1、实验活动2铁及其化合物的性质实验名称铁及其化合物的性质。实验目的1认识铁及其化合物的重要化学性质。2学会铁离子的检验方法。3认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化。实验仪器试管、胶头滴管。实验药品CuSO4溶液、FeCl3稀溶液，FeCl2溶液、FeSO4溶液、KMnO4酸性溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。实验步骤实验步骤现象解释(用方程式表示)1.铁及其化合物的性质(1)铁单质的还原性在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝，观察现象并加以解释。铁丝上附着红色物质FeCuS
2、O4=FeSO4Cu，Cu为红色物质(2)铁盐的氧化性取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，过一会儿，观察现象。铜片逐渐溶解，溶液由黄色变为蓝绿色Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，观察现象。然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，观察现象。溶液由黄色变为棕褐色，加入淀粉后显蓝色2Fe32I=2Fe2I2，I2单质遇淀粉变蓝(3)亚铁盐的氧化性和还原性取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿，观察现象。Zn片形状发生变化，溶液颜色变浅ZnFeSO4=ZnSO4Fe在一支试管中
3、加入少量KMnO4酸性溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液的颜色变化。当溶液紫色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液，观察现象。当滴加KSCN后，溶液出现血红色5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2OFe33SCN=Fe(SCN)32.铁离子的检验(1)在一支试管中加入2 mL蒸馏水，再滴加几滴FeCl3稀溶液，然后再滴加几滴KSCN溶液，观察现象。溶液变为血红色FeCl33KSCN=3KClFe(SCN)3(2)在一支试管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入适量铁粉，轻轻振荡片刻，再滴加几滴KSCN溶液，观察现象。无血红色出现Fe2FeCl3=3FeCl2，Fe2与KSCN混合无现
4、象问题和讨论以铁屑为原料，如何制备硫酸亚铁晶体？答案FeH2SO4=FeSO4H2，铁粉要稍过量，防止Fe2被氧化为Fe3。练习一在盛有2 mL氯化铁溶液的试管中，加入少量铁粉，振荡试管。充分反应后滴入几滴硫氰化钾溶液5 mL，观察到的现象是_，反应的离子方程式为_；把上层清液倒入另一试管，再加入几滴氯水，又观察到的现象是_，反应的离子方程式是_。解析铁粉与氯化铁反应生成氯化亚铁，Fe2与硫氰化钾溶液无明显现象；上层清液倒入另一试管，再加入几滴氯水，Fe2被氧化成Fe3，Fe3与硫氰化钾溶液反应生成红色物质，观察到溶液变为红色。答案溶液无明显现象2Fe3Fe=3Fe2溶液出现红色2Fe2Cl2
5、=2Fe32Cl练习二三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校化学实验小组试图通过实验来探究某红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者的混合物。探究过程如下：【查阅资料】Cu2O能溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空气中加热生成CuO。【提出假设】假设1：红色粉末是Fe2O3；假设2：红色粉末是Cu2O；假设3：红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。【设计实验】取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN溶液。(1)若假设1成立，则实验现象是_。(2)若滴加KSCN溶液后不变血红色，则证明原固体粉末中一定不含Fe2O3。你认为这种说法_(填“合理”或“不合理”)，理由是(不需写
6、出反应方程式)_ _。【探究延伸】经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。(3)实验小组欲用加热法测定Cu2O的质量分数。取a g固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为b g(ba)，则混合物中Cu2O的质量分数为_。解析(1)Fe3与SCN反应使溶液显血红色。(2)不合理，若红色粉末是二者的混合物，因Cu2O与稀硫酸反应生成Cu和CuSO4，Cu可将Fe3还原为Fe2，Fe2不能与SCN反应使溶液显血红色。(3)加热时只发生反应2Cu2OO24CuO，所以增加的质量(ba)g为参加反应的O2的质量，依据化学方程式可求出a g混合物中含有Cu2O的质量为9(ba
7、)g。答案(1)溶液变为血红色，且无固体残留(2)不合理若原固体粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物，加入稀硫酸，Cu2O与稀硫酸反应产生的Cu能与Fe3反应，若Fe3完全转变为Fe2，滴加KSCN溶液，则溶液不变血红色(3)100%章末整合提升一、铁及其化合物1铁单质2铁的化合物二、铝及铝合金突破点一Fe3、Fe2、Cu、Fe之间的转化【典例1】已知Cu2Fe3=Cu22Fe2，Zn2Fe3=Zn22Fe2，现把等物质的量的CuSO4、FeCl3和Zn三种物质置于盛有水的容器中，充分反应后，容器中除SO、Cl外还有()AZn2、Cu、Fe2BZn2、Cu2、Fe、Fe2CZn2、Cu2、Fe2
8、DZn2、Cu2、Cu、Fe2思路启迪(1)切入点：要考虑到一种金属与多种阳离子发生反应时，阳离子按氧化性由强到弱的顺序发生反应。按发生反应的先后排序，结合题中的“量”推算反应的最终产物。(2)关键点：正确分析反应的先后顺序。在同一溶液中，当发生氧化还原反应时，一定是氧化性最强的物质先与还原剂反应。另外在求解过程中还要考虑各反应物之间量的关系。解析设CuSO4、FeCl3和Zn的物质的量均为1 mol，由题中所给的反应式可得出氧化性：Fe3Cu2，所以Zn先与Fe3反应，1 mol Fe3消耗0.5 mol Zn；剩余的0.5 mol Zn能置换出0.5 mol Cu，溶液中还剩余0.5 mo
9、l Cu2，即充分反应后，容器中还含有Fe2、Zn2、Cu2、Cu。答案D判断化学反应先后顺序的方法(1)一种氧化剂与多种还原剂反应，还原性强的还原剂优先发生反应。如向含等物质的量浓度的碘化亚铁、溴化亚铁溶液中缓慢通入氯气，发生反应的先后顺序为I、Fe2、Br。(2)一种还原剂与多种氧化剂反应，氧化性强的氧化剂优先发生反应。如在含等物质的量浓度的H、Fe2、Fe3、Cu2、Zn2的溶液中加入镁粉，反应的先后顺序为Fe3、Cu2、H、Fe2、Zn2。(3)一种碱与多种阳离子反应，生成物越难电离，越先发生反应。如在含等物质的量浓度的H、Fe3、NH的溶液中滴加氢氧化钠溶液，发生反应的先后顺序为H、
10、Fe3、NH。针对训练1向氧化铁、氧化铜、铁、铜的混合粉末中加入过量的稀盐酸，充分反应后，仍有红色粉末存在，则关于溶液中阳离子的判断正确的是()A只有Fe2和Cu2B一定有Fe2、Cu2，可能有Fe3C一定有Fe2，可能有Cu2D只有Fe2解析混合粉末中加入过量的稀盐酸反应后，仍有红色固体铜存在，溶液中一定有Fe2，一定不可能有Fe3，可能有Cu2。答案C学科素养利用Fe2、Fe3之间的转化，培养学生变化观念。突破点二Fe(OH)2的制备【典例2】用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。方法一：用FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)除去蒸馏水中溶解的O2常
11、采用_的方法。(2)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_。方法二：在如图所示装置中，用不含O2的NaOH溶液、铁屑和稀硫酸制备。(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，在试管和试管中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是_。(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_。思路启迪(1)切入点：熟悉Fe(OH)2的制备原理是Fe22OH=Fe(OH)2。(2)关键点：要特别注意Fe(OH)2在空气中极易被氧化为Fe(O
12、H)3，所以制备时一定要保证为无氧环境。解析方法一：(1)气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少。(2)避免生成的Fe(OH)2被空气(氧气)氧化。方法二：试管是开口式，无法利用产生的气体将溶液压入试管中，所以制取FeSO4应在试管中进行，而在试管中应加入不含O2的NaOH溶液。当把Fe与稀硫酸放入试管后，产生的H2可通过试管内的短导管排出试管内的空气，然后经过止水夹进入试管中，再排尽试管内的空气，最后关闭止水夹，试管内产生的H2无法逸出，H2产生的压强将试管内生成的FeSO4溶液通过长导管压入试管内，在此过程中，液体都处于H2环境中，从而避免了空气中的O2将反应
13、生成的Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3。答案方法一：(1)煮沸(2)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化方法二：(1)稀硫酸、铁屑(2)NaOH溶液(3)检验试管出口处排出的H2的纯度，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹(4)试管中反应生成的H2充满了试管和试管，且外界空气不容易进入装置(1)Fe2极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。(2)为了防止Fe2被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。(4)为防止Fe2被氧化，还可以向盛有F
14、eSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。针对训练2(1)实验室用FeSO4溶液和稀氨水制备Fe(OH)2，试写出该反应的离子方程式：_。(2)向FeCl2溶液中加入Na2O2，预测最终的实验现象：_。反应的化学方程式为_。解析(1)NH3H2O是弱碱，书写离子方程式时不能拆开写。(2)把Na2O2加入到FeCl2溶液后，Na2O2与水反应生成NaOH和O2，NaOH再与FeCl2反应生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3。答案(1)Fe22NH3H2O=Fe(OH)22NH(2)剧烈反应，有气泡产生，最终生成红褐色沉淀2Na2O22H
15、2O=4NaOHO2、2NaOHFeCl2=Fe(OH)22NaCl、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3学科素养能利用氢氧化亚铁的性质，设计其制备方案，以培养学生科学探究与创新意识素养水平。突破点三有关铝与酸反应的相关计算【典例3】将盛有等质量等浓度稀盐酸的甲、乙两个烧杯分别放在托盘天平的两边，调节天平，使天平达到平衡。然后在甲、乙烧杯中分别投入a mol Mg和b mol Al，充分反应。(1)若甲、乙两烧杯中酸均过量，则甲、乙两烧杯中净增量分别为_g，_g。(2)若甲、乙两烧杯中酸均用完，金属均过量，且天平仍保持平衡，则甲、乙两烧杯中产生H2的质量_(填“相等”或“不相等”)，
16、由此推出ab_。思路启迪(1)切入点：要考虑到金属镁、铝均能与盐酸发生反应，且使溶液质量增加。(2)关键点：依据反应方程式能灵活运用差量法进行相关计算，尤其注意反应物过量问题。解析(1)酸过量时金属完全反应，则：甲烧杯中Mg2HCl=MgCl2H2m1 24 2 22 24a g 22a g乙烧杯中2Al6HCl=2AlCl33H2m2 54 6 48 27b g 24b g则充分反应后甲增重22a g，乙增重24b g。(2)两烧杯中金属均过量，酸均反应完，则产生H2的量相等，天平保持平衡，则加入的Mg和Al的质量也相等，故24a27b，ab98。答案(1)22a24b(2)相等98解答铝与
17、酸反应题的常用守恒法包括原子守恒、电荷守恒、得失电子守恒等。如根据得失电子守恒，1 mol Al不论与酸还是与碱反应失去的电子都是3 mol，生成的H2均为 mol，即n(H2)n(e)n(金属)化合价。反过来，生成11.2 L(标准状况)H2，一定转移1 mol电子。针对训练3完成下面有关钠、镁、铝的计算及判断。(1)分别取a g钠、镁、铝分别与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是_。(2)分别取0.1 mol钠、镁、铝与足量盐酸反应，在相同条件下产生氢气的体积比是_。(3)若产生相同体积(同温同压)的氢气，所需钠、镁、铝三种金属的物质的量之比是_；质量比是_。解析(1)a g Na
18、、Mg、Al的物质的量分别为 mol、 mol、 mol，由三者与足量盐酸反应的化学方程式：2Na2HCl=2NaClH2，Mg2HCl=MgCl2H2，2Al6HCl=2AlCl33H2，可得关系式：2NaH2，MgH2,2Al3H2，所以a g Na、Mg、Al生成H2的体积之比为。解答本题也可由电子守恒知产生氢气的体积之比即为金属转移的电子数之比：，直接得出答案。(2)0.1 mol钠、镁、铝与足量盐酸反应，转移电子数之比为(0.1 mol1)(0.1 mol2)(0.1 mol3)123，即产生H2体积之比为123。(3)与前两问恰好反过来，氢气的体积相等，转移的电子数相等，即为金属失
19、去的电子数相等。答案(1)(2)123(3)1(或632)23129学科素养通过学习金属与酸的反应，提高学生证据推理与模型认识。突破点四守恒法、差量法等在计算题中的应用【典例4】现有两种Na2CO3与NaHCO3的混合物X和Y。已知Na2CO3受热难分解，而NaHCO3受热易分解：2NaHCO3Na2CO3CO2H2O。(1)现取5.00 g混合物X，充分加热后混合物质量减少了0.31 g，则原混合物中碳酸钠的质量为_。(2)现取5.00 g混合物Y，充分加热至恒重，把放出的气体通入足量澄清石灰水中，生成2.00 g沉淀，则原混合物中碳酸氢钠的质量分数为_。思路启迪(1)切入点：要考虑到两种盐
20、对热稳定性不同，NaHCO3受热分解，但Na2CO3受热不分解。(2)关键点：正确分析混合物受热时固体质量减少量为CO2和H2O之和，再依据方程式求解。解析(1)2NaHCO3Na2CO3H2OCO2m 284 g 62 g m(NaHCO3) 0.31 g解得m(NaHCO3)0.84 g，原混合物中Na2CO3的质量为5.00 g0.84 g4.16 g。(2)2NaHCO3Na2CO3H2OCO2，Ca(OH)2CO2=H2OCaCO3，由此得关系式：2NaHCO3CO2CaCO3解得w(NaHCO3)67.2%。答案(1)4.16 g(2)67.2%根据化学反应前后物质的有关物理量发生
21、的变化，找出所谓的“理论差量”，如反应前后的质量差、物质的量的差、气体体积差等，该差量与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系求解的方法。针对训练4在2 L硫酸铜和硫酸铁的混合溶液中，加入30 g铁粉，最后得到2 L 0.25 molL1的硫酸亚铁溶液及26 g固体沉淀物。分别求原混合溶液中硫酸铁和硫酸铜的物质的量浓度。解析设硫酸铁、硫酸铜的物质的量分别为x和y。根据反应前后铁和铜的质量和相等得：56 gmol12x64 gmol1y30 g2 L0.25 molL156 gmol126 g再由反应前后硫酸根离子的物质的量守恒得：3xy2 L0.25 molL1联立解得x0.1 mo
22、l，y0.2 mol。因此硫酸铁、硫酸铜的物质的量浓度分别为：005 molL1和0.1 molL1。答案0.05 molL10.1 molL1学科素养通过学习守恒法、差量法等在计算题中的应用，培养学生利用所学知识解决问题的能力。一、铁及其化合物易错点1.铁的氧化物的物理性质。2铁的氢氧化物的制备。3易混淆Fe2、Fe3的检验方法顺序。4不清楚铁的化合物之间的相互转化。5常见合金和金属材料的选用。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)Fe2O3难溶于水，也不与水反应，因此无法通过化合反应制取Fe(OH)3()(2)Fe3O4中的铁元素有2价和3价，Fe3O4是混合物()(3)向某溶液中加
23、入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到沉淀颜色逐渐变为红褐色，说明原溶液中含有Fe2，不含有Mg2()(4)某溶液通氯气后，再加入KSCN溶液，溶液变为红色，可以判断原溶液中一定存在Fe2()(5)向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液后产生红色沉淀()(6)FeSO4溶液久置后显黄色()(7)青铜比纯铜硬度低()(8)镁铝熔合成合金的过程是化学变化()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)二、铝及氧化铝易错点1.易混淆铝跟酸、碱反应的产物。2铝跟酸、碱反应的氧化还原过程分析不透彻。3忽视铝跟酸、碱反应过程中，物质的用量问题。4氧化铝的性质。判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)铝与盐酸、氢氧化钠溶液反应的产物相同()(2)少量的铝与足量的氢氧化钠溶液反应时，生成氢氧化铝沉淀()(3)铝和盐酸、氢氧化钠溶液的反应中，铝作还原剂()(4)等质量的铝与足量的盐酸、氢氧化钠溶液反应放出的氢气物质的量相等()(5)等体积等物质的量浓度的盐酸、氢氧化钠溶液与过量铝反应，产生氢气的质量相等()(6)铝与氢氧化钠溶液反应，每转移3 mol e，生成1.5 mol氢气()(7)用氢氧化钠溶液可以除去铝片表面的氧化膜()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)
