新教材适用2023-2024学年高中化学专题9金属与人类文明第2单元探究铁及其化合物的转化课件苏教版必修第二册

专题9金属与人类文明第二单元探究铁及其化合物的转化自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结课标定位素养阐释1.能辨识铁及其重要化合物的物理性质、化学性质及相关实验现象,并能用化学方程式、离子方程式正确表示典型反应。2.了解Fe(OH)2的制备方法及转化。3.能通过Fe(OH)2在不同条件下的制备,知道反应条件的控制对化学反应的影响。

自主预习·新知导学一、反应的合理选择1.物质转化的设计思路。(1)明确目标产物是什么。(2)根据产物的特性选择反应原料和可能的反应路径。(3)确定反应的类型和反应条件。(4)依据发生的化学反应和产物分离的要求合理选择反应的装置等。2.以铁屑为原料制取氯化铁的方案设计。

3.Fe3+的检验方法:取少量待测液放入试管中,向待测液中滴加KSCN溶液,若溶液变血红色,证明含Fe3+;反应的离子方程式为Fe3++3SCN-══Fe(SCN)3。4.铁及其化合物的性质实验。Fe2+、Fe3+的性质实验探究。【自主思考1】

含有Fe2+、Fe3+的盐溶液分别呈什么颜色?提示:含有Fe2+的盐溶液一般呈浅绿色,含有Fe3+的盐溶液一般呈棕黄色。【自主思考2】

为什么FeCl3溶液能用于从废旧印刷电路板(主要含铜)中回收铜?提示:FeCl3能与印刷电路板中的铜反应:Cu+2FeCl3══2FeCl2+CuCl2,再用Fe置换出铜:Fe+Cu2+══Cu+Fe2+。二、反应条件的控制Fe(OH)2的制备实验探究。【效果自测】

1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态存在。(

)(2)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(

)(3)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物。(

)(4)Fe3O4中Fe的化合价有+2价和+3价,因而Fe3O4是FeO与Fe2O3组成的混合物。(

)××××(5)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3++3SCN-══Fe(SCN)3↓。(

)(6)Fe(OH)2在空气中易转化为Fe(OH)3,说明Fe(OH)2易被还原。(

)(7)FeCl3与Fe的反应体现了Fe3+的氧化性。(

)××√2.已知下述四个实验中的化学反应均能发生。

①②③④将铁钉放入硫酸铜溶液中向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水将铜丝放入氯化铁溶液中向FeCl2溶液中滴入KSCN溶液,无明显现象,再滴入氯水,变血红色下列判断不正确的是(

)。A.实验①中铁钉作还原剂B.实验②中Fe2+表现还原性C.实验③中发生的是置换反应D.上述实验证明,氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,Fe2+遇KSCN溶液无红色物质生成答案:C解析:①中发生反应Fe+Cu2+══Fe2++Cu,其中铁元素化合价升高被氧化,铁作还原剂,A项正确。②中发生反应2Fe2++Cl2══2Fe3++2Cl-,其中铁元素化合价升高被氧化,Fe2+作还原剂,表现还原性,B项正确。③中发生反应Cu+2Fe3+══2Fe2++Cu2+,反应没有单质生成,不属于置换反应,C项错误。氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,由①知氧化性Cu2+>Fe2+,由③知氧化性Fe3+>Cu2+,综合可知氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+;由④可知Fe2+遇KSCN溶液不生成红色物质,D项正确。3.根据以下反应,写出各物质的化学式及反应①②③的化学方程式或离子方程式。(1)A是

,B是

,C是

,D是

。

(2)反应①化学方程式:

;

反应②离子方程式:

;

反应③离子方程式:

。

答案:(1)Fe2O3

Fe

Cu

FeCl2②Fe+Cu2+══Fe2++Cu

③Fe+2H+══Fe2++H2↑解析:根据颜色来推断相关物质,红棕色粉末A为Fe2O3,B为Fe,蓝色溶液中含Cu2+,故紫红色固体C为Cu。

合作探究·释疑解惑探究任务1探究任务2

探究任务1Fe、Fe2+、Fe3+间的相互转化问题引领取少量FeCl3、FeCl2溶液分别放入A、B两支试管中,进行下列操作。根据上述实验,思考回答下列问题。1.FeCl3溶液中混有FeCl2时,如何除去杂质?提示:向溶液中加入足量的氯水,使FeCl2转化为FeCl3。2.FeCl2溶液中混有少量FeCl3时,如何除去杂质?提示:向溶液中加入足量的铁粉,使FeCl3与Fe充分反应生成FeCl2,然后过滤除去多余的Fe。3.检验Fe2+时,能否先加氯水再加KSCN溶液?提示:不能。先加氯水可把Fe2+氧化成Fe3+,如果原溶液中不含Fe2+,只含Fe3+,则加KSCN溶液后,溶液变为血红色,不能证明原溶液中含有Fe2+。归纳提升1.铁及其化合物的化合价与物质类别二维图。2.Fe、Fe2+、Fe3+常见的转化反应如下。(1)Fe→Fe2+:加弱氧化剂,如I2、H+、Cu2+等。Fe+2H+══Fe2++H2↑,Fe+Cu2+══Fe2++Cu。(2)Fe→Fe3+:加强氧化剂,如O2、Cl2、Br2等。(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。3.Fe2+与Fe3+的检验方法。(1)Fe3+的检验方法。(2)Fe2+的检验方法。

4.含铁物质的分离与除杂。

主要物质杂质除杂方法Fe2+Fe3+加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或通入Cl2Fe2+Cu2+加过量铁粉后过滤FeAl加NaOH溶液后过滤Fe2O3Al2O3加NaOH溶液后过滤典型例题【例题1】

选择合适的试剂完成甲、乙两组实验。甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。若甲、乙组溶液中的阴离子均为,下列试剂及加入试剂的顺序能达到实验目的的是(

)。答案:B解析:甲组,在Fe3+存在的条件下,检验Fe2+时要排除Fe3+的干扰。所选试剂具备下列条件:一是能与Fe2+发生有明显现象的反应;二是与Fe3+不反应。酸性KMnO4溶液符合条件:5Fe2+++8H+══5Fe3++Mn2++4H2O,现象为紫色变浅(或褪去)。乙组,在Fe2+存在的条件下,用KSCN溶液检验Fe3+,Fe2+无干扰。素养提升(1)用KSCN溶液与氯水验证Fe2+的存在时,KSCN溶液与氯水的滴加顺序不能颠倒,也不能用酸性高锰酸钾溶液代替氯水。(2)Fe2+和Fe3+共存时,检验Fe2+的方法:①利用Fe2+的还原性,一般可用酸性KMnO4溶液,若紫色褪去,说明含有Fe2+。②若溶液中含有还原性较强的离子,如Cl-,则不能用酸性KMnO4溶液,可用K3[Fe(CN)6]溶液。加入K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀,说明含有Fe2+。【变式训练1】

下列离子的检验方法合理的是(

)。A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色,说明不含Fe2+B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变血红色,说明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+答案:C解析:A项,Fe2+遇KSCN溶液无明显现象,不能确定Fe2+是否存在;B项,Fe3+会干扰Fe2+,若原溶液中含有Fe3+不含Fe2+也会产生同样的现象;D项,Mg(OH)2为白色沉淀,会被红褐色沉淀掩盖,不确定是否存在Mg2+。探究任务2Fe(OH)2的制备实验探究问题引领某课外活动小组设计了如下Fe(OH)2的制备方案:方案Ⅰ——直接制取法(除氧)(1)将右边注射器中的NaOH溶液推入左边注射器,可观察到什么现象?(2)若拔去连接管,向有白色沉淀的注射器里通入空气,振荡,又观察到什么现象?提示:(1)有白色絮状沉淀生成。(2)白色沉淀迅速转变为灰绿色,最后变为红褐色。方案Ⅱ——氢气保护法按上图连接好装置后,如何进行实验操作?提示:实验时,先打开止水夹K,用产生的H2排出装置中的空气;然后关闭K,使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中,则可较长时间观察到生成的Fe(OH)2白色沉淀。归纳提升1.Fe(OH)2的制备。(1)试剂:FeSO4与NaOH溶液。(2)原理:Fe2++2OH-══Fe(OH)2↓。(3)实验注意事项:Fe(OH)2具有较强的还原性,在空气中易被O2氧化,故制备Fe(OH)2时注意避免与O2的接触。制备Fe(OH)2的措施。①Fe2+必须是新制的,并放入Fe粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+。②除去溶液中溶解的O2,其方法是加热煮沸NaOH溶液。③长胶头滴管末端插入试管内的液面以下。④在FeSO4溶液液面上加植物油或苯进行液封。⑤在容器内充满H2等气体,保证无O2环境。如下图。2.Fe(OH)2、Fe(OH)3的比较。

典型例题【例题2】

下列三个实验中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(

)。A.①② B.①③C.②③ D.①②③答案:B解析:因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3,故要长时间观察Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用H2将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;③中液面上的苯阻止了空气进入;②由于能接触到空气中的O2,不能较长时间观察白色沉淀,故选B。【变式训练2】

下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中,不正确的是(

)。