1、第3章 物质的性质与转化第1节 铁的多样性第1课时 亚铁盐和铁盐概念认知自主学习以 FeSO4、FeCl3 为例探究亚铁盐和铁盐的性质(1)Fe2、Fe3与碱的反应(2)Fe3的氧化性实验探究已知：Fe33SCN=Fe(SCN)3，Fe3与 SCN反应使溶液显红色。实验内容实验现象结论加入KSCN溶液，溶液呈_色，加入足量铁粉后，溶液褪色Fe3具有氧化性，Fe具有还原性，离子方程式：_加入KSCN溶液，溶液呈_色，加入足量铜片后，溶液红色消失，变为蓝色Fe3具有氧化性，离子方程式：_2Fe3Fe=3Fe22Fe3Cu=2Fe2Cu2红红(3)Fe2的氧化性和还原性实验探究实验内容实验现象结论加
2、入KSCN溶液，无明显现象，再滴加氯水溶液呈_色Fe2具有还原性，离子方程式：_，Fe33SCN=Fe(SCN)3FeSO4滴入酸性KMnO4溶液加入FeSO4溶液，酸性KMnO4溶液紫红色褪去，溶液略呈黄色Fe2具有还原性，被酸性KMnO4氧化为Fe3FeCl2溶液加入过量锌粉溶液由_色变为无色Fe2具有氧化性，离子方程式：_2Fe2Cl2=2Fe32ClFe2Zn=Zn2Fe红浅绿1判断下列说法是否正确(1)铁元素在地壳中含量位于第三位。()提示：铁元素在地壳中含量位于第四位。(2)自然界中无游离态铁。()提示：游离态的铁存在于陨石中。(3)工业炼铁，需加入还原剂。()提示：工业炼铁的一般
3、过程是 Fe2O3 得到 Fe。(4)钢和生铁都是铁的合金，钢不易生锈，生铁易生锈，铁锈的主要成分是 Fe3O4。()提示：铁锈的主要成分是 Fe2O3。(5)Fe3遇到 KSCN 溶液会生成红色沉淀。()提示：Fe3遇到 KSCN 溶液会生成红色溶液。2教材 P82“铁锅的主要成分是铁单质”，那么使用铁锅炒菜可以补充人体内的铁元素吗？提示：在生活中使用铁锅可以有效补铁，当铁与酸性物质反应时生成亚铁盐可以有效补充铁元素。3天安门观礼台，位于天安门前方两侧，主要用于国庆等重大庆典观礼的需要。天安门观礼台总建筑面积 4 008 平方米，可以容纳一万余人观礼使用。2016 年 9月入选“首批中国 2
4、0 世纪建筑遗产”名录。天安门城楼的外墙和观礼台为什么都是红色的呢？提示：粉刷所用的涂料跟 60 年大庆所用的都是天安门 1 号红涂料，也叫“城楼红”，这种涂料具有利于内部水分散发和阻止外部水分侵入的双重功能，能预防由于水分侵蚀和散发造成的起鼓、剥落现象，有效地保护好历史古迹。主要成分是三氧化二铁，是一种颜料，暗红色或淡红色，用赤铁矿研细而成。能力形成合作探究学习任务一Fe2、Fe3的性质和应用实验室中常见的可溶性的亚铁盐有 FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2 等，其溶液是浅绿色，亚铁盐中 Fe2易被氧化，故其晶体应密闭保存。常见的可溶性的铁盐有 FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(N
5、O3)3 等，其溶液一般呈黄色。(1)FeCl2 溶液中混有少量 FeCl3 时，如何除去杂质？提示：向溶液中加入足量的铁粉，使 FeCl3 和 Fe 充分反应生成 FeCl2，然后过滤除去多余的 Fe。(2)若用过量的锌和 FeCl3 溶液反应，产物是 FeCl2 吗？为什么？提示：产物不是 FeCl2。因为锌比铁活泼，所以过量的锌会和 FeCl2 反应生成 Fe，锌的表面会变黑。(3)FeCl3 溶液中混有 FeCl2 时，如何除去杂质？提示：向溶液中加入足量的氯水，使 FeCl2 转化为 FeCl3。(4)FeCl2 溶液中混有 CuCl2 时，如何除去杂质？提示：加入铁粉，使 Cu2转
6、化为 Cu，过滤除去。(5)为什么保存硫酸亚铁溶液时常加入少量铁粉？提示：Fe2具有较强的还原性，易被氧化变质，向盛放亚铁盐溶液的试剂瓶中加入少量铁粉的目的是防止 Fe2被氧化为 Fe3。1Fe2既具有氧化性又具有还原性：如：2Fe2Cl2=2Fe32Cl，ZnFe2=Zn2Fe，FeOCO=FeCO2。2Fe3具有较强氧化性，可被还原为 Fe2或 Fe：3含 Fe2、Fe3的除杂问题：4.离子的共存问题：(1)Fe3与 I、S2等还原性离子不能大量共存。(2)Fe2与 Cl2、MnO4(H)、ClO、H2O2 等氧化性粒子不能大量共存。主要成分杂质除杂方法FeCl3(aq)FeCl2(aq)
7、加入氯水或H2O2FeCl2(aq)FeCl3(aq)加过量铁粉后过滤FeCl2(aq)CuCl2(aq)加过量铁粉后过滤【思考讨论】已知：2Fe3Fe=3Fe2，FeCu2=CuFe2，2Fe3Cu=2Fe2Cu2。用 FeCl3 溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。请探究下列问题：(1)若无固体剩余，则溶液中阳离子存在的情况如何？提示：一定存在 Fe2、Cu2，可能存在 Fe3。(2)若有固体剩余，则溶液中阳离子存在的情况如何？提示：一定存在 Fe2，可能存在 Cu2，一定不存在 Fe3。【典例】(2021济南高一检测)铁是变价元素，0 价只有还原性，2 价既有还原性又有氧化性，
8、而3 价只有氧化性。对于人体，铁是不可缺少的微量元素，但食物中的三价铁只有在被还原为亚铁后才能被吸收。实验室中进行的下列物质反应产物中，最终可以不含3 价铁的是()过量的 Fe 在 Cl2 中燃烧Fe 与过量稀硫酸反应 FeI2 溶液中通入一定量的 Cl2Fe 和 Fe2O3 的混合物溶于盐酸中A B CD【解析】选 C。过量的 Fe 在 Cl2 中燃烧，Cl2 是强氧化剂，发生反应 2Fe3Cl2=点燃 2FeCl3，产物与反应物用量无关，故一定含3 价铁；Fe 与过量稀硫酸反应，发生置换反应，氢离子的氧化性弱，只能把铁氧化为2 价铁，故不含3 价铁；因为还原性顺序为 IFe2Cl，当 Fe
9、I2 溶液中通入少量 Cl2 时，发生反应：2ICl2=2ClI2；当 FeI2 溶液中通入过量 Cl2 时，发生反应：2Fe24I3Cl2=2Fe32I26Cl，故可以不含3 价铁；Fe和 Fe2O3 的混合物溶于盐酸中，Fe2O3 溶于盐酸生成氯化铁，如果铁足量，可发生 Fe2FeCl3=3FeCl2，所以最终不一定含有3 价铁，故可以不含3 价铁。所以最终可以不含3 价铁的是。【规律方法】常见的转化反应如下：(1)FeFe2：加弱氧化剂，如 I2、H、Cu2、Fe3等。Fe2H=Fe2H2，FeCu2=Fe2Cu，Fe2Fe3=3Fe2。(2)FeFe3：加强氧化剂，如 O2、Cl2、B
10、r2 等。2Fe3Cl2=点燃 2FeCl3。(3)Fe2Fe3：加强氧化剂，如 Cl2、O2、Br2、H2O2 等。2Fe2Cl2=2Fe32Cl，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(4)Fe3Fe2：加还原剂，如 Fe、Cu、I等。Fe2Fe3=3Fe2，Cu2Fe3=Cu22Fe2。【备选例题】(2021石家庄高一检测)化学探究小组活动中，将单质 Fe、Cu 与 FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液一起放进某容器内，根据下述不同情况，填写金属或金属离子。(1)充分反应后，如果 Fe 有剩余，则溶液中不可能有_。(2)充分反应后，如果溶液中还有大量 Fe3，则还含有_，一定
11、没有_剩余。(3)充分反应后，如果容器内有较多 Cu2和相当量的 Cu，则容器内不可能有_。【解析】根据 Fe2Fe3=3Fe2，FeCu2=CuFe2，Cu2Fe3=Cu22Fe2，若 Fe 有剩余，则容器中只有 Fe2，不可能有 Fe3、Cu2。如果容器内还有大量 Fe3，则还含有 Cu2和 Fe2，一定没有 Fe 和 Cu 剩余。如果容器内有较多 Cu2和相当量的 Cu，Fe 能置换出铜，Fe3能氧化 Cu，则容器内不可能有Fe3和 Fe。答案：(1)Fe3、Cu2(2)Cu2、Fe2 Fe、Cu(3)Fe3、Fe1根据目前对铁元素价态的认识，下列所含铁元素的物质既有氧化性又有还原性是(
12、)AFe BFeCl3 CFeSO4 DFe2O3【解析】选 C。含有2 价铁元素的物质既有氧化性又有还原性。2实验活动中，某同学将足量铁粉加入由盐酸、MgCl2 溶液、FeCl3 溶液、CuCl2溶液组成的混合液中，充分反应后，铁粉有剩余，则溶液中含有大量的阳离子是()ACu2和 Fe2 BFe2和 Mg2CFe3和 Fe2DH和 Cu2【解析】选 B。加入足量铁粉所发生的反应为 Fe2Fe3=3Fe2，FeCu2=CuFe2，2HFe=Fe2H2，铁粉有剩余，则溶液中无 H、Fe3、Cu2。【拔高题组】1化学探究小组活动中做了如下三个实验：下列判断正确的是()A实验中铁作还原剂B实验中 F
13、e2既显氧化性又显还原性C实验中发生的是置换反应D上述实验证明氧化性：Fe3Fe2Cu2将铁钉放入硫酸铜溶液中向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水将铜丝放入氯化铁溶液中【解析】选 A。实验中铁作还原剂，则氧化性：Cu2Fe2；实验中 Fe2只表现还原性；实验中发生的反应为 2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，该反应不是置换反应，分析可知氧化性：Fe3Cu2。综上分析可知氧化性：Fe3Cu2Fe2。2(2021烟台高一检测)向某溶液中加入含 Fe2的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是()A该溶液中一定含有 SCNB氧化性：Fe3Cl2CFe2与 SCN
14、不能形成红色物质DFe2被氧化为 Fe3【解析】选 B。溶液中的 Fe2与加入的新制氯水发生反应：2Fe2Cl2=2Fe32Cl，故氧化性：Fe3Cl2；能使含 Fe3的溶液变为红色，说明原溶液中一定含有 SCN；因原溶液中加入含 Fe2的溶液后，无明显变化，说明 Fe2与 SCN不能形成红色物质。人体内的血红蛋白是含铁的化合物，它具有固定氧和输送氧的功能。人体若缺铁，血红蛋白含量会减少，易患缺铁性贫血。此时，可服含硫酸亚铁的药物或多食用含铁丰富的食物。1传统补铁剂第一代：以硫酸亚铁为代表的无机亚铁盐类。第二代：以乳酸亚铁为代表的小分子有机酸盐类。这两代补铁剂均是以离子形式吸收，易受到其他成分
15、的干扰。2新型补铁剂为了追求不良反应更小、吸收效果更好的新型补铁剂，科研工作者研发出了氨基酸络合铁，血红素铁，多糖铁()、多肽铁()复合物和富铁酵母等大分子复合物补铁剂。如：(1)多糖铁复合物：铁含量一般为 20%40%，能以分子形式被整体吸收，吸收率较高，胃肠道副作用小，对于缺铁性贫血具有较好的补铁效果。(2)多肽铁复合物：铁含量一般仅为 10%左右，低于硫酸亚铁等补铁剂，但铁元素生物利用率较高，也不会出现游离铁离子产生的内源性自由基对细胞膜造成损伤的情况。(3)富铁酵母：富铁酵母中铁的存在形式与人体中接近，生物利用率高，不良反应少。【问题探究】(1)血红蛋白中的铁的价态主要为几价？为什么？
16、提示：2 价，2 价铁能与 O2 结合，把 O2 运输到各组织需要的部位。(2)血红蛋白中铁若被亚硝酸盐氧化而出现人体中毒，可服用维生素 C 而解毒，其原理是什么？提示：亚硝酸盐使血红蛋白中的2 价铁变为3 价铁，不能结合氧而中毒，维生素 C 有还原性，可以将3 价铁再还原为2 价铁而解毒。学习任务二Fe2、Fe3的检验为了检验某未知溶液是不是亚铁盐溶液，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，证明该未知溶液是亚铁盐溶液。此方案是否合理？若不合理，要检验 Fe2应如何操作？提示：不合理。Fe2的检验要注意排除 Fe
17、3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。应该先加 KSCN 溶液，无现象，再通入氯气，若溶液变红色，则说明原溶液含有Fe2。Fe2、Fe3的检验方法方法Fe3+Fe2+溶液颜色(棕)黄色浅绿色现象红褐色沉淀白色沉淀灰绿色沉淀红褐色沉淀加碱溶液(如 NaOH溶液)离子方程式Fe3+3OH-=Fe(OH)3Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3方法Fe3+Fe2+现象显红色(常用方法)无明显现象,再加氯水显红色加 KSCN溶液离子方程式Fe3+3SCN-=Fe(SCN
18、)32Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3酸性 KMnO4 溶液无明显现象紫红色褪去【典例】(2021烟台高一检测)某次化学探究活动中的任务是完成甲、乙两组实验。甲组：检验含 Fe3的溶液中是否含有 Fe2；乙组：检验含 Fe2的溶液中是否含有 Fe3。下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是()选项试剂甲组乙组A新制氯水、KSCN溶液NaOH溶液B酸性KMnO4溶液KSCN溶液CKOH溶液溴水D溴水酸性KMnO4溶液【解析】选 B。甲组，在 Fe3存在的条件下检验 Fe2，要排除 Fe3的干扰。所选试剂具备下列条件：一是能与 Fe2发生有明显现象的反应；二是
19、与 Fe3不反应。溴水符合条件，实验现象是溴水颜色变浅，酸性 KMnO4 溶液也符合条件：5Fe2MnO48H=5Fe3Mn24H2O，实验现象是溶液紫红色褪去。乙组，在 Fe2存在的条件下检验 Fe3，用 KSCN 溶液检验 Fe3即可，Fe2不会造成干扰。(1)怎样用化学方法检验 FeSO4 试剂是否变质？(关键能力探究与创新)提示：FeSO4 变质就是 Fe2被空气中的氧气氧化，可用 KSCN 溶液检验是否含有Fe3。(2)如何检验溶液中既含 Fe2又含 Fe3？(关键能力探究与创新)提示：取一份待检液，滴入几滴 KSCN 溶液，溶液呈红色，说明含 Fe3；另取一份待检液，滴入几滴酸性
20、KMnO4 溶液，紫红色褪去，说明含 Fe2。【备选例题】(2021烟台高一检测)探究补铁剂主要成分：氯化血红素(含2 价铁)、富锌蛋白粉、维生素 C、乳酸、葡萄糖浆中铁元素是否变质。先取少量补铁剂，用酸性丙酮溶解后制成溶液。下列说法不正确的是()实验实验实验取待测液，加入少量KSCN溶液，无明显现象；再加入少量H2O2，溶液不变红取实验所得溶液，再加入少量KSCN溶液，无明显现象；再加入H2O2溶液，溶液变红取实验所得溶液，加入少量盐酸溶液，无明显现象，继续加入H2O2至过量，溶液先变红后褪色A.实验中加入 KSCN 溶液无明显现象，与 KSCN 溶液的用量无关B实验中加入 H2O2 溶液后
21、不变红，可能是 H2O2 被维生素 C 还原了C实验中溶液红色褪去，可能是 H2O2 将 SCN氧化了D实验说明，该补铁剂中2 价铁只有在酸性条件下才能被 H2O2 氧化【解析】选 D。实验中加入少量 KSCN 溶液与 H2O2，无明显现象；实验中取实验所得溶液再加入 KSCN 溶液，溶液仍无明显现象，说明与 KSCN 溶液的用量无关，故 A 正确；维生素 C 具有还原性，实验中加入少量 H2O2 溶液后不变红，可能是 H2O2 被维生素 C 还原了，故 B 正确；H2O2 具有强氧化性，SCN具有还原性，继续加入 H2O2 至过量，溶液先变红后褪色，溶液红色褪去，可能是H2O2 将 SCN氧
22、化了，故 C 正确；没有对照实验，无法说明中性、碱性条件下，该补铁剂中2 价铁能否被 H2O2 氧化，故 D 错误。1下列试剂能用来区分 Fe3与 Fe2的是()ANaCl BHCl CKNO3 DKSCN【解析】选 D。A、B、C 三项中的物质均不与 Fe3或 Fe2反应，故无法区分；KSCN 与 Fe3反应使溶液变成红色，而与 Fe2不反应。2(2021合肥高一检测)对化学研究活动中离子的检验方法的说法合理的是()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，然后再加入 KSCN 溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2C向某溶液中加入 NaOH 溶液，得红褐
23、色沉淀，说明溶液中含有 Fe3D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，加入 KSCN 后呈红色，说明含 Fe3，但不能说明不含有Fe2，不合理；B 项，通入 Cl2 后再加入 KSCN 溶液变红色说明所得的溶液中含Fe3，而原溶液中是否含有 Fe3、Fe2无法判断，不合理；D 项，当溶液中含有Fe2和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时，同样会出现上述现象，因为Fe(OH)2 转变成 Fe(OH)3 时，颜色很容易掩盖其他白色沉淀的现象，不合理。工业印刷电路板的制作流程如图所示，其中“蚀刻”所用的就
24、是溶液 FeCl3。(1)FeCl3 溶液蚀刻印刷电路板的反应原理是什么？写出化学方程式和离子方程式。提示：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2 2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)反应后的“蚀刻液”中含有哪些金属离子？如果要回收得到 Cu 和 FeCl3，需要怎样设计回收方案？画出流程图。提示：“蚀刻液”中含 Fe3、Cu2、Fe2。学情诊断课堂测评1(水平 1)铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛，研究铁及其化合物的应用意义重大。下列有关铁及其化合物的说法中正确的是()A赤铁矿的主要成分是 Fe3O4B铁与水蒸气在高温下的反应产物为 Fe2O3 和 H2C除去 FeCl2 溶液中的 F
25、eCl3 杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤DFe3与 KSCN 反应产生红褐色沉淀【解析】选 C。赤铁矿的主要成分是红色的 Fe2O3；铁与水蒸气在高温条件下反应生成 Fe3O4 和 H2；铁粉可将 FeCl3 还原成 FeCl2；Fe3与 NaOH 溶液反应会生成红褐色沉淀。2(水平 1)化学小组为了检验某 FeCl2 溶液是否变质，尝试可向溶液中加入的最佳试剂是()ANaOH 溶液 B铁片CKSCN 溶液D石蕊溶液【解析】选 C。氯化亚铁溶液变质是 Fe2被氧化成 Fe3，Fe3能与 SCN结合使溶液呈红色，这一反应是 Fe3的特征反应，所以可用 KSCN 溶液检验某 FeCl2 溶液是
26、否变质。3(水平 1)化学实验员将一份固体物质溶于稀盐酸后，滴加硫氰酸钾(KSCN)溶液没有颜色变化，再加入氯水即呈红色，判断此固体是()AFe BFe2O3 CFeCl3 DFe(OH)3【解析】选 A。加入 KSCN 时溶液无明显现象，则溶液中没有 Fe3，加入氯水后溶液变为红色，说明加入氯水后溶液中生成了 Fe3，故原溶液中含有 Fe2。4(水平 1)下列物质能通过化合反应直接制得的是()FeCl2 FeCl3 HClA B C D【解析】选 D。Fe2FeCl3=3FeCl2、2Fe3Cl2=点燃 2FeCl3、H2Cl2=点燃2HCl。5(水平 2)已知硝酸能将 Fe2氧化为 Fe3
27、。某同学对未知物 A 盐的水溶液进行了鉴定，实验过程及现象如图所示：现对 A、B、C、D 作出的如下推断中，不正确的是()A盐 A 一定是 FeCl3B白色沉淀 B 是 AgClC滤液 C 中一定含 Fe3D无法确定 A 中是否含有 Fe2【解析】选 A。生成白色沉淀证明 A 中含 Cl，B 为 AgCl，A 与酸化的 AgNO3溶液反应生成 C，C 遇 KSCN 生成 D(红色溶液)，则 C 中一定含 Fe3，A 中也可能含 Fe2。因为 A 中加入了酸化的硝酸银溶液，相当于有硝酸存在，硝酸可以把Fe2氧化成 Fe3。6(水平 2)铁容易氧化生锈，铁锈中的铁是正三价的，下列不能证明 Fe3的
28、氧化性的事实是()A硫酸铁溶液可溶解铁粉B常用氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板C含 Fe3的溶液遇到 KSCN 溶液时变成红色D往氯化铁溶液中通入 H2S 时出现浑浊【解析】选 C。硫酸铁溶液可溶解铁粉，反应的离子方程式为 2Fe3Fe=3Fe2，该反应属于氧化还原反应，Fe3作氧化剂，表现氧化性，故 A 项正确；氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板，反应的离子方程式为 2Fe3Cu=2Fe2Cu2，属于氧化还原反应，Fe3作氧化剂，表现氧化性，故 B 项正确；含 Fe3的溶液遇到 KSCN 溶液时变成红色，反应的离子方程式为Fe33SCN=Fe(SCN)3，故 C 项错误；往氯化铁溶液中通入 H2S
29、 可出现浑浊，反应的化学方程式为 2FeCl3H2S=2FeCl2S2HCl，属于氧化还原反应，Fe3作氧化剂，表现氧化性，故 D 项正确。7(水平 2)A、B、C 均为单质，B 与 C 反应后的产物溶于水得无色酸性溶液。B的水溶液有漂白作用且显酸性，E 可作还原剂，其浓溶液用于实验室制 B。A、B、C 之间的反应及其他反应如图所示：试填空：(1)写化学式：B_，D_，F_。(2)鉴别 D 溶液中阳离子的方法是_。(3)写出下列反应的离子方程式：AEFC：_。BFD：_。【解析】由 B 为单质，其水溶液有漂白作用且显酸性知 B 为氯气，由 E 的浓溶液用于实验室制 B 知 E 为 HCl，进而可知 C 为 H2。由 EAFC，即 HClAFH2 知 A 为金属单质且 F 为盐；由 ABD，即 ACl2D 知 D 为盐；再由 FBD，即 FCl2D 知 D、F 中 A 元素的化合价不同，即 A 为变价金属，可推出 A 为铁，经验证符合题意。答案：(1)Cl2 FeCl3 FeCl2(2)向 D 溶液中滴加 KSCN 溶液，溶液呈红色表明含 Fe3(其他合理答案也可)(3)Fe2H=Fe2H22Fe2Cl2=2Fe32Cl