高中化學魯科版 (2019)必修第一冊第1節(jié) 鐵的多樣性第2課時學案設計-學案下載-教習網(wǎng)

1．能預測含有鐵元素的物質的性質及物質之間的轉化路徑，并設計實驗進行初步驗證，進而分析解釋有關實驗現(xiàn)象，培養(yǎng)科學探究與創(chuàng)新意識的化學學科核心素養(yǎng)。
2．能從物質類別和元素價態(tài)變化的角度說明物質的轉化路徑，培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知的化學學科核心素養(yǎng)。
3．能根據(jù)含有鐵元素的物質的性質，分析生產、生活中的實際問題，如補鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗、線路板廢液的回收利用等，培養(yǎng)科學精神與社會責任的化學學科核心素養(yǎng)。
eq \a\vs4\al(Fe2＋、Fe3＋的檢驗)
[實驗] 補鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗
實驗用品：某補鐵口服液、H2SO4溶液、NaOH溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KSCN溶液；試管、膠頭滴管。
實驗方案設計及實施：
[問題探討]
(1)補鐵劑中所含維生素C的作用是什么？
提示：做抗氧化劑，防止Fe2＋被氧化成Fe3＋。
(2)用酸性KMnO4溶液檢驗補鐵劑中鐵元素的價態(tài)時，其他成分是否會影響實驗結果？
提示：會。補鐵劑中含有還原性比Fe2＋強的維生素C，維生素C也能使酸性KMnO4溶液褪色。故應加入過量的氧化劑，再加入過量的KSCN溶液進行檢驗。
(3)可否用NaOH溶液檢驗補鐵劑中鐵元素的價態(tài)？
提示：不能。若補鐵劑中含有Fe3＋，加入NaOH溶液立即產生紅褐色沉淀，則無法檢驗Fe2＋的存在。
(4)如何通過實驗證明鐵銹中含有Fe3＋？
提示：向試管中加入少量鐵銹，加入稀鹽酸使其溶解，再滴入幾滴KSCN溶液，若溶液變成紅色，則說明鐵銹中含有Fe3＋。
(5)向某溶液中滴加氯水后再滴入幾滴KSCN溶液，溶液變成紅色，能否說明溶液中含有Fe2＋？
提示：不能；若溶液中含有Fe3＋而不含F(xiàn)e2＋，會發(fā)生相同的現(xiàn)象。
1．Fe3＋的檢驗方法
2．Fe2＋的檢驗方法
[名師點撥]
(1)檢驗Fe3＋的方法很多，但在沒有特殊要求的條件下，最好選擇KSCN溶液，因為此法最靈敏。
(2)檢驗Fe2＋的最佳方法：先加KSCN溶液(無明顯現(xiàn)象)，然后加新制氯水(溶液變紅色)，試劑順序不能顛倒，若先滴入新制氯水，再加入KSCN溶液，溶液顯紅色，排除不了Fe3＋的干擾。
(3)若溶液中同時含有Fe3＋、Fe2＋，為避免Fe3＋對Fe2＋的檢驗造成干擾，通常取少量溶液于試管中，向溶液中滴加適量酸性高錳酸鉀溶液，若溶液紫紅色褪去，說明原溶液中含有Fe2＋(無Cl－、Br－干擾)；另取少量溶液于試管中，加入KSCN溶液，若溶液顯紅色，說明原溶液中含有Fe3＋。
(4)Fe3O4中鐵元素價態(tài)的檢驗方法：取少量固體于試管中，加入稀硫酸(不能用鹽酸)溶解，將溶液分成兩份，一份加入酸性高錳酸鉀溶液，若溶液紫紅色褪去，說明原溶液中含有Fe2＋；另一份加入KSCN溶液，若溶液顯紅色，說明原溶液中含F(xiàn)e3＋。
1．為了檢驗某FeCl2溶液是否變質，可向溶液中加入( )
A．NaOH溶液 B．鐵片
C．KSCN溶液D．石蕊溶液
解析：選C FeCl2變質會被氧化為FeCl3，F(xiàn)e3＋遇KSCN溶液變紅色，故可用KSCN溶液檢驗溶液是否變紅色來判斷是否變質。
2．將鐵的化合物溶于鹽酸，滴加KSCN溶液不發(fā)生顏色變化，再加入適量氯水，溶液立即呈紅色，該鐵的化合物是( )
A．Fe2O3B．FeCl3
C．Fe2(SO4)3D．FeO
解析：選D 由題意可知溶于鹽酸后的溶液中只有Fe2＋沒有Fe3＋，選項中只有FeO溶解在鹽酸中能得到Fe2＋：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O。
3．下列離子的檢驗方法合理的是( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色，說明不含F(xiàn)e2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后加入KSCN溶液，溶液變?yōu)榧t色，說明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，生成紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液生成白色沉淀，又觀察到沉淀顏色逐漸變?yōu)榧t褐色，說明該溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋
解析：選C 向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液呈紅色，證明存在Fe3＋，不能證明沒有Fe2＋，故A項錯誤；若原溶液中不含F(xiàn)e2＋，含有Fe3＋，通入Cl2，加入KSCN溶液，溶液也變?yōu)榧t色，故B項錯誤；加入NaOH溶液，生成紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3＋，故C項正確；若存在Mg2＋，生成的氫氧化鎂為白色沉淀，氫氧化鐵沉淀的紅褐色可掩蓋氫氧化鎂沉淀的白色，不能說明不含Mg2＋，故D項錯誤。
4.鐵是人體必需的微量元素之一，補鐵劑中的Fe2＋在空氣中很容易被氧化成Fe3＋，影響鐵元素在人體中的吸收利用。某實驗小組進行如圖所示的對照實驗，驗證補鐵劑和維生素C一起服用的科學性。
[實驗操作]第一步：在A、B兩支試管中加入對比試劑；第二步：振蕩；第三步：滴加KSCN溶液。
[實驗現(xiàn)象](1)A試管中溶液變________色，B試管中無明顯現(xiàn)象。
[實驗結論](2)維生素C具有________(填“氧化性”或“還原性”)，能防止Fe2＋被氧化為Fe3＋，所以補鐵劑和維生素C一起服用具有科學依據(jù)。
[生活應用](3)某品牌泡騰片的主要成分為維生素C和NaHCO3，放入水中立即產生大量氣泡(CO2)使口感更好，說明維生素C具有________(填“酸性”或“堿性”)。
(4)為防止蔬菜中維生素C的損失，烹調蔬菜時應注意______________________________
___________________________________________(寫一條即可)。
解析：(1)Fe3＋與SCN－結合而使溶液呈紅色。
(2)向FeCl3溶液中加入足量維生素C后，再加入KSCN溶液，溶液不變紅色，說明Fe3＋被維生素C還原，即維生素C具有還原性。
(3)將維生素C與NaHCO3放入水中，立即有大量CO2產生，說明維生素C具有酸性。
(4)由實驗(2)、(3)可知，維生素C具有還原性和酸性，故烹調蔬菜時應避免與氧化性物質或堿性物質接觸。
答案：(1)紅 (2)還原性 (3)酸性
(4)避免與氧化性物質接觸(或避免與堿性物質接觸)
eq \a\vs4\al(鐵及其化合物之間的轉化關系)
從氧化還原反應視角分析“鐵三角”之間的轉化
Fe只具有還原性，可以被氧化成Fe2＋和Fe3＋，還原Fe2＋和Fe3＋又可得到Fe。Fe2＋中鐵元素呈中間價態(tài)，故Fe2＋既具有氧化性又具有還原性，主要表現(xiàn)為還原性。Fe2＋遇到強氧化劑時，被氧化為Fe3＋；遇到還原劑時，被還原為Fe。Fe3＋中鐵元素呈較高價態(tài)，故Fe3＋具有較強的氧化性，可被還原劑還原為Fe2＋或Fe。它們之間的相互轉化關系如下圖(常稱為“鐵三角”)所示：
[名師點撥]
(1)與Fe3＋、Fe2＋有關的離子共存問題
①Fe3＋與I－、S2－、HS－、SOeq \\al(2－,3)、HSOeq \\al(－,3)等因發(fā)生氧化還原反應而不能大量共存。
②Fe2＋與MnOeq \\al(－,4)(H＋)、NOeq \\al(－,3)(H＋)、ClO－等因發(fā)生氧化還原反應而不能大量共存。
(2)除雜問題(括號內物質為雜質)
①FeCl3溶液(FeCl2)：加足量氯水或通入足量Cl2。
②FeCl2溶液(FeCl3)：加足量鐵粉，充分反應后過濾。
③FeSO4溶液(CuSO4)：加足量鐵粉，充分反應后過濾。
④除去廢水中的Fe2＋，先將廢水中的Fe2＋氧化為Fe3＋(如通入Cl2或加入H2O2)，再調節(jié)溶液的pH，使Fe3＋轉化為紅褐色的Fe(OH)3沉淀，過濾除去。
(3)兩個強弱關系
①常用氧化劑的氧化性強弱關系：
Cl2>Br2>Fe3＋>I2>S；Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋。
②常用還原劑的還原性強弱關系：
S2－>SOeq \\al(2－,3)>I－>Fe2＋>Br－>Cl－；Fe>Cu>Fe2＋。
1．下列試劑中，不能使Fe2＋轉化為Fe3＋的是( )
①氯氣 ②NaCl溶液 ③KMnO4溶液 ④稀硝酸
⑤鹽酸 ⑥NaNO3溶液
A．①②③ B．①③④
C．②④⑤D．②⑤⑥
解析：選D ②NaCl溶液不能使Fe2＋轉化為Fe3＋；⑤鹽酸不能使Fe2＋轉化為Fe3＋；⑥NaNO3溶液不能使Fe2＋轉化為Fe3＋。符合題意的是②⑤⑥。
2．刻制印刷電路板時用氯化鐵溶液作為“腐蝕液”，發(fā)生的反應為Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。根據(jù)該反應判斷下列說法不正確的是( )
A．銅是還原劑 B．Fe3＋具有氧化性
C．該反應是置換反應D．該反應屬于離子反應
解析：選C 該反應中銅元素化合價升高，被氧化，為還原劑；鐵元素化合價降低，被還原，F(xiàn)e3＋為氧化劑；生成物中沒有單質，不是置換反應；該反應為離子反應。
3．已知A是一種常見金屬，F(xiàn)是一種紅褐色沉淀。試根據(jù)圖中轉化關系，回答下列問題。
(1)寫出A、C、F、G的化學式。
A．________ C．________ F．________ G．________。
(2)檢驗D中陽離子的方法為_______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)寫出下列轉化的離子方程式或化學方程式。
①E→F：___________________________________________________________。
②C→D：_________________________________________________________。
解析：根據(jù)F是紅褐色沉淀知F是Fe(OH)3，從而推知A為Fe，B為Fe3O4，C是FeCl2，D是FeCl3，E為Fe(OH)2，F(xiàn)為Fe(OH)3，G為Fe2O3，X為H2。
答案：(1)Fe FeCl2 Fe(OH)3 Fe2O3
(2)取D溶液少許于潔凈試管中，加入幾滴KSCN溶液，溶液變紅色，證明含F(xiàn)e3＋(合理即可)
(3)①4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
[分級訓練·課課過關]
1．現(xiàn)榨的蘋果汁在空氣中會由淡綠色變?yōu)樽攸S色，其原因可能是( )
A．蘋果汁中的Fe2＋變成Fe3＋B．蘋果汁中含有Cu2＋
C．蘋果汁中含有OH－D．蘋果汁中含有Fe3＋
答案：A
2．鑒別Fe2＋和Fe3＋可用下列試劑中的( )
①NaOH溶液 ②稀H2SO4 ③KSCN溶液 ④銅片 ⑤淀粉-KI溶液
A．①②③B．①③④⑤
C．③④⑤D．②③④
解析：選B ①向Fe2＋溶液中加入NaOH溶液后，觀察到生成的白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色；Fe3＋與OH－反應，生成紅褐色Fe(OH)3沉淀；②稀硫酸和Fe2＋及Fe3＋都不反應，不能鑒別Fe2＋和Fe3＋；③加入KSCN溶液，F(xiàn)e3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3，溶液立即呈紅色，證明含有Fe3＋；④2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋，溶液由棕黃色變成藍色，F(xiàn)e2＋與銅片不反應；⑤2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，碘遇淀粉溶液變藍色。
3．下列敘述不正確的是( )
解析：選D A項發(fā)生反應：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，正確；B項發(fā)生反應：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，正確；C項銀與鹽酸不反應，而Fe與鹽酸反應，正確；D項混合物在空氣中灼燒時，F(xiàn)e(OH)3最終轉變?yōu)镕e2O3，錯誤。
4．下列各組物質反應后，再滴入KSCN溶液，顯紅色的是( )
A．向CuCl2溶液中加入鐵粉
B．向FeO粉末中加入稀硫酸
C．Fe與過量稀鹽酸反應后的溶液中再加入少量氯水
D．Fe(OH)3與過量稀鹽酸反應后的溶液中再加入過量鐵粉
解析：選C A項，鐵粉與CuCl2溶液反應生成FeCl2，溶液中不存在Fe3＋，滴入KSCN溶液，溶液不會顯紅色，錯誤；B項，向FeO粉末中加入稀硫酸，反應生成FeSO4和水，不含有Fe3＋，滴入KSCN溶液，溶液不會顯紅色，錯誤；C項，F(xiàn)e與過量稀鹽酸反應生成FeCl2和氫氣，F(xiàn)eCl2與氯氣反應生成FeCl3，溶液中存在Fe3＋，滴入KSCN溶液，溶液顯紅色，正確；D項，F(xiàn)e(OH)3與過量稀鹽酸反應生成FeCl3和水，F(xiàn)eCl3與過量鐵粉反應生成FeCl2，溶液中不存在Fe3＋，滴入KSCN溶液，溶液不會顯紅色，錯誤。
5．下列物質反應后一定有＋3價鐵生成的是( )
①過量的鐵與氯氣反應
②FeCl2溶液中通入少量Cl2
③鐵與過量的稀硫酸反應
④鐵和氧化鐵的混合物溶于鹽酸
A．①B．①②
C．①②③D．①②④
解析：選B 過量的Fe在Cl2中燃燒生成的產物為氯化鐵，由于是固體反應，過量的鐵不會和三氯化鐵反應，所以一定能得到三價鐵，故①正確；FeCl2溶液中通入少量Cl2，氯氣將亞鐵離子氧化為三價鐵離子，反應的離子方程式為2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故②正確；鐵與過量的稀硫酸反應，鐵可以置換出酸中的氫原子而生成氫氣，稀硫酸只能把鐵氧化成二價鐵離子，離子方程式為Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，故③錯誤；Fe和Fe2O3的混合物溶于稀鹽酸，生成氯化亞鐵和氯化鐵，若鐵足量，鐵會和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，則不一定含有＋3價鐵，故④錯誤。
6．已知有以下物質的相互轉化：
試回答：
(1)B的化學式為__________________；D的化學式為____________________。
(2)寫出由E轉變成F的化學方程式：__________________________________________
________________________。
(3)常用________(填試劑名稱)檢驗G中的陽離子，其現(xiàn)象為______________________。
(4)向G溶液中加入A的有關反應的離子方程式為________________________。
解析：白色沉淀在空氣中變?yōu)榧t褐色沉淀，可確定白色沉淀E為氫氧化亞鐵，紅褐色沉淀F為氫氧化鐵，G為氯化鐵；A與鹽酸和G溶液均能生成B溶液，則A為鐵，B為氯化亞鐵；溶液焰色反應呈紫色，則溶液中含有K元素，則D為氯化鉀，C為氫氧化鉀。
答案：(1)FeCl2 KCl (2)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 (3)硫氰酸鉀溶液棕黃色溶液變?yōu)榧t色溶液 (4)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
實驗步驟
實驗現(xiàn)象
實驗結論
①取少量補鐵口服液于試管中，滴入KSCN溶液
a.不變紅
無Fe3＋
b.變紅
有Fe3＋
②若出現(xiàn)現(xiàn)象a，向反應后的溶液中滴加氯水
溶液變紅
有Fe2＋
③若出現(xiàn)現(xiàn)象b，另取補鐵劑滴加酸性KMnO4溶液
紫紅色褪去
有Fe2＋
紫紅色不褪去
無Fe2＋
選項
被提純物質
雜質
除雜試劑或方法
A
FeCl3溶液
FeCl2
通入適量Cl2
B
FeCl2溶液
FeCl3
加入過量鐵粉并過濾
C
銀粉
鐵粉
加入過量鹽酸并過濾
D
Fe(OH)3
Fe(OH)2
在空氣中灼燒

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