人教版《高一化学》名师精讲分析：第7章 铁及其化合

第3课时 探究铁及其化合物的氧化性或还原性,主讲：江新欢、博士教授,一、铁及铁元素的存在 1.含量:铁元素在地壳中的含量处于第_位,仅次于氧、硅和铝。 2.存在形态:铁元素有两种存在形态,分别是_态和_态。主 要是以_价和_价的化合态存在,游离态的铁只存在于陨铁中。 3.铁的主要化合物:黄铁矿(主要成分是_),赤铁矿(主要成分是 _)、磁铁矿(主要成分是_)。 【微点拨】Fe3O4中铁的价态有+2价和+3价两种情况。,四,游离,化合,+2,+3,FeS2,Fe2O3,Fe3O4,二、铁及其化合物的氧化性或还原性探究 1.预测与假设:,Fe3+,Fe,Fe2+,2.实验方案: (1)证明_只有氧化性,需加入_剂,如铁、铜、锌等。 (2)证明_只有还原性,需加入_剂,如稀硫酸、硫酸铜溶液等。 (3)证明_有氧化性,需加入_剂,如Zn;证明其有还原性,需加 入_剂,如氯水、稀硝酸等。,Fe3+,还原,Fe,氧化,Fe2+,还原,氧化,3.实验步骤、现象和结论: (1)Fe2+的氧化性和还原性实验探究。,红,2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-,浅绿,Fe2+Zn=Fe+Zn2+,(2)Fe3+的氧化性实验探究。,红,2Fe3+Fe=3Fe2+,红,2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,(3)Fe的还原性实验探究。,Fe+2H+=Fe2+H2,Fe+Cu2+=Fe2+Cu,气体,红,【微点拨】(1)Fe3+能将Cu氧化,说明Fe3+的氧化性较强。 (2)Cu只能将Fe3+还原成Fe2+,不能还原成Fe,因为Fe能还原Cu2+。,【自我小测】 1.思考辨析: (1)铁元素在自然界中全部以化合态的形式存在。 ( ) 分析:×。铁元素在自然界中的存在既有游离态又有化合态。 (2)+2价的铁只有氧化性。 ( ) 分析:×。+2价的铁处于中间价态,既有氧化性又有还原性。,(3)将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,可以看到稳定的白色沉淀。( ) 分析:×。Fe(OH)2在空气中很不稳定,很容易生成红褐色的Fe(OH)3。 (4)Fe3+遇到KSCN溶液会生成红色沉淀。( ) 分析:×。Fe3+遇到KSCN溶液得到红色溶液而非红色沉淀。 (5)铜的金属活动性比铁弱,所以铜不能还原铁的化合物。( ) 分析:×。Cu不能还原Fe2+,但能还原Fe3+。,2.有下列五种离子:I-、Cu2+、S2-、H+、Ba2+,其中在 Fe2(SO4)3溶液中不能大量存在的离子有 ( ) A. B. C. D. 【解析】选D。I-、S2-具有还原性,可以被Fe2(SO4)3溶液中的Fe3+氧 化;Ba2+可以与 生成沉淀。,3.红珊瑚栖息于2002 000米深的海域,产于台湾海峡、中国南海,它与琥珀、珍珠统称为有机宝石,红珊瑚是无数珊瑚虫分泌的石灰质大量堆积形成的干支状物,呈红色是因为在海底长期积淀某种元素,该元素可能是 ( ) A.Na B.Fe C.Si D.Cu 【解析】选B。呈现红色的一般是铁的氧化物。,4.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项符合题目要求:2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-, 2Fe+3Cl2 2FeCl3。,5.下列铁的单质或化合物中,铁元素只有氧化性的是 ( ) A.Fe B.FeCl2 C.Fe3O4 D.FeCl3 【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。,6.(LK必修1·P58改编)要除去FeCl2溶液中的少量氯化铁,可行的办法是 ( ) A.加入锌粉 B.加入铁粉 C.滴入NaSCN溶液 D.通入氯气,【解析】选B。除去FeCl2中少量的FeCl3时,需把Fe3+转化成Fe2+,且不 能引入杂质离子。A项,2FeCl3+Zn=2FeCl2+ZnCl2,FeCl2+Zn= ZnCl2+Fe,引入Zn2+;C项,引入Na+、Fe(SCN)3;D项,2FeCl2+Cl2= 2FeCl3。,一、铁及铁的化合物的性质 思考探究: Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 根据以上两个反应,思考以下两个问题: (1)铁的氧化物都有哪些,各具有什么性质? (2)铁的氢氧化物有哪些,各具有什么性质?,【归纳总结】 1.铁单质的性质:,2.铁的氧化物:,3.铁的氢氧化物:,【点拨】(1)铁在氯气中燃烧,无论氯气少量或过量,只能生成氯化铁,不能生成氯化亚铁。 (2)Fe3+有较强的氧化性,Fe2+有较强的还原性,但二者不能发生氧化还原反应。 (3)大部分难溶氢氧化物不能通过化合反应一步制得,但氢氧化铁可通过氢氧化亚铁与氧气、水化合得到。,【典题训练】(双选)下列关于铁及其化合物的说法正确的是( ) A.铁是地壳中含量最多的金属元素,因此在日常生活中应用最广 B.FeCl2溶液存放时,在溶液中放入少量的铁粉,目的是防止Fe2+被氧 化 C.隔绝空气的情况下,FeCl2溶液中加入Na2O2后得到红褐色沉淀 Fe(OH)3 D.FeO、Fe2O3、Fe3O4均为铁的氧化物,并且都是碱性氧化物,【解题指南】解答本题需注意以下两点: (1)地壳中含量最高的金属元素是铝元素。 (2)过氧化钠具有强氧化性。 【解析】选B、C。铝是地壳中含量最多的金属元素,A不正确;过氧化钠具有氧化性会将Fe2+氧化成Fe3+,因此FeCl2溶液中加入Na2O2后得到红褐色的Fe(OH)3沉淀,C正确;Fe3O4不是碱性氧化物,D不正确。,【互动探究】(1)写出C中发生反应的化学方程式。 提示:2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2,FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2+2NaCl、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。 (2)D选项中的化合物溶于盐酸后,滴加KSCN溶液即呈红色的是哪种? 提示:Fe2O3、Fe3O4溶于盐酸后都生成Fe3+,滴加KSCN溶液即呈红色。,【补偿训练】1.(2015·长沙高一检测)下列物质能通过化合反应直接制得的是 ( ) FeCl2 FeCl3 Fe(OH)3 HCl A.只有 B.只有 C.只有 D.,【解析】选D。2FeCl3+Fe=3FeCl2;2Fe+3Cl2 2FeCl3; 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;H2+Cl2 2HCl。,2.(2015·衡水高一检测)将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸,滴加KSCN溶液没有颜色变化,再加入氯水,溶液呈红色的是( ) A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.Fe2(SO4)3 【解析】选A。由题意知该铁的化合物溶于稀盐酸后所得溶液中应含有Fe2+,而不含有Fe3+,符合条件的只有FeO。,二、“铁三角”及Fe2+、Fe3+的检验 典题探究:1.(2015·武汉高一检测)下列试剂不能使Fe2+转化为Fe3+的是 ( ) 氯气 氢氧化钠溶液 高锰酸钾溶液 稀硝酸 磷酸溶液 硫化钠溶液 A. B. C. D.,【解题指南】解答本题需注意以下两点: (1)Fe2+转化成Fe3+的过程是被氧化的过程。 (2)使Fe2+转化成Fe3+的是强氧化剂。 【解析】选D。Fe2+Fe3+被氧化,需氧化剂,氯气、高锰酸钾、稀硝酸为常见的氧化剂,能把Fe2+氧化成Fe3+。,2.(2015·合肥高一检测)为了检验某氯化亚铁溶液是否变质,可向溶液中加入 ( ) A.氢氧化钠溶液 B.铁片 C.硫氰酸钾溶液 D.酸性KMnO4溶液 【解题指南】解答本题需注意以下两点: (1)氯化亚铁变质主要是二价铁变成三价铁的过程。 (2)三价铁的检验需要加入SCN-。,【解析】选C。FeCl2与NaOH溶液反应先生成Fe(OH)2,后被O2氧化为Fe(OH)3,会干扰Fe3+的检验,故A项不符合题意;Fe与Fe3+反应时,溶液颜色变化不明显,故B项不符合题意;Fe2+与SCN-不反应,但Fe3+与SCN-反应使溶液变红色,故C项符合题意;KMnO4只与Fe2+反应,不与Fe3+反应,故D项不符合题意。,【归纳总结】 “铁三角”及Fe2+、Fe3+的检验 1.“铁三角”“Fe、Fe2+、Fe3+”之间的相互转化关系: (1)关系图示。,(2)具体解读。 FeFe2+:可通过Fe与弱氧化剂反应实现这种转化,常见的弱氧化剂 有S、I2、H+、Cu2+、Fe3+等,如Fe+Cu2+=Fe2+Cu。 Fe2+Fe:可通过Fe2+与较强的还原剂反应实现这种转化,常见的较 强的还原剂有H2、C、CO、Al、Zn等,如FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe。 FeFe3+:可通过Fe与强氧化剂反应实现这种转化,常见的强氧化剂 有Cl2、Br2、O2、HNO3、浓硫酸、KMnO4等,如2Fe+3Cl2 2FeCl3。,Fe3+Fe:可通过Fe3+与H2、CO、活泼金属(K、Na、Ca除外)等反应 实现这种转化,如2Fe3+3Zn(足量)=2Fe+3Zn2+。 Fe2+Fe3+:可通过Fe2+与强氧化剂反应实现这种转化,常见的强氧 化剂有Cl2、Br2、O2、HNO3、浓硫酸、KMnO4等,如2Fe2+Cl2=2Fe3+ +2Cl-。 Fe3+Fe2+:在溶液中可通过Fe3+与Fe、Cu、I-、S2-等反应实现这种 转化,如Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+。,2.Fe2+、Fe3+的检验: (1)利用显色反应。,(2)利用铁化合物沉淀的颜色。 有关反应式:Fe2+2OH-=Fe(OH)2, 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3, Fe3+3OH-=Fe(OH)3。,(3)利用Fe2+的还原性。,【点拨】Fe2+的还原性与Fe3+的氧化性 (1)Fe2+具有较强还原性,不能与强氧化性的离子如 、 (H+)、 ClO-共存。 (2)Fe3+与还原性较强的金属铝、锌反应时,若金属单质不足,Fe3+被还 原成Fe2+,若金属单质过量,Fe3+被还原成Fe。,【对点训练】 (2015·福州高一检测)下列离子的检验方法合理的是 ( ) A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+ B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+ C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+ D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+,【解析】选C。A项,Fe2+遇到KSCN溶液不变色,Fe2+是否存在不确定;B项,Fe3+干扰Fe2+,若原溶液中含有Fe3+不含Fe2+也会产生同样的现象;D项,Mg(OH)2为白色沉淀被红褐色沉淀掩盖,不确定。,物质检验的分类和步骤 1.物质的检验分两类:一是物质的鉴定,即确定物质的具体成分;二是物质的鉴别,即对物质进行区分。,2.检验步骤。 对物质进行检验时,一般分为三个步骤: (1)观察物质的外观。主要包括状态、颜色、气体的气味、是否有白雾(溶解性)。 (2)准备试样。当试样是固体时,应先取少量试样配成溶液,观察是否溶解、是否有气体产生等,以初步确定物质的组成。 (3)进行检验。取配好的溶液进行实验时每次应移取少量,绝不能将检测试剂直接加