1、第2课时 铁及其化合物转化反应条件影响的探究 Fe2+、Fe3+与碱的反应的探究 1.铁的氢氧化物的制备 实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁的实验如图所示：必备知识自主学习(1)图甲实验中观察到的现象是_。反应的离子方程式是_。(2)图乙实验中先观察到有_生成，迅速变成_色，最后变成红褐色，反应的化学方程式是_；_。有红褐色沉淀生成 Fe3+3OH-=Fe(OH)3 白色沉淀 灰绿 FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2.Fe2+的检验方法(1)观察法：_色溶液中含有Fe2+。(2)加碱法：若先产生_色沉淀，迅速变成_色，最后变
2、为_色沉淀的 为Fe2+；(3)加KSCN：先加KSCN溶液，无现象，再加入氯水，若溶液直接变_的为 Fe2+。反应的离子方程式为_、_。浅绿 白 灰绿 红褐 血红色 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3【自主探索】(1)(教材二次开发)教材中描述“FeSO4溶液中加入NaOH溶液，会产生白色絮状沉淀并迅速变为灰绿色，最后变为红褐色”。试从氧化还原反应的角度分析原因。提示：FeSO4溶液中的Fe2+与OH-反应生成白色的Fe(OH)2沉淀，Fe(OH)2沉淀中的Fe2+具有还原性，与空气中具有氧化性的O2发生了氧化还原反应，被氧化为Fe3+，即生成了红褐色的
3、Fe(OH)3沉淀。(2)用FeSO4溶液与NaOH溶液反应制取Fe(OH)2沉淀，为防止Fe(OH)2沉淀被氧化，在FeSO4溶液上面覆盖一层苯，是否可以？将苯换为四氯化碳呢？提示：苯的密度小于水且不溶于水，浮在溶液上面，隔绝了氧气，能防止Fe(OH)2沉淀被氧化。四氯化碳密度大于水，不能防止Fe(OH)2沉淀被氧化。(3)(知识关联)铁的两种氢氧化物都能与酸反应，写出反应的离子方程式。提示：Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O；Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O。(4)(情境思考)在空气中分别加热Fe(OH)2沉淀和Fe(OH)3沉淀，产物是否相同？提示：相同。在空气中加热时，F
4、e(OH)2沉淀会先被空气中的氧气氧化为 Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3不稳定，受热易分解：2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O。=关键能力合作学习 知识点一 Fe(OH)2的制备实验探究 1.试剂：FeSO4与NaOH溶液。2.原理：Fe2+2OH-=Fe(OH)2。3.实验注意事项 Fe(OH)2具有较强还原性，在空气中易被O2氧化，故制备Fe(OH)2时注意避免与O2的接触。4.制备Fe(OH)2的措施(1)Fe2+必须是新制的，并放入Fe粉，以防Fe2+被氧化成Fe3+。(2)除去溶液中溶解的O2，其方法是加热煮沸NaOH溶液。(3)长胶头滴管末端插入试管内的液面以下。(4)在F
5、eSO4溶液液面上加植物油或苯进行液封。(5)在容器内充满H2等气体，保证无O2环境。如图。【合作探究】1.(思维升华)利用NaOH溶液能否证明含有Fe3+的溶液中是否含有Fe2+？提示：否。由于溶液中含有Fe3+，利用NaOH溶液无法证明溶液中是否含有Fe2+。2.实验室制取氢氧化亚铁沉淀时，需要创造的关键条件是什么？提示：需要创造的条件无Fe3+的环境；无O2的环境。3.(教材二次开发)教材中描述“氢氧化亚铁极易被空气中的氧气氧化”。用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2沉淀。用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时，除加硫酸防止生成Fe(O
6、H)2外，还需加入什么物质？(科学探究与创新意识)提示：铁屑。FeSO4易被氧化，在配制其溶液时需加入铁屑防止硫酸亚铁被氧化。4.(情境应用)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溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是什么？(科学探究与创新意识)提示：避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2转化成Fe(OH)3沉淀。【典例示范】【典例】(2020苏州高一检测)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()A.B.C.D.【解题指南】解答本题注意以下两点：(1)制取氢氧化亚铁时避免接触氧气。(2)制得的氢氧化亚铁应与空气相隔绝。【
7、解析】选B。因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置是先用H2将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；中液面上加苯阻止了空气进入；由于能接触到空气中的O2，故不能较长时间观察到白色沉淀。【规律方法】制备Fe(OH)2常采用的措施及其目的(1)采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2+易被空气中氧气氧化成Fe3+)；(2)配制亚铁盐溶液时要加入铁粉(防止Fe2+被空气中氧气氧化成Fe3+)；(3)配制氢氧化钠溶液的蒸馏水要煮沸(除去溶解的氧气)；(4)将碱直接加到亚铁盐溶液的底部(使氢氧化亚铁与空气
8、隔离)；(5)在亚铁盐溶液表面上加隔离剂(如加入苯等密度比水小，而又不溶于水的有机溶剂)；(6)亚铁盐溶液上方储存有氢气或氮气等气体隔绝氧气。【母题追问】(1)题目中的水为蒸馏水，除去蒸馏水中溶解的O2，常采用什么方法？提示：煮沸。(2)将中的苯换为四氯化碳，是否可以得到同样结果？提示：结果不同。四氯化碳的密度大于水，在下层，不能起到隔绝空气的作用。【素养训练】按如图所示装置，用两种不同操作分别进行实验，观察B管中的现象。(注：操作过程中不考虑稀硫酸与NaOH溶液的作用)(1)操作：先夹紧止水夹a，使A管开始反应，实验中B管观察到的现象是 _。B管发生反应的化学方程式是 _。(2)操作：打开止
9、水夹a，使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a，实验中在B管观察到的现象是 _。B管中发生反应的离子方程式是 _。知识点二 Fe2+、Fe3+的检验的对比 1.Fe2+、Fe3+的检验的对比 2.Fe2+、Fe3+的特征反应 Fe3+：KSCN溶液，溶液变为血红色，Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3；Fe2+：K3Fe(CN)6溶液，产生蓝色沉淀，3Fe2+2Fe(CN)63-=Fe3Fe(CN)62。【合作探究】1.能否用氢氧化钠溶液鉴别分别含有Fe2+、Fe3+的溶液？提示：2.(思维升华)如何证明含有Fe3+的溶液中是否含有Fe2+(溶液中不含Cl-)？已知：Fe2+可以与K3Fe(C
10、N)6溶液反应产生蓝色沉淀 提示：(1)由于溶液中含有Fe3+，利用NaOH溶液或KSCN溶液都无法证明溶液中是否含有Fe2+；可以利用Fe2+的还原性，取溶液少量，向溶液中加入酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去证明溶液中含有Fe2+。(2)取溶液少量，滴加K3Fe(CN)6溶液，产生蓝色沉淀，证明溶液中含有Fe2+。3.(思维升华)向氯化亚铁溶液中加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫红色褪去，一定是和Fe2+发生了氧化还原反应吗？(变化观念与平衡思想)提示：不是。溶液褪色也可能是因为Cl-具有还原性，与酸性高锰酸钾溶液发生了氧化还原反应。4.如何证明含有Fe2+的溶液中也含有Fe3+？提示
11、：(1)【典例示范】【典例】(2017北京高考改编)某小组在验证反应“Fe+2Ag+=Fe2+2Ag”的实验中检测到Fe3+，发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05 molL-1硝酸银溶液(pH2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈棕黄色。已知：Fe2+可以与K3Fe(CN)6溶液反应产生蓝色沉淀(1)取出少量黑色固体，洗涤后，_(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。(2)取上层清液，滴加K3Fe(CN)6溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有_。(3)针对“溶液呈棕黄色”，甲认为溶液中有Fe3+，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+，乙依据的原理是_(用离子方程式表示)。【
12、解题指南】解答本题注意以下两点：(1)掌握Fe2+检验时的特征反应。(2)Fe2+与Fe3+相互转化的正确分析。【规律方法】Fe2+和Fe3+检验时的注意事项(1)检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN-)。(2)Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl-能还原酸性KMnO4，有干扰)。【母题追问】针对甲、乙两种观点继续实验：取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉 淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：序号取样时间/
13、min现象3产生大量白色沉淀；溶液呈血红色30产生白色沉淀，较3 min时量少；溶液血红色较3 min时加深120产生白色沉淀，较30 min时量少；溶液血红色较30 min时变浅(资料：Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)根据_，判断溶液中存在Ag+，可产生Fe3+。提示：加入KSCN溶液后产生白色沉淀。加入KSCN溶液后产生白色沉淀，说明溶液中含有Ag+，Ag+可将Fe2+氧化为Fe3+。【素养训练】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，然后用三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、FeC
14、l2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：_。【课堂小结】三言两语话重点 (1)铁的氢氧化物的制备 Fe(OH)3的制备：Fe3+3OH-=Fe(OH)3。Fe(OH)2的制备：Fe2
15、+2OH-=Fe(OH)2。(2)Fe(OH)2转化为Fe(OH)3 现象：白色沉淀生成，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色；化学方程式：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。课堂检测素养达标 1.氢氧化铁在化学工业中可用作吸收剂，也可用于制药。实验室能够制得氢氧化铁的一组试剂是()A.氯化铁溶液和烧碱溶液 B.氧化铁和烧碱溶液 C.氧化铁和水 D.铁和水蒸气【解析】选A。氯化铁溶液和烧碱溶液反应生成氢氧化铁沉淀和氯化钠，A正确；氧化铁和烧碱溶液不反应，B错误；氧化铁不溶于水，也不和水反应，C错误；铁和水蒸气常温下不反应，高温时生成四氧化三铁，D错误。2.在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可
16、转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中不正确的是()A.生成物为氢氧化铁 B.该反应是化合反应 C.该反应是氧化还原反应 D.氢氧化亚铁作氧化剂【解析】选D。由上述分析知道，氢氧化亚铁白色沉淀转化为红褐色沉淀，生成物是氢氧化铁，故A正确；上述反应符合化合反应的特征，该反应是化合反应，故B正确；该反应中有化合价变化，是氧化还原反应，故C正确；在4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3中，氢氧化亚铁作还原剂，O2作氧化剂，故D错误。3.(教材二次开发教材习题改编)下列关于氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中，不正确的是()A.氢氧化亚铁易被空气氧化 B.氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀 C.可利用
17、如图所示装置制备氢氧化亚铁 D.实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸 4.人类最早发现铁是从天上落下的陨石，埃及人把铁叫做“天石”。下列有关铁及其化合物的说法正确的是()A.铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4，它们都是黑色的固体 B.铁的氢氧化物Fe(OH)2、Fe(OH)3的混合物可能是灰绿色 C.鉴别Fe2+中混有Fe3+，可先加入Cl2水，再加入KSCN溶液 D.铁的合金生铁比纯铁硬度大，熔点高 5.1 mol氢氧化亚铁在空气中变质，理论上需要标准状况下的空气(假设氧气占空气体积的1/5)()A.5.6 L B.22.4 L C.28 L D.2.8 L【解析】选C。由反应方程式4F
18、e(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3可知，1 mol氢氧化亚铁在空气中变质，需要氧气的物质的量为1 mol4=0.25 mol，理论上需要标准状况下的空气的体积0.25 mol22.4 Lmol-11/5=28 L，所以C正确。6.如图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 molL-1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是_。A中反应的离子方程式是_。(2)实验开始时先将止水夹a_(填“打开”或“关闭”)。(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程_。(4)实验完毕，打开b处止水
19、夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为_。素养新思维 7.某同学为了检验家中的一瓶补铁药(成分为FeSO4)是否变质，查阅了有关资料，得知Fe2+能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色，并结合已学的知识设计了如下实验：将药片除去糖衣研细后，溶解过滤，取滤液分别加入两支试管中，在一支试管中滴入酸性高锰酸钾溶液，在另一支试管中滴入KSCN溶液。请你填出该同学实验中出现以下现象时应得出的结论：(1)若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色，滴入KSCN溶液后不变红，结论是_。(2)若滴入酸性高锰酸钾溶液后不褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是_。(3)若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是_。(4)能不能将KMnO4和KSCN滴入同一试管中进行验证，为什么？试进行解释：_。
