高一化学人教版学案第三章第一节第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）

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，能与酸反应生成盐和水。Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O；FeO＋2H＋=H2O＋Fe2＋。(2)FeSO4和FeCl3都属于盐类，能和碱反应生成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，能与酸反应生成盐和水。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还原性：(1)Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有还原性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，因而可用还原剂将其还原为铁单质。例：3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。(3)Fe2＋化合价可以升高到＋3价，表现为还原性，也可以降低到0价，表现为氧化性。(4)Fe3＋是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为＋2或0价，具有氧化性。(5)Fe(OH)2具有还原性，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_______发生反应(填序号)；从化合价角度看，Fe3＋具有________性，可能与_________发生反应(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应：Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2①用单线桥表示电子转移：________________________。②反应中FeCl3作________剂，理由是____________________。③写出该反应的离子方程式____________________________。【解析】(1)Fe为金属单质，则①为单质；铁的氢氧化物有Fe(OH)2和Fe(OH)3两种，则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应；从化合价角度看，Fe3＋化合价处于最高价态，具有氧化性，可发生还原反应，可能与铁发生反应；(3)反应Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2为氧化还原反应，Cu失电子，化合价升高，发生氧化反应，作还原剂；Fe元素化合价由＋3价降低到＋2价，得电子，化合价降低，发生还原反应，FeCl3作氧化剂，①用单线桥表示电子转移为Cu＋2F2e－eCl3=CuCl2＋2FeCl2；②反应中FeCl3中Fe元素化合价由＋3价降低到＋2价，得电子，化合价降低，发生还原反应，作氧化剂；③反应的离子方程式为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，准备采用下列步骤：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。提示：①要回收腐蚀废液中的铜，需加入还原剂，且不能引入新的杂质，故试剂a是铁(Fe)；固液分离采用过滤操作，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”二维图如图所示，下列说法正确的是()A.工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应为置换反应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作还原剂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还原Fe2O3，反应物中没有单质，故该反应不是置换反应，A项错误；Fe3O4中部分铁元素显＋3价，部分铁元素显＋2价，B项错误；维生素C将Fe3＋转化为Fe2＋，使Fe元素发生还原反应，维生素C表现出还原性，作还原剂，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。1．某“铁基脱氧剂”的主要成分是还原Fe粉，使用一段时间后部分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，浸泡过程中粉末表面有大量细小无色气泡产生。(1)溶液中的反应有：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，加入某试剂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______________。滤纸上沉淀变化反应的化学方程式为_______________________________。(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＋不一定是由氯水反应得到的，理由是____________________，改进方案是____________________________________________。【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应有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，则试剂X为NaOH溶液或氨水等。滤纸上沉淀变化的反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；(3)据(1)中反应可知，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＋反应生成的。若先滴加KSCN溶液无明显现象，后滴加氯水溶液变红，则可证明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2．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。【鲁科版】P84【研究物质性质的两个基本角度】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基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，可借助复分解反应等实现；含有不同价态铁元素的物质之间的转化，可借助氧化还原反应实现。某化学兴趣小组利用下列试剂：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、还原性，并利用实验结论解决一些问题。(1)用所给试剂写出体现Fe2＋具有还原性的反应的化学方程式__________________________________。(2)设计实验方案，完成下列表格。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，往溶液中加入足量铁粉，再加入少量KSCN溶液加入铁粉后，溶液颜色变为_________。加入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溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为__________________________。(4)某反应中反应物与生成物有Fe3＋、Mn2＋、H＋、MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))、H2O和一种未知离子X，已知MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))在反应中得到电子，则X离子是______________。【解析】(1)在反应中Fe2＋作还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂，所以选用氯水，反应为2FeCl2＋Cl2=2FeCl3。(2)向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为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