利用“价态二维图”认识铁及其化合物的关系提升课时学案必修1

第3课时利用“价态二维图〞认识铁及其化合物的关系(提升课时)铁及其化合物的关系1．铁及其化合物的“价—类〞二维图：2．铁及其化合物之间的主要转化关系：3．从物质分类的角度理解铁及其化合物的性质(1)Fe2O3、FeO都是碱性氧化物，能与酸反响生成盐和水。Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O；FeO＋2H＋=H2O＋Fe2＋。(2)FeSO4和FeCl3都属于盐类，能和碱反响生成Fe(OH)2及Fe(OH)3。Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓；Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓。(3)Fe(OH)2和Fe(OH)3均属于碱，能与酸反响生成盐和水。Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2O；Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O。4．从化合价的角度理解铁及其化合物的氧化性和复原性：(1)Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有复原性Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋CuFe＋2H＋=H2↑＋Fe2＋2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl33Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2(2)Fe2O3中的铁元素为高价态，具有氧化性，因而可用复原剂将其复原为铁单质。例：3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。(3)Fe2＋化合价可以升高到＋3价，表现为复原性，也可以降低到0价，表现为氧化性。(4)Fe3＋是铁元素的高价态，可以被复原剂复原为＋2或0价，具有氧化性。eq\a\vs4\al(Fe3＋,〔氧化性〕)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(Fe),\s\do5()))eq\a\vs4\al(2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5()))eq\a\vs4\al(2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(I－),\s\do5()))eq\a\vs4\al(2Fe3＋＋2I－=I2＋2Fe2＋)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(C),\s\do5()))2Fe2O3＋3Ceq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())4Fe＋3CO2↑(5)Fe(OH)2具有复原性，能被氧化为Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。【典例】如图为铁及其化合物的“价－类〞二维图。(1)填写二维图缺失的类别①______________和化学式②____________。(2)某同学利用以下试剂研究FeCl3性质，进行了如下预测：①Cl2②Fe③NaOH④H2SO4⑤AgNO3从物质类别上看，FeCl3属于________，可能与________发生反响(填序号)；从化合价角度看，Fe3＋具有________性，可能与________________发生反响(填序号)。(3)某工厂用FeCl3溶液腐蚀镀有铜的绝缘板生产印刷电路，其化学原理为如下反响：Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2①用单线桥表示电子转移：_____________________________。②反响中FeCl3作________剂，理由是_________________________。③写出该反响的离子方程式______________________________________。【解析】(1)Fe为金属单质，那么①为单质；铁的氢氧化物有Fe(OH)2和Fe(OH)3两种，那么②为Fe(OH)3；(2)从物质类别上看，FeCl3属于盐，可能与氢氧化钠和硝酸银反响；从化合价角度看，Fe3＋化合价处于最高价态，具有氧化性，可发生复原反响，可能与铁发生反响；(3)反响Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2为氧化复原反响，Cu失电子，化合价升高，发生氧化反响，作复原剂；Fe元素化合价由＋3价降低到＋2价，得电子，化合价降低，发生复原反响，FeCl3作氧化剂，①用单线桥表示电子转移为Cu＋2F2e－eCl3=CuCl2＋2FeCl2；②反响中FeCl3中Fe元素化合价由＋3价降低到＋2价，得电子，化合价降低，发生复原反响，作氧化剂；③反响的离子方程式为Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋。答案：(1)单质Fe(OH)3(2)盐③⑤氧化②(3)①Cu＋2F2e－eCl3=CuCl2＋2FeCl2②氧化铁元素的化合价由＋3价变为＋2价③Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋某工程师为了从上题(3)使用过的腐蚀废液中回收铜，并获得氯化铁晶体，准备采用以下步骤：①试剂a是__________(用化学式表示)；操作Ⅰ用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和____________。②上述流程中操作Ⅲ包括蒸发浓缩、__________、过滤、洗涤。【解析】①要回收腐蚀废液中的铜，需参加复原剂，且不能引入新的杂质，故试剂a是铁(Fe)；固液别离采用过滤操作，操作Ⅰ为过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗；②上述流程中操作Ⅲ为从溶液中得到晶体，操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。答案：①Fe漏斗②冷却结晶化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价—类〞二维图。铁元素的“价—类〞二维图如下图，以下说法正确的选项是()2O3炼铁，该反响为置换反响B．Fe3O4中铁元素为＋4价C．维生素C能将Fe3＋转化为Fe2＋，该过程中维生素C作复原剂D．Fe(OH)2浊液露置于空气中，由白色立即变为红褐色【解析】选C。用CO复原Fe2O3，反响物中没有单质，故该反响不是置换反响，A项错误；Fe3O4中局部铁元素显＋3价，局部铁元素显＋2价，B项错误；维生素C将Fe3＋转化为Fe2＋，使Fe元素发生复原反响，维生素C表现出复原性，作复原剂，C项正确；Fe(OH)2浊液露置于空气中易被空气氧化，白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，D项错误。(2021·大连高一检测)某“铁基脱氧剂〞的主要成分是复原Fe粉，使用一段时间后局部Fe粉会变质为Fe2O3。将一包使用过一段时间后的脱氧剂用稀盐酸浸泡，浸泡过程中粉末外表有大量细小无色气泡产生。(1)溶液中的反响有：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑、Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O、____________________________________________。(2)甲同学用如下方法验证了溶液中Fe2＋的存在：取少量上层清液，参加某试剂X，出现白色沉淀，并很快变为灰绿色，将沉淀倾倒在滤纸上，沉淀逐渐变为红褐色。试剂X为______________。滤纸上沉淀变化反响的化学方程式为_________________________。(3)乙同学另取少量上层溶液，滴加氯水后溶液呈棕黄色，再滴加KSCN溶液，溶液变红。滴加氯水后溶液变棕黄的离子方程式为___________。丙同学认为Fe3＋不一定是由氯水反响得到的，理由是_____________________，改良方案是_____________________________________。【解析】(1)使用过一段时间的脱氧剂含Fe和Fe2O3，用稀盐酸浸泡发生的反响有Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑、Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O、2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋；(2)白色沉淀很快变为灰绿色，逐渐变为红褐色，是白色的Fe(OH)2被氧化成红褐色的Fe(OH)3的过程，那么试剂X为NaOH溶液或氨水等。滤纸上沉淀变化的反响方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；(3)据(1)中反响可知，上层溶液中有Fe2＋、可能有Fe3＋，滴加氯水后溶液呈棕黄色的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，再滴加KSCN溶液变红，Fe3＋可能是原溶液中的，也可能是由氯水和Fe2＋反响生成的。假设先滴加KSCN溶液无明显现象，后滴加氯水溶液变红，那么可证明Fe3＋是氯水氧化Fe2＋生成的。答案：(1)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋(2)NaOH溶液(或氨水等)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(3)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－原上层溶液中可能含有Fe3＋先滴加KSCN溶液无明显现象，后滴加氯水，溶液变红【鲁科版】P84【研究物质性质的两个根本角度】在研究物质的性质时，可以从物质类别、物质所含核心元素的化合价这两个根本角度预测物质可能具有的性质，并通过实验进行验证。【鲁科版】P87【铁及其化合物之间存在两种转化关系】含有相同价态铁元素的物质之间的转化，可借助复分解反响等实现；含有不同价态铁元素的物质之间的转化，可借助氧化复原反响实现。(2021·无锡高一检测)某化学兴趣小组利用以下试剂：铁粉、锌粉、0.1mol·L－1FeCl3溶液、0.1mol·L－1FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2＋、Fe3＋的氧化性、复原性，并利用实验结论解决一些问题。(1)用所给试剂写出表达Fe2＋具有复原性的反响的化学方程式_______________________________________。(2)设计实验方案，完成以下表格。探究内容实验方案实验现象探究Fe3＋具有氧化性取少量0.1mol·L－1FeCl3溶液，往溶液中参加足量铁粉，再参加少量KSCN溶液参加铁粉后，溶液颜色变为________。参加KSCN溶液后，溶液___________(3)该兴趣小组为说明“Fe2＋具有氧化性〞，提出了向FeCl2溶液中参加锌粉，观察实验现象的方案，该反响的离子方程式为_________________________。(4)某反响中反响物与生成物有Fe3＋、Mn2＋、H＋、MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))、H2O和一种未知离子X，MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))在反响中得到电子，那么X离子是______________。【解析】(1)在反响中Fe2＋作复原剂，表达其复原性，因此应选择氧化剂，所以选用氯水，反响为2FeCl2＋Cl2=2FeCl3。(2)向FeCl3溶液中参加铁粉，发生的反响为2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2溶液中滴加硫氰化钾溶液不变红。(3)向FeCl2溶液中参加锌粉，离子反响为Zn＋Fe2＋=Fe＋Zn2＋。(4)MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))得电子，故MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))是氧化剂，Mn2＋为复原产物，那么题目提供的Fe3＋是氧化产物，故复原剂为Fe2＋，即X为Fe2＋。答案：(1)2FeCl2＋Cl2=2FeCl3(2)浅绿色不变色(3)Fe2＋＋Zn=Zn2＋＋Fe(4)Fe2＋1.(水平1·教材习题改编)用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液在铜片上写“化学〞两个字，放置片刻，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中，以下说法正确的选项是()A．烧杯中的溶液呈棕黄色B．铜片无任何变化C．铜片上有凹陷的“化学〞两个字D．发生反响：Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋Fe2＋【解析】选C。FeCl3溶液与铜的反响为Cu＋2FeCl3=2FeCl2＋CuCl2，反响后的溶液中含有Cu2＋、Fe2＋，A错误；FeCl3溶液与铜反响，铜片上反响掉的局部会有凹陷，B错误，C正确；该反响的离子方程式为2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，D错误。2．(水平1)铁及其化合物不仅存在于地球上，火星上也存在铁陨石及其他铁的化合物。以下关于铁及其化合物的离子方程式，正确的选项是()A．铁与盐酸反响：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑B．氯气与氯化亚铁溶液反响：2FeCl2＋Cl2=2FeCl3C．氯化铁溶液与铁反响：Fe3＋＋Fe=2Fe2＋D．氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反响：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓【解析】选D。A项，应为Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑；B项，应为2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－；C项，应为2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋。3．(水平2)以下关于钠、铁及其化合物的表达正确的选项是()A．铁单质只具有复原性，其阳离子只有氧化性，且可用KSCN溶液检验其阳离子是否存在于某溶液中B．因为铁的活泼性大于Cu，故Cu与FeCl3不反响C．Na2O2、Fe(OH)3、FeCl2均可经化合反响一步得到D．Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3【解析】选C。Fe2＋处于中间价态，既有氧化性又有复原性，用KSCN溶液只能检验铁离子，不能检验亚铁离子，A错误；Cu可将FeCl3复原为FeCl2，B错误；2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(点燃))Na2O2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，Fe＋2FeCl3=3FeCl2，C正确；Fe在足量Cl2中燃烧只生成FeCl3，D错误。4．(水平2)某赤铁矿是我国一种重要的沉积型铁矿资源，氧化物主要含有Fe2O3，还含有少量Al2O3、CaO、SiO2(SiO2不与硫酸反响)等。以该赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红，其流程如下图。Fe2＋遇K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，以下说法错误的选项是()A．铁红可用于油漆、油墨、建筑物着色剂B．酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀C．洗涤滤渣时要用玻璃棒不断搅拌D．氧化时可以选用试剂H2O2溶液【解析】选C。铁红的主要成分是氧化铁，为红棕色，可用于油漆、油墨、