2019-2020年高一化学（鲁科版）必修1教学案：第2章 第3节3课时 探究铁及其化合物的氧化性或还原性(含答案).doc

2019-2020年高一化学（鲁科版）必修1教学案：第2章 第3节3课时 探究铁及其化合物的氧化性或还原性(含答案) 细读教材记主干一、铁单质(0价)只具有还原性，如Fe与稀硫酸反应(写离子方程式)：Fe2H=Fe2H2。二、三价铁通常具有氧化性，如FeCl3溶液与Fe、Cu反应的离子方程式分别为2Fe3Fe=3Fe2，2Fe3Cu=Cu22Fe2。三、二价铁通常既具有氧化性，又具有还原性。(1)如FeCl2溶液与Zn的反应中，FeCl2作氧化剂，该反应的离子方程式为：Fe2Zn=Zn2Fe；(2)FeCl2溶液与Cl2的反应中，FeCl2作还原剂，该反应的离子方程式为 2Fe2Cl2=2Fe32Cl。 重点剖析1铁 2铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名-铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体铁的价态2 价3 价的Fe为 2 价，的Fe为 3 价水溶性难溶难溶难溶稳定性不稳定，在空气里加热迅速被氧化：6FeOO22Fe3O4稳定稳定续表化学式FeOFe2O3Fe3O4与稀盐酸反应FeO2H= Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O共性高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，还原过程中，铁的化合价逐渐降低，最终都生成铁3.铁的氢氧化物 特别提醒(1)由于3价铁元素具有氧化性，Fe(OH)3与还原性酸发生氧化还原反应，而不是酸碱中和反应；由于2价铁元素具有还原性，Fe(OH)2与氧化性酸发生氧化还原反应，而不是酸碱中和反应。总之，酸与碱之间的反应并不一定是中和反应。(2)Fe(OH)2在空气中易被氧化为Fe(OH)3，在制备时要隔绝空气。典例印证例题1根据以下反应，写出各物质的化学式及的方程式。 (1)A是_，B是_，C是_，D是_。(2)化学反应方程式：_。离子方程式：_。离子方程式：_。解析根据颜色来推断相关物质，红棕色粉末A为Fe2O3，B为Fe，蓝色溶液中含Cu2，故红色固体C为Cu。答案(1)Fe2O3FeCuFeCl2(2)Fe2O33CO2Fe3CO2FeCu2=Fe2CuFe2H=Fe2H2题中各种物质的颜色是推断该题的关键，对铁及其各种化合物的颜色应熟记并熟练应用。1下列物质能将Fe3转化为Fe2的有()新制氯水铁铜稀硫酸A B C D解析：选CFe、Cu具有还原性，可把Fe3还原为Fe2。重点剖析1Fe、Fe2、Fe3之间的相互转化特别提醒(1)溶液中Fe3与Cu等不活泼金属反应时，Fe3只能转化为Fe2。 (2)溶液中Fe3与较活泼金属如Zn、Al等反应时，金属单质足量时：Fe3Fe2Fe，金属单质不足时：Fe3Fe2。2Fe2、Fe3的检验 特别提醒(1)检验铁的氧化物固体中是否含Fe2或Fe3时，应先加酸(一般用稀硫酸)溶解。(2)若溶液中有Fe3，此时检验溶液中是否含有Fe2时，应选择酸性KMnO4溶液。典例印证例题2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，但无法说明Fe3来源于Fe2还是原溶液。(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、C2HFe=Fe2H2、FeCu2=CuFe2(2)不合理先加KSCN溶液，无现象，再通入氯气，溶液变红色，则原溶液含有Fe2(3)出现白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色FeCl22NaOH=Fe(OH)22NaCl4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(4)2Fe3Fe=3Fe2(1)Fe2遇KSCN溶液不变红。(2)检验Fe2 时应先加KSCN溶液，后通Cl2而不能先通Cl2后加KSCN溶液，防止Fe3干扰验证。(3)保存Fe2的盐溶液，应加入铁粉，防止氧化。2要证明溶液中不含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C先加入少量KSCN溶液，若溶液不变红，则证明无Fe3；再加入氯水，如有Fe2则被氧化为Fe3，与KSCN反应生成血红色物质。KMnO4溶液也能氧化Fe2，但其本身是紫色，使颜色变化不易观察。题组一铁及其化合物的性质1判断正误(1)铁元素在地壳中含量位于第三位。()(2)在工业中炼制铁单质，所以自然界中无游离态铁。()(3)工业炼铁，需加入还原剂。()(4)钢和铁都是铁的合金，钢不易生锈，生铁易生锈，铁锈的主要成份是Fe3O4。()答案：(1)(2)(3)(4)2在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解，再加入下列固体粉末：FeCl2、Fe2O3、Zn、Fe2(SO4)3，铜粉可溶解的是()ABCD解析：选B要使铜粉溶解，必须有强氧化性物质存在。加后发生反应Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O，加入后Fe2(SO4)3溶解，均可发生离子反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2使铜粉溶解。3(1)向FeCl2溶液中通入Cl2，现象是：溶液由_变为_。(2)写出足量的Cl2与Fe反应的化学方程式：_，写出Fe与稀H2SO4反应的离子方程式：_。答案：(1)浅绿色棕黄色(2)2Fe3Cl2点燃,2FeCl3Fe2H=Fe2H2题组二Fe2、Fe3的相互转化及检验4有NaCl、KSCN、NaOH、AgNO3四种溶液，只用一种试剂就可把它们鉴别开来，这种试剂是()AFeCl3溶液 BNa2CO3溶液C氯水 D盐酸解析：选A四种溶液中分别滴入FeCl3溶液时的现象依次是：无现象、溶液变红色、生成红褐色沉淀、生成白色沉淀。5在FeCl3和CuCl2混合液中，加入过量的铁粉，充分反应后，溶液中的金属离子是()AFe2 BFe3和Fe2CCu2和Fe2 DCu2解析：选A氧化性Fe3Cu2，加入过量铁粉，发生反应：2Fe3Fe=3Fe2，FeCu2=CuFe2，则溶液中金属离子是Fe2。一、选择题1下列物质与铁反应只生成3价铁的化合物的是()ACl2B盐酸CO2 DCuSO4解析：选AFeFe3的转化需强氧化剂；O2与Fe反应生成的是Fe3O4，盐酸、CuSO4与Fe发生置换反应，生成的是2价铁的化合物。2在铁与Cl2反应中，下列说法正确的是()AFe做还原剂、被还原，Cl2做氧化剂、被氧化BFeCl3既是氧化产物，又是还原产物C1 mol Fe参加反应，电子转移2NA个D氧化剂和还原剂的物质的量为23解析：选Bn氧化剂n还原剂323下列物质能将Fe2氧化为Fe3，且能使单质Fe由0价变为3价的是()A氢气 B氯气C浓盐酸 D稀硫酸解析：选B只有B项氯气符合题目要求：2Fe2Cl2=2Fe32Cl，2Fe3Cl22FeCl3。4下列铁的单质或化合物中，铁元素只有氧化性的是()AFe BFeCl2CFe3O4 DFeCl3解析：选D氧化性与元素化合价的关系是：元素显示最高价态时只有氧化性。5下列各组离子在溶液中能大量共存的是()AFe3、Na、Cl、OHBH、Fe2、SO、NOCFe2、Fe3、Cl、SCNDCu2、Fe2、Cl、SO解析：选DA项，Fe33OH=Fe(OH)3；B项，NO在酸性环境中有强氧化性，能将Fe2氧化成Fe3，C项，Fe3 与SCN不能大量共存。6下列离子方程式书写正确的是()A铁跟稀硫酸反应Fe6H=2Fe33H2B向氯化亚铁溶液中通入氯气Fe2Cl2=Fe32ClC向氯化铁溶液中加入适量铁粉Fe3Fe=Fe2D三氯化铁溶液跟过量NaOH溶液反应Fe33OH=Fe(OH)3解析：选DA项中不能生成Fe3，B、C两项电荷不守恒。7某溶液中可能存在Mg2、Fe2、Fe3，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是()A一定有Fe2，一定没有Fe3、Mg2B一定有Fe3，一定没有Fe2、Mg2C一定有Fe3，可能有Fe2，一定没有Mg2D一定有Fe2，可能有Mg2，一定没有Fe3解析：选D加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色的现象是溶液中含有亚铁离子的特性，若有Fe3，则产生氢氧化铁的红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色，所以不可能存在，而Mg(OH)2是白色沉淀，有可能存在。8下列叙述正确的是()铁能被磁铁吸引人体内的血红蛋白中含铁元素 Fe在纯氧中燃烧可得Fe2O3Fe2O3不可与水反应得Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制Fe(OH)3 Fe(OH)2在空气中加热，可得FeOABC D解析：选A铁能被磁铁吸引；人体血红蛋白含铁元素；中铁在纯氧中燃烧得到的是Fe3O4；Fe(OH)3可通过4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3化合反应制得；Fe(OH)2在空气中加热，得到的是Fe2O3。9在AgNO3、Fe(NO3)3和Cu(NO3)2的混合溶液中，加入一定量的铁粉，充分反应后，有少量金属析出，过滤后往滤液中滴入盐酸，有白色沉淀产生，则析出的金属是(提示：氧化性强弱比较Fe3AgCu2)()ACu BAgCCu和Ag DFe和Cu解析：选B当向滤液中加入HCl有白色沉淀生成，则证明溶液中含Ag，则析出的金属为Ag，因为氧化性强弱比较：Fe3AgCu2。当加入Fe粉，Fe先与Fe(NO3)3反应：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2，当Fe(NO3)3反应完全后，Fe再与AgNO3反应，Fe2AgNO3=Fe(NO3)22Ag，当Ag完全变为Ag后，Fe最后与Cu(NO3)2反应。10双选由5 mol Fe2O3、4 mol Fe3O4和3 mol FeO组成的混合物，加入纯铁1 mol并在高温下和Fe2O3反应。若纯铁完全反应，则反应后混合物中 FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是()A43 B32C31 D21解析：选B、C此题考查了化学计算知识。分析题给混合物和高温下发生的反应，可知当Fe2O3Fe=3FeO时，反应后混合物中含有6 mol FeO、4 mol Fe2O3，则FeO与Fe2O3的物质的量之比为32；当发生反应：4Fe2O3Fe3Fe3O4时，剩余Fe2O3的量为1 mol，故FeO、Fe2O3物质的量比为31，故B、C可能。二、非选择题11某物质A的水溶液有如下性质： 根据以上实验现象分析可得：(1)A是_，B是_，C是_。(填化学式)(2)通入氯气后溶液变为红色的离子方程式是_。解析：A与Ag反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，说明沉淀为AgCl，A中必定含有Cl。而往滤液C中加KSCN溶液后无现象，但通入氯气后溶液变为红色，说明通入氯气后溶液中生成了Fe3，Fe3从何而来是解决问题的关键。通入氯气后才会出现Fe3，说明原溶液中一定含有Fe2。答案：(1)FeCl2AgClFe(NO3)2(2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl，Fe33SCN=Fe(SCN)312氧化还原反应在工农业生产和日常生活中有广泛运用。(1)人通过呼吸作用吸入氧气，氧化体内的葡萄糖(C6H12O6)提供能量以维持生命活动，反应为：C6H12O66O26CO26H2O能量，请写出该反应中的还原剂：_。(2)罐头厂在装食物罐头时，通常要添加一些对人体无害的防腐剂，防止食物被空气中的氧气氧化而变质。此类食物防腐剂应具有_。(填“氧化性”或“还原性”)(3)Fe3在工业上有重要用途。例如印刷电路板由高分子材料和铜箔复合而成，可用FeCl3溶液作“腐蚀剂”刻制印刷电路。写出反应的离子方程式：_。(4)缺铁性贫血患者应补充Fe2，补铁剂通常以硫酸亚铁的形式，而硫酸铁则无这种药效。用硫酸亚铁制成药片时外表包一层特殊的糖衣，这层糖衣的作用是_。如果药片已经失效，应如何检验？写出主要操作与现象：_。解析：本题考查氧化还原反应的有关概念及判断。氧化剂指的是所含元素化合价降低的反应物，还原剂指的是所含元素化合价升高的反应物；一般而言，强氧化剂易被还原，强还原剂易被氧化。Fe3的检验方法是向其中加KSCN溶液，若溶液变红，说明有Fe3。答案：(1)葡萄糖(C6H12O6)(2)还原性(3)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(4)保护膜，防止硫酸亚铁被氧化为硫酸铁将药片溶于水，向溶液中滴加KSCN溶液，若溶液显红色，说明已经失效，若溶液不显红色，说明未失效13如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 molL1的硫酸溶液，其他试剂任选。填写下列空白：(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是_，A中反应的离子方程式是_。(2)实验开始时应先将活塞E_(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是_。(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：_。(4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出B中发生的有关反应的化学方程式：_。解析：为了防止Fe(OH)2被空气中的O2氧化，必须先将装置中的空气排净，因此先在A装置中加入铁屑，FeH2SO4=FeSO4H2，打开活塞E，利用生成的H2将装置中的空气排净，然后关闭E，气体将A中的FeSO4溶液压入B瓶，FeSO42NaOH=Fe(OH)2Na2SO4。答案：(1)铁屑Fe2H=Fe2H2(2)打开H2(3)打开活塞E，将硫酸溶液滴入烧瓶中与铁屑反应，待装置中空气排净后，关闭E(4)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)314(1)铁是人体必需的微量元素，目前市售补铁营养品较多，某研究性学习小组对补铁剂中铁的含量进行了测定。提供药品：FeCl2溶液(浅绿色)、FeCl3溶液(黄色)、铁粉、铜粉、KSCN溶液、氯水。仪器自选将补铁剂中的Fe2转化成Fe3，结合你所选的试剂写出相关的离子方程式：_。若将Fe3转化成Fe2，结合你所选的试剂写出相关的离子方程式：_。(2)“服用维生素C，可使食物中的三价铁离子还原成二价铁离子”这句话指出维生素C在这一反应中作_剂，具有_性。(3)某同学根据铁元素价态特点，提出这样一个观点：氯气与铁粉反应，当Cl2足量时生成FeCl3，当铁粉足量时产物是FeCl2，为验证该观点是否正确，该同学将一定质量铁粉与Cl2恰好完全反应得到一固体物质，然后通过实验确定其成分。探究过程如下：提出假设：假设1：该固体物质是FeCl2。假设2：该固体物质是_。设计实验方案：取少量固体物质于烧杯中，加适量水溶解，得到溶液A，然后取两份A溶液分别进行实验，实验现象与结论如表所示：实验方法实验现象结论在A溶液中加KSCN溶液固体物质中有FeCl3在酸性KMnO4溶液中加少量A溶液酸性KMnO4溶液颜色无明显变化固体物质中不含_根据上述实验结论，写出Cl2与铁粉加热时发生反应的化学方程式_。解析：(1)将Fe2转化成Fe3，需用氧化剂Cl2，将Fe3转化成Fe2加入铁粉或铜粉均可以实现。(2)维生素C将FF，说明维生素C具有还原性，作还原剂。(3)Cl2与铁粉反应产物可能是FeCl3或FeCl2，加入KSCN溶液呈红色可证明有Fe3，加入酸性KMnO4溶液，若红色不退去，证明不含Fe2。答案：(1)2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe3Fe=3Fe2或2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)还原还原(3)FeCl3溶液呈红色FeCl22Fe3Cl22FeCl3