1、第3课时 利用“价态二维图”认识铁及其化合物的关系(提升课时)能力形成合作探究铁及其化合物的关系1铁及其化合物的“价类”二维图：2铁及其化合物之间的主要转化关系：3从物质分类的角度理解铁及其化合物的性质(1)Fe2O3、FeO 都是碱性氧化物，能与酸反应生成盐和水。Fe2O36H=2Fe33H2O；FeO2H=H2OFe2。(2)FeSO4 和 FeCl3 都属于盐类，能和碱反应生成 Fe(OH)2 及 Fe(OH)3。Fe22OH=Fe(OH)2；Fe33OH=Fe(OH)3。(3)Fe(OH)2 和 Fe(OH)3 均属于碱，能与酸反应生成盐和水。Fe(OH)22H=Fe22H2O；Fe(
2、OH)33H=Fe33H2O。4从化合价的角度理解铁及其化合物的氧化性和还原性：(1)Fe 单质中铁元素化合价为 0 价，仅具有还原性FeCu2=Fe2CuFe2H=H2Fe22Fe3Cl2=2FeCl33Fe4H2O(g)=高温 Fe3O44H2(2)Fe2O3 中的铁元素为高价态，具有氧化性，因而可用还原剂将其还原为铁单质。例：3COFe2O3=高温2Fe3CO2。(3)Fe2化合价可以升高到3 价，表现为还原性，也可以降低到 0 价，表现为氧化性。(4)Fe3是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为2 或 0 价，具有氧化性。(5)Fe(OH)2 具有还原性，能被氧化为 Fe(OH)3：4F
3、e(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。【典例】如图为铁及其化合物的“价类”二维图。(1)填写二维图缺失的类别_和化学式_。(2)某同学利用以下试剂研究 FeCl3 性质，进行了如下预测：Cl2 Fe NaOH H2SO4 AgNO3从物质类别上看，FeCl3 属于_，可能与_发生反应(填序号)；从化合价角度看，Fe3具有_性，可能与_发生反应(填序号)。(3)某工厂用 FeCl3 溶液腐蚀镀有铜的绝缘板生产印刷电路，其化学原理为如下反应：Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2用单线桥表示电子转移：_。反应中 FeCl3 作_剂，理由是_。写出该反应的离子方程式_。【解析】(1)Fe 为
4、金属单质，则为单质；铁的氢氧化物有 Fe(OH)2 和 Fe(OH)3 两种，则为 Fe(OH)3；(2)从物质类别上看，FeCl3 属于盐，可能与氢氧化钠和硝酸银反应；从化合价角度看，Fe3化合价处于最高价态，具有氧化性，可发生还原反应，可能与铁发生反应；(3)反应 Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2 为氧化还原反应，Cu 失电子，化合价升高，发生氧化反应，作还原剂；Fe 元素化合价由3 价降低到2 价，得电子，化合价降低，发生还原反应，FeCl3 作氧化剂，用单线桥表示电子转移为Cu2F2eeCl3=CuCl22FeCl2；反应中 FeCl3 中 Fe 元素化合价由3 价降低到2 价
5、，得电子，化合价降低，发生还原反应，作氧化剂；反应的离子方程式为 Cu2Fe3=Cu22Fe2。答案：(1)单质 Fe(OH)3(2)盐 氧化(3)Cu2F2eeCl3=CuCl22FeCl2氧化 铁元素的化合价由3 价变为2 价Cu2Fe3=Cu22Fe2 某工程师为了从上题(3)使用过的腐蚀废液中回收铜，并获得氯化铁晶体，准备采用下列步骤：试剂 a 是_(用化学式表示)；操作用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒和_。上述流程中操作包括蒸发浓缩、_、过滤、洗涤。提示：要回收腐蚀废液中的铜，需加入还原剂，且不能引入新的杂质，故试剂a 是铁(Fe)；固液分离采用过滤操作，操作为过滤，用到的玻璃仪器有烧杯
6、、玻璃棒和漏斗；上述流程中操作为从溶液中得到晶体，操作包括蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤。答案：Fe 漏斗 冷却结晶 化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素，可表示为“价类”二维图。铁元素的“价类”二维图如图所示，下列说法正确的是()A.工业上用 CO 还原 Fe2O3 炼铁，该反应为置换反应BFe3O4 中铁元素为4 价C维生素 C 能将 Fe3转化为 Fe2，该过程中维生素 C 作还原剂DFe(OH)2 浊液露置于空气中，由白色立即变为红褐色【解析】选 C。用 CO 还原 Fe2O3，反应物中没有单质，故该反应不是置换反应，A 项错误；Fe3O4 中部分铁元素显3 价，部分铁元素
7、显2 价，B 项错误；维生素 C 将 Fe3转化为 Fe2，使 Fe 元素发生还原反应，维生素 C 表现出还原性，作还原剂，C 项正确；Fe(OH)2 浊液露置于空气中易被空气氧化，白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，D 项错误。1某“铁基脱氧剂”的主要成分是还原 Fe 粉，使用一段时间后部分 Fe 粉会变质为Fe2O3。将一包使用过一段时间后的脱氧剂用稀盐酸浸泡，浸泡过程中粉末表面有大量细小无色气泡产生。(1)溶液中的反应有：Fe2H=Fe2H2、Fe2O36H=2Fe33H2O、_。(2)甲同学用如下方法验证了溶液中 Fe2的存在：取少量上层清液，加入某试剂 X，出现白色沉淀，并很快变为灰
8、绿色，将沉淀倾倒在滤纸上，沉淀逐渐变为红褐色。试剂 X 为_。滤纸上沉淀变化反应的化学方程式为_。(3)乙同学另取少量上层溶液，滴加氯水后溶液呈棕黄色，再滴加 KSCN 溶液，溶液变红。滴加氯水后溶液变棕黄的离子方程式为_。丙同学认为 Fe3不一定是由氯水反应得到的，理由是_，改进方案是_。【解析】(1)使用过一段时间的脱氧剂含 Fe 和 Fe2O3，用稀盐酸浸泡发生的反应有 Fe2H=Fe2H2、Fe2O36H=2Fe33H2O、2Fe3Fe=3Fe2；(2)白色沉淀很快变为灰绿色，逐渐变为红褐色，是白色的 Fe(OH)2 被氧化成红褐色的 Fe(OH)3 的过程，则试剂 X 为 NaOH
9、溶液或氨水等。滤纸上沉淀变化的反应方程式为 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3；(3)据(1)中反应可知，上层溶液中有 Fe2、可能有 Fe3，滴加氯水后溶液呈棕黄色的离子方程式为 2Fe2Cl2=2Fe32Cl，再滴加 KSCN 溶液变红，Fe3可能是原溶液中的，也可能是由氯水和 Fe2反应生成的。若先滴加 KSCN 溶液无明显现象，后滴加氯水溶液变红，则可证明 Fe3是氯水氧化 Fe2生成的。答案：(1)2Fe3 Fe=3Fe2 (2)NaOH 溶液(或氨水等)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)2Fe2Cl2=2Fe32Cl原上层溶液中可能含有 Fe3先滴加
10、KSCN 溶液无明显现象，后滴加氯水，溶液变红2某同学为了检验家中的两种补铁药(成分均为 FeSO4)是否变质，查阅了有关资料，得知 SCN、Fe2能被酸性 KMnO4 溶液氧化而使酸性 KMnO4 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，在一支试管中加入酸性 KMnO4 溶液，在另一支试管中加入 KSCN 溶液。请完成下列问题：(1)若滴入酸性 KMnO4 溶液后褪色，滴入 KSCN 溶液后不变红，能得到什么结论？提示：补铁药没有变质。(2)若滴入酸性 KMnO4 溶液后不褪色，滴入 KSCN 溶液变红，能得到什么结论？提示：补铁药
11、完全变质。(3)若滴入酸性 KMnO4 溶液后褪色，滴入 KSCN 溶液变红，能得到什么结论？提示：补铁药部分变质。(4)能不能将酸性KMnO4溶液和KSCN溶液滴入同一支试管中进行验证，为什么？提示：不能。酸性 KMnO4 溶液呈紫红色，影响 Fe3的检验；KSCN 具有还原性，影响 Fe2的检验。版本借鉴资源拓展【鲁科版】P84【研究物质性质的两个基本角度】在研究物质的性质时，可以从物质类别、物质所含核心元素的化合价这两个基本角度预测物质可能具有的性质，并通过实验进行验证。【鲁科版】P87【铁及其化合物之间存在两种转化关系】含有相同价态铁元素的物质之间的转化，可借助复分解反应等实现；含有不
12、同价态铁元素的物质之间的转化，可借助氧化还原反应实现。某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、0.1 molL1 FeCl3 溶液、0.1 molL1FeCl2溶液、KSCN 溶液、新制氯水，探究 Fe2、Fe3的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。(1)用所给试剂写出体现 Fe2具有还原性的反应的化学方程式_。(2)设计实验方案，完成下列表格。探究内容实验方案实验现象探究 Fe3具有氧化性取少量 0.1 molL1FeCl3 溶液，往溶液中加入足量铁粉，再加入少量 KSCN 溶液加入铁粉后，溶液颜色变为_。加入 KSCN 溶液后，溶液_(3)该兴趣小组为说明“Fe2具有氧化性”，提出
13、了向 FeCl2 溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为_。(4)某反应中反应物与生成物有 Fe3、Mn2、H、MnO4、H2O 和一种未知离子X，已知 MnO4在反应中得到电子，则 X 离子是_。【解析】(1)在反应中 Fe2作还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂，所以选用氯水，反应为 2FeCl2Cl2=2FeCl3。(2)向 FeCl3 溶液中加入铁粉，发生的反应为 2Fe3Fe=3Fe2，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向 FeCl2 溶液中滴加硫氰化钾溶液不变红。(3)向 FeCl2 溶液中加入锌粉，离子反应为 ZnFe2=FeZn2。(4)已知 MnO4得电子，故 MnO4是氧化剂，Mn2为还原产物，则题目提供的 Fe3是氧化产物，故还原剂为 Fe2，即 X 为 Fe2。答案：(1)2FeCl2Cl2=2FeCl3(2)浅绿色 不变色(3)Fe2 Zn=Zn2 Fe(4)Fe2
