第7-2讲 探究铁及其化合物的转化学案-高一上学期化学苏教版（2020）必修第一册

1、 高一化学备课组 学案编号：29第 第 页课题：7-2 探究铁及其化合物的转化主备人： 丁家胜 审核人： 黄言寿班级_ 姓名 _【温故知新】1、复习铁及其化合物的性质2、鲜榨苹果汁是什么颜色？在空气中久之后呢？一、铁1、铁在元素周期表：2、铁的原子结构示意图：3、铁的化学性质（1）铁与氧气、氯气、硫、单质碘反应（2）与某些盐反应（如硫酸铜、氯化铁）（3）与酸反应与非氧化性酸反应（如盐酸、稀硫酸）与氧化性酸反应（如稀硝酸（少量、过量）、浓硝酸、浓硫酸）【注意】常温下，_在_中钝化。实质是强氧化性的酸使铁、铝的表面生成一层_，阻止了内部金属与酸继续反应。故在常温下可用_贮存或运输浓硫酸、浓硝酸 （

2、4）与水蒸气反应常温下与水不反应，在高温下能与水蒸气反应【例】正误判断常温下，干燥的Cl2能用钢瓶贮存，所以Cl2不与铁反应。(2)Fe在稀硝酸中发生钝化。 (3)铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2。(4) 因为铁比铜金属性强，所以FeCl3可以腐蚀Cu制电路板。(5) 常温下，向浓硫酸中加入铁片，铁片溶解。(6)细铁丝在氯气中燃烧生成FeCl2。()二、铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4名称氧化亚铁四氧化三铁俗称颜色铁的化合价与盐酸反应用途三、铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3颜色与盐酸反应受热分解复杂转化在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成_，现象是

3、_色絮状沉淀迅速变成_色，最后变成_色，化学方程式为 _四、铁盐和亚铁盐1、Fe3+的性质和检验（1）含Fe3+的溶液呈_（2）与碱反应（3）与硫氰化钾溶液反应（4）具有氧化性（与铁、铜、I、S2、SO32反应）【例】请写出氧化铁、氢氧化铁分别于氢碘酸反应的离子方程式【例】总结检验Fe3+的方法观察法、显色法、加碱法【例】高铁酸钾是一种重要的绿色净水剂，具有净水和消毒双重功能。某课外学习小组设计如图所示方案制备高铁酸钾。下列说法不正确的是A高铁酸钾中铁元素的化合价为6，具有强氧化性B反应2Fe33ClO10OH=2FeOeq oal(2,4)3Cl5H2O中，生成2 mol FeOeq oal

4、(2,4)时，转移6 mol电子C制备高铁酸钾的化学方程式为2KOHNa2FeO4=K2FeO42NaOH，根据复分解反应原理，高铁酸钠的溶解度大于高铁酸钾的溶解度D明矾、硫酸铁、高铁酸钾都能净水，其净水原理完全相同2、Fe2+的性质和检验（1）含Fe2+的溶液呈_【实验视频】氢氧化亚铁的制备（2）与碱反应【重点强调】 Fe(OH)2的制备与实验方案的设计由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。（1）制备原理：Fe22OH=Fe(OH)2（2）成功关键：溶液中不含Fe3和O2

5、等氧化性物质。制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。几种典型的制备方法(1)有机层隔离法反应在试管底部进行(这是唯一一种把胶头滴管插入反应溶液的实验)。加隔氧剂，如加入汽油、苯等比水轻的有机溶剂如图，由于苯的液封作用，可防止生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀。(2)还原性气体（H2）保护法该方法是先在装置中生成FeSO4溶液，并利用生成的H2排尽整个装置中的空气，待检验H2的纯度后，再关闭止水夹K，利用生成的H2把FeSO4溶液压入装置中与NaOH溶液进行反应。【例】用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3的FeSO4

6、溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入_(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用_的方法。(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_（3）具有还原性（与氧气、氯气、Br2、H2O2(酸性）、酸性高锰酸钾溶液反应、稀硝酸反应）【实验视频】氯化亚铁与氯气反应【例】如何保存氯化亚铁溶液【例】总结检验Fe2+的方法观察法、加碱法、显色法、【例】请设计实验证明Fe3O4中铁元素的化合价【例】请写出制作印刷电路板的离子方程式【例】制印刷电路时，常用氯

7、化铁溶液作为腐蚀液，其反应为2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，现向氯化铁溶液中加入a g铜，完全溶解后，再加入b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且ac，则下列说法正确的是()A残余固体可能为铁和铜的混合物B残余固体全部是铜C最后得到的溶液中可能含有Fe3D残余固体是铁，溶液中一定不含Cu2【归纳】Fe3+和Fe3+之间的转化【例】正误判断通过化合反应不能制备氯化亚铁通过化合反应不能制备氢氧化铁氧化铁可以直接一步转化为氢氧化铁维生素C具有氧化性，能使Fe3+转化为Fe2+人体若缺铁会得缺铁性贫血Fe3+和SCN不能大量共存，原因是能生成血红色Fe(SCN)3沉淀氢氧化铁和氢碘酸能发

8、生复分解反应向硫酸亚铁溶液中先加入氢氧化钠溶液，后在加入足量稀盐酸，Fe2+的数目不变铁和酸反应均为置换反应四氧化三铁是混合物【例】将一定量的铁粉和铜粉组成的混合物加入到一定浓度氯化铁溶液中，请判断充分反应后溶液中的阳离子种类可能有哪些情况？【例】将一定量的铁粉加入到氯化铁和氯化铜的混合溶液中，请判断充分反应后溶液中的阳离子种类可能有哪些情况？【例】除杂主要物质（杂质）除杂方法Fe2+（Fe3+）FeCl3（FeCl2）Fe2+（Cu2+）Fe（Al）【例】以下10种物质，不能通过化合反应直接生成的有（ ）Fe3O4 Fe(OH)3 FeCl2 CuS Cu2S Na2O2 Al(OH)3 N

9、a2CO3NaHCO3Cu(OH)2CO3A、2种 B、3种 C、4种 D、5种【例】)在给定条件下，下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A. Feeq o(,sup9(O2),sdo3(点燃)Fe2O3eq o(,sup12(HClaq)FeCl3B. Fe(s)eq o(,sup9(Cl2g),sdo3(点燃)FeCl2(s)eq o(,sup12(NaOHaq)Fe(OH)2(s)C. Fe(s)eq o(,sup9(H2Og),sdo3(高温)Fe2O3(s)eq o(,sup12(HClaq)FeCl3(aq)D. Fe3O4(s)eq o(,sup9(Als),sdo3(高温)

10、Fe(s)eq o(,sup12(HNO3aq)Fe(NO3)3(aq)【例】下列说法正确的是()A. 高温下铁和水蒸气反应生成铁红B. 过量铁粉在Cl2中燃烧制取FeCl2C. 过量的Fe与稀硝酸反应生成Fe(NO3)2D. 铁在热的浓硝酸中钝化【例】正误判断(1)Fe2O3能与酸反应，所以可用于制作红色涂料(2) Fe2O3与NaOH溶液反应可制取Fe(OH)3(3) 3 mol单质Fe完全转化为Fe3O4，失去8 mol电子(4) 在空气中，白色的Fe(OH)2迅速转变成灰绿色，最终变成红褐色(5) FeCl3溶液滴入热的浓NaOH溶液中可得到Fe(OH)3胶体【例】在给定条件下，下列选

11、项所示的物质间转化均能实现的是()A. Fe3O4(s)eq o(,sup11(Als),sdo4(高温)Fe(s)eq o(,sup11(Cl2g),sdo4(点燃)FeCl3(s)B.FeO(s)eq o(,sup12(HNO3aq)Fe(NO3)3(aq)eq o(,sup12(Cus)Fe(s) C. FeS2(s)eq o(,sup11(O2),sdo4(高温)SO2(g)eq o(,sup12(BaCl2aq) BaSO3(s)D.Fe(s)eq o(,sup11(H2Og),sdo4(高温)Fe2O3(s) eq o(,sup12(稀硫酸) Fe2(SO4)3(aq) 【例】下列

12、说法正确的是()A. Fe(OH)3溶于氢碘酸生成FeI3B. 在蒸发皿中充分加热FeCl3溶液可得到FeCl3固体C. 铁分别与稀盐酸和氯气反应，产物中铁元素的化合价相同D.向沸水中滴加饱和FeCl3溶液制备Fe(OH)3胶体【例】下列有关物质性质与用途具有对应关系的是()A. FeCl3具有氧化性，可用作铜制线路板的蚀刻剂B. Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂C. Fe2O3能与酸反应，可用于制作红色涂料D. FeS难溶于水，可用于除去废水中的Cu2【例】用废铁皮制取铁红的流程示意图如下：(1) 上述流程中，由红褐色固体受热分解制备铁红的化学方程式： _(2) 反应的离子方程式：_

13、。(3) 反应的离子方程式：_(4) 黄铁矿因黄色和明亮的金属光泽，常被误认为是黄金，故又称为“愚人金”。一种酸性条件下催化氧化黄铁矿的物质转化关系如下图所示，写出该过程中Fe(NO)2与O2反应的离子方程式：_【热点突破】判断离子能否大量共存(1)Fe2：与NOeq oal(,3)(H)、ClO、MnOeq oal(,4)(H)不能大量共存(因发生氧化还原反应)。(2)Fe3：与S2、I、SOeq oal(2,3)、HS不能大量共存(因发生氧化还原反应)。【热点突破】工业生产时溶液中Fe3、Fe2的除去方法(1)原理：Fe3、Fe2完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH分别为pH3.7、pH9.

14、6。(2)步骤：除去溶液中的Fe3时，一般是加入能与酸反应的物质(但不能引入新的杂质)，调节溶液的pH3.7，使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去。除去溶液中的Fe2时，先加入H2O2(或其他氧化剂，但不引入新杂质)，使Fe2转化为Fe3，然后调节溶液的pH3.7，使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去。【例】混合某溶液中除去Fe3、Fe2的常用方法已知：沉淀的pH(1)除去Mg2中混有的Fe3的方法向混合溶液中加入_、_、_其中之一，与Fe3水解产生的H反应，促进Fe3的水解，将Fe3转化为Fe(OH)3沉淀除去。(2)除去Mg2中混有的Fe2的方法先加入氧化剂(如_)将溶液中的Fe2氧化

15、成Fe3，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3。(3)请设计实验方案：除去CuCl2溶液中混有的少量FeCl2。【热点突破】含Fe2、Fe3溶液的配制要点(1)配制FeCl3溶液时先将FeCl3固体溶于浓盐酸中(抑制FeCl3水解，防止生成沉淀而导致溶液变浑浊)，再加水稀释至所需浓度。(2)配制FeCl2溶液时，为防止Fe2被空气氧化还需加入少量铁粉。【热点突破】高铁酸钾的性质高铁酸钾(K2FeO4)中的Fe显6价，它是一种高效复合水处理剂：(1)由于具有强氧化性能杀菌、消毒。(2)由于反应后还原产物为Fe3，Fe3在溶液中水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中的悬浮杂质，起到净水的作用。【热点突

16、破】Fe2与Fe3的氧化还原性强弱顺序氧化性：Cl2Br2Fe3Cu2I2Fe2还原性：ClBrFe2CuIIFe2，下列离子反应不能发生的是()ASO22Fe32H2O=SOeq oal(2,4)2Fe24HBI22Fe2=2I2Fe3CSO2I22H2O=2I4HSOeq oal(2,4)D少量Cl2通入FeI2溶液中：Cl22I=2ClI2【例】向碘化亚铁溶液中缓慢通入氯气，先后发生的反应有：【例】在含有Fe3、Fe2、Al3、NHeq oal(,4)稀溶液中，加入足量的Na2O2固体，充分反应后，再加入过量的稀盐酸，完全反应后，离子数目没有变化的是()AFe2 BAl3CFe3 DNH

17、eq oal(,4)【例】为验证还原性：SO2Fe2Cl，三组同学分别进行了下图实验，并对溶液1和溶液2中所含离子进行检验，能证明上述还原性顺序的实验组有()溶液1溶液2甲含Fe3、Fe2含SOeq oal(2,4)乙含Fe3，无Fe2含SOeq oal(2,4)丙含Fe3，无Fe2含Fe2A.只有甲 B甲、乙C甲、丙 D甲、乙、丙【例】向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析错误的是()AOA段产生的是NO，AB段的反应为Fe2Fe3=3Fe2，BC段产生H2BA点溶液中的溶质为Fe(NO3)3和H2S

18、O4C原混合酸中NOeq oal(,3)物质的量为0.2 molD原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为2 molL1铁与硫酸、硝酸的混合酸反应顺序总结足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：FeNOeq oal(,3)4H=Fe3NO2H2O、2Fe3Fe=3Fe2、Fe2H=Fe2H2(若H量不足，该反应不再发生)。【例】铁与水蒸气反应实验改进前后的装置如图所示：下列说法错误的是()A将湿棉花改为浸水的尿不湿，酒精灯由单头改为双头，可提供足量的水蒸气B用具支试管可将试管口附近冷凝的水导出，避免冷凝水与灼热铁粉接触C肥皂水改为吹泡泡水，收集H2效果更好，点燃效果更明显D悬挂的磁铁仅能吸引反应铁粉，不能吸引反应产物【例】实验室由炼钢污泥(简称铁泥，主要成分为铁的氧化物)制备软磁性材料-Fe2O3。其主要实验流程如下：(1)酸浸。用一定浓度的H2SO4溶液浸取铁泥中的铁元素。若其他条件不变，实验中采取下列措施能提高铁元素浸出率的有_(填序号)。A适当升高酸浸温度B适当加快搅拌速度C适当缩短酸浸时间(2)还原。向“酸浸”后的滤液中加入过量铁粉，使Fe3完全转化为Fe2。“还原”过程中除生成Fe2外，还会生成_(填化学式)；检验Fe3是否还原完全的实验操作是_(3)沉铁。将提纯后的FeSO4