《铁的多样性》物质的性质与转化(第3课时铁及其化合物之间的转化关系) 图文

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1.下列物质中,不能由两种单质直接化合得到的是 ( )
A.FeCl2 答案:A
B.CuCl2 C.HCl
D.Na2O2
解析:Fe和Cl2反应生成FeCl3,所以FeCl2不能由两种单质直接化合 得到,A项符合题意;Cu与Cl2反应生成CuCl2,CuCl2能由两种单质直 接化合得到,B项不符合题意;H2、Cl2点燃生成HCl,HCl能由两种单 质直接化合得到,C项不符合题意;Na与O2在加热时生成 Na2O2,Na2O2能由两种单质直接化合得到,D项不符合题意。
=== 2Fe3++2Br-;(2)溴易溶于四氯化碳中而不易溶于水中,且四氯化
碳与水不溶,根据四氯化碳层颜色判断,若有机层为橙红色,乙同学 观点不成立,若有机层为无色,则说明使溶液呈黄色的物质不是溴, 乙同学观点成立;Fe3+遇KSCN溶液变为红色,向溶液中滴加硫氰酸 钾溶液后,溶液呈红色,则说明使溶液呈黄色的物质是铁离子。 (3)H2O2具有氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+。
性,Fe(OH)2 与 Fe(OH)3 属于弱碱,具有碱的性质。如 Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O、Fe(OH)2+2H+ Fe2++2H2O、Fe(OH)3+3H+ Fe3++3H2O。
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1.绘制铁及其化合物的“价—类”二维图,并表示各物质之间的转 化关系,示例如下:
第1节 铁的多样性
第3课时 铁及其化合物之间的转化关系
1.从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应规律和氧化还 原反应原理,预测含有铁元素的物质性质及物质之间的转化,设 计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。逐步提 升科学探究与创新意识以及证据推理与模型认知的意识。
2.利用含有铁元素的物质的性质和转化关系,设计制备、分离、 检验等简单实验的方案;能从物质类别和元素价态变化的视角 说明物质的转化路径。逐步提升科学探究与创新意识。 3.分别根据含有铁元素的物质的性质,分析生产、生活中的实际 问题,如补铁剂中铁元素价态的检验、线路板废液的回收利用 等,逐步提升科学态度与社会责任。
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2.补铁剂中铁元素价态的检验 (1)Fe3+的检验方法很多,但在没有特殊要求的条件下,最好选择 KSCN溶液,此法灵敏且现象明显。 (2)检验Fe2+的最好方法是加KSCN溶液(无明显现象),然后加氯水 (溶液变红色)。 【微思考1】如何检验某铁的氧化物中含有Fe2+? 提示:取少量固体置于试管中,向其中加入稀盐酸配制成溶液,加 入酸性高锰酸钾溶液,高锰酸钾溶液褪色,证明氧化物中含有Fe2+。 【微思考2】碱性氧化物是否都能与水反应生成相应的碱?FeO 与硝酸(具有强氧化性)反应是氧化还原反应吗? 提示:碱性氧化物不一定都能溶于水与水反应,如FeO、Fe2O3都 难溶于水,与水不反应,因此不能与水反应生成相应的碱。FeO具有 还原性,与硝酸反应生成硝酸铁和氮的氧化物,属于氧化还原反应。
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典例剖析 例1一个体重50 kg的健康人体内含铁元素2 g,这2 g铁元素以Fe2+ 和Fe3+的形式存在,Fe2+易被吸收,所以给贫血者补充铁时,应补充含 Fe2+的亚铁盐,治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力 菲”(主要成分:琥珀酸亚铁,呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药 物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测 “速力菲”药片中Fe2+的存在,设计并进行了如下实验:
c.CuSO4溶液 (3)反应①的化学方程式
为
。
(4)反应②的离子方程式
为
。
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答案:(1)Al2O3 (2)b (3)2Al+Fe2O3 (4)Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+
2Fe+Al2O3
解析:(1)由题意分析可知 D 的化学式是 Al2O3。 (2)由铁单质直接生成铁盐,必须选择强氧化剂,故选 b。
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答案:(1)Fe3+ 2Fe2++Br2 (2)
2Fe3++2Br-
选用试剂 实验现象
第一种方法 D 第二种方法 C
(3)2Fe2++H2O2+2H+
溶液由黄色变红色 溶液分层,下层无色 2Fe3++2H2O
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解析:(1)乙同学认为这是发生化学反应所致,溴单质具有强氧化 性,能够将亚铁离子氧化成铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++Br2
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2.有关物质的转化关系如下图所示。A、C、E是常见的金属单
质,E为紫红色,反应①可用于焊接铁轨,B是赤铁矿的主要成分,F的
溶液中加入KSCN溶液变红。(部分反应物和生成物省略)
请回答下列问题:
(1)D的化学式是
。
(2)可选用
(填“字母”)实现反应C→F的转化。
a.稀盐酸
b.氯气/点燃
确。写出有关的实验操作、预期现象和结
论。
。
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答案:(1)盐酸 (2)2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-、 Fe3++3SCN- Fe(SCN)3 (3)还原 4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3
(4)取少量褪色后溶液置于试管中,并滴入足量的KSCN溶液,若溶 液显红色,则乙同学猜想正确,若不显红色,则乙同学猜想不正确
药片 溶液
淡黄色溶液 溶液褪色
淡红色溶液
红色wenku.baidu.com
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(1)试剂1是
。
(2)加入试剂2和新制氯水后溶液中发生反应的离子方程式
为
。
(3)加入试剂2时溶液为淡红色说明“速力菲”中的Fe2+已部分氧化,
一般在服用“速力菲”时,同时服用Vc,说明Vc具有
性。不
仅溶液中Fe2+易被氧化成Fe3+,碱性环境中Fe(OH)2更易被O2氧化,请
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对点训练1在探究某补铁剂中铁元素价态的实验中,老师取一片
该补铁剂用盐酸溶解,经脱色过滤后,得到250 mL近乎无色的溶液,
继续加入1滴液溴(已知Br2和Cl2的性质相似),振荡,溶液变为黄色。
(1)甲同学认为这不是发生化学反应所致,因Br2水本就呈棕黄色,
使溶液变黄色的物质是Br2。乙同学认为这是发生化学反应所致,
使溶液变黄色的物质是
(填粒子的化学式),发生反应的离
子方程式为
。
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(2)现提供以下试剂:A.酸性高锰酸钾溶液 B.氢氧化钠溶液 C. 四氯化碳 D.硫氰酸钾溶液。
请你用两种方法支持乙同学,写出选用的试剂编号及实验中应观 察到的现象:
选用试剂
实验现象
第一种方法
第二种方法
(3)补铁剂中铁元素含量的测定通常使用到双氧水,请写出将双氧 水滴入该补铁剂用酸溶解并经脱色后的溶液中发生反应的离子方 程式 。
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2.利用铁及其化合物之间的转化关系可以解决哪些问题? 提示:(1)离子共存问题
Fe2+在酸性条件下不能与强氧化性离子大量共存;Fe3+不能与还
原性离子大量共存,如:I-、S2-、SO32- 等。不能与OH-、SCN-等大量
共存。
(2)分离与提纯
①FeCl2(杂质FeCl3),加入铁钉或铁粉后过滤。 ②FeCl3(杂质FeCl2),通入Cl2或滴加氯水或加入“绿色”氧化剂
(2)Fe→Fe3+:加强氧化剂,如 O2、Cl2、Br2 等。
2Fe+3Cl2 2FeCl3,2Fe+3Br2 2FeBr3。 (3)Fe2+→Fe3+:加强氧化剂,如 Cl2、O2、Br2、H2O2 等。 2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,2Fe2++Br2 2Fe3++2Br-。
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知识归纳 (1)若溶液中只存在Fe2+,加入氢氧化钠溶液,溶液中出现白色沉淀 并迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。若同时存在Fe3+,加入氢氧化 钠溶液生成红褐色沉淀,会掩盖Fe2+的检验。故溶液中有Fe2+和Fe3+ 同时存在时不能用氢氧化钠溶液检验Fe2+。 (2)检验某未知溶液中是否含Fe2+时,不能先滴加氯水,后滴加 KSCN溶液。因为若未知溶液中含有Fe3+,滴加KSCN溶液时,溶液 变成红色,会干扰Fe2+的检验。
H2O2(2Fe2++H2O2+2H+ === 2H2O+2Fe3+)。
(3)溶液的配制与保存
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知识归纳 Fe、Fe2+、Fe3+之间的相互转化
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常见的转化反应如下。
(1)Fe→Fe2+:加弱氧化剂,如 I2、H+、Cu2+、Fe3+等。Fe+I2 FeI2,Fe+2H+ Fe2++H2↑,Fe+Cu2+ Fe2++Cu,Fe+2Fe3+ 3Fe2+。
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(4)Fe3+→Fe2+:加还原剂,如 Fe、Cu、I-等。Fe+2Fe3+ 3Fe2+,Cu+2Fe3+ Cu2++2Fe2+,2Fe3++2I- 2Fe2++I2。
(5)Fe2+→Fe:加强还原剂,如 Zn、Al、C、CO 等。Zn+Fe2+
Zn2++Fe,CO+FeO Fe+CO2。
(6)Fe3+→Fe:加强还原剂,如 Zn、Al、CO、H2 等。Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2,3H2+Fe2O3 2Fe+3H2O。
易错提醒(1)溶液中Fe3+与Cu等不活泼金属反应时,Fe3+只能转 化为Fe2+。
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解析:(1)根据“琥珀酸亚铁不溶于水但能溶于人体中的胃酸”,用 盐酸溶解琥珀酸亚铁,所以试剂1是盐酸。(2)根据溶液变红色,加入 的试剂2是KSCN溶液,加入新制氯水后溶液变红,说明Fe2+被氧化为
Fe3+,反应的离子方程式是2Fe2++Cl2 === 2Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN=== Fe(SCN)3;(3)维生素C可使食物中的Fe3+转化成Fe2+,Fe元素的
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1.铁元素有多种价态,含有同种价态铁元素的物质之间可以相 互转化,如 Fe2++2OH- Fe(OH)2↓、Fe3++3OH- Fe(OH)3↓;含有 不同价态铁元素的物质在一定条件下也可以相互转化。如
2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-、Fe+2Fe3+ 3Fe2+。 2.铁具有金属的通性,FeO、Fe2O3 具有碱性氧化物的通
写出反应的化学方程式
。
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(4)在实验中发现放置一段时间,溶液颜色会逐渐褪去,为了进一 步探究溶液褪色的原因,甲、乙、丙三位同学首先进行了猜想:
编号 猜想
甲 溶液中的+3 价的铁又被还原为+2 价的铁
乙 溶液中的 SCN-被氯水氧化 丙 新制的氯水具有漂白性,将该溶液漂白
基于乙同学的猜想,请设计实验方案,验证乙同学的猜想是否正
化合价降低,所以Fe3+是氧化剂,维生素C是还原剂,则维生素C具有 还原性;碱性环境中Fe(OH)2被O2氧化为Fe(OH)3,反应的化学方程
式是4Fe(OH)2+O2+2H2O === 4Fe(OH)3;(5)取少量褪色后溶液置于
试管中滴入足量的KSCN溶液,若溶液显红色,则乙同学猜想正确,若 不显红色,则乙同学猜想不正确。
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含铁元素物质之间的转化 问题探究 1.含有同种价态铁元素的物质之间通过什么类型的反应相互转 化?含有不同价态铁元素的物质可以通过什么反应相互转化? 提示:含有同种价态铁元素的物质之间可以通过复分解反应相互 转化,含有不同价态铁元素的物质可以通过氧化还原反应转化。
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(3)反应①是铝热反应,化学方程式为
2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3。 (4)反应②的离子方程式为 Cu+2Fe3+
Cu2++2Fe2+。
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补铁剂中铁元素价态的检验 问题探究 1.补铁剂所含铁盐中铁元素的价态有几种可能? 提示:Fe2+、Fe3+、Fe2+和Fe3+。 2.如何验证某补铁剂溶液中含Fe2+而不含Fe3+? 提示:验证某补铁剂中含Fe2+而不含Fe3+,可以根据检验亚铁离子 的方法完成:取少量溶液置于试管中,先加几滴硫氰酸钾溶液,溶液 不变为红色,证明补铁剂中不含Fe3+。另取补铁剂加过量氧化剂(补 铁剂中存在较多的抗氧化物质如维生素C等),再加过量硫氰酸钾溶 液,溶液变红色,证明补铁剂中含有Fe2+。