第3章 第1节 铁的多样性 讲义 新教材鲁科版高中化学必修一.docx
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第3章第1节铁的多样性讲义新教材鲁科版高中化学必修一
第1节 铁的多样性
发展目标
体系构建
1.基于元素的价态和物质的所属类别,完整有序地写出含铁元素的物质的化学式。
2.掌握铁单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物、亚铁盐、铁盐的物理性质、化学性质、典型实验现象;能书写主要化学方程式和离子方程式;知道Fe2+、Fe3+的检验。
3.能从物质的类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,预测含铁元素的物质性质及物质之间的转化关系,设计实验初步验证,并能分析解释有关现象;并能利用含铁元素的物质性质和转化关系,设计制备、分离、检验等简单任务的方案。
4.分析含铁元素的物质性质,分析生产、生活中的实际问题,如补铁剂中铁元素的价态的检验、线路板废液的回收利用。
一、铁元素在自然界中的存在
1.铁元素的含量:
铁元素在地壳中的含量处于第四位,仅次于氧、硅和铝元素。
2.铁元素的存在形态
(1)游离态:
存在于陨铁中。
(2)化合态
①主要化合价:
+2、+3。
②存在形式:
主要以矿石的形式存在。
如黄铁矿(FeS2)、赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)等。
二、亚铁盐和铁盐
以FeSO4、FeCl3为例探究亚铁盐和铁盐的性质
1.预测与假设
(1)从物质类别角度:
亚铁盐和铁盐都能与碱溶液反应生成相应的铁的氢氧化物。
(2)从化合价角度:
Fe3+具有较强氧化性;Fe2+既有氧化性又有还原性。
2.实验方案
(1)证明Fe2+、Fe3+与OH-能反应,需向亚铁盐、铁盐溶液中滴加碱性试剂,如NaOH溶液。
(2)证明Fe3+具有氧化性,需加入还原剂,如铁、铜、KI溶液。
(3)证明Fe2+具有氧化性,需加入还原剂,如锌,证明其具有还原性,需加入氧化剂,如氯水、酸性KMnO4等。
3.实验步骤、现象和结论
(1)Fe2+、Fe3+与碱的反应
实验内容
实验现象
结论
先生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色沉淀
有关方程式有:
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O===
4Fe(OH)3
生成红褐色沉淀
离子方程式有:
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
(2)Fe3+的氧化性实验探究
实验内容
实验现象
结论
加入KSCN溶液,溶液呈红色,加入足量铁粉后,溶液褪色
Fe3+具有氧化性,Fe具有还原性,离子方程式:
2Fe3++Fe===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+具有氧化性,离子方程式:
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(3)Fe2+的氧化性和还原性实验探究
实验内容
实验现象
结论
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-,
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
加入FeSO4溶液,酸性KMnO4溶液紫红色褪去,溶液略呈黄色
Fe2+具有还原性,被酸性KMnO4氧化为Fe3+
溶液由浅绿色变为无色
Fe2+具有氧化性,离子方程式:
Fe2++Zn===Zn2++Fe
三、铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物
1.铁单质
(1)物理性质
色、态
密度
熔点
导热性、延展性
导电性
特性
银白色固体
7.86_g·cm-3
1538℃
良好
比铜、铝差
能被磁铁吸引
(2)化学性质
①与酸反应生成氢气:
与盐酸、硫酸反应的离子方程式为Fe+2H+===Fe2++H2↑。
②与某些盐溶液发生置换反应:
与硫酸铜溶液反应的离子方程式为Fe+Cu2+===Fe2++Cu。
③与非金属反应
a.与氧气反应:
3Fe+2O2
Fe3O4。
b.与氯气反应:
2Fe+3Cl2
2FeCl3。
④铁与水的反应:
ⅰ.铁与冷水不反应,但在空气中的氧气和水蒸气的作用下,易腐蚀。
ⅱ.铁与水蒸气的反应:
方法
方法一
方法二
实验装置
实验现象
用小试管收集一试管气体,点燃,听到轻微爆鸣声
用火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声
实验结论
铁与水蒸气反应的化学方程式为
3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
2.铁的氧化物
名称(化学式)
氧化亚铁(FeO)
四氧化三铁(Fe3O4)
氧化铁(Fe2O3)
俗名
—
磁性氧化铁
铁红
色态
黑色粉末
黑色晶体
红棕色粉末
铁的价态
+2
+2、+3
+3
与盐酸反应
FeO+2H+===Fe2++H2O
Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
与铝粉反应
3FeO+2Al
3Fe+Al2O3
—
2Al+Fe2O3
2Fe+Al2O3
3.铁的氢氧化物
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色、状态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应(写化学方程式)
Fe(OH)2+2HCl===FeCl2+2H2O
Fe(OH)3+3HCl===FeCl3+3H2O
受热分解(写化学方程式)
-
2Fe(OH)3
+3H2O
制备
可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
转化
在空气中,Fe(OH)2能够迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,化学方程式为
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
四、铁及其化合物的转化关系
1.绘制铁及其化合物的“价——类”二维图。
2.补铁剂中铁元素价态的检验
实验步骤
实验现象
实验结论
(1)取少量补铁口服液于试管中,滴入KSCN溶液
a.不变红
无Fe3+
b.变红
有Fe3+
(2)若出现现象a,向反应后的溶液中滴加氯水
溶液变红
有Fe2+
(3)若出现现象b,另取补铁剂滴加酸性KMnO4溶液
紫红色褪去
有Fe2+
紫红色不褪去
无Fe2+
1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)铁元素在地壳中含量位于第三位。
( )
(2)在工业中炼制铁单质,所以自然界中无游离态铁。
( )
(3)Fe3+转化为Fe2+时,需加入氧化剂才能实现。
( )
(4)钢和铁都是铁的合金,钢不易生锈,生铁易生锈,铁锈的主要成分是Fe3O4。
( )
(5)Fe3+遇到KSCN溶液会生成红色沉淀。
( )
2.下列关于Fe2+和Fe3+的叙述中,错误的是( )
A.Fe2+的水溶液为浅绿色
B.Fe3+的水溶液为黄色
C.Fe3+具有氧化性,Fe2+具有还原性
D.Fe3+溶液中滴入含SCN-的溶液,立即出现红色沉淀
3.金属单质A可发生以下反应。
试判断:
(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式,B写主要成分)
A________、B__________、C__________、D____________、E________。
(2)写出反应③和⑤的离子方程式:
③_____________________________________________________________;
⑤_____________________________________________________________。
Fe、Fe2+、Fe3+间的相互转化
实验室中常见的可溶性的亚铁盐有FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等,其溶液是浅绿色,亚铁盐中Fe2+易被氧化,故其晶体应密闭保存。
常见的可溶性的铁盐有FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等,其溶液一般呈黄色。
铁盐固体易潮解,也应密闭保存。
1.FeCl2溶液中混有少量FeCl3时,如何除去杂质?
2.若用过量的锌和FeCl3溶液反应,产物是FeCl2吗?
3.FeCl3溶液中混有FeCl2时,如何除去杂质?
4.FeCl2溶液中混有CuCl2时,如何除去杂质?
5.为什么保存硫酸亚铁溶液时常加入少量铁粉?
1.Fe、Fe2+、Fe3+间的相互转化关系——铁三角
2.常见的转化反应如下
(1)Fe→Fe2+:
加弱氧化剂,如I2、H+、Cu2+、Fe3+等。
Fe+2H+===Fe2++H2↑,Fe+Cu2+===Fe2++Cu,Fe+2Fe3+===3Fe2+。
(2)Fe→Fe3+:
加强氧化剂,如O2、Cl2、Br2等。
2Fe+3Cl2
2FeCl3。
(3)Fe2+→Fe3+:
加强氧化剂,如Cl2、O2、Br2、H2O2等。
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。
(4)Fe3+→Fe2+:
加还原剂,如Fe、Cu、I-等。
Fe+2Fe3+===3Fe2+,Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+。
(5)Fe2+→Fe:
加强还原剂,如Zn、Al、C、CO等。
Zn+Fe2+===Zn2++Fe,CO+FeO
Fe+CO2。
(6)Fe3+→Fe:
加强还原剂,如Zn、Al、CO、H2等。
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2,3H2+Fe2O3
2Fe+3H2O(g)。
1.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )
A.可以采用加热的方法除去Fe2O3中的Fe(OH)3
B.铁只有与水蒸气反应才能得到Fe3O4
C.不能通过化合反应生成FeCl2和Fe(OH)3
D.氯化铁溶液有较强氧化性,故可用作净水剂
2.已知A是一种常见金属,F是一种红褐色沉淀。
试根据图中转化关系,回答下列问题。
(1)写出A、C、F、G的化学式:
A.________,C.________,F.________,G.________。
(2)检验D中阳离子的方法__________________________________________
________________________________________________________________。
(3)保存C溶液时要加固体A的原因是_______________________________
________________________________________________________________。
(4)写出下列转化的离子方程式。
①A→C:
_____________________________________________________;
②C→D:
____________________________________________________。
3.将单质Fe、Cu与FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液一起放进某容器内,根据下述不同情况,填写金属或金属离子。
(1)充分反应后,如果Fe有剩余,则溶液中不可能有________。
(2)充分反应后,如果溶液中还有大量Fe3+,则还含有________,一定没有________剩余。
(3)充分反应后,如果容器内有较多Cu2+和相当量的Cu,则容器内不可能有________。
Fe2+、Fe3+的检验方法
1.怎样用化学方法检验FeSO4试剂是否变质?
2.先向溶液中滴加少量氯水,再加KSCN溶液,溶液变为红色,能否证明原溶液中含有Fe2+?
3.如何检验溶液中既含Fe2+又含F
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