第3课时 铁及其化合物之间的转化关系一、铁及其化合物之间的转化1.转化关系在下图中适当位置标注常见的铁及其化合物,并用箭头标明物质之间的转化关系。①_________________;②__________________;③__________________;④_______________________;⑤_____________________;⑥_______________________;3Fe+2O2Fe3O4Fe+Cu2+====Cu+Fe2+FeO+2H+====Fe2++H2OFe(OH)2+2H+====Fe2++2H2OFe2++2OH-====Fe(OH)2↓Fe(OH)3+3H+====Fe3++3H2O写出有关反应的化学方程式或离子方程式:⑦_____________________;⑧_________________;⑨______________________;⑩______________________;⑪__________________;⑫___________________________。Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓Fe+2Fe3+====3Fe2+2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2OZn+Fe2+====Fe+Zn2+4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3【想一想】上述铁及其化合物的转化关系有哪些反应类型?对应的反应又有哪些?请完成下
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。 转化反应类型 对应的反应 复分解反应 ③④⑤⑥⑦⑩ 氧化还原反应 ①②⑧⑨⑪⑫2.应用(1)铁及其化合物的制备;(2)亚铁盐溶液的保存:加入少量铁粉。二、补铁剂中铁元素价态的检验无Fe3+有Fe3+溶液变红有Fe2+有Fe2+无Fe2+ 实验步骤 实验现象 实验结论 ①取少量补铁口服液于试管中,滴入KSCN溶液 a.不变红 ______ b.变红 ______ ②若出现现象a,向反应后的溶液中滴加氯水 _________ ______ ③若出现现象b,另取补铁剂滴加酸性KMnO4溶液 紫红色褪去 ______ 紫红色不褪去 ______【微思考】若补铁剂中同时含有Fe2+和Fe3+,应如何检验二者的存在呢?提示:将其溶解后分成两份,向其中一份中加入KSCN溶液,变红,证明有Fe3+;向另一份中加入酸性KMnO4溶液,酸性KMnO4溶液褪色,证明含Fe2+。三、铁元素与人体健康最高+2贫血 铁元素的生理功能 人体中含量_____的生命必需的微量元素,其中以血红蛋白的功能最为显著。血红蛋白分子中含有___价铁离子,具有载氧功能。 缺铁的危害 如果人体缺铁,就会出现_____。还原性 科学合理食用富铁食品及补铁 人体中铁元素主要来源于食物,动物血液、肝脏、骨髓以及菠菜、红枣等食物含铁丰富,可以多食用。 维生素C具有_______,可以将+3价铁离子转化成人体可以吸收的+2价铁离子,所以适量服用维生素C有利于铁元素的吸收。【情境·思考】某品牌硫酸亚铁片的使用MATCH_
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_1716763724952_0部分内容如下:【成分】本品每片含主要成分硫酸亚铁0.3克(相当于铁60毫克)。【性状】本品为红色糖衣片,除去糖衣后显淡蓝绿色。【适应症】用于各种原因(如慢性失血、营养不良、妊娠、儿童发育期等)引起的缺铁性贫血。某兴趣小组将硫酸亚铁片进行处理得到下图的红外套、白衬衫、绿身体。(1)根据上述描述,哪些部分含有铁元素?提示:根据铁的化合物的颜色,可推测“红外套”可能为氧化铁;“绿身体”为硫酸亚铁。(2)根据(1)中的推测,设计实验验证。提示:“红外套”的检验:取少量“红外套”溶于稀硫酸,加入KSCN溶液,溶液变红,则“红外套”为氧化铁;“绿身体”的检验:取少量“绿身体”溶于水,加入KSCN溶液,无明显变化,加入氯水溶液变红,则“绿身体”为硫酸亚铁。知识点一 铁及其化合物间的转化【重点释疑】1.铁及其化合物间的转化2.铁及其化合物间的转化(1)铁及其化合物的制备。①冶炼铁:Fe2O3+2AlAl2O3+2FeFe2O3+3CO2Fe+3CO2②亚铁盐、铁盐的制备:Fe2O3+6HCl====2FeCl3+3H2O2FeCl2+Cl2====2FeCl3Fe+2HCl====FeCl2+H2↑2Fe+3Cl22FeCl3(2)亚铁盐溶液的保存:加入少量铁粉防止亚铁盐被氧化。2FeCl3+Fe====3FeCl2。(3)亚铁盐、铁盐的检验。①FeCl3+3NaOH====Fe(OH)3↓+3NaCl(红褐色沉淀)②FeCl2+2NaOH====Fe(OH)2↓+2NaCl4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3(生成白色沉淀,迅速变灰绿色,最后变成红褐色)【思考·讨论】(1)以磁性氧化铁为原料如何制备FeCl3溶液?提示:将磁性氧化铁溶于盐酸,再通入足量氯气(或加入足量氯水)可得到FeCl3溶液。(2)以磁性氧化铁为原料如何制备FeCl2溶液?提示:将磁性氧化铁溶于盐酸,再加入足量铁粉过滤,可得到FeCl2溶液。【案例示范】【典例】(2019·济南高一检测)已知A是一种常见金属,F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系,回答下列问
题
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。(1)写出A、C、F、G的化学式:A.________,C.________,F.________,G.________。 (2)检验D中阳离子的方法____________________。 (3)保存C溶液时要加固体A的原因是___________。 (4)写出下列转化的离子方程式或化学方程式。①A→C:__________________________________; ②C→D:__________________________________。 【思维建模】解答有关无机物转化关系图的思维流程如下:本题的突破口为:(1)F是一种红褐色沉淀——F为氢氧化铁;(2)B与盐酸反应生成两种盐,且通Cl2可以转化——含有变价金属,B为Fe3O4。【解析】(1)A是一种常见金属,F是一种红褐色沉淀,由转化关系可知,F为Fe(OH)3,A为Fe,Fe与氧气反应生成的B为Fe3O4,四氧化三铁与盐酸反应得到氯化亚铁与氯化铁,故Fe与盐酸反应得到的X为氢气、C为FeCl2,可推知E为Fe(OH)2、D为FeCl3,G为Fe2O3;(2)D为FeCl3,含有的阳离子为Fe3+,检验Fe3+的方法为取少量D溶液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变红色,证明有Fe3+;(3)FeCl2易被空气中的氧气氧化,保存FeCl2溶液时加固体Fe,防止Fe2+被氧化;(4)①A→C反应的离子方程式为Fe+2H+====Fe2++H2↑,②C→D反应的离子方程式为2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-。答案:(1)Fe FeCl2 Fe(OH)3 Fe2O3(2)取少量D溶液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变红色,证明有Fe3+ (3)防止Fe2+被氧气氧化(4)①Fe+2H+====Fe2++H2↑②2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-【母题追问】(1)在整个转化关系图中有几个氧化还原反应?提示:有7个,分别是A→B,A→C,G→A,C→D,D→C,E→F,E→G。(2)在E转化为F过程中,会观察到怎样的现象?提示:白色沉淀变为灰绿色,最后变成红褐色。【迁移·应用】1.下列物质与盐酸反应后,向所得溶液中滴加KSCN溶液,溶液呈红色的是 ( )A.Fe B.FeO C.Fe3O4 D.Fe(OH)2【解析】选C。据题意知,所得溶液中含有Fe3+,原物质只能为Fe3O4,反应的离子方程式为Fe3O4+8H+====2Fe3++Fe2++4H2O,Fe、FeO、Fe(OH)2与HCl反应只能得到含Fe2+的溶液。2.下列物质之间有如下反应关系:已知E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。回答:(1)写出下列物质的化学式:A________,B________, D________,甲________,乙________,丙________。 (2)写出E→C反应的化学方程式:______________。 【解析】(1)E转化成C的现象是白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,则E为Fe(OH)2,C为Fe(OH)3,A为红棕色粉末,则A为Fe2O3,B为FeCl3,D为FeCl2,乙为NaOH,由D→B的转化可知,甲为氯气或氯水等,由红色溶液可知,丙为KSCN。(2)E→C反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3。答案:(1)Fe2O3 FeCl3 FeCl2 Cl2(合理即可) NaOH KSCN(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3【补偿训练】 已知A为常见的金属单质,各物质之间有下图所示的关系:(1)确定A、B、C、D、E、F的化学式:A为________,B为________,C为________,D为________,E为________,F为________。(2)写出⑧的化学方程式,④⑤的离子方程式。⑧____________________________,④____________________________,⑤____________________________。【解析】本题的突破点是“红褐色固体F”,通过红褐色固体F是Fe(OH)3,就可快速得出A为Fe,黑色晶体B为Fe3O4,继而推出C为FeCl2,D为FeCl3,E为Fe(OH)2。反应①:Fe+2HCl====FeCl2+H2↑反应②:2Fe+3Cl22FeCl3反应③:Fe3O4+8HCl====FeCl2+2FeCl3+4H2O反应④:2FeCl2+Cl2====2FeCl3反应⑤:Fe+2FeCl3====3FeCl2反应⑥:FeCl2+2NaOH====Fe(OH)2↓+2NaCl反应⑦:FeCl3+3NaOH====Fe(OH)3↓+3NaCl反应⑧:4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3答案:(1)Fe Fe3O4 FeCl2 FeCl3 Fe(OH)2 Fe(OH)3(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)32Fe2++Cl2====2Cl-+2Fe3+Fe+2Fe3+====3Fe2+ 【素养提升】湿法炼铜技术开始于秦汉之际,当时的炼丹术士在炼丹中发现铁能够从硫酸铜溶液中置换出铜。西汉《淮南万毕术》中记载,“曾青得铁,则化为铜”。《梦溪笔谈》也说:“信州铅山县有苦泉,流以为涧,挹其水熬之,则成胆矾,烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜,久之亦化为铜。”这些记载表明当时人们已有意识地利用化学的置换反应来获得铜。(1)“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”发生了什么化学反应?有什么明显现象?(2)湿法炼铜后的溶液暴露在空气中,会发生什么变化?如何验证该反应的发生?(3)如何从长期暴露在空气中的湿法炼铜后的溶液中得到纯净的硫酸亚铁溶液?【解析】(1)“熬胆矾铁釜,久之亦化为铜”即铁与硫酸铜反应生成铜与硫酸亚铁,溶液由蓝色变为浅绿色,铁上有亮红色固体生成。(2)湿法炼铜后的溶液含有硫酸亚铁,暴露在空气中,会被氧气氧化为硫酸铁,可以通过验证溶液中是否含有Fe3+来证明该反应的发生。(3)溶液中加入足量的铁粉,Fe3+、Cu2+都转化为Fe2+,过滤可得到纯净的硫酸亚铁溶液。答案:(1)Fe+CuSO4====Cu+FeSO4 溶液由蓝色变为浅绿色,铁上有亮红色固体生成(2)硫酸亚铁被氧气氧化为硫酸铁,溶液由浅绿色变为棕黄色;取少量暴露在空气中的溶液,加入KSCN溶液,若溶液变红,则溶液中含有Fe3+,说明硫酸亚铁被氧气氧化为硫酸铁(3)加入足量的铁粉,过滤知识点二 补铁剂中铁元素价态的实验探究【重点释疑】【探究一】补铁剂中铁元素价态的分析根据常见铁的化合物可知,补铁剂中铁元素价态及存在形态有以下3种可能:1.+2价(Fe2+);2.+3价(Fe3+);3.+2价和+3价(Fe2+和Fe3+)。【探究二】检验试剂和
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的实验探究1.试剂的选择(1)Fe2+的检验: 试剂 现象 ① NaOH溶液 生成白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色 ② KSCN溶液、氯水 先加入KSCN溶液无明显现象,再加入氯水溶液变红 ③ 酸性KMnO4溶液 紫红色褪去(2)Fe3+的检验: 试剂 现象 ① NaOH溶液 生成红褐色沉淀 ② KSCN溶液 溶液变红 ③ 淀粉KI溶液 溶液变蓝色2.方案的选择【思考·讨论】(1)能不能将KMnO4和KSCN滴入同一试管中进行验证,为什么?提示:不能。KMnO4溶液呈紫色,Fe(SCN)3是红色,所以影响观察Fe(SCN)3的红色;KSCN具有较强的还原性,可以被KMnO4氧化,影响Fe2+的检验。(2)能不能用NaOH溶液进行验证,为什么?提示:不能。若补铁剂中含有Fe3+,加入NaOH溶液立即生成红褐色沉淀,则无法检验Fe2+的存在。【案例示范】【典例】为了提高皮革的耐曲折强度以及耐化学药剂和微生物的作用,常常使用绿矾作为鞣革剂。绿矾晶体(FeSO4·7H2O)由于保存不妥或长久放置,容易被空气中的氧气氧化而变质。为探究绿矾样品的变质情况,化学兴趣小组的同学设计了下列实验方案。可供选择的试剂:硫氰化钾溶液、酸性高锰酸钾溶液、氯水、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液,请参与完成方案设计。实验准备:取少量绿矾样品,用蒸馏水在烧杯中配成溶液。(1)如何证明绿矾已经被氧化? (科学探究与创新意识)(2)如何证明绿矾已经被完全氧化? (科学探究与创新意识)(3)在使用硫酸亚铁时,如何防止Fe3+的干扰? (科学探究与创新意识)【解析】(1)绿矾样品被氧化会生成Fe3+,有Fe3+存在即可说明绿矾样品已被氧化,Fe3+可使硫氰化钾溶液变红色。(2)Fe2+能使酸性高锰酸钾溶液褪色,若溶液不褪色,说明溶液中没有Fe2+,则证明绿矾样品完全被氧化。(3)为防止Fe3+的干扰,可以加入适量铁粉进行除杂,加入铁粉后Fe3+与铁反应生成Fe2+。答案:(1)取少量溶液,加入几滴硫氰化钾溶液,若观察到溶液变红色,则证明绿矾样品已被氧化。(2)取少量溶液,加入几滴酸性高锰酸钾溶液,若观察到溶液不褪色,则证明绿矾样品完全被氧化。(3)加入适量铁粉,Fe3+与铁反应生成Fe2+。【迁移·应用】(2019·锦州高一检测)为了检验某未知溶液是否是FeCl2溶液,一位同学设计了以下实验方案加以证明。向一支装有该未知溶液的试管中先通入氯气,再滴加KSCN溶液,溶液呈红色,证明该未知溶液是FeCl2溶液。 世纪金榜导学号(1)你认为此方案是否合理?若不合理,要检验Fe2+应如何操作?(2)现向一支装有FeCl2溶液的试管中滴加氢氧化钠溶液,可观察到什么现象?写出反应的化学方程式。【解析】(1)Fe2+的检验要注意排除Fe3+的干扰,若先通入Cl2再滴加KSCN溶液,溶液呈现红色,说明溶液中有Fe3+,但Fe3+来源于Fe2+或是原溶液中无法说明。(2)FeCl2与NaOH发生反应生成Fe(OH)2,最终转化为Fe(OH)3。答案:(1)不合理 先加KSCN溶液,无明显现象,再加入氯水,溶液变成红色,则说明原溶液中有Fe2+(2)出现白色絮状沉淀,马上变成灰绿色,最终变成红褐色 FeCl2+2NaOH====Fe(OH)2↓+2NaCl、4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3【课堂回眸】【核心整合】1.铁及其化合物的转化关系2.主干知识梳理(1)铁的性质。①Fe与O2、H2O(g)反应的产物都是Fe3O4而不是Fe2O3。②Fe在Cl2中燃烧,无论Cl2过量还是不足均生成FeCl3。Fe与S反应时只能生成FeS。(2)Fe2+、Fe3+的检验。①向含Fe2+的溶液中加入酸性KMnO4溶液、氯水等具有氧化性的物质时,溶液会出现浅绿色→棕黄色的颜色变化,该现象可用于Fe2+的检验。②当Fe2+与Fe3+共存时,检验Fe2+的方法是取少许溶液向其中加入酸性高锰酸钾溶液,紫红色褪去;检验Fe3+的方法是取少许溶液,向其中加入KSCN溶液,溶液变为红色。③铁氰化钾法(化学式为K3[Fe(CN)6])鉴别Fe2+、Fe3+:Fe2+能与[Fe(CN)6]3-形成蓝色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2,而Fe3+则不能。(3)应用。①配制FeCl2溶液要加入铁粉防氧化。②制备Fe(OH)2时应该注意隔绝氧气防氧化。【素养迁移】1.下列关于铁及其化合物的说法中正确的是 ( )A.Fe3O4是一种红棕色粉末,俗称磁性氧化铁B.铁与水蒸气在加热条件下的反应产物为Fe2O3和H2C.去除FeCl2溶液中的FeCl3杂质,可以向溶液中加入过量铁粉,然后过滤D.Fe3+与KSCN反应产生红色沉淀【解析】选C。Fe3O4是一种黑色固体,A错;铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4,B错;铁粉与FeCl3反应生成FeCl2,FeCl3被除去,没有引入新的杂质,C对;Fe3+与KSCN反应产生的不是沉淀,D错。2.已知下述三个实验均能发生化学反应: ① ② ③ 将铁钉放入硫酸铜溶液中 向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水 将铁钉放入氯化铁溶液中下列判断正确的是 ( )A.实验①和③中的铁钉只作还原剂B.上述实验证明氧化性:Fe3+>Fe2+>Cu2+C.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性D.实验③中反应的离子方程式为Fe+Fe3+====2Fe2+【解析】选A。①实验证明氧化性:Cu2+>Fe2+,B错误;实验②中Fe2+显还原性,C错误;实验③中离子方程式为Fe+2Fe3+====3Fe2+,D错误。3.将Na2O2投入FeCl2溶液中,可以观察到的现象是 ( )A.生成白色沉淀 B.生成红褐色沉淀C.只有气泡产生 D.溶液变成棕黄色【解析】选B。Na2O2与H2O反应生成NaOH和O2,NaOH与FeCl2反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2又被氧化生成Fe(OH)3。4.某研究性学习小组研究由Fe2+制备Fe(OH)2,设计了如下实验方案。实验装置图如图(夹持装置已略去)。世纪金榜导学号往100mL大试管中加40mL煤油,放入3粒米粒大小的金属钠后塞上橡胶塞,通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面至橡胶塞,夹紧弹簧夹。下列有关叙述错误的是 ( )A.钠不会发生反应B.Na用来产生氢气,从而赶走装置中的氧气,同时生成Fe(OH)2沉淀C.试管中有气泡生成,钠在煤油和FeSO4溶液界面上下跳动,最终完全溶解,同时溶液中有白色沉淀生成D.反应的总离子方程式为2Na+Fe2++2H2O====Fe(OH)2↓+2Na++H2↑【解析】选A。钠的密度在煤油和水之间,与水反应生成NaOH和氢气,产生的氢气用来赶走装置中的氧气,生成的NaOH和FeSO4反应生成Fe(OH)2沉淀,所以反应的现象为钠在煤油和FeSO4溶液之间跳动,有气泡生成。反应的总离子方程式为2Na+Fe2++2H2O====Fe(OH)2↓+2Na++H2↑。5.黄铜矿是一种铜铁硫化物矿物,常含微量的金、银等。在工业上,它是炼铜的主要原料。在宝石学领域,它很少被单独利用,偶尔用作黄铁矿的代用品。另外,它常参与一些彩石、砚石和玉石的组成。某同学用稀硫酸浸泡由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜得到的滤渣。(1)取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈红色,说明溶液中存在什么离子?(2)确定该溶液中是否含有Fe2+还需什么试剂?现象如何?
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