2025版高一化学必修第一册 第三章 第一节 第3课时 铁及其化合物的转化关系

第3课时铁及其化合物的转化关系课标定向目标定位1.认识铁元素在物质中可以具有不同价态,可通过氧化还原反应实现含有不同价态铁元素的物质的相互转化。(证据推理与模型认知)2.认识一定条件下铁及其化合物之间可以相互转化,并能根据含铁物质的性质,分析生产、生活中的常见问题。(科学态度与社会责任)厘清重点铁及其化合物之间的相互转化突破难点建立从物质类别和元素价态变化的视角实现物质的转化路径的观念学习任务:铁及其化合物的转化关系【必备知识·导学】[引入]我们日常的生产和生活离不开钢铁材料,但是世界上每年因锈蚀而损失的钢铁数量十分巨大。你知道钢铁生锈的原理是什么吗?转化关系在图中适当位置填写含铁物质化学式,完成铁及其化合物的“价-类”二维图。用箭头标明物质间的转化关系。提示:按要求书写下列反应的化学方程式或离子方程式。(1)同价态含铁物质转化①FeO→Fe2+:FeO+2H+===Fe2++H2②Fe2+→Fe(OH)2:Fe2++2OH-===Fe(OH)2③Fe2O3→Fe3+:Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2④Fe3+→←Fe(OH)3:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓、Fe(OH)3+3H+===Fe3+⑤Fe(OH)3→Fe2O3:2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。结论:同种价态的含铁物质之间的转化一般是通过复分解反应实现的,如反应①②③④等。(2)不同价态含铁物质转化①Fe→②Fe2O3→Fe:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。③Fe2+→Fe3+:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-、2Fe3++Fe===3Fe2+。④Fe(OH)2→Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。结论:不同种价态的含铁物质之间的转化一般是通过氧化还原反应实现的,如反应①②③④等。【判对错·通教材】判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”(1)Fe(OH)2在空气中充分加热最终产生FeO和H2O。 (×)提示:Fe(OH)2在空气中容易被氧化,所以氢氧化亚铁在空气中加热最终产生Fe2O3和H2O,(2)Fe3O4可以通过置换反应或化合反应制备。 (√)提示:Fe与水蒸气在高温下发生置换反应产生Fe3O4和H2;Fe在O2中点燃,发生化合反应产生Fe3O4(3)在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Fe2O3、铜粉能够溶解。 (√)提示:加入Fe2O3后生成具有氧化性的Fe3+能将铜粉溶解。(4)FeCl2溶液中混有少量FeCl3时,可向溶液中加入足量的锌粉,然后过滤来除去。 (×)提示:用足量锌粉会将Fe3+、Fe2+全部还原,最后溶液中只含有Zn2+,应该加入过量的铁粉后再过滤(5)FeCl3溶液中混有FeCl2时,可向溶液中加入足量的氯水来除去。 (√)提示:氯水具有强氧化性,可将Fe2+氧化成Fe3+并且不引入杂质离子。【核心要点·归纳】利用“价类二维图”认识铁及其化合物的关系1.构建铁及其化合物的价类二维图2.同价态的铁及其化合物之间的转化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,写出它们分别溶于稀硫酸的离子方程式: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。(3)Fe(OH)2和Fe(OH)3均属于碱,写出它们溶于稀盐酸的离子方程式:Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O;Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O。3.不同价态的铁及其化合物的转化从化合价的角度理解铁及其化合物的氧化性和还原性(1)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,如高炉炼铁的原理以化学方程式表示为3CO+Fe2O32Fe+3CO2。(2)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。(3)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。(4)Fe(OH)2Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。【学力诊断·测评】1.(2023·榆林高一检测)下列反应中,能生成正三价铁的是()A.铁钉投入硫酸铜溶液中B.铁粉跟硫粉混合加热C.铁屑加入稀硫酸中D.铁丝在氯气中燃烧【解析】选D。铁被强氧化剂氧化为Fe3+,被弱氧化剂氧化为Fe2+。A、C项中铁分别被Cu2+、H+氧化为Fe2+,B中铁和硫粉反应生成FeS,D项中铁和Cl2反应生成FeCl3。2.下列转化关系不能通过一步反应实现的是()A.Fe→FeCl2 B.Fe2O3→Fe(OH)3C.FeCl3→FeCl2 D.Fe(OH)3→Fe2O3【解析】选B。Fe和氯化铁反应生成FeCl2,A不符合;Fe2O3不溶于水,不能直接转化为Fe(OH)3,B符合;FeCl3和铁反应生成FeCl2,C不符合;Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3,D不符合。3.(2024·黑龙江、吉林适应性测试)实验室合成高铁酸钾(K2FeO4)的过程如图所示。下列说法错误的是()A.气体a的主要成分为Cl2B.晶体b的主要成分为KClO3C.K2FeO4中Fe的化合价为+6D.反应2为2Fe(NO3)3+10KOH+3KClO===2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O【解析】选B。高锰酸钾和浓盐酸反应生成氯气,氯气中混有HCl气体,通过饱和食盐水洗气除去HCl气体,得到气体a,其主要成分为Cl2,氯气和饱和KOH溶液在10~15℃条件下反应生成KClO,同时由于KCl的溶解度小于KOH,会析出KCl晶体,将Fe(NO3)3和KOH加入饱和次氯酸钾溶液中发生反应生成K2FeO4,以此解答。由分析可知,气体a的主要成分为Cl2,故A正确;由分析可知,晶体b的主要成分为KCl,故B错误;由化合物化合价的代数和为零可知,K2FeO4中F