人教版高中化學(xué)必修第一冊第三章鐵金屬材料第一節(jié)第2課時鐵鹽和亞鐵鹽學(xué)案

PAGE第2課時鐵鹽和亞鐵鹽【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1.學(xué)會從物質(zhì)類別和元素價態(tài)的視角認(rèn)識鐵鹽和亞鐵鹽的轉(zhuǎn)化關(guān)系,并能利用離子反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等概念對轉(zhuǎn)化中的相關(guān)反應(yīng)分析說明,并建立認(rèn)識模型。(宏觀辨識與微觀探析)2.通過對鐵鹽和亞鐵鹽性質(zhì)的實驗探究,加深對Fe2+、Fe3+性質(zhì)的認(rèn)識,掌握Fe2+、Fe3+的檢驗方法,增強(qiáng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識。(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識)學(xué)習(xí)任務(wù)一探究鐵鹽和亞鐵鹽的性質(zhì)【新知導(dǎo)學(xué)】一、鐵鹽和亞鐵鹽的組成1.鐵鹽:含有Fe3+的鹽,常見的鐵鹽有FeCl3、Fe2(SO4)3等。2.亞鐵鹽:含有Fe2+的鹽,常見的亞鐵鹽有FeCl2、FeSO4等。二、Fe3+、Fe2+的檢驗項目FeCl2溶液FeCl3溶液溶液的顏色淺綠色黃色滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象溶液變紅色反應(yīng)原理不反應(yīng)Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3結(jié)論利用含有Fe3+的鹽溶液遇到KSCN溶液變成紅色,檢驗Fe3+的存在(Fe3+的檢驗方法)三、Fe3+、Fe2+相互轉(zhuǎn)化的實驗探究實驗操作實驗現(xiàn)象溶液由黃色變?yōu)闇\綠色,試管中有黑色固體,再滴加KSCN溶液,溶液無明顯變化向上層溶液中滴加新制氯水,溶液變成紅色離子方程式2Fe3++Fe===3Fe2+2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3(Fe2+的檢驗)實驗結(jié)論Fe3+Fe2+氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+【思考】(1)為什么在實驗室配制FeSO4溶液時常加入少量鐵粉?提示:防止亞鐵離子被氧化,2Fe3++Fe===3Fe2+。(2)證明某未知溶液中含有Fe2+,而不含有Fe3+的方法是什么?提示:待測液不變色紅色,則含F(xiàn)e2+、不含F(xiàn)e3+。四、鐵鹽的應(yīng)用—利用覆銅板制作圖案實驗原理利用FeCl3溶液作為“腐蝕液”,將覆銅板上不需要的銅腐蝕實驗操作取一小塊覆銅板,用油性筆在覆銅板上畫上設(shè)計好的圖案,然后浸入盛有FeCl3溶液的小燒杯中。過一段時間后,取出覆銅板并用水清洗干凈。觀察實驗現(xiàn)象,并展示制作的圖案實驗現(xiàn)象用油性筆畫出的圖案處不被腐蝕,洗凈后板上留下設(shè)計的圖案反應(yīng)方程式化學(xué)方程式:2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2、離子方程式:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+實驗結(jié)論銅可被FeCl3溶液腐蝕,利用了FeCl3的氧化性【教材微拓】(溯源教材·P73[思考與討論])(1)Fe2+既具有氧化性又具有還原性(2)Fe3+具有較強(qiáng)氧化性,可被還原為Fe2+或Fe【總結(jié)升華】Fe3+、Fe2+常見的檢驗方法(1)含F(xiàn)e2+或Fe3+的單一溶液①觀察法:溶液為淺綠色→Fe2+溶液為黃色→Fe3+②用KSCN溶液和氯水③用NaOH溶液④用淀粉-KI溶液(2)含F(xiàn)e2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的檢驗[提醒]檢驗Fe2+和Fe3+時的注意事項利用Fe2+的還原性、Fe3+的氧化性檢驗離子時,應(yīng)確保無其他物質(zhì)干擾時使用。檢驗離子檢驗試劑干擾離子Fe2+酸性KMnO4溶液還原性物質(zhì),如Cl-、SO3Fe3+淀粉-KI試紙變藍(lán)氧化性物質(zhì)(如H2O2、NaClO等)【即學(xué)即練】1.易錯辨析(1)向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液變紅,則該溶液中一定含F(xiàn)e3+,一定不含F(xiàn)e2+。(×)提示:Fe2+遇KSCN溶液不發(fā)生變化,不能判定Fe2+是否存在。(2)Cu與Fe3+的反應(yīng)為置換反應(yīng)。(×)提示:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,不是置換反應(yīng)。(3)向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液的紫紅色褪去,證明含有Fe2+。(×)提示:酸性KMnO4溶液與Cl-反應(yīng),干擾檢驗。(4)向某溶液中先滴加氯水,再滴加KSCN溶液,溶液顯紅色,該溶液中一定含有Fe2+。(×)提示:若原溶液中含有Fe3+也會出現(xiàn)該現(xiàn)象。(5)Fe(OH)3與HI溶液反應(yīng):Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O。(×)提示:Fe3+與I-不共存,反應(yīng)為2Fe(OH)3+6H++2I-===2Fe2++6H2O+I2。2.下列離子的檢驗方法合理的是()A.向某溶液中滴入KSCN溶液顯紅色,說明不含F(xiàn)e2+B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液變紅色,說明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,得到紅褐色沉淀,說明溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色,說明溶液中含有Fe2+,不含有Mg2+【解析】選C。KSCN溶液顯紅色只能說明存在Fe3+,無法確定是否含有Fe2+,A錯誤;原溶液可能原本含有Fe3+,通入Cl2后無法排除Fe3+的干擾,不能證明Fe2+存在,B錯誤;紅褐色沉淀是Fe(OH)3的特征,直接說明溶液中含有Fe3+,C正確;白色沉淀變?yōu)榧t褐色可證明Fe2+存在,但Mg2+的白色沉淀可能被紅褐色掩蓋,無法確定不含Mg2+,D錯誤。3.(2026·成都高一月考)已知,氧化性Fe3+>Cu2+,工業(yè)上可以用FeCl3溶液來腐蝕印刷電路板上的銅,向足量FeCl3溶液與Cu反應(yīng)后所得的溶液Ⅰ中加入一定量的鋅粉充分反應(yīng)后,得到溶液Ⅱ,下列說法合理的是()A.若無固體剩余,則溶液Ⅱ中一定不含F(xiàn)e3+B.若體系中有固體,則固體中一定含有CuC.若溶液Ⅱ中有Cu2+,則體系中一定沒有固體D.當(dāng)溶液Ⅱ中有Fe2+存在時,則一定沒有Cu析出【審題指導(dǎo)】足量FeCl3溶液與Cu發(fā)生反應(yīng):2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,溶液Ⅰ中一定含F(xiàn)e2+、Cu2+和過量的Fe3+。【解析】選B。若無固體剩余,說明Zn完全反應(yīng),可能Fe3+未被完全還原,溶液中仍可能含有Fe3+,A錯誤;氧化性:Fe3+>Cu2+,若體系中有固體,Fe3+一定不存在,Cu2+被還原,固體中必定含有Cu,B正確;若溶液Ⅱ中有Cu2+,說明Cu2+未被完全還原,此時Zn已耗盡,但可能仍有Cu固體存在,C錯誤;Fe2+的存在可能來自Fe3+的還原,而Cu的析出發(fā)生在Fe3+還原之后,因此Fe2+存在時可能已有Cu析出,D錯誤。學(xué)習(xí)任務(wù)二探究含鐵化合物之間的轉(zhuǎn)化【新知導(dǎo)學(xué)】一、構(gòu)建鐵及其化合物的“價—類”二維圖在圖中適當(dāng)位置填寫含鐵物質(zhì)化學(xué)式,完成鐵及其化合物的“價—類”二維圖。用箭頭標(biāo)明物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。提示:二、含鐵物質(zhì)轉(zhuǎn)化按要求書寫下列反應(yīng)的化學(xué)方程式(離子反應(yīng)寫離子方程式)。1.同價態(tài)含鐵物質(zhì)轉(zhuǎn)化(1)Fe2O3→FeCl3:Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O。(2)FeCl2→Fe(OH)2:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓。(3)Fe(OH)3→Fe2O3:2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。[結(jié)論]同種價態(tài)的含鐵物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化一般是通過復(fù)分解反應(yīng)實現(xiàn)的。2.不同價態(tài)含鐵物質(zhì)轉(zhuǎn)化(2)Fe2O3→Fe:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。(3)FeCl2→FeCl3:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。(4)FeCl3→FeCl2:2Fe3++Fe===3Fe2+。[結(jié)論]不同種價態(tài)的含鐵物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化一般是通過氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)的。【合作探究】【探究】含鐵化合物之間的轉(zhuǎn)化[情境](1)硫酸亞鐵片這層包衣起什么作用?說明硫酸亞鐵具有什么性質(zhì)?提示:隔絕空氣,防止硫酸亞鐵被氧化;硫酸亞鐵具有還原性。(2)保存FeSO4溶液時,加入鐵釘?shù)脑硎鞘裁?提示:當(dāng)亞鐵離子被氧化為鐵離子時,鐵可將生成的鐵離子還原為亞鐵離子。(3)如何除去FeCl2溶液中的少量Fe3+,寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。如何除去FeCl3溶液中的少量Fe2+?提示:向FeCl2溶液中加入足量鐵粉,充分反應(yīng)后過濾,離子方程式為2Fe3++Fe===3Fe2+。向FeCl3溶液中滴加足量氯水(合理即可)。【總結(jié)升華】1.同價態(tài)鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化氧化物鹽堿FeO→Fe2+?Fe(OH)2Fe2O3→Fe3+?Fe(OH)3Fe3O4→Fe3+、Fe2+?Fe(OH)2、Fe(OH)32.不同價態(tài)鐵的化合物的轉(zhuǎn)化Fe、Fe2+、Fe3+之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系3.鐵的轉(zhuǎn)化在除雜方面的應(yīng)用主要物質(zhì)少量雜質(zhì)除雜方法Fe2+Fe3+加過量鐵屑后過濾FeCl2FeCl3加氯水或H2O2Fe2+Cu2+加過量鐵屑后過濾【即學(xué)即練】1.易錯辨析(1)Fe3O4可以通過置換反應(yīng)或化合反應(yīng)制備。(√)提示:Fe與水蒸氣在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)生成Fe3O4和H2;Fe在O2中點(diǎn)燃,發(fā)生化合反應(yīng)生成Fe3O4。(2)在稀硫酸中加入銅粉,銅粉不溶解,再加入Fe2O3,銅粉能夠溶解。(√)提示:加入Fe2O3后生成具有氧化性的Fe3+能將銅粉溶解。(3)FeCl2溶液中混有少量FeCl3時,可向溶液中加入足量的鋅粉,然后過濾來除去。(×)提示:用足量鋅粉會將Fe3+、Fe2+全部還原,最后溶液中只含有Zn2+,應(yīng)該加入過量的鐵粉后再過濾。(4)FeCl3溶液中混有FeCl2時,可向溶液中加入足量的氯水來除去。(√)提示:氯水具有強(qiáng)氧化性,可將Fe2+氧化成Fe3+并且不引入雜質(zhì)離子。2.(2026·廣東五校高一聯(lián)考)部分含鐵物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價關(guān)系如圖所示。下列推斷不合理的是()A.a可與e反應(yīng)生成bB.b既可被氧化,也可被還原C.為檢驗e中是否混有b,可以先加KSCN溶液,再加H2O2,觀察是否有紅色出現(xiàn)D.可存在b→c→d→e→b的循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系【信息解讀】根據(jù)“價—類”二維圖中的元素化合價及物質(zhì)類別可知,a為鐵單質(zhì),b為亞鐵鹽,c為氫氧化亞鐵,d為氫氧化鐵,e為鐵鹽。【解析】選C。根據(jù)化合價的變化規(guī)律,鐵單質(zhì)和鐵鹽可以發(fā)生反應(yīng)生成亞鐵鹽:Fe+2Fe3+===3Fe2+,A正確;b含有Fe2+,為中間價態(tài),既可被氧化,也可被還原,B正確;檢驗Fe3+中是否含有Fe2+,若先加入KSCN溶液,溶液變成紅色,無法證明Fe2+的存在,C錯誤;根據(jù)化合價的變化規(guī)律,可以存在Fe2+Fe(OH)2Fe(OH)3Fe3+Fe2+,D正確。3.(2026·杭州高一期中)FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的鐵粉,充分反應(yīng)后仍有固體存在,則下列判斷不正確的是()A.溶液中一定含Cu2+B.溶液中一定含F(xiàn)e2+C.加入KSCN溶液一定不變紅色D.剩余固體中一定含Cu【解析】選A。加入鐵粉后,因氧化性Fe3+>Cu2+,鐵粉先與FeCl3反應(yīng),然后與CuCl2反應(yīng)【關(guān)鍵點(diǎn):Fe3+未完全反應(yīng)前,鐵粉不會與Cu2+反應(yīng)】,若加入的鐵粉與CuCl2恰好完全反應(yīng)或者鐵粉過量,溶液中都不會含Cu2+,A錯誤;由于鐵粉與FeCl3、CuCl2反應(yīng)均產(chǎn)生Fe2+,溶液中一定含F(xiàn)e2+,B正確;由有固體存在知,鐵粉先與FeCl3反應(yīng)完全后,一定和CuCl2反應(yīng)生成Cu了,所得溶液中一定不含F(xiàn)e3+,一定含有Fe2+,可能含Cu2+,故加入KSCN溶液一定不變紅色,C正確;無論鐵粉與CuCl2反應(yīng)了一部分或恰好完全反應(yīng)或者鐵粉過量剩余固體一定含有Cu,D正確。【解題有招】利用“價—類”二維圖理解鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化課堂檢測效果診斷1.(2026·昭通一中高一檢測)檢驗FeCl2溶液是否變質(zhì),可以選用的試劑為()A.KSCN溶液 B.石蕊溶液C.KMnO4溶液 D.氯水【審題指導(dǎo)】FeCl2變質(zhì)即Fe2+被氧化為Fe3+直接檢驗Fe3+,因此需要選取檢驗Fe3+的試劑。【解析】選A。Fe3+遇KSCN溶液顯紅色,因此A正確;石蕊溶液與Fe2+和Fe3+均不反應(yīng),無現(xiàn)象,B錯誤;KMnO4具有氧化性,與Fe2+反應(yīng),可以檢測Fe2+殘留,但不與Fe3+反應(yīng),故不能檢驗,C錯誤;氯水有強(qiáng)氧化性,只與Fe2+反應(yīng),故不能檢測Fe2+變質(zhì)的Fe3+,D錯誤。2.刻制印刷電路板時用氯化鐵溶液作為“腐蝕液”,發(fā)生的反應(yīng)為Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。根據(jù)該反應(yīng)判斷下列說法不正確的是()A.銅是還原劑B.Fe3+具有氧化性C.該反應(yīng)是置換反應(yīng)D.該反應(yīng)屬于離子反應(yīng)【解析】選C。該反應(yīng)中銅元素化合價升高,被氧化,為還原劑;鐵元素化合價降低,被還原,Fe3+為氧化劑;生成物中沒有單質(zhì),不是置換反應(yīng);該反應(yīng)為離子反應(yīng)。3.缺鐵會使部分花卉葉片發(fā)黃,通常用FeSO4給植物補(bǔ)充鐵元素。但FeSO4受潮后會變?yōu)镕e2(SO4)3無法使用。下列關(guān)于上述兩種物質(zhì)中所含F(xiàn)e2+和Fe3+的敘述,錯誤的是()A.Fe2+的水溶液為淺綠色B.Fe3+的水溶液為黃色C.Fe3+具有氧化性,Fe2+既具有氧化性也具有還原性D.Fe3+溶液中滴入含SCN-的溶液,立即出現(xiàn)紅色沉淀【解析】選D。Fe3+溶液中滴入含SCN-的溶液,生成紅色可溶性物質(zhì),不是紅色沉淀。4.(2026·廣州高一期中)元素的“價—類”二維圖是我們學(xué)習(xí)元素及其化合物相關(guān)知識的重要模型和工具。部分含F(xiàn)e物質(zhì)的分類與相應(yīng)的化合價關(guān)系如圖所示。下列說法錯誤的是()A.可存在a→d→c→f→e的轉(zhuǎn)化B.a可與水蒸氣反應(yīng)生成b、e的混合物C.d溶液中含少量g,可加適量a除去D.可用KSCN溶液檢驗d溶液是否變質(zhì)【信息解讀】從“價—類”二維圖橫縱坐標(biāo)可知,a為Fe、b為FeO、c為Fe(OH)2、d為亞鐵鹽、e為Fe2O3,f為Fe(OH)3、g為鐵鹽。【解析】選B。鐵與酸反應(yīng)生成亞鐵鹽,亞鐵鹽與堿反應(yīng)生成Fe(OH)2,Fe(OH)2與氧氣反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,Fe(OH)3加熱轉(zhuǎn)化為Fe2O3,則可存在a→d→c→f→e的轉(zhuǎn)化,A正確;鐵與高溫水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣,并非FeO和Fe2O3混合物,B錯誤;鐵粉可將溶液中少量的Fe3+還原為Fe2+,從而除去Fe3+,C正確;含F(xiàn)e3+的鹽溶液遇KSCN溶液變?yōu)榧t色,可檢