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第3课时探究铁及其化合物的氧化性或还原性,1以铁及其化合物为例，学会从氧化还原反应的角度认识物质的性质，并掌握铁及其化合物的相互转化关系。2通过“铁及其化合物的氧化性和还原性”实验探究活动，学会探究物质氧化性或还原性的科学方法。3了解铁与人体健康的关系，认识化学知识与人类生活的密切联系。,铁及其化合物的氧化性或还原性。,一、铁在自然界中的存在和物理性质1铁元素在自然界中的存在形态有_。2铁元素在地壳中含量仅次于_，居第_位。3主要的物理性质,银白色,较高,比铜、铝差,被磁铁吸引,游离态和化合态,氧、硅、铝,四,二、铁的氧化物,铁红,磁性氧化铁,黑色,红棕色,黑色,难溶,难溶,难溶,+2,+3,+2和+3,碱性氧化物,高温,三、铁的氢氧化物,白色,红褐色,+2,+3,2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O,Fe2+2OH-=Fe(OH)2,Fe3+3OH-=Fe(OH)3,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,四、铁及其化合物的氧化性和还原性1预测与假设及相应实验方案验证,Fe3+,铁粉、铜粉、,Fe,氯水、稀硫酸、,Fe2+,锌片,稀硝酸,锌片,稀硝酸,氯水、,2实验步骤、实验现象(1)Fe3+的性质探究。,加入KSCN溶液，溶液呈红色，加入足量铁粉后，溶液退色,Fe3+具有氧化性，Fe具有还原性，离子方程式：Fe+2Fe3+=3Fe2+,加入KSCN溶液，溶液呈红色，加入足量铜片后，溶液红色消失，变为蓝色,Fe3+具有较强氧化性，离子方程式：Cu+2Fe3+=2Fe2+Cu2+,(2)Fe2+的性质探究。,加入KSCN溶液，无明显现象，再滴加氯水溶液呈红色,Fe2+具有还原性，离子方程式：2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-,溶液由浅绿色变为无色,Fe2+具有氧化性，离子方程式：Zn+Fe2+=Zn2+Fe,有白色沉淀生成，在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色,Fe(OH)2不稳定，易被O2(空气)氧化，化学方程式：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,1Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3，而在O2中燃烧生成Fe3O4，说明了什么？提示：Cl2将Fe全部氧化为Fe3+，O2只将Fe部分氧化为Fe3+，说明Cl2的氧化性比O2的氧化性强。2FeCl2除了利用铁与盐酸、氯化铜等的置换反应制取外，能通过化合反应制取吗？提示：能。可以通过化合反应得到，如2FeCl3+Fe=3FeCl2。,一、铁及其化合物的性质如图1是高炉炼铁，主要原料是铁矿石、焦炭、石灰石和空气。焦炭与氧气反应生成CO2，同时放出大量热，供炼铁用；过量焦炭与CO2反应生成CO，最终在高温条件下CO把Fe2O3还原为铁。,如图2是硫酸亚铁溶液，在实验室保存该试剂时常加入少量铁粉。,1写出高炉炼铁时主要的化学方程式。提示：碳与氧气反应生成二氧化碳：C+O2=CO2；过量焦炭与二氧化碳反应生成一氧化碳：CO2+C=2CO；三氧化二铁与一氧化碳反应：Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2。,高温,高温,2为什么保存硫酸亚铁溶液时常加入少量铁粉？提示：Fe2+具有较强的还原性，易被氧化变质，向盛放亚铁盐溶液的试剂瓶中加入少量铁粉的目的是防止Fe2+被氧化为Fe3+。3用硫酸亚铁溶液和NaOH溶液制备Fe(OH)2时，为什么很难看到白色沉淀？提示：Fe(OH)2很容易被空气中的氧气氧化，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。,4FeCl2溶液中混有少量FeCl3时，如何除去杂质？【思路分析】除杂问题首先要遵循的原则：不能引入新杂质，所以除去FeCl2溶液中混有的FeCl3时不能用锌粒。提示：向溶液中加入足量的铁粉，使FeCl3和Fe充分反应生成FeCl2，然后过滤除去多余的Fe。5FeCl3溶液中混有FeCl2时，如何除去杂质？提示：向溶液中加入足量的氯水，使FeCl2转化为FeCl3。,1高中化学常见的黑色固体铁粉(纯的铁粉是银白色)、MnO2、木炭、CuO2铁的反应特点(1)铁在化合物中主要有两种化合价：+2价和+3价。(2)铁和氯气、硝酸等强氧化剂生成Fe3+。(3)铁和硫、稀硫酸(H+)等弱氧化剂生成Fe2+。3常见的有色溶液及其离子含Fe2+的溶液浅绿色，含Fe3+的溶液棕黄色。含Cu2+的溶液蓝色，含MnO4-的溶液紫红色。,4氢氧化亚铁的制备氢氧化亚铁极易被氧化，在制备氢氧化亚铁沉淀时应注意防止被氧化。一般是先将NaOH溶液加热煮沸，从而赶出溶液中溶解的O2。硫酸亚铁溶液要现用现配，并用特制的长胶头滴管吸取后伸入NaOH溶液底部，挤出硫酸亚铁溶液，从而得到白色氢氧化亚铁沉淀。,【典题训练】已知有以下物质相互转化，A是中学化学中常见的金属单质：,试回答：(1)写出下列物质的化学式：A_B_。(2)写出由E转变成F的化学方程式_。(3)写出用KSCN鉴别G溶液的离子方程式_；向G溶液中加入A的有关离子方程式_。(4)将金属A浸入G的溶液中，当转移01mol电子时，金属A减轻的质量为_g。,【解题指南】解答本题时的关键信息为：(1)A是能与盐酸反应的常见金属单质。(2)B、E、F、G中都含A元素且F是红褐色沉淀。【解析】F是红褐色沉淀氢氧化铁，A是单质铁，与盐酸反应生成氢气J和氯化亚铁B，氯化亚铁与C溶液反应生成白色沉淀，该沉淀可在空气中被氧化成红褐色沉淀，则E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，C为强碱溶液，D溶液中含有Cl-，氢氧化铁与盐酸反应生成氯化铁G；铁与氯化铁反应，转移01mol电子时消耗005mol铁，即28g。,答案：(1)FeFeCl2(2)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)Fe33SCN=Fe(SCN)32Fe3Fe=3Fe2(4)28,二、Fe2+与Fe3+的检验与相互转化如图是Fe、Fe2+和Fe3+之间的转化关系，由于该转化关系呈三角形，所以该图又称为“铁三角”。,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若用过量的锌和FeCl3溶液反应，产物是FeCl2吗？提示：产物不是FeCl2。因为锌比铁活泼，所以过量的锌会和FeCl2反应生成Fe，锌的表面会变黑。,3先向溶液中滴加少量氯水，再加KSCN溶液，溶液变为红色，能否证明溶液中含有Fe2+？提示：不能证明含有Fe2+，因为若原溶液中含有Fe3+，溶液也变红色，干扰Fe2+的检验。,4写出下列转化关系中的化学方程式或离子方程式。,提示：FeFe2+Fe+2H+=Fe2+H2Zn+Fe2+=Fe+Zn2+FeFe3+2Fe+3Cl2=2FeCl33CO+Fe2O3=2Fe+3CO2Fe2+Fe3+2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-2Fe3+Fe=3Fe2+,点燃,高温,Fe3+和Fe2+的检验(1)常用的检验方法。,浅绿,棕黄,生成白色沉淀，迅速变灰绿色，最后变红褐色,红褐,红,(2)注意事项。检验溶液中的Fe3+，通常用KSCN溶液；检验溶液中的Fe2+，通常先加入KSCN溶液，再加新制氯水。,【典题训练】下列各组物质充分反应后，再加KSCN溶液一定显红色的是()A铁粉和稀硫酸反应后的溶液B向FeCl3溶液中加入过量铁粉C带锈的铁片放入稀硫酸中D四氧化三铁和盐酸反应后的溶液,【解析】选D。KSCN溶液遇Fe3+显红色。铁粉和稀硫酸反应生成硫酸亚铁，A错误；过量铁粉与FeCl3溶液反应生成FeCl2，B错误；带锈的铁片放入稀硫酸中，表层的铁锈Fe2O3与稀硫酸反应生成Fe3+,但是内层过量的铁单质会和Fe3+反应生成Fe2+，所以C不对；D中四氧化三铁中的铁元素有+2和+3两种价态，和盐酸反应后的溶液一定含有Fe3+,所以D正确。,【变式备选】向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中，加入100mL1molL-1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL(标准状况)的气体，向所得溶液中加入KSCN溶液无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物，能得到铁的质量为()A112gB56gC28gD无法确定,【解析】选C。首先注意四个条件：100mL1molL-1的盐酸中HCl的物质的量为0.1mol；标准状况224mL气体的物质的量为0.01mol；反应后加KSCN溶液无红色出现，说明反应后无Fe3+，溶液中只有FeCl2；两次反应的Fe、FeO、Fe2O3混合物的质量相同。根据，混合物与盐酸反应后只有FeCl2，说明混合物中的铁原子的总物质的量是HCl的一半，即铁为0.05mol。再根据可知等量的混合物被足量CO还原后的铁单质也是005mol。所以铁的质量是005mol56gmol-1=28g。,一、选择题1(多选)下列关于铁及其化合物的说法不正确的是()A铁元素是地壳中含量最多的金属元素B铁与稀盐酸反应的化学方程式：Fe+2HCl=FeCl2+H2C氧化铁、氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物D铁在熔融状态下能导电，故铁是电解质,【解析】选A、D。铝元素是地壳中含量最多的金属元素；铁是单质，不是化合物，所以铁不是电解质。,2为了检验某FeSO4溶液是否变质，可向溶液试样中加入()ANaOH溶液B铁片CKSCN溶液D石蕊试液【解析】选C。FeSO4溶液中Fe2+在空气中极易被氧化为Fe3+，故只要检验是否存在Fe3+即可。A项，加入NaOH溶液，Fe2+与之反应生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变成红褐色沉淀，即使有Fe3+，也观察不到明显现象；而用KSCN溶液检验，只有Fe3+与之反应显红色。,3要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+。进行如下实验操作时最佳顺序为()加入足量氯水加入足量KMnO4溶液加入少量KSCN溶液ABCD,【解析】选A。本题考查Fe3+的检验和Fe2+的还原性，及Fe3+遇SCN会生成红色物质的特性。加入KSCN溶液，溶液不变红证明无Fe3+，再加氯水,如有Fe2+则可被氧化为Fe3+而使KSCN溶液变红色。KMnO4也能氧化Fe2+，但KMnO4本身为紫红色，使Fe3+和KSCN溶液显色反应不易观察。,4下列四种铁的化合物溶于稀盐酸，滴加KSCN溶液后，没有颜色变化，再加入氯水即呈红色的是()AFeOBFe2O3CFeCl3DFe2(SO4)3【解析】选A。由题意可知，A中的Fe2+遇SCN没有颜色改变，但滴加氯水后，生成Fe3+，溶液变为红色。发生下列反应：FeO+2HCl=FeCl2+H2O，2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl，Fe3+3SCN=Fe(SCN)3。,5下列各组离子因为发生氧化还原反应而不能大量共存的是()ANa+Fe3+Cl-SCN-BBa2+NO3-K+OH-CFe2+Cl-SO42-OH-DFe3+Na+I-Cl-【解析】选D。A中Fe3+与SCN-结合生成络合物Fe(SCN)3，不符合题意。C中Fe2+不能与OH-共存，是因为能生成Fe(OH)2沉淀，不符合题意。D中Fe3+不能与I-共存，Fe3+能将I-氧化。,6根据FeCu2+=Fe2+Cu、2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2两个反应，判断Fe3+、Fe2+、Cu2+的氧化性顺序为()ACu2+Fe2+Fe3+BFe3+Fe2+Cu2+CFe3+Cu2+Fe2+DFe2+Fe3+Cu2+,【解析】选C。依方程式FeCu2=Fe2Cu，可知氧化性Cu2Fe2。又因为2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，可知氧化性Fe3Cu2。所以选C。,7只用一种试剂可以区别Na2SO4、MgCl2、FeCl2、FeCl3、Al2(SO4)3、(NH4)2SO4六种溶液，这种试剂是()ABa(OH)2BH2SCNaOHDAgNO3【解析】选C。本题极易错选A。在选Ba(OH)2的时候，Na2SO4、MgCl2和Al2(SO4)3不易区分，因为都能生成白色沉淀。虽然Al2(SO4)3在Ba(OH)2过量时，会部分溶解，但现象不会很明显。,二、非选择题8在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备Fe(OH)2。,(1)在试管里加入的试剂是_。(2)在试管里加入的试剂是_。(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管和中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后，再检验试管出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹。这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_。,【解析】(1)由所给试剂及装置特点知，试管为封闭系统，应为产生H2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置，故中加入的试剂为铁屑和稀硫酸。(2)试管中加入的试剂为NaOH溶液。(3)为确保实验在无氧状态下进行，必须把系统中的O2排除干净，故接下来的操作应为检验试管出口处排出的氢气的纯度，当产生氢气纯净时再夹紧止水夹。由于试管中产生的H2充满了、两支试管，使外界空气不易进入,即Fe(OH)2是在H2的还原性气氛中产生的，故Fe(OH)2的白色沉淀可保持较长的时间。,答案：(1)稀硫酸、铁屑(2)NaOH溶液(3)试管中反应生成的H2充满了试管和试管，使外界空气不容易进入,9将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(容器不参与反应)。试判断下列情况下溶液中存在的金属离子和剩余的金属单质。(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有_；(2)若氯化铜有剩余，则容器中一定有_，可能有_；(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有_，一定有_；(4)若氯化铁有剩余，则容器中不可能有_。,【解析】本题涉及到的反应有：Fe+2FeCl3=3FeCl2Fe+CuCl2=Cu+FeCl2Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2(1)若铁粉有剩余，则容器中发生反应和，Fe3+和Cu2+都因为反应消耗完不可能存在，溶液中只有FeCl2了。,(2)若氯化铜有剩余，则容器中一定发生反应，可能发生反应，所以容器中一定没有铁，一定生成了FeCl2。若只发生反应，则可能剩余Fe3+；若反应都发生了，则有铜。(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中一定只发生反应，且氯化铁过量，所以铁和铜都不存在。但是一定生成了FeCl2。(4)若氯化铁有剩余，根据反应可知，一定不存在铁和铜。,答案：(1)Fe3+、Cu2+(2)Fe2+Fe3+或Cu(3)Fe、CuFe2+(4)Fe、Cu,10回答下列问题：(1)除去铜粉中混有的铁粉，可选用的试剂为_。AFeCl3溶液BH2SO4溶液CCuSO4溶液DNaOH溶液涉及反应的离子方程式为_。,(2)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。方案：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，溶液呈现红色，证明该未知溶液是FeCl2溶液。回答以下问题：你认为此方案是否合理_(填“合理”或“不合理”)，若不合理，要检验Fe2+应如何操作？_(若填“合理”，则此空不答)。,(3)现向一支装有FeCl2溶液的试管中滴加氢氧化钠溶液，可观察到的现象是_，有关的化学方程式为_,_。(4)实验室在保存FeCl2溶液时为了防止FeCl2溶液变质，经常向其中加入铁粉，其原因是(用离子方程式表示)_。,【解析】(1)由于FeCl3不仅与Fe反应，而且与Cu反应，故A项不符；H2SO4和CuSO4溶液均与Fe反应而不与Cu反应，故可除去铜粉中混有的铁粉；NaOH与Cu、Fe均不反应，无法除杂。(2)Fe2+的检验要注意排除Fe3+的干扰，若先通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。(3)FeCl2与NaOH发生反应生成的Fe(OH)2最终转化为Fe(OH)3。(4)FeCl2中的Fe2+易被氧化成Fe3+，有铁粉可防止Fe3+生成。,答案：(1)B、C2H+Fe=Fe2+H2、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+(2)不合理先加KSCN溶液，无现象，再加入氯水，溶液变成红色，则原溶液中有Fe2+(3)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+2NaCl4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(4)2Fe3+Fe=3Fe2+,
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