高中化学人教版学案第三章第一节第2课时铁盐和亚铁盐

第2课时铁盐和亚铁盐一、Fe3＋与Fe2＋的检验1．观察法：浅绿色溶液中含有Fe2＋；棕黄色溶液中含有Fe3＋。2．加碱法：产生的白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的为Fe2＋；直接产生红褐色沉淀的为Fe3＋。3．加KSCN溶液法：无明显现象，再加新制氯水变为红色的为Fe2＋；溶液直接变为红色的为Fe3＋。(1)含Fe3＋的盐溶液遇SCN－显红色，可利用此现象检验Fe3＋的存在，反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3。(2)Fe2＋和SCN－不反应。二、Fe3＋与Fe2＋的相互转化1．上述实验操作的现象：溶液由棕黄色变为浅绿色→溶液无明显变化→溶液变成红色。2．反应的离子方程式：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3。Fe3＋Fe2＋。三、利用覆铜板制作图案将覆铜板放入FeCl3溶液中，其反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。利用了FeCl3的氧化性。1．判断下列说法是否正确：(1)在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，常在溶液中加入少量的铁粉(√)提示：铁粉与FeSO4溶液不反应，且可防止亚铁离子被氧化而变质。(2)向溶液中加KSCN溶液，溶液变为红色，说明溶液中含Fe3＋(√)提示：Fe3＋遇KSCN溶液变为红色，故向某溶液中滴加KSCN溶液，若溶液出现红色则说明原溶液中含Fe3＋。(3)Fe2＋可以被Cl2氧化为Fe3＋，说明Fe2＋具有氧化性(×)提示：Fe2＋可以被Cl2氧化为Fe3＋，说明Fe2＋具有还原性。2．教材中描述“亚铁盐在较强的氧化剂作用下会被氧化成铁盐”，除去FeCl3溶液中的FeCl2的最佳方法是什么？提示：向含FeCl2的FeCl3溶液中加入稍过量的氯水(或双氧水)，振荡。3.化学老师在课堂上演示了一个“血手印”魔术。预先在手上喷KSCN溶液，然后印在白纸上晾干。用FeCl3溶液喷洒白纸，白纸立刻出现红色手印。这个现象与FeCl3的性质有什么关系？有什么用途？提示：该魔术利用Fe3＋与SCN－结合生成红色的Fe(SCN)3，该现象可用于Fe3＋的检验。Fe2＋、Fe3＋的检验及Fe、Fe2＋、Fe3＋的转化铁元素是构成人体的必不可少的元素之一，缺铁会影响到人体的健康和发育，最大的影响就是缺铁性贫血。补铁剂可以为人体补充铁元素预防缺铁性贫血。如图是一种常用的补铁剂及其标签。Fe2＋、Fe3＋的检验1．要检验该新型补铁剂中铁元素是Fe2＋或Fe3＋，选用不同检验方法，你能叙述出现象及结论吗？(1)用氢氧化钠溶液若含有Fe3＋的现象及结论：将补铁剂溶于水，滴入NaOH溶液，若出现红褐色沉淀，则含有Fe3＋；若含有Fe2＋的现象及结论：将补铁剂溶于水，滴入NaOH溶液，若生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，则含有Fe2＋。(2)用KSCN(硫氰化钾)溶液若含有Fe3＋的现象及结论：将补铁剂溶于水，滴入KSCN溶液，若溶液变红，则含有Fe3＋；若含有Fe2＋的现象及结论：将补铁剂溶于水，滴入KSCN溶液，无现象，再滴加氯水，溶液变红，则含有Fe2＋。2．要证明该补铁剂中不含有Fe3＋而含有Fe2＋，某同学计划选用如下几种试剂，实验操作时最佳顺序为③①。①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液提示：加入KSCN溶液不变红证明无Fe3＋，再加氯水，若有Fe2＋，则Fe2＋可被氧化为Fe3＋，使溶液变红色；KMnO4酸性溶液也能氧化Fe2＋，但KMnO4本身为紫红色，加入足量酸性KMnO4后，使Fe3＋与KSCN反应后溶液的颜色不易被观察。3．设计实验证明四氧化三铁中既含＋2价铁又含＋3价铁。写出操作步骤。提示：取少量四氧化三铁于试管中，加入足量稀硫酸溶解，将溶液分成两份，一份加入KSCN溶液，溶液变红，则说明溶液中含有Fe3＋，另一份加入KMnO4溶液，紫红色褪去，则说明溶液中含有Fe2＋，进而证明Fe3O4中既含＋2价铁又含＋3价铁。Fe、Fe2＋、Fe3＋的转化人体内的血红蛋白是含铁的化合物，铁元素化合价的变化使血红蛋白具有固定氧和输送氧的功能。人体若缺铁，血红蛋白含量会减少，易患缺铁性贫血。1．血红蛋白具有固定氧和输送氧的功能。血红蛋白中的铁的化合价主要为＋2价；原因为＋2价铁能与O2结合，把O2运输到人体需要的各个部位。2．血红蛋白中铁若被亚硝酸盐氧化而出现人体中毒，可服用维生素C解毒，其原理是亚硝酸盐使血红蛋白中的＋2价铁变为＋3价铁，不能结合氧而中毒，维生素C具有还原性，可以将＋3价铁再还原为＋2价铁而解毒。1．Fe2＋、Fe3＋的检验方法：Fe2＋Fe3＋(1)观察法浅绿色棕黄色(2)加碱法(NaOH)①现象：白色沉淀eq\o(→,\s\up7(迅速))灰绿色沉淀eq\o(→,\s\up7(最终))红褐色沉淀；②反应：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓(白色)；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(红褐色)①现象：红褐色沉淀；②反应：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓(红褐色)(3)显色法(加SCN－)①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液；②反应：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－；Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3(红色)①现象：加入KSCN溶液，溶液变为红色；②反应：Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3(红色)2.Fe、Fe2＋、Fe3＋之间的相互转化关系：【思考讨论】已知：①2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，②Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，③2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。(1)若无固体剩余，则溶液中阳离子存在的情况如何？提示：一定存在Fe2＋、Cu2＋，可能存在Fe3＋。(2)若有固体剩余，则溶液中阳离子存在的情况如何？提示：一定存在Fe2＋，可能存在Cu2＋，一定不存在Fe3＋。【典例】(2021·天津河西区高一检测)下列有关Fe2＋及Fe3＋的检验方法合理的是()A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液，溶液变为红色，说明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液，得到白色沉淀，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＋【思维建模】解答有关离子检验类试题的思维流程如下：【解析】选C。Fe3＋与KSCN溶液作用的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3(红色)，而Fe2＋与KSCN溶液不反应，如果该溶液既含Fe3＋，又含Fe2＋，滴加KSCN溶液，溶液呈红色，证明含有Fe3＋而不能证明不含Fe2＋，故A错误。若原溶液中含Fe2＋，通入Cl2，氯气将Fe2＋氧化成Fe3＋，滴加KSCN溶液后显红色；若原溶液中不含Fe2＋，含有Fe3＋，通入Cl2，加入KSCN溶液同样可以变为红色，故B错误。加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋，故C正确。氢氧化镁为白色沉淀，能被红褐色沉淀掩盖，无法确定，故D错误。某化学小组检验铁的氧化物中是否有＋2价铁时，设计思路为少量固体溶液紫色褪去。其中一位同学认为可以将步骤a中的稀硫酸换为稀盐酸，是否可以？(关键能力—探究与创新)提示：不可以。步骤a中不能选用盐酸，原因是酸性KMnO4溶液可以氧化盐酸。【规律方法】检验Fe2＋的注意事项(1)只含Fe2＋的溶液：检验Fe2＋加入试剂的顺序：待测液不变色红色(含Fe2＋、不含Fe3＋)。①加KSCN溶液前，不可加氧化性物质，使Fe2＋被氧化。如H2O2、NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))(H＋)等。②氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液，原因：酸性KMnO4溶液本身显紫红色，对Fe(SCN)3显红色有干扰；酸性KMnO4溶液能氧化KSCN，溶液不变红色，不能证明不含Fe2＋。(2)同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能采用加KSCN溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2＋。(2021·中山高一检测)下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是()A．用如图装置可以制备Fe(OH)2B.FeCl3溶液中含有FeCl2杂质，可向溶液中通入氯气除去C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋D．Fe(OH)2暴露在空气中很容易被氧化【解析】选C。装置A中发生Fe与稀硫酸的反应生成硫酸亚铁和氢气，利用氢气将装置中的空气排出，然后关闭C，氢气将硫酸亚铁压入B中，硫酸亚铁与NaOH反应生成Fe(OH)2，该装置能防止Fe(OH)2被氧化，故A正确；氯气能将FeCl2氧化成FeCl3，且不引入新杂质，因此可用氯气除去FeCl3溶液中含有FeCl2杂质，故B正确；Fe3＋遇KSCN溶液显红色，开始滴加KSCN溶液不变色，说明溶液中没有Fe3＋，滴加氯水后显红色，说明原溶液中有Fe2＋，被氯水氧化成Fe3＋使溶液显红色，故C错误；Fe2＋具有强还原性，Fe(OH)2暴露空气中很容易被空气中氧气氧化，故D正确。【拔高题组】1．FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是()A．溶液中一定含Cu2＋B．溶液中一定含Fe2＋C．加入KSCN溶液一定不变红色D．剩余固体中一定含Cu【解析】选A。加入铁粉后，因为Fe3＋氧化性强于Cu2＋，铁粉先与FeCl3反应，然后与CuCl2反应，充分反应后仍存在的固体一定含有Cu，可能含有Fe，D正确；所得溶液中一定不含Fe3＋，可能含Cu2＋，一定含有Fe2＋，加入KSCN一定不变红色，B、C正确，A错误。2．几种物质间的相互转化关系如图所示：(1)A转化为B及气体的反应中应加入的试剂是____________(填化学式)。(2)写出B的化学式：____________，F的化学式：____________。(3)写出G→H的化学方程式：___________________________。(4)写出检验D溶液中金属阳离子的方法：___________(用离子方程式表示)；向D溶液中加入A，发生反应的离子方程式是_________________________。【解析】根据框图信息，可以推出A为Fe，B为FeCl2，C为Cl2，D为FeCl3，E为KOH，F为KCl，G为Fe(OH)2，H为Fe(OH)3，J为AgCl。答案：(1)HCl(2)FeCl2KCl(3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(4)Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)32Fe3＋＋Fe=3Fe2＋3．某同学为了检验家中的两种补铁药(成分均为FeSO4)是否变质，查阅了有关资料，得知SCN－、Fe2＋能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，并结合已学的知识设计了如下实验；①将药片除去糖衣研细后溶解、过滤。②取滤液分别加入两支试管中，在一支试管中加入酸性KMnO4溶液，在另一支试管中加入KSCN溶液。请完成下列问题：(1)若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液后不变红，能得到什么结论？提示：补铁药没有变质。(2)若滴入酸性KMnO4溶液后不褪色，滴入KSCN溶液变红，能得到什么结论？提示：补铁药完全变质。(3)若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液变红，能得到什么结论？提示：补铁药部分变质。(4)能不能将酸性KMnO4溶液和KSCN溶液滴入同一支试管中进行验证，为什么？提示：不能。酸性KMnO4溶液呈紫红色，影响Fe3＋的检验；KSCN具有还原性，影响Fe2＋的检验。1．(水平1)在一些茶叶、点心等食品的包装盒中有一个小袋，将小袋打开，可以看到灰黑色粉末，其中有些已变成棕褐色。将上述粉末溶于稀盐酸，取上层清液，滴入几滴氯水，再滴加KSCN溶液，马上出现红色。以下结论不正确的是()A．该灰黑色粉末用作抗氧化剂B．该灰黑色粉末不可食用C．小袋中原来装有铁粉D．小袋中原来装有氧化铁【解析】选D。从溶液遇KSCN出现红色看，黑色粉末应该含铁元素。氧化铁为红棕色粉末，D错误；该灰黑色粉末为还原铁粉，起到吸收包装盒中的氧气，防止茶叶、点心等食品变质的作用，故A、B、C正确。2．(水平1)缺铁会使部分花卉叶片发黄，通常用FeSO4给植物补充铁元素。但FeSO4受潮后会变为Fe2(SO4)3无法使用。下列关于上述两种物质中所含Fe2＋和Fe3＋的叙述，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＋既具有氧化性也具有还原性D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀【解析】选D。Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，生成红色可溶性物质，不是红色沉淀。3.(水平1)现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，其原因可能是()A．苹果汁中含有Na＋B．苹果汁中含有Cu2＋C．苹果汁中含有OH－D．苹果汁中含有Fe2＋【解析】选D。现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，其原因可能是苹果汁中的Fe2＋被氧气氧化变成了Fe3＋，而Cu2＋为蓝色，Fe3＋为黄色，OH－为无色。4．(水平2)制印刷电路时常用氯化铁溶液作腐蚀液，有关反应为2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯中不可能出现的是()A．有铜粉无铁粉 B．有铁粉无铜粉C．铁粉、铜粉都有 D．铁粉、铜粉都无【解析】选B。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，由于铁粉的还原性较强，故铁粉首先与氯化铁溶液反应，2FeCl3＋Fe=3FeCl2，当铁粉完全反应后，若氯化铁还有剩余，铜粉才与氯化铁溶液反应，2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2。若铁粉较少，铜粉较多，会出现A中情况；由前面的分析可知，B中情况不会出现；若铁粉较多，会出现C中情况；若铁粉和铜粉都较少，会出现D中情况。【加固训练—拔高】1．电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制作印刷电路板。下列说法正确的是()A．该反应为置换反应B．用KSCN溶液可检验废液中的Fe2＋C．可用置换法回收废液中的铜D．Fe3＋能溶解Cu说明Cu比Fe金属性强【解析】选C。一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应是置换反应，该反应不是置换反应，A错误；用KSCN溶液可检验废液中的Fe3＋，不能检验亚铁离子，B错误；铁的金属性强于铜，可以把铜离子置换生成铜，因此可用置换法回收废液中的铜，C正确；Fe3＋能溶解Cu说明铁离子氧化性强于铜离子，但Cu比Fe金属性弱，D错误。2．(水平2)下列除杂方法或对应方程式错误的是()选项物质(杂质)除杂方法或试剂方程式A溶液FeCl2(CuCl2)过量Fe，过滤Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋CuB固体NaHCO3(Na2CO3)水溶后通入过量CO2，结晶，过滤Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3C固体Fe(固体Cu)加入足量稀盐酸后过滤Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑DFeCl2(FeCl3)过量Fe，过滤Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋【解析】选C。过量的Fe粉能与CuCl2溶液反应生成氯化亚铁溶液和铜，再过滤，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则，故A正确；水溶后通入过量CO2，发生反应：Na2CO3＋CO2＋H2O=2NaHCO3，结晶，过滤可以除去固体NaHCO3中的少量Na2CO3，故B正确；铁与稀盐酸反应，铜不与稀盐酸反应，除去了铁而剩余了铜，故C错误；过量的Fe粉能与FeCl3溶液反应生成氯化亚铁溶液，再过滤，能除去杂质且没有引入新的杂质，符合除杂原则，故D正确。5．(水平2·教材习题改编)化学学习小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性。请你协助他们完成实验报告。(1)实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性。(2)实验试剂及仪器试剂：氯化亚铁溶液、氯化铁溶液、氯水、KSCN溶液、铁粉、锌片、铜片、稀硫酸。仪器：除胶头滴管外，你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是____________。(3)实验记录(仿照①实验作答，填写划线部分)。序号实验设计实验现象离子方程式解释与结论①在铁粉中滴入稀硫酸铁粉溶解，溶液由无色变成浅绿色，生成无色无味气体Fe＋2H＋=H2↑＋Fe2＋Fe具有还原性②FeCl2溶液中滴入KSCN溶液，再加氯水滴入KSCN溶液无明显变化，加入氯水立即变成红色________________________________________________________________________③FeCl2溶液中加入锌片____________________________________Fe2＋＋Zn=Fe＋Zn2＋____________________________________④________________________________________________________________________2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋Fe3＋具有氧化性(4)学习小组的同学把从本实验中获得的知识推广到其他类物质的学习，请判断下列物质中既有氧化性又有还原性的是________(填字母)。A．Cl2B．NaC．Mg2＋D．H2O2(5)在实验②中，有部分同学在氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液后，出现了红色，你认为原因可能是________________________________；你对实验员在配制氯化亚铁溶液时，提出的建议是__________________。(6)在配制氯化铁溶液时，含有少量Fe2＋，为检验少量Fe2＋的存在，请从下列物质中选择合适的试剂