第3章物質(zhì)的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化第1節(jié)

鐵的多樣性第3課時鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)習(xí)要點(diǎn)1.從物質(zhì)類別、元素價態(tài)的角度,預(yù)測含鐵物質(zhì)性質(zhì)及物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,并能通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證、分析和解釋,培養(yǎng)科學(xué)探究與創(chuàng)新意識的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.能根據(jù)含鐵物質(zhì)的性質(zhì),分析生產(chǎn)、生活中的實(shí)際問題,如補(bǔ)鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗(yàn),印刷電路板廢液的回收利用等,培養(yǎng)科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任的化學(xué)核心素養(yǎng)。一個圖:鐵元素的“價—類”二維圖。一個檢驗(yàn):補(bǔ)鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗(yàn)。一個轉(zhuǎn)化:“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系。知識點(diǎn)一鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識全過關(guān)知識點(diǎn)一鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系一、鐵元素的“價—類”二維圖在圖中適當(dāng)位置填寫含鐵物質(zhì)的化學(xué)式,完成鐵及其化合物的“價—類”二維圖,用箭頭標(biāo)明物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。①

②

③

④

⑤

Fe

Fe2O3

Fe3+

Fe(OH)3

Fe(OH)2按要求書寫下列反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式。(1)同價態(tài)含鐵物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化①FeO→Fe2+:

。

②Fe2+→Fe(OH)2:

、

Fe(OH)2→Fe2+:

。

③Fe2O3→Fe3+:

。

④Fe3+→Fe(OH)3:

、

Fe(OH)3→Fe3+:

。

⑤Fe(OH)3→Fe2O3:

。

以上反應(yīng)①②③④一般是通過

反應(yīng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化。

FeO+2H+══Fe2++H2OFe2++2OH-══Fe(OH)2↓Fe(OH)2+2H+══Fe2++2H2OFe2O3+6H+══2Fe3++3H2OFe3++3OH-══Fe(OH)3↓Fe(OH)3+3H+══Fe3++3H2O2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O復(fù)分解(2)不同價態(tài)含鐵物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化①Fe→②Fe2O3→Fe:

。

用于除雜

④Fe(OH)2→Fe(OH)3:

。

以上反應(yīng)都是通過

反應(yīng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化。

Fe+2H+══Fe2++H2↑2Fe+3Cl22FeCl3Fe2O3+3CO2Fe+3CO24Fe(OH)2+O2+2H2O══4Fe(OH)3氧化還原二、應(yīng)用1.鐵及其化合物的制備,如工業(yè)煉鐵,實(shí)驗(yàn)室制Fe(OH)2。2.亞鐵鹽溶液的保存,如為防止FeSO4被氧化,常向溶液中加入少量

。3.物質(zhì)的檢驗(yàn)、除雜,如檢驗(yàn)Fe2+、Fe3+。鐵粉深度思考(1)如何除去FeCl3溶液中的FeCl2?提示

加入氯水或通入Cl2,離子方程式:2Fe2++Cl2══2Fe3++2Cl-。(2)如何除去Fe2(SO4)3酸性溶液中的FeSO4?提示

滴加H2O2溶液,離子方程式:2Fe2++H2O2+2H+══2H2O+2Fe3+。(3)如何除去FeCl2溶液中的Cu2+?提示

加入過量鐵粉,過濾,離子方程式:Fe+Cu2+══Cu+Fe2+。正誤判斷(1)Fe(OH)3能由可溶性鐵鹽和堿通過復(fù)分解反應(yīng)制得,也能通過化合反應(yīng)制得。(

)(2)向2

mL

0.1

mol·L-1的FeCl3溶液中加足量鐵粉,振蕩,黃色逐漸消失,加KSCN溶液顏色不變,說明還原性:Fe>Fe2+。(

)(3)除去FeCl3溶液中少量的CuCl2雜質(zhì),可向溶液中加入過量鐵粉,然后過濾。(

)(4)FeCl2不能通過化合反應(yīng)制得。(

)√√××重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度

鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化例題(2024山西大學(xué)附屬中學(xué)高一檢測)化合價和物質(zhì)類別是整理元素及化合物知識的兩個要素,可表示為“價—類”二維圖。鐵元素的“價—類”二維圖如圖所示,下列說法正確的是(

)A.工業(yè)用CO還原Fe2O3煉鐵,該反應(yīng)為置換反應(yīng)B.Fe3O4中鐵元素為+4價C.維生素C能將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,該過程中維生素C是還原劑D.Fe(OH)2濁液露置于空氣中,由白色馬上變?yōu)榧t褐色C解析

用CO還原Fe2O3,反應(yīng)物中沒有單質(zhì),該反應(yīng)不是置換反應(yīng),A項錯誤;Fe3O4中部分鐵元素顯+3價,部分鐵元素顯+2價,B項錯誤;維生素C將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+,使Fe3+發(fā)生還原反應(yīng),維生素C表現(xiàn)還原性,是還原劑,C項正確;Fe(OH)2濁液露置于空氣中,白色迅速變?yōu)榛揖G色,最后變?yōu)榧t褐色,D項錯誤。[對點(diǎn)訓(xùn)練]根據(jù)下列框圖分析,下列說法不正確的是(

)A.E2+的氧化性比M2+的氧化性弱B.在③反應(yīng)中若不加稀硫酸可能看到紅褐色沉淀C.反應(yīng)④的離子方程式可表示為E3++3SCN-══E(SCN)3↓D.反應(yīng)①中硫酸只表現(xiàn)酸性C解析

分析流程可知,M為銅,在酸性溶液中被過氧化氫氧化為銅鹽溶液CuSO4,依據(jù)Y加入KSCN溶液呈紅色說明Y中有Fe3+,和氨水反應(yīng)生成紅褐色氫氧化鐵沉淀,說明X為硫酸亞鐵溶液,推斷E為Fe。Fe2+的氧化性比Cu2+的氧化性弱,A正確;如果不加稀硫酸,則Fe2+與H2O2反應(yīng)可生成Fe(OH)3沉淀,B正確;Fe(SCN)3不是沉淀,C錯誤;反應(yīng)①中硫酸只是提供酸性環(huán)境,過氧化氫是氧化劑,D正確。思維建模

1.“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系

2.鐵及其化合物相互轉(zhuǎn)化的應(yīng)用(1)鐵及其化合物的制備①冶煉鐵:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2;②鐵鹽、亞鐵鹽的制備:Fe2O3+6HCl══2FeCl3+3H2O、2FeCl2+Cl2══2FeCl3、2Fe+3Cl22FeCl3、Fe+2HCl══FeCl2+H2↑。(2)根據(jù)“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系,判斷離子能否大量共存(3)根據(jù)“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系,分離提純物質(zhì)①FeCl3溶液(FeCl2):加足量氯水或通入足量Cl2;②FeCl2溶液(FeCl3):加足量鐵粉,充分反應(yīng)后過濾;③FeSO4溶液(CuSO4):加足量鐵粉,充分反應(yīng)后過濾;④除去廢水中Fe2+,先將廢水中的Fe2+氧化為Fe3+(如通入Cl2或加入H2O2溶液),再調(diào)節(jié)溶液的pH,使Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀過濾除去;⑤Fe2(SO4)3酸性溶液(FeSO4):滴入H2O2溶液(2Fe2++H2O2+2H+══2H2O+2Fe3+)。知識點(diǎn)二補(bǔ)鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗(yàn)基礎(chǔ)落實(shí)?必備知識全過關(guān)知識點(diǎn)二補(bǔ)鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗(yàn)1.實(shí)驗(yàn)探究:補(bǔ)鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗(yàn)(1)預(yù)測補(bǔ)鐵劑中鐵元素價態(tài)補(bǔ)鐵劑中鐵元素價態(tài)有以下3種可能:①可能為

;

②可能為

;

③可能既有+2價,又有+3價(Fe2+和Fe3+)。+2價(Fe2+)+3價(Fe3+)(2)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計及實(shí)施

實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論①取少量補(bǔ)鐵口服液于試管中,滴入KSCN溶液a.不變紅無Fe3+b.變紅有Fe3+②若出現(xiàn)現(xiàn)象a,向反應(yīng)后的溶液中滴加氯水溶液變紅有Fe2+③若出現(xiàn)現(xiàn)象b,另取補(bǔ)鐵劑滴入酸性KMnO4溶液紫紅色變淺或褪去有Fe2+紫紅色不變淺或不褪色無Fe2+注意:若為實(shí)驗(yàn)步驟②中現(xiàn)象,補(bǔ)鐵劑成分為Fe2+,未變質(zhì);若為實(shí)驗(yàn)步驟③中紫紅色變淺或褪去的現(xiàn)象,補(bǔ)鐵劑成分中含F(xiàn)e2+,補(bǔ)鐵劑部分變質(zhì);若為實(shí)驗(yàn)步驟③中紫紅色不變淺或不褪去的現(xiàn)象,補(bǔ)鐵劑全部變質(zhì)。2.鐵元素與人體健康

鐵元素的生理功能鐵是人體中含量

的生命必需微量元素,其中以血紅蛋白的功能最為顯著。血紅蛋白分子中含有

,具有載氧功能

缺鐵的危害如果人體缺鐵,就會出現(xiàn)

科學(xué)合理食用富鐵食品及補(bǔ)鐵人體內(nèi)的鐵元素主要來源于食物,動物血、肝臟、骨髓以及菠菜、紅棗等食物含鐵豐富,可以多食用維生素C具有

,可以將Fe3+還原成人體可以吸收的Fe2+,所以食用維生素C含量較高的食物有利于人體對鐵元素的吸收

最高Fe2+貧血還原性名師點(diǎn)撥(1)補(bǔ)鐵劑中鐵元素的化合價是+2價,具有還原性,因維生素C的還原性比Fe2+強(qiáng),因此補(bǔ)鐵劑與維生素C一起服用,可以防止補(bǔ)鐵劑中的Fe2+被氧化。(2)補(bǔ)鐵口服液中的抗氧化劑(維生素C)有還原性,也可以使酸性KMnO4溶液褪色。深度思考1.在驗(yàn)證補(bǔ)鐵口服液中是否含有Fe2+的實(shí)驗(yàn)中,向溶液中加入酸性KMnO4溶液,紫紅色褪色,則一定證明含有Fe2+嗎?提示

不一定。因?yàn)檠a(bǔ)鐵口服液中的抗氧化劑(維生素C)有還原性,也可以使酸性KMnO4溶液褪色。2.堿性氧化物是否都能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的堿?提示

堿性氧化物不一定都能溶于水與水反應(yīng),如FeO、Fe2O3都難溶于水,與水不反應(yīng),因此不能與水反應(yīng)生成相應(yīng)的堿。正誤判斷(1)血紅蛋白分子中的鐵元素價態(tài)為+2價。(

)(2)食用富含維生素C的食物有利于人體對鐵元素吸收,是利用維生素C的氧化性。(

)(3)向補(bǔ)鐵口服液中滴加KSCN溶液,溶液變?yōu)榧t色,則補(bǔ)鐵口服液中鐵元素的價態(tài)只有+3價。(

)√××重難突破?能力素養(yǎng)全提升探究角度

鐵元素的檢驗(yàn)例題(2024山東肥城一中高一聯(lián)考)鐵是人體必需的微量元素,嚴(yán)重缺鐵時需要服用補(bǔ)鐵劑。實(shí)驗(yàn)小組為研究某補(bǔ)鐵劑中鐵元素的價態(tài),設(shè)計并進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn):【查閱資料】Ⅰ.該補(bǔ)鐵劑不溶于水,但能溶于人體中的胃液(含鹽酸)。Ⅱ.KSCN中的硫元素為-2價。Ⅲ.Fe(OH)3受熱分解生成Fe2O3。(1)將補(bǔ)鐵劑碾碎的目的是

。

(2)試劑1是

,試劑2是

。

(3)加入試劑2后溶液變?yōu)闇\紅色,說明溶液①中含有

。(4)能證明溶液①中含有Fe2+的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是

。

(5)補(bǔ)全在上述條件下Fe2+與H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:

H++

Fe2++

H2O2══

+

(6)甲同學(xué)猜測深紅色溶液③迅速變?yōu)闊o色溶液④的原因,可能是溶液中的SCN-與H2O2發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。甲同學(xué)猜測的理論依據(jù)是

。

增大接觸面積,使其充分溶解鹽酸KSCN溶液Fe3+加入H2O2溶液后,溶液②由淺紅色變成深紅色2212Fe3+2H2OSCN-中硫元素為-2價,具有還原性;H2O2中氧元素為-1價,具有氧化性

解析

將補(bǔ)鐵劑碾碎,然后向其中加入足量鹽酸,使二者充分接觸發(fā)生反應(yīng),看到溶液幾乎無色,向與鹽酸反應(yīng)后的溶液中加入KSCN溶液,看到溶液顯淺紅色,說明其中含有少量Fe3+,然后加入氧化劑H2O2,看到溶液變?yōu)樯罴t色,說明該溶液中同時含有Fe2+,H2O2將Fe2+氧化為Fe3+。(1)將補(bǔ)鐵劑碾碎的目的是增大接觸面積,使其用鹽酸溶解時充分反應(yīng)。(2)根據(jù)上述分析可知試劑1是鹽酸,試劑2是KSCN溶液。(3)由于Fe3+與SCN-反應(yīng)產(chǎn)生紅色物質(zhì)Fe(SCN)3,所以加入試劑2后溶液變?yōu)闇\紅色,說明溶液①中含有Fe3+。(4)能證明溶液①中含有Fe2+的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是:加入H2O2溶液后,溶液②由淺紅色變成深紅色,說明溶液中有更多的Fe3+生成,是Fe2+被H2O2氧化產(chǎn)生的。(5)在該反應(yīng)中Fe元素化合價由反應(yīng)前Fe2+中的+2價變?yōu)榉磻?yīng)后Fe3+的+3價;O元素化合價由反應(yīng)前H2O2中的-1價變?yōu)榉磻?yīng)后H2O中的-2價,所以Fe2+、Fe3+的系數(shù)是2,H2O2的系數(shù)是1,然后根據(jù)電荷守恒可知H+的系數(shù)是2,最后根據(jù)原子守恒可知H2O的系數(shù)是2,則配平后的離子方程式為2H++2Fe2++H2O2══2Fe3++2H2O。(6)甲同學(xué)猜測深紅色溶液③迅速變?yōu)闊o色溶液④的原因,可能是溶液中的SCN-與H2O2發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。甲同學(xué)猜測的依據(jù)是SCN-中硫元素為-2價,具有還原性;H2O2中氧元素為-1價,具有氧化性,二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)消耗SCN-,導(dǎo)致溶液紅色褪去。[對點(diǎn)訓(xùn)練]下列有關(guān)物質(zhì)檢驗(yàn)方法不合理的是(

)A.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不變色,滴加氯水后溶液顯紅色,該溶液中一定含有Fe2+B.用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)FeCl3溶液中是否含有FeCl2C.檢驗(yàn)綠礬晶體是否已氧化變質(zhì),可將綠礬晶體溶于稀硫酸后滴加KSCN溶液,再觀察溶液是否變紅D.向某溶液中加入NaOH溶液產(chǎn)生紅褐色沉淀,說明溶液中含有Fe3+B解析

向含有Fe2+的溶液中加入KSCN溶液,溶液不變色,加入氯水后,Fe2+被氧化為Fe3+,溶液顯紅色,A項正確;Cl-也能和酸性KMnO4溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)從而使溶液的紫紅色褪去,B項錯誤;若綠礬變質(zhì)則晶體中會有Fe3+,綠礬晶體溶于稀硫酸后再加KSCN溶液,若溶液顯紅色,說明晶體變質(zhì),C項正確;Fe3+遇到OH-生成Fe(OH)3紅褐色沉淀,D項正確。學(xué)以致用隨堂檢測全達(dá)標(biāo)12345題組1鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化1.(2024鄭州外國語學(xué)校高一檢測)下列物質(zhì)能通過化合反應(yīng)制取的是(

)①FeCl2

②Fe2(SO4)3

③Fe3O4

④Fe(OH)2

⑤Fe(OH)3

⑥FeS

⑦FeCl3A.①②③④⑤⑥ B.①③⑤⑥⑦C.③⑤⑥⑦

D.③④⑤⑥⑦B12345解析

①FeCl2可通過化合反應(yīng)制得2FeCl3+Fe══3FeCl2;②Fe2(SO4)3不能通過化合反應(yīng)制得;③Fe3O4可通過化合反應(yīng)制得3Fe+2O2Fe3O4;④Fe(OH)2不能通過化合反應(yīng)制得;⑤Fe(OH)3可以通過化合反應(yīng)制得4Fe(OH)2+O2+2H2O══4Fe(OH)3;⑥FeS可通過化合反應(yīng)制得Fe+SFeS;⑦FeCl3可通過化合反應(yīng)2Fe+3Cl22FeCl3制得。123452.(2024山東肥城一中高一聯(lián)考)下列離子方程式正確的是(

)A.將氨水滴入FeCl3溶液中:Fe3++3OH-══Fe(OH)3↓B.氧化鐵與鹽酸反應(yīng):Fe2O3+6H+══2Fe3++3H2OC.向FeCl3溶液中加入鐵粉:Fe+Fe3+══2Fe2+D.向氯化亞鐵溶液中通入Cl2:Fe2++Cl2══Fe3++2Cl-B解析

將氨水滴入FeCl3溶液中的離子反應(yīng)為Fe3++3NH3·H2O══

Fe(OH)3↓+3,故A錯誤;氧化鐵與鹽酸反應(yīng)的離子反應(yīng)為Fe2O3+6H+══2Fe3++3H2O,故B正確;向FeCl3溶液中加入鐵粉的離子反應(yīng)為Fe+2Fe3+══3Fe2+,故C錯誤;向氯化亞鐵溶液中通入Cl2的離子反應(yīng)為2Fe2++Cl2══2Fe3++2Cl-,故D錯誤。123453.鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下,下列說法不正確的是(

)A.反應(yīng)①屬