2022版高中化學(xué) 第三章 金屬及其化合物 第2節(jié) 幾種重要的金屬化合物 課時(shí)3 鐵的重要化合物學(xué)案 新人教版必修1

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1、2022版高中化學(xué) 第三章 金屬及其化合物 第2節(jié) 幾種重要的金屬化合物 課時(shí)3 鐵的重要化合物學(xué)案 新人教版必修1 1．了解鐵的氧化物的性質(zhì)及應(yīng)用。 2．了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的制備原理及化學(xué)性質(zhì)；了解Cu的化合物的性質(zhì)及用途。(重點(diǎn)) 3．掌握Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化以及Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)方法。(重難點(diǎn)) 鐵的氧化物和氫氧化物 [基礎(chǔ)·初探] 教材整理1　鐵的氧化物 1．鐵的存在 地殼中元素的含量居于前四位的是氧、硅、鋁、鐵，鐵元素主要以＋2和＋3價(jià)化合物的形式存在。 2．鐵的氧化物組成與物理性質(zhì) 名稱 氧化亞鐵 氧化鐵 四氧化三鐵

2、 化學(xué)式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 — 鐵紅 磁性氧化鐵 Fe的 化合價(jià) ＋2 ＋3 ＋2、＋3 顏色、狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體 溶解性 都不溶于水 3.鐵氧化物的主要化學(xué)性質(zhì) (1)FeO不穩(wěn)定，在空氣中受熱易被氧化成Fe3O4。 (2)FeO和Fe2O3屬于堿性氧化物，與鹽酸反應(yīng)的離子方程式分別為FeO＋2H＋ ===Fe2＋＋H2O，F(xiàn)e2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。 (3)Fe2O3與CO反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2，此反應(yīng)為工業(yè)煉鐵的反應(yīng)原理。 (4)四氧化三鐵(Fe3O4)

3、的化學(xué)式可寫成FeO·Fe2O3，F(xiàn)e3O4溶于鹽酸的離子方程式為Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。 教材整理2　鐵的氫氧化物 Fe(OH)2與Fe(OH)3的比較與轉(zhuǎn)化 化學(xué)式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色態(tài) 白色固體 紅褐色固體 溶解性 難溶于水 難溶于水 與鹽酸反應(yīng)(離子方程式) Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 穩(wěn)定性 不穩(wěn)定，分解產(chǎn)物很復(fù)雜 不穩(wěn)定，受熱易分解： 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 制法 可溶性亞鐵鹽與堿反應(yīng)：FeSO4＋2NaOH===

4、 Fe(OH)2↓＋Na2SO4 可溶性鐵鹽與堿反應(yīng)：FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl 轉(zhuǎn) 化 方程式 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 現(xiàn)象 白色沉淀迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色 [探究·升華] [思考探究] Fe(OH)2和Fe(OH)3的制備 在兩支試管里分別加入少量的FeCl3和新制FeSO4溶液，然后滴入NaOH溶液，觀察并記錄現(xiàn)象。 FeCl3溶液 FeSO4溶液 實(shí)驗(yàn)裝置 甲 乙 問題思考： (1)兩試管中有什么現(xiàn)象？久置于空氣中又有什么現(xiàn)象？ 【提示】　甲中有紅褐色沉淀，久置不變

5、色；乙中有白色沉淀，迅速變成灰綠色，最終變?yōu)榧t褐色。 (2)在制備Fe(OH)2時(shí)，為什么要用新制的FeSO4溶液并將吸有NaOH溶液的膠頭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與O2接觸而被氧化。 (3)在實(shí)驗(yàn)中，若想長時(shí)間觀察到生成的白色Fe(OH)2沉淀，除使用新制FeSO4溶液外，還應(yīng)創(chuàng)造一個(gè)怎樣的反應(yīng)環(huán)境？ 【提示】　因?yàn)镕e(OH)2易被氧化而發(fā)生顏色變化，故應(yīng)盡可能創(chuàng)造無氧環(huán)境以防止Fe(OH)2被氧化。 [認(rèn)知升華] Fe(OH)2的常用制備方法問題分析 因?yàn)镕e(OH

6、)2易被氧化，為了能較長時(shí)間觀察到Fe(OH)2的顏色，在實(shí)驗(yàn)時(shí)常采用以下方法： (1)使用新制的FeSO4，加熱煮沸NaOH溶液趕盡空氣，并將盛NaOH溶液的膠頭滴管插入液面下擠出NaOH溶液。 (2)采用油層覆蓋法，以便隔絕空氣。在上述實(shí)驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，將2 mL苯(或汽油)加入盛FeSO4溶液的試管中，苯(或汽油)可以覆蓋在FeSO4溶液表面，防止空氣進(jìn)入，可以較長時(shí)間地觀察白色沉淀的生成。 (3)在試管上面先充滿氫氣，保持“還原氣氛”，可以有充足的時(shí)間觀察到白色的Fe(OH)2絮狀沉淀生成。如圖所示。 [題組·沖關(guān)] 題組1　鐵的氧化物和氫氧化物的性質(zhì)與應(yīng)用 1．鐵屑溶于過

7、量稀硫酸，過濾后向?yàn)V液中加入過量氨水，有白色沉淀生成，過濾，在空氣中加熱沉淀至質(zhì)量不再發(fā)生變化為止，得到紅棕色殘?jiān)?，上述白色沉淀和殘?jiān)謩e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與稀硫酸反應(yīng)生成FeSO4，再加氨水生成白色沉淀Fe(OH)2，在空氣中加熱時(shí)被氧化為Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3受熱分解后生成Fe2O3。 【答案】　B 2．下列有關(guān)說法不正確的是(　　) A．Fe3O4為磁性氧化鐵，其中鐵的化合價(jià)為＋2和＋3 B．FeO、Fe2O3均

8、為堿性氧化物，均與鹽酸反應(yīng) C．Fe(OH)2不穩(wěn)定，具有較強(qiáng)的氧化性 D．Fe(OH)3比Fe(OH)2穩(wěn)定 【答案】　C 題組2　Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)制備 3．下列各圖示中能較長時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　) A．①② B．①③ C．②③ D．①②③ 【解析】　因?yàn)镕e(OH)2在空氣中易被氧化成Fe(OH)3，故要長時(shí)間觀察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的空氣或氧氣。裝置①是先用H2將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中；③中液面上加苯阻止了空氣進(jìn)入；②由于能接觸到空氣中的O2，故不能較長時(shí)間觀察到白色沉淀。 【答

9、案】　B 鐵鹽、亞鐵鹽和銅鹽 [基礎(chǔ)·初探] 教材整理1　鐵鹽、亞鐵鹽 1．Fe3＋的檢驗(yàn) 2．Fe2＋和Fe3＋的轉(zhuǎn)化 寫出下列反應(yīng)的離子方程式： (1)FeCl3溶液與鐵粉：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋； (2)FeCl2溶液與氯水：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 3．鐵鹽的凈水作用 鐵鹽在天然水中可生成Fe(OH)3膠體，和水中的懸浮物形成絮狀不溶物沉降下來。 教材整理2　銅鹽 1．物理性質(zhì) 硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等銅鹽易溶于水；銅綠的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其難溶于水。 2．化學(xué)性質(zhì) (1)銅的化學(xué)性質(zhì)不活潑，使

10、用銅器皿比較安全。 (2)銅鹽屬于重金屬鹽，都有毒，原因是銅離子能與蛋白質(zhì)作用，使蛋白質(zhì)變性而失去生理活性。 [探究·升華] [思考探究] 探究1　Fe3＋和Fe2＋的檢驗(yàn)： (1)鐵粉和稀硫酸反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，如何證明產(chǎn)物不是Fe3＋？ 【提示】　向反應(yīng)后的溶液中滴加KSCN溶液，若溶液不變紅，說明產(chǎn)物中不含F(xiàn)e3＋。 (2)檢驗(yàn)?zāi)澄粗芤褐惺欠窈現(xiàn)e2＋時(shí)，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溶液時(shí)，溶液變成紅色，會(huì)干擾Fe2＋的檢驗(yàn)。 (3)如何檢驗(yàn)Fe2(SO4)3溶液中是否有Fe2＋？ 【提示】　取待測溶液，加入酸

11、性KMnO4溶液，若紫色褪去，說明含F(xiàn)e2＋。 探究2　Fe2＋與Fe3＋的轉(zhuǎn)化 實(shí)驗(yàn) 操作 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 加適量鐵粉振蕩后，溶液變成淺綠色，再加KSCN溶液不變紅，再滴加氯水后，溶液變成紅色。 離子 方程式 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋， 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 結(jié)論 Fe3＋遇到較強(qiáng)的還原劑時(shí)，會(huì)被還原成Fe2＋；Fe2＋在較強(qiáng)的氧化劑的作用下會(huì)被氧化成Fe3＋。 [認(rèn)知升華] 升華1　Fe3＋、Fe2＋的檢驗(yàn)方法歸類 (1)Fe3＋的檢驗(yàn)方法 (2)Fe2＋的檢驗(yàn)方法 升華2　“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系——Fe、Fe2＋、Fe3

12、＋的相互轉(zhuǎn)化 (1)Fe只有還原性，可以被氧化成＋2價(jià)或＋3價(jià)的鐵。 (2)Fe2＋既有氧化性又有還原性。 (3)Fe3＋具有較強(qiáng)的氧化性，可被還原為＋2價(jià)或0價(jià)的鐵。 [題組·沖關(guān)] 題組1　“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用 1．在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入鐵屑，反應(yīng)結(jié)束后濾出固體物質(zhì)，濾液中的陽離子可能是(　　) ①有Fe2＋?、贔e2＋和Fe3＋　③Fe2＋和Cu2＋?、蹸u2＋和Fe3＋ A．①③　　　　　　　 B．②④ C．①④ D．②③ 【解析】　題中“濾出固體”說明是單質(zhì)Cu或Cu、Fe的混合物，因?yàn)檠趸皂樞驗(yàn)镕e3＋>Cu

13、2＋>Fe2＋，則溶液一定沒有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等少量雜質(zhì)，應(yīng)選用的試劑是(　　) A．氨水 B．鋁粉 C．鐵粉 D．NaOH溶液 【解析】　加入鐵粉后，Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，然后將過量的鐵粉及Cu過濾即可。 【答案】　C 3．要除去FeCl3溶液中的FeCl2雜質(zhì)，采用的方法是(　　) A．加入足量的鎂粉 B．通入Cl2 C．加入足量的溴水 D．加入足量的KMnO4溶液 【解析】　FeCl2被氯氣氧化

14、為FeCl3，不引入雜質(zhì)。 【答案】　B 題組2　Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn) 4．下列離子的檢驗(yàn)方法合理的是(　　) A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色，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】　Fe3＋與SCN－生成紅色Fe(SCN)3，該現(xiàn)象可以證明存在Fe3＋，但無法確定Fe2＋的存在，A項(xiàng)錯(cuò)誤；通入Cl2后存在Fe3＋，原溶

15、液可能存在Fe2＋或Fe3＋或Fe2＋、Fe3＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe(OH)3是中學(xué)應(yīng)掌握的唯一紅褐色沉淀，C項(xiàng)正確；Fe(OH)2轉(zhuǎn)化為紅褐色Fe(OH)3時(shí)會(huì)掩蓋其他白色沉淀的觀察，所以當(dāng)含F(xiàn)e2＋的溶液中含有其他能與堿生成白色沉淀的離子時(shí)，也同樣出現(xiàn)上述現(xiàn)象，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 【答案】　C 5．要證明某溶液中不含F(xiàn)e3＋而可能含F(xiàn)e2＋，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，最佳順序是(　　) ①加足量氯水?、诩幼懔縆MnO4溶液　③加少量KSCN溶液 A．①② B．③② C．③① D．①②③ 【解析】　本題檢驗(yàn)方法的關(guān)鍵是Fe3＋遇SCN－反應(yīng)顯紅色，而Fe2＋遇SCN－不顯紅色。加入KSCN溶液不顯紅色證明無Fe3＋，再加氯水，如有Fe2＋可被氧化為Fe3＋，遇SCN－反應(yīng)顯紅色。KMnO4溶液本身呈紫色，使Fe3＋與SCN－反應(yīng)顯紅色的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不易觀察，故C正確。 【答案】　C