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高一化学 铁的重要化合物 教案

高一化学铁的重要化合物教案


1.了解铁的氧化物的性质及应用。

2.了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质;了解Cu的化合物的性质及用途。(重点)

3.掌握Fe2+、Fe3+的相互转化以及Fe2+、Fe3+的检验方法。(重难点)



 铁的氧化物和氢氧化物

[基础·初探]

教材整理1 铁的氧化物

1.铁的存在

地壳中元素的含量居于前四位的是氧、硅、铝、铁,铁元素主要以+2和+3价化合物的形式存在。

2.铁的氧化物组成与物理性质

名称

氧化亚铁

氧化铁

四氧化三铁

化学式

FeO

Fe2O3

Fe3O4

俗名

铁红

磁性氧化铁

Fe的

化合价

+2

+3

+2、+3

颜色、状态

黑色粉末

红棕色粉末

黑色晶体

溶解性

都不溶于水

3.铁氧化物的主要化学性质

(1)FeO不稳定,在空气中受热易被氧化成Fe3O4。

(2)FeO和Fe2O3属于碱性氧化物,与盐酸反应的离子方程式分别为FeO+2H+

===Fe2++H2O,Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O。

(3)Fe2O3与CO反应的化学方程式为Fe2O3+3CO△(=====)2Fe+3CO2,此反应为工业炼铁的反应原理。

(4)四氧化三铁(Fe3O4)的化学式可写成FeO·Fe2O3,Fe3O4溶于盐酸的离子方程式为Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O。

教材整理2 铁的氢氧化物

Fe(OH)2与Fe(OH)3的比较与转化

化学式

Fe(OH)2

Fe(OH)3

色态

白色固体

红褐色固体

溶解性

难溶于水

难溶于水

与盐酸反应(离子方程式)

Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O

Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O

稳定性

不稳定,分解产物很复杂

不稳定,受热易分解:

2Fe(OH)3△(=====)Fe2O3+3H2O

制法

可溶性亚铁盐与碱反应:FeSO4+2NaOH===

Fe(OH)2↓+Na2SO4

可溶性铁盐与碱反应:FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl

方程式

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

现象

白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色

[探究·升华]

[思考探究]

Fe(OH)2和Fe(OH)3的制备

在两支试管里分别加入少量的FeCl3和新制FeSO4溶液,然后滴入NaOH溶液,观察并记录现象。

 

FeCl3溶液

FeSO4溶液

实验装置



问题思考:

(1)两试管中有什么现象?久置于空气中又有什么现象?

【提示】 甲中有红褐色沉淀,久置不变色;乙中有白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变为红褐色。

(2)在制备Fe(OH)2时,为什么要用新制的FeSO4溶液并将吸有NaOH溶液的胶头滴管尖嘴插入液面以下?

【提示】 用新制的FeSO4溶液是防止Fe2+被氧化成Fe3+;滴管尖嘴插入液面以下是防止生成的Fe(OH)2与O2接触而被氧化。

(3)在实验中,若想长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀,除使用新制FeSO4溶液外,还应创造一个怎样的反应环境?

【提示】 因为Fe(OH)2易被氧化而发生颜色变化,故应尽可能创造无氧环境以防止Fe(OH)2被氧化。

[认知升华]

Fe(OH)2的常用制备方法问题分析

因为Fe(OH)2易被氧化,为了能较长时间观察到Fe(OH)2的颜色,在实验时常采用以下方法:

(1)使用新制的FeSO4,加热煮沸NaOH溶液赶尽空气,并将盛NaOH溶液的胶头滴管插入液面下挤出NaOH溶液。

(2)采用油层覆盖法,以便隔绝空气。在上述实验方法的基础上,将2 mL苯(或汽油)加入盛FeSO4溶液的试管中,苯(或汽油)可以覆盖在FeSO4溶液表面,防止空气进入,可以较长时间地观察白色沉淀的生成。

(3)在试管上面先充满氢气,保持“还原气氛”,可以有充足的时间观察到白色的Fe(OH)2絮状沉淀生成。如图所示。

[题组·冲关]

题组1 铁的氧化物和氢氧化物的性质与应用

1.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止,得到红棕色残渣,上述白色沉淀和残渣分别是(  )

A.Fe(OH)3 Fe2O3     B.Fe(OH)2 Fe2O3

C.Fe(OH)2 Fe(OH)3   D.Fe(OH)2 Fe3O4

【解析】 Fe与稀硫酸反应生成FeSO4,再加氨水生成白色沉淀Fe(OH)2,在空气中加热时被氧化为Fe(OH)3,Fe(OH)3受热分解后生成Fe2O3。

【答案】 B

2.下列有关说法不正确的是(  )

A.Fe3O4为磁性氧化铁,其中铁的化合价为+2和+3

B.FeO、Fe2O3均为碱性氧化物,均与盐酸反应

C.Fe(OH)2不稳定,具有较强的氧化性

D.Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定

【答案】 C

题组2 Fe(OH)2的实验制备

3.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(  )


A.①②   B.①③

C.②③   D.①②③

【解析】 因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3,故要长时间观察到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中液面上加苯阻止了空气进入;②由于能接触到空气中的O2,故不能较长时间观察到白色沉淀。

【答案】 B


 铁盐、亚铁盐和铜盐

[基础·初探]

教材整理1 铁盐、亚铁盐

1.Fe3+的检验

 

2.Fe2+和Fe3+的转化

 

写出下列反应的离子方程式:

(1)FeCl3溶液与铁粉:2Fe3++Fe===3Fe2+;

(2)FeCl2溶液与氯水:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。

3.铁盐的净水作用

铁盐在天然水中可生成Fe(OH)3胶体,和水中的悬浮物形成絮状不溶物沉降下来。

教材整理2 铜盐

1.物理性质

硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐易溶于水;铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3,其难溶于水。

2.化学性质

(1)铜的化学性质不活泼,使用铜器皿比较安全。

(2)铜盐属于重金属盐,都有毒,原因是铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性而失去生理活性。

[探究·升华]

[思考探究]

探究1 Fe3+和Fe2+的检验:

(1)铁粉和稀硫酸反应的实验,如何证明产物不是Fe3+?

【提示】 向反应后的溶液中滴加KSCN溶液,若溶液不变红,说明产物中不含Fe3+。

(2)检验某未知溶液中是否含Fe2+时,能否先滴加氯水,后滴加KSCN溶液?

【提示】 不能。若未知溶液中含有Fe3+,滴加KSCN溶液时,溶液变成红色,会干扰Fe2+的检验。

(3)如何检验Fe2(SO4)3溶液中是否有Fe2+?

【提示】 取待测溶液,加入酸性KMnO4溶液,若紫色褪去,说明含Fe2+。

探究2 Fe2+与Fe3+的转化

实验

操作


实验现象

加适量铁粉振荡后,溶液变成浅绿色,再加KSCN溶液不变红,再滴加氯水后,溶液变成红色。

离子

方程式

2Fe3++Fe===3Fe2+,

2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-

结论

Fe3+遇到较强的还原剂时,会被还原成Fe2+;Fe2+在较强的氧化剂的作用下会被氧化成Fe3+。

[认知升华]

升华1 Fe3+、Fe2+的检验方法归类

(1)Fe3+的检验方法


(2)Fe2+的检验方法


升华2 “铁三角”的转化关系——Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化


(1)Fe只有还原性,可以被氧化成+2价或+3价的铁。

 

(2)Fe2+既有氧化性又有还原性。

 

(3)Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为+2价或0价的铁。

 

[题组·冲关]

题组1 “铁三角”的转化关系及其应用

1.在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁屑,反应结束后滤出固体物质,滤液中的阳离子可能是(  )

①有Fe2+ ②Fe2+和Fe3+ ③Fe2+和Cu2+ ④Cu2+和Fe3+

A.①③       B.②④

C.①④   D.②③

【解析】 题中“滤出固体”说明是单质Cu或Cu、Fe的混合物,因为氧化性顺序为Fe3+>Cu2+>Fe2+,则溶液一定没有Fe3+,一定有Fe2+,可能有Cu2+。

【答案】 A

2.欲除去FeSO4溶液中含有的CuSO4和Fe2(SO4)3等少量杂质,应选用的试剂是(  )

A.氨水  B.铝粉

C.铁粉  D.NaOH溶液

【解析】 加入铁粉后,Cu2++Fe===Cu+Fe2+,2Fe3++Fe===3Fe2+,然后将过量的铁粉及Cu过滤即可。

【答案】 C

3.要除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质,采用的方法是(  )

A.加入足量的镁粉    B.通入Cl2

C.加入足量的溴水   D.加入足量的KMnO4溶液

【解析】 FeCl2被氯气氧化为FeCl3,不引入杂质。

【答案】 B

题组2 Fe2+、Fe3+的检验

4.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溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明溶液中含有Fe2+,不含有Mg2+

【解析】 Fe3+与SCN-生成红色Fe(SCN)3,该现象可以证明存在Fe3+,但无法确定Fe2+的存在,A项错误;通入Cl2后存在Fe3+,原溶液可能存在Fe2+或Fe3+或Fe2+、Fe3+,B项错误;Fe(OH)3是中学应掌握的唯一红褐色沉淀,C项正确;Fe(OH)2转化为红褐色Fe(OH)3时会掩盖其他白色沉淀的观察,所以当含Fe2+的溶液中含有其他能与碱生成白色沉淀的离子时,也同样出现上述现象,D项错误。

【答案】 C

5.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含Fe2+,进行如下实验操作时,最佳顺序是(  )

①加足量氯水 ②加足量KMnO4溶液 ③加少量KSCN溶液

A.①②   B.③②

C.③①   D.①②③

【解析】 本题检验方法的关键是Fe3+遇SCN-反应显红色,而Fe2+遇SCN-不显红色。加入KSCN溶液不显红色证明无Fe3+,再加氯水,如有Fe2+可被氧化为Fe3+,遇SCN-反应显红色。KMnO4溶液本身呈紫色,使Fe3+与SCN-反应显红色的实验现象不易观察,故C正确。

【答案】 C

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