1、第二课时铁盐和亚铁盐1能从物质类别和铁元素化合价的视角认识铁盐和亚铁盐的性质,厘清铁元素不同价态之间的转化关系,增强证据推理与模型认知的能力。2会设计实验检验Fe3,探究Fe3、Fe2的氧化性和还原性,增强科学探究与创新意识。实验探究Fe3、Fe2的检验离子Fe3Fe2实验操作实验现象溶液变成红色开始无明显现象,滴加新制氯水后溶液变成红色离子方程式Fe33SCN=Fe(SCN)32Fe2Cl2=2Fe32Cl,Fe33SCN=Fe(SCN)3结论Fe3遇SCN显红色,可利用此现象检验Fe3的存在Fe2和SCN混合无明显现象,加入新制氯水后,Fe2被氧化成Fe3;可用先加KSCN溶液再加新制氯水
2、的方法检验Fe2的存在问题探讨1如何通过实验证明铁锈中含有Fe3?提示:向试管中加入少量铁锈,加入稀盐酸使其溶解,再滴入几滴KSCN溶液,若溶液变成红色,则说明铁锈中含有Fe3。2向某溶液中滴加氯水后再滴入几滴KSCN溶液,溶液变成红色,能否说明溶液中含有Fe2?提示:不能;若溶液中含有Fe3而不含Fe2,也会发生相同的现象。3用NaOH溶液能否检验某溶液中只存在Fe2?提示:能;若溶液中只含有Fe2,滴加NaOH溶液后先生成白色沉淀,然后迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。1Fe3、Fe2的检验Fe2Fe3(1)观察法浅绿色棕黄色(2)加碱法(NaOH)现象:白色絮状沉淀灰绿色红褐色沉淀反应:F
3、e22OH=Fe(OH)2(白色);4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(红褐色)现象:红褐色沉淀反应:Fe33OH= Fe(OH)3(红褐色)(3)显色法(SCN)现象:加入KSCN溶液无明显现象,再滴入氯水变成红色溶液反应:2Fe2Cl2=2Fe32Cl;Fe33SCN= Fe(SCN)3(红色)现象:加入KSCN溶液,溶液变为红色反应:Fe33SCN=Fe(SCN)3(红色)2检验Fe2的注意事项(1)只含Fe2的溶液:检验Fe2加入试剂的顺序待测液不变色红色(含Fe2、不含Fe3)。加KSCN溶液前,防止加氧化性物质,使Fe2被氧化。如H2O2、NO(H)等。氧化剂不能选用酸
4、性KMnO4溶液,原因:酸性KMnO4溶液本身显紫红色,对Fe(SCN)3红色有干扰;酸性KMnO4溶液能氧化KSCN,溶液不变红色,不能证明不含Fe2。(2)同时含有Fe2和Fe3的溶液Fe2对检验Fe3无干扰,可以滴加KSCN溶液检验Fe3;Fe3对检验Fe2有干扰,不能采用加KSCN溶液检验Fe2,通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪色说明含有Fe2。(3)检验铁的氧化物中是否有2价铁时,正确的思路为少量固体溶液紫色褪去。步骤a中不能选用盐酸,原因是酸性KMnO4溶液可以氧化盐酸。步骤a中,不能选用稀HNO3,原因是稀HNO3可以将Fe2氧化为Fe3。1为了检验某FeCl
5、2溶液是否变质,可向溶液中加入()ANaOH溶液B铁片CKSCN溶液D石蕊溶液解析:选CFeCl2变质会被氧化为FeCl3,Fe3遇KSCN溶液变红色,故可用KSCN溶液检验溶液是否变红色,来判断是否变质。2将铁的化合物溶于盐酸,滴加KSCN溶液不发生颜色变化,再加入适量氯水,溶液立即呈红色,该铁的化合物可能是()AFe2O3BFeCl3CFe2(SO4)3DFeO解析:选D由题意可知溶于盐酸后溶液中只有Fe2没有Fe3,只有FeO溶解在盐酸中能得到Fe2:FeO2H=Fe2H2O。3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Fe2B向某溶液中通入Cl2,然后加
6、入KSCN溶液,溶液变为红色,说明原溶液中含有Fe2C向某溶液中加入NaOH溶液,生成红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3D向某溶液中加入NaOH溶液生成白色沉淀,又观察到沉淀颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe3,不含有Mg2解析:选C向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液呈红色,证明存在Fe3,不能证明没有Fe2,故A项错误;若原溶液中不含Fe2,含有Fe3,通入Cl2,加入KSCN溶液,溶液也变为红色,故B项错误;加入NaOH溶液,生成红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3,故C项正确;若存在Mg2,生成的氢氧化镁为白色沉淀,氢氧化铁沉淀的红褐色可掩盖氢氧化镁沉淀的白色,故D项错误。一、Fe2、F
7、e3的化学性质1分别取少量FeCl3溶液于两支试管中,进行下列操作,观察并记录实验现象。(1)现象:溶液由棕黄色变为浅绿色,加入KSCN溶液时,溶液不变色。反应的离子方程式:Fe2Fe3=3Fe2。(2)现象:加入氯水后,溶液由浅绿色变成红色。反应的离子方程式:2Fe2Cl2=2Fe32Cl、Fe33SCN=Fe(SCN)3。2利用覆铜板制作图案实验原理利用FeCl3溶液作为“腐蚀液”,将覆铜板上不需要的铜腐蚀实验操作取一小块覆铜板,用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案,然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。过一段时间后,取出覆铜板并用水清洗干净。观察实验现象,并展示制作的图案实验现象用油性笔画
8、出的图案处不被腐蚀,洗净后板上留下设计的图案反应方程式2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2(离子方程式:2Fe3Cu=2Fe2Cu2)实验结论铜可被FeCl3溶液腐蚀问题探讨1实验室配制FeCl2溶液时,为什么要加入少量铁屑?提示:目的是防止Fe2被氧化成Fe3。加入的铁屑可将溶液中Fe3转化成Fe2,离子方程式为2Fe3Fe=3Fe2。2如何除去FeCl3溶液中混有的少量FeCl2?提示:通入适量Cl2或加入适量氯水,将溶液中的FeCl2氧化成FeCl3,离子方程式为2Fe2Cl2=2Fe32Cl。3如何除去FeCl2溶液中混有的少量Cu2?提示:加入过量铁粉后过滤,除去剩余的Fe和生成
9、的铜,离子方程式为FeCu2=CuFe2。二、Fe、Fe2、Fe3的相互转化问题探讨1FeCl3溶液为什么能腐蚀铜而用于制作印刷电路板?提示:FeCl3能与铜发生反应生成可溶性的CuCl2,化学方程式为2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2。2怎样由Fe制取FeCl2和FeCl3?提示:,故用Fe与稀盐酸反应制取FeCl2,用Fe与Cl2反应制取FeCl3。3如何将FeCl3转化成FeCl2?提示:加入Fe粉可以将FeCl3转化成FeCl2,化学方程式为2FeCl3Fe=3FeCl2。从氧化还原反应视角分析“铁三角”之间的转化Fe只具有还原性,可以被氧化成Fe2和Fe3,还原Fe2和Fe3又
10、可得到Fe。Fe2中铁元素呈中间价态,故Fe2既具有氧化性又具有还原性,主要表现为还原性。Fe2遇到强氧化剂时,被氧化为Fe3;遇到还原剂时,被还原为Fe。Fe3中铁元素呈较高价态,故Fe3具有较强的氧化性,可被还原剂还原为Fe2或Fe。它们之间的相互转化关系如图(常称为“铁三角”)所示。(1)Fe(还原性)Fe2(2)Fe(还原性)Fe3(3)Fe2(弱氧化性)Fe(4)Fe2(还原性)Fe3(5)Fe3(氧化性)Fe2(6)Fe3(氧化性)Fe名师点拨除杂问题(括号内物质为杂质)FeCl3溶液(FeCl2):加足量氯水或通入足量Cl2。FeCl2溶液(FeCl3):加足量铁粉,充分反应后过
11、滤。FeSO4溶液(CuSO4):加足量铁粉,充分反应后过滤。除去废水中Fe2,先将废水中的Fe2氧化为Fe3(如通入Cl2或加入H2O2),再调节溶液的pH,使Fe3转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀过滤除去。1人体血红蛋白中含有Fe2,如果误食亚硝酸盐,人会中毒,因为亚硝酸盐会使Fe2转变成Fe3,生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐的中毒,这说明维生素C具有()A酸性B碱性C氧化性D还原性解析:选D亚硝酸盐能将Fe2转变成Fe3,在此过程中Fe元素的化合价升高,发生了氧化还原反应,其中Fe2被氧化,说明亚硝酸盐具有氧化性,维生素C可以缓解亚硝酸盐的中毒,说明维
12、生素C具有还原性,故选D。2某化学小组为验证Fe3与Fe2能够相互转化,进行如下实验。实验操作对应现象向FeCl3溶液中加入过量铁粉滴加KSCN溶液再滴加几滴氯水.溶液由棕黄色变为浅绿色.溶液无明显变化.溶液变红下列分析不合理的是()A解释现象的反应:2Fe3Fe=3Fe2B实验与可以调换顺序C溶液变红涉及反应:Cl22Fe2=2Cl2Fe3D氧化性:Cl2Fe3Fe2解析:选B向FeCl3溶液中加入过量铁粉,铁与Fe3反应生成Fe2,溶液由棕黄色变为浅绿色,A正确;先加氯水,再加KSCN溶液,溶液变红,不能排除Fe3的影响,故无法检验Fe2,B错误;滴入氯水后,Fe2被氧化为Fe3,C正确;
13、由反应方程式可知,氧化性:Cl2Fe3Fe2,D正确。3某工程师为了从腐蚀Cu的废液中回收铜,并重新获得FeCl3溶液,准备采用如下图所示方案:(1)请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式。_,_,_,_,_。(2)请写出相关反应的化学方程式:_。解析:从腐蚀Cu的废液中回收Cu的流程如下图所示:答案:(1)FeFeCl2Fe和CuHClCl2(2)CuCl2Fe=FeCl2Cu、2FeCl3Fe=3FeCl2、Fe2HCl=FeCl2H2、2FeCl2Cl2=2FeCl3铁是人体必需的微量元素之一,铁元素在人体中具有造血功能,参与血红蛋白、细胞色素及各种酶的合成。铁能形成血红素,而血红
14、素在人体中主要起供氧的作用,它能够携带氧气,供应给人体的各个细胞和器官,让人的身体的各个部位都能正常运转。缺铁可能导致缺铁性贫血,影响血红蛋白的携氧量。人体缺氧容易疲乏、困顿、出虚汗、体力不支,甚至会产生一些更为严重的疾病。人体缺铁时,常会服用补铁剂来补充铁元素,补铁剂与维生素C同时服用,补铁效果更好。查阅资料可知,Fe2能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色。问题探讨1补铁剂中铁元素的化合价是多少?为什么补铁剂与维生素C一起服用效果更好?提示:补铁剂中铁元素的化合价是2价,具有还原性,因维生素C的还原性比Fe2的强,因此补铁剂与维生素C一起服用,可以防止补铁剂中的Fe2被氧化。
15、2如何检验补铁剂中的铁元素的存在形式?描述实验操作和现象。提示:取密封的补铁剂(若为固体先用煮沸的蒸馏水溶解)于试管中,向其中先加入KSCN溶液,无明显现象,再向溶液中加入氯水,溶液变为红色。3按照如下方法,对补铁剂进行实验,出现什么现象说明补铁剂已经部分变质?提示:甲:高锰酸钾溶液的紫红色褪去;乙:溶液变为红色。4(1)某同学向含有Fe2的溶液中加入KSCN溶液后,又加入了过量氯水,溶液变为红色,放置一段时间后,发现溶液红色褪去,现对褪色原因进行探究。请你根据有色物质中所含元素的化合价(SCN中C元素为4价)分析褪色的可能原因,提出假设2。提出假设:假设1:溶液中的3价铁元素被氧化为更高价态
16、;假设2:_。(2)设计另一种实验方案,验证溶液褪色的原因。提示:(1)实验中加入过量氯水,溶液变为红色,放置一段时间后,溶液红色褪去,说明Fe(SCN)3转化成了其他物质,而Fe(SCN)3的生成与Fe3、SCN有关,根据假设1,溶液中的3价铁元素被Cl2氧化为更高价态;分析SCN中各元素的化合价可知,C为4价,S为2价,N为3价,所以SCN也具有还原性,也可能是SCN被过量的氯水氧化导致溶液红色褪去,故假设2为SCN被过量的氯水氧化。(2)若是SCN被氧化,则向褪色后的溶液中补充SCN,溶液会变红。实验方案:向褪色后的溶液中滴入KSCN溶液,观察溶液是否变为红色。若溶液变为红色,说明假设2
17、成立;若溶液不变红,说明假设1成立。补铁剂使用的注意事项(1)补铁剂的有效成分是亚铁盐(如FeSO4),Fe2易被氧化为Fe3而失去补铁作用,因此需密封、隔绝O2存放。服用补铁剂时搭配维生素C可以增强补铁效果,这是因为维生素C可将Fe3还原为Fe2。(2)服用补铁剂时不能和茶水同饮,因为茶水中含大量的鞣酸,鞣酸与Fe2反应生成鞣酸亚铁,它的性质不稳定,很快被氧化成鞣酸铁而呈蓝黑色。1某兴趣小组进行某补血剂中铁元素含量的测定实验流程如下: 下列说法不正确的是()A步骤研磨时需要在研钵中进行B步骤加入氨水的作用是将Fe2完全沉淀C步骤多步操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重D每片补血剂中铁元素
18、的质量为0.07w g解析:选B步骤是将补血剂磨成细粉,便于溶解,研磨时需要在研钵中进行,A正确;步骤中加入过氧化氢是将Fe2氧化为Fe3,然后用过量氨水将Fe3完全沉淀为红褐色氢氧化铁,B错误;步骤是将氢氧化铁沉淀转化为氧化铁,通过测定氧化铁的质量,计算补血剂中铁元素的含量,所以操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重,C正确;w g氧化铁中铁元素的质量即为10片补血剂中铁的质量,所以每片补血剂含铁元素的质量为0.07w g,D正确。2铁是人体必需的微量元素之一,补铁剂中的Fe2在空气中很容易被氧化成Fe3,影响铁元素在人体中的吸收利用。某实验小组进行如图所示的对照实验,验证补铁剂和维生素C
19、一起服用的科学性。实验操作第一步:在A、B两支试管中加入对比试剂;第二步:振荡;第三步:滴加KSCN溶液。实验现象(1)A试管中溶液变_色,B试管中无明显现象。实验结论(2)维生素C具有_(填“氧化性”或“还原性”),能防止Fe2被氧化为Fe3,所以补铁剂和维生素C一起服用具有科学依据。生活应用(3)某品牌泡腾片的主要成分为维生素C和NaHCO3,放入水中立即产生大量气泡(CO2)使口感更好,说明维生素C具有_(填“酸性”或“碱性”)。(4)为防止烹调时蔬菜中维生素C的损失,烹调蔬菜应注意_(写一条即可)。解析:(1)Fe3与SCN结合而使溶液呈红色。(2)向FeCl3溶液中加入足量维生素C后
20、,再加入KSCN溶液,溶液不变红色,说明Fe3被维生素C还原,即维生素C具有还原性。(3)将维生素C与NaHCO3放入水中,立即有大量CO2产生,说明维生素C具有酸性。(4)由实验(2)(3)可知,维生素C具有还原性和酸性,故烹调蔬菜时应避免与氧化性物质或碱性物质接触。答案:(1)红(2)还原性(3)酸性(4)避免与氧化性物质接触(或避免与碱性物质接触)分级训练课课过关1下列关于Fe2和Fe3的叙述中,错误的是()AFe2的水溶液为浅绿色BFe3的水溶液为棕黄色CFe3具有氧化性,Fe2具有还原性DFe3溶液中滴入含SCN的溶液,立即出现红色沉淀解析:选D含Fe2、Fe3的水溶液分别显浅绿色和
21、棕黄色;Fe3具有氧化性,Fe2具有还原性;Fe3溶液中滴入SCN,发生反应Fe33SCN=Fe(SCN)3,生成的溶液呈红色,并没有出现红色沉淀,故D错误。2在下列溶液中加入KSCN溶液,溶液不会显红色的是()A加入足量铁粉后的Fe2(SO4)3溶液BFe在Cl2中燃烧所得产物的水溶液C长期暴露在空气中的绿矾溶液D加入氯水后的FeSO4溶液解析:选AA项,足量铁粉加入Fe2(SO4)3溶液中发生反应Fe2Fe3=3Fe2,溶液中无Fe3;B项,Fe在Cl2中燃烧生成FeCl3;C项,绿矾溶液长期暴露在空气中,Fe2易被氧气氧化为Fe3;D项,氯水可将Fe2氧化为Fe3。3将5.6 g铁粉加入
22、50 mL 5 mol/L的氯化铁溶液中,充分反应,下列有关说法正确的是()A反应中,氯化铁为还原剂B铁粉有剩余,溶液为浅绿色CFe2与Fe3物质的量之比为61D氧化产物和还原产物的物质的量之比为11解析:选C将5.6 g铁粉加入50 mL 5 mol/L的氯化铁溶液中,铁粉的物质的量n0.1 mol,氯化铁的物质的量ncV5 mol/L 0.05 L0.25 mol,铁粉与氯化铁反应的离子方程式为Fe2Fe3=3Fe2,根据反应的各物质的物质的量之比等于相应的化学计量数之比,0.1 mol Fe完全反应需要0.2 mol FeCl3,所以氯化铁剩余0.05 mol,生成Fe2的物质的量为0.
23、3 mol。反应中,氯化铁中铁元素化合价降低被还原,做氧化剂,故A错误;由于氯化铁剩余0.05 mol,铁粉完全反应,故B错误;Fe2的物质的量为0.3 mol,氯化铁剩余0.05 mol,Fe2与Fe3的物质的量之比为0.3 mol0.05 mol61,故C正确;氧化产物和还原产物的物质的量之比为12,故D错误。4为了验证Fe3的性质,某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是()ABCD解析:选C铁离子与铁反应生成浅绿色的亚铁离子,正确;铁离子与硫氰化钾溶液反应显红色,据此能够检验铁离子,正确;硫酸铜与氯化铁溶液不反应,混合后溶液不会变成无色,错误;氯化铁溶液与硝酸银
24、反应生成白色的氯化银沉淀,但该性质不是铁离子的性质,错误;铁离子与氢氧化钠溶液反应生成红褐色氢氧化铁沉淀,据此可以检验是否存在铁离子,正确。5电子工业上使用的印刷电路板,是在敷有铜膜的塑料板上以涂层保护所要的线路,然后用氯化铁浓溶液作用掉(腐蚀)未受保护的铜膜后形成的。某工程师为了从使用过的腐蚀废液(含有大量CuCl2、FeCl2和FeCl3,任意排放将导致环境污染及资源的浪费)中回收铜,并将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液作为腐蚀液原料循环使用,准备采用下列步骤:(1)步骤的操作名称:_;所需玻璃仪器:_、_、_。(2)写出FeCl3溶液与铜箔发生反应的离子方程式:_。(3)检验废腐蚀液中
25、是否含有Fe3所需试剂名称:_,实验现象:_。(4)向中加入NaOH溶液并长时间暴露在空气中,此过程的现象:_,此转化的化学方程式为_。(5)写出中所含物质:_,发生反应的离子方程式:_。解析:废液中含有FeCl2、CuCl2、FeCl3,向滤液中加入过量Fe,发生反应2Fe3Fe=3Fe2、Cu2Fe=Fe2Cu,然后过滤,滤液中含有FeCl2,滤渣中含有Cu、Fe,向滤渣中加入过量HCl,Fe溶解,Cu不溶解,然后过滤得到金属单质Cu,滤液中含有FeCl2,向FeCl2滤液中通入过量Cl2,发生的反应为2Fe2Cl2=2Fe32Cl,从而得到FeCl3溶液,以此解答该题。答案:(1)过滤烧杯漏斗玻璃棒(2)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(3)硫氰化钾溶液由棕黄色变为红色(4)先产生白色絮状沉淀,然后迅速变为灰绿色,最终变为红褐色4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(5)Fe、Cu2Fe2Cl2=2Fe32Cl