专题1（实验活动）铁及其重要化合物（导学案）高一化学（原卷版）

第三章铁金属材料第一节铁及其化合物专题1（实验活动）铁及其重要化合物【学习目标】1.进一步认识铁及其化合物的化学性质和Fe3+的检验方法，能由氢氧化亚铁性质实验分析并设计出制备氢氧化亚铁的实验，构建“铁三角”转化关系模型。2.以铁及其化合物的性质为例，能从物质类别和元素价态的视角建立含变价元素物质的转化关系，丰富研究物质的思路和方法。3.通过阅读硫酸亚铁药片说明书，培养获取信息和初步加工信息的能力，学会设计简单实验的方法。并从实际条件出发，解决生产、生活中的简单问题，进一步感受化学与生活的紧密联系和对人类所作的贡献。【学习重点】Fe2+的还原性、Fe3+的氧化性及检验【学习难点】铁及其化合物的学习方法的建构、实验方案的设计【课前预习】旧知回顾：1.铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是，而铁在纯氧中燃烧的产物是。Fe与Cl2反应特点是，而Fe与盐酸反应生成。性，铁盐具有性，亚铁盐具有。新知预习：1.Fe与Br2反应生成，与I2反应时生成，通过这一事实可以说明Br2的氧化性比I2。2.FeO和Fe3O4与HNO3反应时，除考虑与的反应外，还考虑。Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与HI反应时，除考虑与的反应外，还考虑。【课中探究】情景导入：已知铁直接与35%硝酸反应是很快的，但将一小块纯铁放入盛70%浓硝酸的小烧杯中(室温)，铁在浓硝酸不溶解。再用滴管缓慢地向烧杯中加蒸馏水，直加到溶液体积是原酸液的2倍，浓度约为35%，铁在这稀释后的硝酸还是不溶解。那么为什么浓度从70%慢慢降为35%就不反应了呢？困惑的法拉第拿起玻璃棒，想去翻动一下铁块，看看它是否出了什么问题。当它刚用玻璃棒的尖端触到铁块时，烧杯里发生了异常现象—铁块迅速地反应起来，就这样这种奇异的钝化现象被法拉第发现了，人们称这个实验为法拉第钝化实验。一、铁单质的还原性和Fe3+的氧化性活动一、探究铁单质的还原性任务一、实验探究：铁与硝酸溶液、硫酸铜溶液反应的现象，并分析其原理是什么？完成下表内容。实验步骤实验现象实验原理实验结论步骤1：在一支试管中加入2mLCuSO4溶液，再将一段铁丝放入硫酸铜溶液中，过一会儿，取出铁丝，观察现象并加以解释。步骤2：在一支试管中加入2mL稀硝酸溶液，再将一段铁丝放入溶液中，观察现象并加以解释。步骤3：在一支试管中加入2mL70%的浓硝酸溶液，将一段铁丝放入溶液中，观察现象，再将溶液加热，观察现象，并加以解释。步骤4：在一支试管中加入2mL98%的浓硫酸，将一段铁丝放入溶液中，观察现象，再将溶液加热，观察现象，并加以解释。任务二、问题探究：将铁丝插入稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中，可能发生哪些化学反应，其先后顺序时什么？【对应训练】1.下列有关铁的说法正确的是()A．Fe在稀硝酸中发生钝化B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色D．镀锌铁不如镀锡铁耐腐蚀2．将0.02mol铁分别投入足量的下列物质中，在一定条件下充分反应，产生氢气最多的是（）A．2mol/L稀硫酸 C．5mol/L硝酸 D．灼热的水蒸气活动二、探究Fe3+的氧化性任务一、实验探究：根据表格内容，完成相关实验，观察实验现象，并分析实验原理。序号实验操作实验现象实验原理实验结论1取3mLFeCl3溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，观察现象。2在一支盛有3mL蒸馏水的试管中加几滴FeCl3溶液，再滴加3滴KI溶液，观察现象。然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，观察现象。任务二、问题探究：Fe3＋具有氧化性，有何特点和规律？有何应用？【对应训练】1．取某含铁元素的固体A进行如下实验：根据下列转化关系，下列叙述不正确的是()A．试剂1是KSCN溶液B．试剂2可以是新制氯水C．溶液B中只有Fe3＋无Fe2＋D．溶液C到溶液F红色加深的原因是溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成Fe3＋，使Fe3＋浓度增大2.将金属铁、铜投入FeCl3溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是()选项反应情况设想评价A当铁、铜均无剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，一定无Fe3＋正确，Fe3＋和铁、铜均可反应B当铁、铜均有剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，无Fe3＋正确，铁和铜都与Fe3＋反应，故无Fe3＋C当铜有剩余，铁无剩余时，溶液中一定只有Fe2＋，无Cu2＋正确，铜有剩余，故无Cu2＋D当铁有剩余，铜无剩余时，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋不正确，不可能出现铁有剩余而铜无剩余的情况，因为铁的还原性比铜的强，铁先与Fe3＋反应二、亚铁盐的氧化性和还原性活动一、探究亚铁盐的氧化性和还原性任务一、实验探究：根据表格内容，完成相关实验，观察实验现象，分析实验原理。序号实验操作实验现象实验原理实验结论1取3mLFeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，观察现象。2取3mLFeCl3溶液入试管中，加入足量铁粉，振荡，观察现象。3取3mLFeCl2溶液加入试管中，滴加几滴氯水，振荡，观察现象。4取少量酸性KMnO4溶液于试管中，逐滴加入FeSO4溶液，当溶液紫色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液，观察现象任务二、问题探究：某溶液中加KSCN溶液，颜色无变化，再加氯水溶液变红，说明什么？发生的反应是什么？若溶液变红，然后加足量Fe粉，红色又褪去，说明什么？写出反应的离子方程式。【对应训练】1．把表面有少量氧化物的铜片和铁片一起放入盐酸中，充分反应后，所得溶液中的金属离子为（）A．Fe3＋和Cu2＋ B．Fe2＋和Cu2＋C．Fe2＋和Fe3＋ D．Fe2＋2．已知氯气有强氧化性，能氧化Fe2+、Br、I等。又已知还原性I>Fe2+>Br。向含有Fe2+、I、Br的溶液中通入一定量氯气后，对所得溶液中离子的成分分析正确的是（）A．I、Fe3+、Cl B．Fe2+、Cl、BrC．Fe2+、Fe3+、Cl D．Fe2+、I、Cl活动二、Fe(OH)2的制备任务一、问题探究：为了提高皮革的耐曲折强度以及耐化学药剂和微生物的作用，常常使用绿矾作为鞣革剂。绿矾晶体(FeSO4·7H2O)由于保存不妥或长久放置，容易被空气中的氧气氧化而变质。为探究绿矾样品的变质情况，化学兴趣小组的同学设计了下列实验方案。可供选择的试剂：硫氰化钾溶液、酸性高锰酸钾溶液、氯水、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、铁粉，请参与完成方案设计。实验准备：取少量绿矾样品，用蒸馏水在烧杯中配成溶液。①如何证明绿矾已被氧化？②如何证明绿矾已完全被氧化③为了防止绿矾溶液被氧化，如何操作？任务二、结合Fe(OH)2容易被空气中的氧气氧化成Fe(OH)3的性质，思考制备Fe(OH)2有哪些方法？【对应训练】1.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()A．①②③ B．①②④ C．①②③④ D．②③④2．实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2，为了使生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是()A．配制FeCl2溶液和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸B．可在FeCl2溶液的上面加一层苯，以隔绝空气C．向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴不能伸入溶液内D．产生Fe(OH)2沉淀后，不能振荡试管【课后巩固】1．下列说法错误的是()A．浓硫酸在空气中敞口放置一段时间，浓度变小B．铁片投入冷的浓硝酸中，铁片不溶解C．钢片投入浓硝酸中，产生红棕色气体D．石蕊溶液滴入稀硫酸中，溶液变蓝2．向FeCl3溶液中同时加入铁粉和铜粉，充分反应后不会出现的结果是()A．铁、铜均有 B．铁、铜均无C．有铜无铁 D．有铁无铜3．在硫酸铁溶液中，加入ag铜完全溶解后再加入bg铁，充分反应后得到cg残余固体，且a＞c，则下列说法中正确的是()A．残余固体可能为铁和铜的混合物B．最后得到的溶液可能含有Fe3＋C．残余固体是铁，溶液中一定不含Cu2＋D．残余固体全部是铜4．将过氧化钠投入FeCl2溶液中，可观察到的实验现象是（）A．有无色气体和白色沉淀生成 B．有无色气体和红褐色沉淀生成C．无气体产生，有沉淀生成 D．有气体产生，无沉淀生成5.甲同学用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2；乙同学用如图装置制备Fe(OH)2，为了生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是()FeCl2溶液的上面加一层植物油，以隔绝空气FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴可以伸入到液面下D.乙同学应该先关闭止水夹，一段时间以后再打开止水夹6.纳米级四氧化三铁是应用最为广泛的软磁性材料之一。共沉淀法是目前制备纳米四氧化三铁的重要方法，其流程如图所示：下列说法错误的是()A.保存溶液A时，应加入少量铁粉B.FeSO4‧7H2O和FeCl3‧6H2O的物质的量之比最好应为2∶1C.取滤液进行焰色反应，火焰为黄色7．某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的Fe(OH)2，其中实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析不正确的是A．X可以是稀硫酸或稀盐酸，但不能是稀硝酸B．实验开始时应先关闭止水夹a、打开b，再向烧瓶中加入XC．反应一段时间后可在锥形瓶中观察到白色沉淀D．反应结束后若关闭b及分液漏斗活塞，则Fe(OH)2可较长时间存在8．实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。已知：Fe2＋可与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀。（1）分别取一定量硫酸铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L－1溶液。配制FeCl2溶液时需加入少量铁屑，目的是__________________________________。（2）甲组同学取2mLFeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为________________________________。（3）乙组同学认为甲组实验不够严谨，该组同学用煮沸冷却后的水配制溶液，向2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_____________________________。（4）丙组同学取10mL0.1mol·L－1KI溶液，加入足量0.1mol·L－1Fe2(SO4)3溶液混合后，滴加淀粉溶液，出现蓝色，该现象说明氧化性：Fe3＋_______I2(填“＞”或“＜”)；另取2mLFeCl2溶液，加入几小块锌片，实验现象为_______________________，说明Fe2＋具有_______。(填“氧化性”或“还原性”)。（5）丁组同学为探究维生素C是否可将Fe3＋转化为Fe2＋，设计了如下实验。实验操作实验现象得出结论取一定量Fe2(SO4)3溶液于试管中，加入维生素C片，振