2021-2022学年高中化学新人教版必修第一册 第3章第1节铁及其化合物第3课时学案

第3课时利用“价态二维图”认识铁及其化
合物的关系(提升课时)
铁及其化合物的关系
1．铁及其化合物的“价—类”二维图：
2．铁及其化合物之间的主要转化关系：
3．从物质分类的角度理解铁及其化合物的性质
(1)Fe 2O 3、FeO 都是碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水。

Fe 2O 3＋6H ＋===2Fe 3＋＋3H 2O ； FeO ＋2H ＋===H 2O ＋Fe 2＋。

(2)FeSO 4和FeCl 3都属于盐类，能和碱反应生成Fe(OH)2及Fe(OH)3。

Fe 2＋＋2OH －===Fe(OH)2↓； Fe 3＋＋3OH －===Fe(OH)3↓。

(3)Fe(OH)2和Fe(OH)3均属于碱，能与酸反应生成盐和水。

Fe(OH)2＋2H ＋===Fe 2＋＋2H 2O ； Fe(OH)3＋3H ＋===Fe 3＋＋3H 2O 。

4．从化合价的角度理解铁及其化合物的氧化性和还原性： (1)Fe 单质中铁元素化合价为0价，仅具有还原性 Fe ＋Cu 2＋===Fe 2＋＋Cu Fe ＋2H ＋===H 2↑＋Fe 2＋ 2Fe ＋3Cl 2=====△ 2FeCl 3
3Fe ＋4H 2O(g)=====高温 Fe 3O 4＋4H 2
(2)Fe 2O 3 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。

例：3CO ＋Fe 2O 3=====高温 2Fe ＋3CO 2。

(3)Fe 2＋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。

(4)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。

(5)Fe(OH)2具有还原性，能被氧化为Fe(OH)3：
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。

【典例】如图为铁及其化合物的“价－类”二维图。

(1)填写二维图缺失的类别①______________和化学式②____________。

(2)某同学利用以下试剂研究FeCl3性质，进行了如下预测：
①Cl2②Fe③NaOH④H2SO4⑤AgNO3
从物质类别上看，FeCl3属于________，可能与________发生反应(填序号)；
从化合价角度看，Fe3＋具有________性，可能与_______________________________________________发生反应(填序号)。

(3)某工厂用FeCl3溶液腐蚀镀有铜的绝缘板生产印刷电路，其化学原理为如下反应：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
①用单线桥表示电子转移：__________________________________________。

②反应中FeCl3作________剂，理由是__________________________________ ___________________________________________________________________。

③写出该反应的离子方程式___________________________________________。

【解析】(1)Fe为金属单质，则①为单质；铁的氢氧化物有Fe(OH)2和Fe(OH)3两种，则②为Fe(OH)3；
(2)从物质类别上看，FeCl3属于盐，可能与氢氧化钠和硝酸银反应；从化合价角度看，Fe3＋化合价处于最高价态，具有氧化性，可发生还原反应，可能与铁发生反应；
(3)反应Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2为氧化还原反应，Cu失电子，化合价升高，发生氧化反应，作还原剂；Fe元素化合价由＋3价降低到＋2价，得电子，化合价降低，发生还原反应，FeCl3作氧化剂，
①用单线桥表示电子转移为
②反应中FeCl3中Fe元素化合价由＋3价降低到＋2价，得电子，化合价降低，发生还原反应，作氧化剂；
③反应的离子方程式为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。

答案：(1)单质Fe(OH)3(2)盐③⑤氧化②
(3)①
②氧化铁元素的化合价由＋3价变为＋2价
③Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋
某工程师为了从上题(3)使用过的腐蚀废液中回收铜，并获得氯化铁晶体，准备采用下列步骤：
①试剂a是__________(用化学式表示)；操作Ⅰ用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和____________。

②上述流程中操作Ⅲ包括蒸发浓缩、__________、过滤、洗涤。

【解析】①要回收腐蚀废液中的铜，需加入还原剂，且不能引入新的杂质，故试剂a是铁(Fe)；固液分离采用过滤操作，操作Ⅰ为过滤，用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和漏斗；
②上述流程中操作Ⅲ为从溶液中得到晶体，操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。

答案：①Fe漏斗②冷却结晶
化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价—类”二维图。

铁元素的“价—类”二维图如图所示，下列说法正确的是( )
A.工业上用CO还原Fe2O3炼铁，该反应为置换反应
B．Fe3O4中铁元素为＋4价
C．维生素C能将Fe3＋转化为Fe2＋，该过程中维生素C作还原剂
D．Fe(OH)2浊液露置于空气中，由白色立即变为红褐色
【解析】选C。

用CO还原Fe2O3，反应物中没有单质，故该反应不是置换反应，A项错误；Fe3O4中部分铁元素显＋3价，部分铁元素显＋2价，B项错误；维生素C将Fe3＋转化为Fe2＋，使Fe元素发生还原反应，维生素C表现出还原性，作还原剂，C项正确；Fe(OH)2浊液露置于空气中易被空气氧化，白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，D项错误。

(2021·大连高一检测)某“铁基脱氧剂”的主要成分是还原Fe粉，使用一段时间后部分Fe粉会变质为Fe2O3。

将一包使用过一段时间后的脱氧剂用稀盐酸浸泡，浸泡过程中粉末表面有大量细小无色气泡产生。

(1)溶液中的反应有：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、___________________________________________________________________。

(2)甲同学用如下方法验证了溶液中Fe2＋的存在：取少量上层清液，加入某试剂X，出现白色沉淀，并很快变为灰绿色，将沉淀倾倒在滤纸上，沉淀逐渐变为红褐色。

试剂X为______________。

滤纸上沉淀变化反应的化学方程式为___________________________________________________________________。

(3)乙同学另取少量上层溶液，滴加氯水后溶液呈棕黄色，再滴加KSCN溶液，溶液变红。

滴加氯水后溶液变棕黄的离子方程式为______________________________。

丙同学认为Fe3＋不一定是由氯水反应得到的，理由是________________________________________，改进方案是___________________________________________________________________。

【解析】(1)使用过一段时间的脱氧剂含Fe和Fe2O3，用稀盐酸浸泡发生的反应有Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；
(2)白色沉淀很快变为灰绿色，逐渐变为红褐色，是白色的Fe(OH)2被氧化成红褐色的Fe(OH)3的过程，则试剂X为NaOH溶液或氨水等。

滤纸上沉淀变化的反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；
(3)据(1)中反应可知，上层溶液中有Fe2＋、可能有Fe3＋，滴加氯水后溶液呈棕黄色的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，再滴加KSCN溶液变红，Fe3＋可能是原溶液中的，也可能是由氯水和Fe2＋反应生成的。

若先滴加KSCN溶液无明显现象，后滴加氯水溶液变红，则可证明Fe3＋是氯水氧化Fe2＋生成的。

答案：(1)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
(2)NaOH溶液(或氨水等)
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
原上层溶液中可能含有Fe3＋
先滴加KSCN溶液无明显现象，后滴加氯水，溶液变红
【鲁科版】P84【研究物质性质的两个基本角度】
在研究物质的性质时，可以从物质类别、物质所含核心元素的化合价这两个基本角度预测物质可能具有的性质，并通过实验进行验证。

【鲁科版】P87【铁及其化合物之间存在两种转化关系】
含有相同价态铁元素的物质之间的转化，可借助复分解反应等实现；含有不同价态铁元素的物质之间的转化，可借助氧化还原反应实现。

(2021·无锡高一检测)某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、0.1 mol·L
－1 FeCl
3溶液、0.1 mol·L －1FeCl
2溶液、
KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2＋、Fe3
＋的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。

(1)用所给试剂写出体现Fe2＋具有还原性的反应的化学方程式__________________________________________________________________。

(2)设计实验方案，完成下列表格。

探究内容实验方案实验现象
探究Fe3＋具有氧化性
取少量0.1 mol·L－
1FeCl
3溶液，往溶液中
加入足量铁粉，再加入
少量KSCN溶液
加入铁粉后，溶液颜色变为
___________________________
__________________________。

加入KSCN溶液后，溶液
______________
(3)该兴趣小组为说明“Fe2＋具有氧化性”，提出了向FeCl2溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为___________________________________________________________________。

(4)某反应中反应物与生成物有Fe3＋、Mn2＋、H＋、MnO－
4
、H2O和一种未知离子X，
已知MnO－
在反应中得到电子，则X离子是______________。

4
【解析】(1)在反应中Fe2＋作还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂，所以选用氯水，反应为2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。

(2)向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。

向FeCl2溶液中滴加硫氰化钾溶液不变红。

(3)向FeCl2溶液中加入锌粉，离子反应为Zn＋Fe2＋===Fe ＋Zn2＋。

(4)已知MnO－4得电子，故MnO－4是氧化剂，Mn2＋为还原产物，则题目提供的Fe3＋是氧化产物，故还原剂为Fe2＋，即X为Fe2＋。

答案：(1)2FeCl2＋Cl2===2FeCl3(2)浅绿色不变色(3)Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe (4)Fe2＋
1.(水平1·教材习题改编)用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液在铜片上写“化学”两个字，放置片刻，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中，下列说法正确的是( )
A．烧杯中的溶液呈棕黄色
B．铜片无任何变化
C．铜片上有凹陷的“化学”两个字
D．发生反应：Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋Fe2＋
【解析】选C。

FeCl3溶液与铜的反应为Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，反应后的溶液中含有Cu2＋、Fe2＋，A错误；FeCl3溶液与铜反应，铜片上反应掉的部分会
有凹陷，B 错误，C 正确；该反应的离子方程式为2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu 2＋，D 错误。

2．(水平1)铁及其化合物不仅存在于地球上，火星上也存在铁陨石及其他铁的化合物。

下列关于铁及其化合物的离子方程式，正确的是( ) A ．铁与盐酸反应：2Fe ＋6H ＋===2Fe 3＋＋3H 2↑ B ．氯气与氯化亚铁溶液反应：2FeCl 2＋Cl 2===2FeCl 3 C ．氯化铁溶液与铁反应：Fe 3＋＋Fe===2Fe 2＋
D ．氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应：Fe 3＋＋3OH －===Fe(OH)3↓
【解析】选D 。

A 项，应为Fe ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2↑；B 项，应为2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3
＋＋2Cl －；C
项，应为2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋。

3．(水平2)下列关于钠、铁及其化合物的叙述正确的是( )
A ．铁单质只具有还原性，其阳离子只有氧化性，且可用KSCN 溶液检验其阳离子是否存在于某溶液中
B ．因为铁的活泼性大于Cu ，故Cu 与FeCl 3不反应
C ．Na 2O 2、Fe(OH)3、FeCl 2均可经化合反应一步得到
D ．Fe 在足量Cl 2中燃烧生成FeCl 2和FeCl 3
【解析】选C 。

Fe 2＋处于中间价态，既有氧化性又有还原性，用KSCN 溶液只能检验铁离子，不能检验亚铁离子，A 错误；Cu 可将FeCl 3还原为FeCl 2，B 错误；2Na ＋O 2=====点燃 Na 2O 2，4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3，Fe ＋2FeCl 3===3FeCl 2，C 正确；Fe 在足量Cl 2中燃烧只生成FeCl 3，D 错误。

4．(水平2)某赤铁矿是我国一种重要的沉积型铁矿资源，氧化物主要含有Fe 2O 3，还含有少量Al 2O 3、CaO 、SiO 2(SiO 2不与硫酸反应)等。

以该赤铁矿为原料制备纯度较高的铁红，其流程如图所示。

已知Fe 2＋遇
K3[Fe(CN)6]生成蓝色沉淀，下列说法错误的是( )
A．铁红可用于油漆、油墨、建筑物着色剂
B．酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀
C．洗涤滤渣时要用玻璃棒不断搅拌
D．氧化时可以选用试剂H2O2溶液
【解析】选C。

铁红的主要成分是氧化铁，为红棕色，可用于油漆、油墨、建筑物的着色剂，A项正确；酸浸液中含有Fe2＋，遇K3[Fe(CN)6]溶液生成蓝色沉淀，B项正确；洗涤滤渣时不能用玻璃棒不断搅拌，否则易导致滤纸破损，C项错误；氧化Fe2＋时可选用H2O2溶液，反应原理为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，D 项正确。

5．(水平2)利用下图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系。

图中甲～己均含铁元素。

回答下列问题：
(1)K2FeO4常用作杀菌消毒剂，从铁元素化合价的角度分析是因其具有________性；下列关于乙的说法正确的是________。

A．属于酸性氧化物，能与碱反应
B．属于碱性氧化物，能与酸反应
C．属于两性氧化物，既能与酸反应，又能与碱反应
(2)戊与烧碱溶液反应生成丙，放置一段时间后丙转化为丁。

丙转化为丁的化学方程式为___________________________________________________________ __________________________________________________________________，现象为____________________________________________________________。

【解析】由题图可知，甲为Fe，乙为FeO，丙为Fe(OH)2，丁为Fe(OH)3，戊为二价铁盐，己为三价铁盐。

(1)K2FeO4中Fe的化合价为＋6价，具有强氧化性；FeO属于碱性氧化物，能与酸反应，故选B。

(2)Fe(OH)2与O2、H2O反应生成Fe(OH)3，反应现象为白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。

答案：(1)氧化 B
(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。