高中化學(xué)蘇教版 (2019)必修第二冊(cè)第二單元探究鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化導(dǎo)學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

知識(shí)點(diǎn) Fe3＋、Fe2＋與堿的反應(yīng)的探究
1．鐵的氫氧化物的制備
實(shí)驗(yàn)室制備氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的實(shí)驗(yàn)如圖所示：
圖甲圖乙
(1)圖甲實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象是有紅褐色沉淀生成。
反應(yīng)的離子方程式是Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
(2)圖乙實(shí)驗(yàn)中先觀察到有白色沉淀生成，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應(yīng)的化學(xué)方程式是
①FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4；
②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
2．Fe2＋的檢驗(yàn)方法
(1)觀察法：淺綠色溶液中含有Fe2＋。
(2)加堿法：若先產(chǎn)生白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色沉淀的為Fe2＋。
(3)加KSCN：先加KSCN溶液，無(wú)現(xiàn)象，再加入氯水，若溶液變血紅色的為Fe2＋。反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
3．Fe(OH)2和Fe(OH)3性質(zhì)的比較
判斷下列說(shuō)法是否正確。(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)向硫酸亞鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液，邊加邊攪拌，即可制得白色的氫氧化亞鐵沉淀。(×)
(2)Fe3O4中鐵的化合價(jià)有＋2和＋3價(jià)，是一種混合物。(×)
(3)Fe(OH)3不能利用化合反應(yīng)生成。(×)
(4)由于Fe(OH)2易被氧化，所以在制備時(shí)要隔絕空氣。(√)
(1)教材中描述“FeSO4溶液中加入NaOH溶液，會(huì)產(chǎn)生白色絮狀沉淀并迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色”。試從氧化還原反應(yīng)的角度分析原因。
提示：FeSO4溶液中的Fe2＋與OH－反應(yīng)生成白色的Fe(OH)2沉淀，F(xiàn)e(OH)2沉淀中的Fe2＋具有還原性，與空氣中具有氧化性的O2發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，被氧化為Fe3＋，即生成了紅褐色的Fe(OH)3沉淀。
(2)用FeSO4溶液與NaOH溶液反應(yīng)制取Fe(OH)2沉淀，為防止Fe(OH)2沉淀被氧化，在FeSO4溶液上面覆蓋一層苯，是否可以？將苯換為四氯化碳呢？
提示：苯的密度小于水且不溶于水，浮在溶液上面，隔絕了氧氣，能防止Fe(OH)2沉淀被氧化。四氯化碳密度大于水，不能防止Fe(OH)2沉淀被氧化。
(3)在空氣中分別加熱Fe(OH)2沉淀和Fe(OH)3沉淀，產(chǎn)物是否相同？
提示：相同。在空氣中加熱時(shí)，F(xiàn)e(OH)2沉淀會(huì)先被空氣中的氧氣氧化為Fe(OH)3沉淀，F(xiàn)e(OH)3不穩(wěn)定，受熱易分解：2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up10(△),\s\d10( ))Fe2O3＋3H2O。
[問(wèn)題1] Fe3O4中Fe有＋2、＋3兩種價(jià)態(tài)，可表示成FeO·Fe2O3形式，請(qǐng)類比寫(xiě)出Fe4O5的表示形式：
2FeO·Fe2O3。
[問(wèn)題2] 氫氧化亞鐵制備實(shí)驗(yàn)的改進(jìn)
方案一：有機(jī)覆蓋層法
(1)配制NaOH和FeSO4溶液的蒸餾水要經(jīng)過(guò)________，目的是________________。
(2)在FeSO4溶液表面覆蓋一層苯，作用是____________________________
________________________________________________________________。
方案二：還原性氣體保護(hù)法
在如圖所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。
Ⅰ Ⅱ
思考解答下列問(wèn)題：
(3)在試管Ⅰ里加入的試劑是____________________________。
(4)在試管Ⅱ里加入的試劑是___________________________。
(5)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和試管Ⅱ中加入試劑，塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟是______________________________________________________
__________________________________________________________________。
(6)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長(zhǎng)時(shí)間保持白色，其理由是____________
______________________________________________________________。
[答案] (1)加熱煮沸趕走溶解的氧氣 (2)隔絕空氣中的氧氣 (3)稀H2SO4、鐵屑 (4)NaOH溶液 (5)打開(kāi)止水夾a，待試管Ⅰ中反應(yīng)生成的氫氣排凈裝置中的空氣后，再關(guān)閉止水夾a (6)試管Ⅰ中反應(yīng)生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進(jìn)入
1．制備Fe(OH)2的關(guān)鍵是隔絕空氣(O2)，以下為可采取的措施
(1)Fe2＋極易被氧化，所以FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配。
(2)為了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸餾水和NaOH溶液要煮沸，盡可能除去O2。
(3)為了防止滴加NaOH溶液時(shí)帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長(zhǎng)滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再擠出NaOH溶液。
(4)為防止Fe2＋被氧化，還可以向盛有FeSO4溶液的試管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有機(jī)物，以隔絕空氣。
2．用堿溶液檢驗(yàn)Fe2＋和Fe3＋的對(duì)比
1．(2021·蘇州高一檢測(cè))下列各圖示中能較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
① ② ③
A．①② B．①③ C．②③ D．①②③
B [因?yàn)镕e(OH)2在空氣中易被氧化成Fe(OH)3，故要長(zhǎng)時(shí)間觀察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的空氣或氧氣。裝置①是先用H2將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中；③中液面上加苯阻止了空氣進(jìn)入；②由于能接觸到空氣中的O2，故不能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀。]
2．電子工業(yè)上使用的印刷電路板，是在敷有銅膜的塑料板上以涂層保護(hù)所要的線路，然后用三氯化鐵濃溶液作用掉(腐蝕)未受保護(hù)的銅膜后形成的。某工程師為了從使用過(guò)的腐蝕廢液(含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3，任意排放將導(dǎo)致環(huán)境污染及資源的浪費(fèi))中回收銅，并將鐵的化合物全部轉(zhuǎn)化為FeCl3溶液作為腐蝕液原料循環(huán)使用，準(zhǔn)備采用下列步驟：
(1)步驟Ⅰ的操作名稱：________；所需玻璃儀器：____________________
_______________________________________________________________。
(2)寫(xiě)出FeCl3溶液與銅箔發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：____________________
______________________________________________________________。
(3)檢驗(yàn)廢腐蝕液中是否含有Fe3＋所需試劑名稱：________，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：____________________________________________________________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
(4)向②中加入NaOH溶液并長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，此過(guò)程的現(xiàn)象：__________________________________________________________________
_______________________________________________________________，
此轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式為_(kāi)__________________________________________
______________________________________________________________。
(5)寫(xiě)出③中所含物質(zhì)：________________，⑥發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：________________。
[答案] (1)過(guò)濾燒杯、漏斗、玻璃棒
(2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(3)硫氰化鉀溶液由棕黃色變?yōu)檠t色
(4)先產(chǎn)生白色絮狀沉淀，然后迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(5)Fe、Cu 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
1．氫氧化鐵在化學(xué)工業(yè)中可用作吸收劑，也可用于制藥。實(shí)驗(yàn)室能夠制得氫氧化鐵的一組試劑是( )
A．氯化鐵溶液和燒堿溶液
B．氧化鐵和燒堿溶液
C．氧化鐵和水
D．鐵和水蒸氣
[答案] A
2．在空氣中氫氧化亞鐵白色沉淀可轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀。關(guān)于該反應(yīng)的下列敘述中不正確的是( )
A．生成物為氫氧化鐵
B．該反應(yīng)是化合反應(yīng)
C．該反應(yīng)是氧化還原反應(yīng)
D．氫氧化亞鐵作氧化劑
[答案] D
3.下列關(guān)于氫氧化亞鐵及其制備方法的敘述中不正確的是( )
A．氫氧化亞鐵易被氧氣氧化
B．氫氧化亞鐵為灰綠色絮狀沉淀
C．可利用如圖所示的裝置制備氫氧化亞鐵
D．實(shí)驗(yàn)中所用氫氧化鈉溶液應(yīng)預(yù)先煮沸
B [氫氧化亞鐵(純凈的)是白色絮狀沉淀，在空氣中易被氧氣氧化。實(shí)驗(yàn)室可利用亞鐵鹽溶液與堿溶液反應(yīng)制備氫氧化亞鐵，例如用FeSO4溶液與NaOH溶液反應(yīng)來(lái)制備Fe(OH)2。為了防止Fe(OH)2被空氣中的氧氣氧化，所用氫氧化鈉溶液應(yīng)預(yù)先煮沸將氧氣排出；然后利用題給裝置制備Fe(OH)2，且滴加NaOH溶液的膠頭滴管應(yīng)插入FeSO4溶液中；當(dāng)制得的Fe(OH)2部分被氧化時(shí)呈灰綠色。故A、C、D項(xiàng)均正確。]
4．人類最早發(fā)現(xiàn)鐵是從天上落下的隕石，埃及人把鐵叫做“天石”。下列有關(guān)鐵及其化合物的說(shuō)法正確的是( )
A．鐵的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4，它們都是黑色的固體
B．鐵的氫氧化物Fe(OH)2、Fe(OH)3的混合物可能是灰綠色
C．鑒別Fe2＋中混有Fe3＋，可先加入氯水，再加入KSCN溶液
D．鐵的合金生鐵比純鐵硬度大，熔點(diǎn)高
[答案] B
5．如圖所示裝置可用來(lái)制備Fe(OH)2，并觀察其在空氣中被氧化時(shí)顏色的變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)必須使用鐵屑和6 ml·L－1的硫酸，其他試劑任選。
填寫(xiě)下列空白：
(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是________，A中反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________________
________________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先將止水夾E________(填“打開(kāi)”或“關(guān)閉”)，C中收集到氣體的主要成分是________。
(3)簡(jiǎn)述生成Fe(OH)2的操作過(guò)程：_________________________________
_______________________________________________________________
_______________________________________________________________
______________________________________________________________。
(4)拔去裝置B中的橡皮塞，使空氣進(jìn)入，寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
______________________________________________________________
______________________________________________________________。
[解析] 實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)先打開(kāi)止水夾E，讓H2把A、B裝置中的空氣排出，讓Fe(OH)2在H2氣氛中生成，以便較長(zhǎng)時(shí)間觀察Fe(OH)2的顏色。H2充滿B后關(guān)閉止水夾E，A中的FeSO4溶液沿豎直長(zhǎng)導(dǎo)管進(jìn)入B瓶，與NaOH反應(yīng)。
[答案] (1)鐵屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)打開(kāi) H2
(3)關(guān)閉止水夾E，使FeSO4溶液壓入B瓶中進(jìn)行反應(yīng)
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3學(xué) 習(xí) 任務(wù)
1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)掌握Fe(OH)2的制備原理及化學(xué)性質(zhì)。
2.在制備物質(zhì)時(shí)，學(xué)會(huì)合理選擇并控制好反應(yīng)的條件。
化學(xué)式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
物質(zhì)類別
二元弱堿
三元弱堿
顏色狀態(tài)
白色固體
紅褐色固體
溶解性
不溶于水
不溶于水
與非氧化性強(qiáng)酸反應(yīng)
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
穩(wěn)定性
Fe(OH)2eq \(=====,\s\up10(△),\s\d10( ))FeO＋H2O(隔絕空氣)
2Fe(OH)3eq \(=====,\s\up10(△),\s\d10( ))Fe2O3＋3H2O
氫氧化亞鐵的制備實(shí)驗(yàn)探究
Fe2＋
Fe3＋
加堿
(NaOH)
法
①現(xiàn)象：白色沉淀eq \(――→,\s\up10(迅速),\s\d10( ))灰綠色eq \(――→,\s\up10(最終),\s\d10( ))紅褐色沉淀
②反應(yīng)：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(紅褐色)
①現(xiàn)象：紅褐色沉淀
②反應(yīng)：
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(紅褐色)

相關(guān)學(xué)案

相關(guān)學(xué)案更多

相關(guān)學(xué)案

相關(guān)學(xué)案 更多

相關(guān)學(xué)案更多