜粉能够溶解。(√)提示:加入Fe2O3后生成具有氧化性的Fe3+能将铜粉溶解。(4)FeCl2溶液中混有少量FeCl3时,可向溶液中加入足量的锌粉,然后过滤除去。(×)提示:用锌粉会引入杂质锌离子,应该加入过量的铁粉后再过滤。(5)FeCl3溶液中混有FeCl2时,可向溶液中加入足量的氯水除去。(√)提示:氯水具有强氧化性,可将Fe2+氧化成Fe3+并且不引入杂质离子。2.下列转化关系不能通过一步反应实现的是()A.Fe→FeCl2 B.Fe2O3→Fe(OH)3C.FeCl3→FeCl2 D.Fe(OH)3→Fe2O3【解析】选B。Fe和氯化铁反应生成FeCl2,A不符合;Fe2O3不溶于水,不能直接转化为Fe(OH)3,B符合;FeCl3和铁反应生成FeCl2,C不符合;Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3,D不符合。学习任务二补铁剂中铁元素价态的检验【新知导学】一、预测补铁剂中铁元素价态补铁剂中铁元素价态有以下3种可能:①可能为+2价(Fe2+);②可能为+3价(Fe3+);③可能既有+2价,又有+3价(Fe2++Fe3+)。二、实验方案三、实验操作、现象及反应方程式实验操作实验现象反应方程式加入KSCN溶液,溶液颜色无变化;加入氯水后,溶液变为红色2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3溶液颜色无变化—紫红色褪去5Fe2++MnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H[实验结论]补铁剂中铁元素价态为+2价。[小知识]补铁剂的有效成分是亚铁盐(如FeSO4),Fe2+被氧化为Fe3+而失去补铁作用,因此需密封、隔绝O2存放。服用补铁剂时搭配维生素C可以增强补铁效果,这是因为维生素C还原性强,可将Fe3+还原为Fe2+。【总结升华】检验Fe2+的注意事项(1)同时含有Fe2+和Fe3+的溶液。Fe2+对检验Fe3+无干扰,可以滴加KSCN溶液检验Fe3+;Fe3+对检验Fe2+有干扰,不能采用加KSCN溶液的方法检验Fe2+,通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去说明含有Fe2+。(2)检验铁的氧化物中是否有+2价铁时,正确的思路为少量固体溶液紫红色褪去。①步骤a中不能选用盐酸,原因是酸性KMnO4溶液可以氧化HCl。②步骤a中不能选用稀硝酸,原因是稀硝酸可以将Fe2+氧化为Fe3+。【即学即练】1.易错辨析(1)血红蛋白分子中的铁元素价态为+2价。(√)提示:人体中的铁元素为Fe2+。(2)向补铁口服液中滴加KSCN溶液,溶液变为红色,则补铁口服液中铁的价态只有+3价。(×)提示:滴加KSCN溶液,溶液变为红色,只能说明溶液中存在Fe3+,不能说明Fe2+的存在与否。(3)可用NaOH溶液直接验证补铁口服液中铁元素的价态。(×)提示:当溶液中同时存在Fe3+和Fe2+时,用NaOH溶液无法检验铁元素的价态。(4)为防止补铁口服液中的Fe2+被氧化为Fe3+,在饮用前,可向补铁口服液中加入铁粉。(×)提示:向补铁口服液中加入铁粉虽然能够将其中的Fe3+还原为Fe2+,但是会导致补铁口服液污染而无法服用;应同维生素C一同服用。2.检验菠菜中是否含有铁元素,所需灼烧、溶解、过滤、检验四个步骤的装置如图,其中装置或原理不合理的是()A.图甲可将菠菜灼烧成灰B.图乙用于溶解灰烬C.图丙过滤得到含铁元素的滤液D.图丁检验滤液中是否含Fe3+【解析】选A。灼烧时应在坩埚中进行,而不是蒸发皿,A符合题意;溶解在烧杯中进行,玻璃棒搅拌加速溶解,装置、原理均合理,B不符合题意;分离滤液和滤渣,可以过滤,过滤时需要漏斗、玻璃棒(引流)和烧杯,装置、原理均合理,C不符合题意;Fe3+遇到KSCN溶液会显红色,可以向滤液中滴加KSCN溶液检验Fe3+,装置、原理均合理,D不符合题意。3.(2025·泰安高一检测)某兴趣小组进行某补血剂中铁元素含量的测定实验流程如下:下列说法不正确的是()A.步骤①研磨时需要在研钵中进行B.步骤②加入过量NaOH溶液的作用是将Fe2+完全沉淀C.步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重D.每片补血剂中铁元素的质量为0.07wg【解析】选B。加入过氧化氢溶液是将Fe2+氧化为Fe3+,然后用过量NaOH溶液将Fe3+完全沉淀,B错误;步骤③是将氢氧化铁沉淀转化为氧化铁,通过测定氧化铁的质量,计算补血剂中铁元素的含量,所以操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重,C正确;wg氧化铁中铁元素的质量即为10片补血剂中铁元素的质量,所以每片补血剂中铁元素的质量为wg×11216010=0.07课堂检测·效果诊断1.(2025·青岛高一检测)下列关于铁单质及其化合物的说法,正确的有()①铁粉投入水中煮沸可生成Fe2O3和H2②通过化合反应可以生成FeS、Fe(OH)3③通过置换反应可以生成FeCl2、FeCl3④过滤出的Fe(OH)3和Fe(OH)2在空气中加热最终固体产品不同⑤月饼包装盒里通常放一包铁粉起到抗氧化的作用⑥加热饱和FeCl3溶液可制备氢氧化铁胶体A.①②④ B.④⑤⑥ C.②③⑤ D.①③⑥【解析】选C。①铁粉和水蒸气可发生置换反应生成Fe3O4和H2,错误;②铁在硫中燃烧生成硫化亚铁,氢氧化亚铁、氧气和水化合生成氢氧化铁,通过化合反应可以生成FeS、Fe(OH)3,正确;③铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,氯气和溴化铁发生置换反应生成氯化铁和溴单质,通过置换反应可以生成FeCl2、FeCl3,正确;④过滤出的Fe(OH)3和Fe(OH)2在空气中加热最终得到的固体产品均是氧化铁,错误;⑤铁是活泼金属,月饼包装盒里通常放一包铁粉起到抗氧化的作用,正确;⑥加热饱和FeCl3溶液不能制备氢氧化铁胶体,饱和氯化铁溶液滴入沸水中可以得到氢氧化铁胶体,错误。2.(2025·阜阳高一检测)物质类别和元素价态是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。如图为铁及其化合物的价类二维图。下列有关说法不正确的是()A.物质A与不同的氧化剂反应可能得到不同价态的含铁化合物B.通过化合反应和置换反应都能生成Fe3O4C.从物质类别来看,物质B属于碱性氧化物,能与水反应生成物质CD.从元素价态来看,Fe2+既具有氧化性也具有还原性【解析】选C。铁与盐酸反应生成氯化亚铁,铁与氯气反应生成氯化铁,因此铁与不同的氧化剂反应可能得到不同价态的含铁化合物,故A正确;铁在氧气中燃烧生成Fe3O4,该反应为化合反应,铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气,该反应为置换反应,故B正确;铁的氧化物难溶于水,不能与水反应生成碱,故C错误;从元素价态来看,Fe2+的化合价可以升高,也可以降低,既具有氧化性也具有还原性,故D正确。3.铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质,下列关于铁元素的叙述正确的是()A.2Fe3++Fe===3Fe2+成立说明氧化性:Fe3+>Fe2+B.25℃,pH=1的溶液中,Al3+、SO42-、MnO4C.5.6g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2molD.硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液:Fe2++2H2O2+4H+===Fe3++4H2O【解析】选A。2Fe3++Fe===3Fe2+,Fe3+是氧化剂,Fe2+是氧化产物,故氧化性Fe3+>Fe2+,A正确;pH=1的溶液中存在大量的H+,酸性条件下,MnO4-、Fe2+能够发生氧化还原反应,不能大量共存,B错误;5.6g铁的物质的量为0.1mol,与足量的氯气反应生成氯化铁,失去的电子为0.3mol,C错误;硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H2Fe3++2H2O,D错误。4.下列有关铁及其化合物的性质与用途具有对应关系的是()A.铁粉在空气中缓慢氧化,可用于制作“暖贴”B.Fe2O3能与酸反应,可用于制作红色颜料C.FeCl3溶液显酸性,可用于刻蚀印刷电路铜板D.Fe3O4具有还原性,可用作补铁剂【解析】选A。暖贴中的铁粉遇空气放热,是铁和空气中的氧气等发生氧化还原反应而放出热量,故A正确;Fe2O3为红棕色固体,可用于制作红色颜料,与其能与盐酸反应无关,故B错误;氯化铁溶液具有氧化性,可以将铜氧化生成铜离子,不是因为酸性,故C错误;补铁剂一般用硫酸亚铁,而非Fe3O4,FeSO4能溶于水产生Fe2+,二价铁被人体吸收,可以用于治疗缺铁性贫血,与其还原性无关,与Fe3O4无关,故D错误。5.硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。某课外小组测定该补血剂中铁元素的含量,并检验该补血剂是否变质。实验步骤如下:请回答下列问题:(1)向步骤①的滤液中滴加KSCN溶液后变为红色,则该滤液中含有_______________(填离子符号),检验滤液中还存在Fe2+的方法为__________________(说明试剂、现象)。

(2)步骤②加入过量H2O2溶液的目的是___________________________。

(3)步骤③中反应的离子方程式为___________________________。

【解析