2022年高一化學（魯科版）必修1教學案：第2章 第3節(jié)3課時 探究鐵及其化合物的氧化性或還原性(含答案)

2022年高一化學（魯科版）必修1教學案：第2章 第3節(jié)3課時 探究鐵及其化合物的氧化性或還原性(含答案) 細讀教材記主干一、鐵單質(0價)只具有還原性，如Fe與稀硫酸反應(寫離子方程式)：Fe2H=Fe2H2。二、三價鐵通常具有氧化性，如FeCl3溶液與Fe、Cu反應的離子方程式分別為2Fe3Fe=3Fe2，2Fe3Cu=Cu22Fe2。三、二價鐵通常既具有氧化性，又具有還原性。(1)如FeCl2溶液與Zn的反應中，F(xiàn)eCl2作氧化劑，該反應的離子方程式為：Fe2Zn=Zn2Fe；(2)FeCl2溶液與Cl2的反應中，F(xiàn)eCl2作還原劑，該反應的離子方程式為 2Fe2Cl2=2Fe32Cl。 重點剖析1鐵 2鐵的氧化物化學式FeOFe2O3Fe3O4俗名-鐵紅磁性氧化鐵色態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體鐵的價態(tài)2 價3 價的Fe為 2 價，的Fe為 3 價水溶性難溶難溶難溶穩(wěn)定性不穩(wěn)定，在空氣里加熱迅速被氧化：6FeOO22Fe3O4穩(wěn)定穩(wěn)定續(xù)表化學式FeOFe2O3Fe3O4與稀鹽酸反應FeO2H= Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O共性高溫時，都能被C、CO、H2、Al等還原劑還原，還原過程中，鐵的化合價逐漸降低，最終都生成鐵3.鐵的氫氧化物 特別提醒(1)由于3價鐵元素具有氧化性，F(xiàn)e(OH)3與還原性酸發(fā)生氧化還原反應，而不是酸堿中和反應；由于2價鐵元素具有還原性，F(xiàn)e(OH)2與氧化性酸發(fā)生氧化還原反應，而不是酸堿中和反應?？傊?，酸與堿之間的反應并不一定是中和反應。(2)Fe(OH)2在空氣中易被氧化為Fe(OH)3，在制備時要隔絕空氣。典例印證例題1根據(jù)以下反應，寫出各物質的化學式及的方程式。 (1)A是_，B是_，C是_，D是_。(2)化學反應方程式：_。離子方程式：_。離子方程式：_。解析根據(jù)顏色來推斷相關物質，紅棕色粉末A為Fe2O3，B為Fe，藍色溶液中含Cu2，故紅色固體C為Cu。答案(1)Fe2O3FeCuFeCl2(2)Fe2O33CO2Fe3CO2FeCu2=Fe2CuFe2H=Fe2H2題中各種物質的顏色是推斷該題的關鍵，對鐵及其各種化合物的顏色應熟記并熟練應用。1下列物質能將Fe3轉化為Fe2的有()新制氯水鐵銅稀硫酸A B C D解析：選CFe、Cu具有還原性，可把Fe3還原為Fe2。重點剖析1Fe、Fe2、Fe3之間的相互轉化特別提醒(1)溶液中Fe3與Cu等不活潑金屬反應時，F(xiàn)e3只能轉化為Fe2。 (2)溶液中Fe3與較活潑金屬如Zn、Al等反應時，金屬單質足量時：Fe3Fe2Fe，金屬單質不足時：Fe3Fe2。2Fe2、Fe3的檢驗 特別提醒(1)檢驗鐵的氧化物固體中是否含F(xiàn)e2或Fe3時，應先加酸(一般用稀硫酸)溶解。(2)若溶液中有Fe3，此時檢驗溶液中是否含有Fe2時，應選擇酸性KMnO4溶液。典例印證例題2回答下列問題：(1)除去銅粉中混有的鐵粉，可選用的試劑為_。 AFeCl3溶液BH2SO4溶液CCuSO4溶液 DNaOH溶液涉及反應的離子方程式為_。(2)為了檢驗某未知溶液是否是FeCl2溶液，一位同學設計了以下實驗方案加以證明。方案：向一支裝有該未知溶液的試管中先通入氯氣，再滴加KSCN溶液，溶液呈現(xiàn)紅色，證明該未知溶液是FeCl2溶液。回答以下問題：你認為此方案是否合理_(填“合理”或“不合理”)，若不合理，要檢驗Fe2應如何操作？_(若填“合理”，則此空不答)。(3)現(xiàn)向一支裝有FeCl2溶液的試管中滴加氫氧化鈉溶液，可觀察到的現(xiàn)象是_，有關的化學方程式為_，_。(4)實驗室在保存FeCl2溶液時為了防止FeCl2溶液變質，經(jīng)常向其中加入鐵粉，其原因是(用離子方程式表示)_。解析(1)由于FeCl3不僅與Fe反應，而且與Cu反應，故A項不符；H2SO4和CuSO4溶液均與Fe反應而不與Cu反應，故可除去銅粉中混有的鐵粉；NaOH與Cu、Fe均不反應，無法除雜。(2)Fe2的檢驗要注意排除Fe3的干擾，若先通Cl2再滴加KSCN溶液，溶液呈現(xiàn)紅色說明溶液中有Fe3，但無法說明Fe3來源于Fe2還是原溶液。(3)FeCl2與NaOH發(fā)生反應生成的Fe(OH)2最終轉化為Fe(OH)3。(4)FeCl2中的Fe2易被氧化成Fe3，有鐵粉可防止Fe3生成。答案(1)B、C2HFe=Fe2H2、FeCu2=CuFe2(2)不合理先加KSCN溶液，無現(xiàn)象，再通入氯氣，溶液變紅色，則原溶液含有Fe2(3)出現(xiàn)白色沉淀，迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色FeCl22NaOH=Fe(OH)22NaCl4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(4)2Fe3Fe=3Fe2(1)Fe2遇KSCN溶液不變紅。(2)檢驗Fe2 時應先加KSCN溶液，后通Cl2而不能先通Cl2后加KSCN溶液，防止Fe3干擾驗證。(3)保存Fe2的鹽溶液，應加入鐵粉，防止氧化。2要證明溶液中不含F(xiàn)e3而可能含有Fe2，進行如下實驗操作時最佳順序為()加入足量氯水加入足量KMnO4溶液加入少量KSCN溶液ABCD解析：選C先加入少量KSCN溶液，若溶液不變紅，則證明無Fe3；再加入氯水，如有Fe2則被氧化為Fe3，與KSCN反應生成血紅色物質。KMnO4溶液也能氧化Fe2，但其本身是紫色，使顏色變化不易觀察。題組一鐵及其化合物的性質1判斷正誤(1)鐵元素在地殼中含量位于第三位。()(2)在工業(yè)中煉制鐵單質，所以自然界中無游離態(tài)鐵。()(3)工業(yè)煉鐵，需加入還原劑。()(4)鋼和鐵都是鐵的合金，鋼不易生銹，生鐵易生銹，鐵銹的主要成份是Fe3O4。()答案：(1)×(2)×(3)(4)×2在稀硫酸中加入銅粉，銅粉不溶解，再加入下列固體粉末：FeCl2、Fe2O3、Zn、Fe2(SO4)3，銅粉可溶解的是()ABCD解析：選B要使銅粉溶解，必須有強氧化性物質存在。加后發(fā)生反應Fe2O33H2SO4=Fe2(SO4)33H2O，加入后Fe2(SO4)3溶解，均可發(fā)生離子反應2Fe3Cu=2Fe2Cu2使銅粉溶解。3(1)向FeCl2溶液中通入Cl2，現(xiàn)象是：溶液由_變?yōu)開。(2)寫出足量的Cl2與Fe反應的化學方程式：_，寫出Fe與稀H2SO4反應的離子方程式：_。答案：(1)淺綠色棕黃色(2)2Fe3Cl2點燃,2FeCl3Fe2H=Fe2H2題組二Fe2、Fe3的相互轉化及檢驗4有NaCl、KSCN、NaOH、AgNO3四種溶液，只用一種試劑就可把它們鑒別開來，這種試劑是()AFeCl3溶液 BNa2CO3溶液C氯水 D鹽酸解析：選A四種溶液中分別滴入FeCl3溶液時的現(xiàn)象依次是：無現(xiàn)象、溶液變紅色、生成紅褐色沉淀、生成白色沉淀。5在FeCl3和CuCl2混合液中，加入過量的鐵粉，充分反應后，溶液中的金屬離子是()AFe2 BFe3和Fe2CCu2和Fe2 DCu2解析：選A氧化性Fe3>Cu2，加入過量鐵粉，發(fā)生反應：2Fe3Fe=3Fe2，F(xiàn)eCu2=CuFe2，則溶液中金屬離子是Fe2。一、選擇題1下列物質與鐵反應只生成3價鐵的化合物的是()ACl2B鹽酸CO2 DCuSO4解析：選AFeFe3的轉化需強氧化劑；O2與Fe反應生成的是Fe3O4，鹽酸、CuSO4與Fe發(fā)生置換反應，生成的是2價鐵的化合物。2在鐵與Cl2反應中，下列說法正確的是()AFe做還原劑、被還原，Cl2做氧化劑、被氧化BFeCl3既是氧化產(chǎn)物，又是還原產(chǎn)物C1 mol Fe參加反應，電子轉移2NA個D氧化劑和還原劑的物質的量為23解析：選Bn氧化劑n還原劑323下列物質能將Fe2氧化為Fe3，且能使單質Fe由0價變?yōu)?價的是()A氫氣 B氯氣C濃鹽酸 D稀硫酸解析：選B只有B項氯氣符合題目要求：2Fe2Cl2=2Fe32Cl，2Fe3Cl22FeCl3。4下列鐵的單質或化合物中，鐵元素只有氧化性的是()AFe BFeCl2CFe3O4 DFeCl3解析：選D氧化性與元素化合價的關系是：元素顯示最高價態(tài)時只有氧化性。5下列各組離子在溶液中能大量共存的是()AFe3、Na、Cl、OHBH、Fe2、SO、NOCFe2、Fe3、Cl、SCNDCu2、Fe2、Cl、SO解析：選DA項，F(xiàn)e33OH=Fe(OH)3；B項，NO在酸性環(huán)境中有強氧化性，能將Fe2氧化成Fe3，C項，F(xiàn)e3 與SCN不能大量共存。6下列離子方程式書寫正確的是()A鐵跟稀硫酸反應Fe6H=2Fe33H2B向氯化亞鐵溶液中通入氯氣Fe2Cl2=Fe32ClC向氯化鐵溶液中加入適量鐵粉Fe3Fe=Fe2D三氯化鐵溶液跟過量NaOH溶液反應Fe33OH=Fe(OH)3解析：選DA項中不能生成Fe3，B、C兩項電荷不守恒。7某溶液中可能存在Mg2、Fe2、Fe3，加入NaOH溶液，開始時有白色絮狀沉淀生成，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，下列結論正確的是()A一定有Fe2，一定沒有Fe3、Mg2B一定有Fe3，一定沒有Fe2、Mg2C一定有Fe3，可能有Fe2，一定沒有Mg2D一定有Fe2，可能有Mg2，一定沒有Fe3解析：選D加入NaOH溶液，開始時有白色絮狀沉淀生成，白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色的現(xiàn)象是溶液中含有亞鐵離子的特性，若有Fe3，則產(chǎn)生氫氧化鐵的紅褐色沉淀會掩蓋Fe(OH)2的白色，所以不可能存在，而Mg(OH)2是白色沉淀，有可能存在。8下列敘述正確的是()鐵能被磁鐵吸引人體內的血紅蛋白中含鐵元素 Fe在純氧中燃燒可得Fe2O3Fe2O3不可與水反應得Fe(OH)3，所以不能通過化合反應制Fe(OH)3 Fe(OH)2在空氣中加熱，可得FeOABC D解析：選A鐵能被磁鐵吸引；人體血紅蛋白含鐵元素；中鐵在純氧中燃燒得到的是Fe3O4；Fe(OH)3可通過4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3化合反應制得；Fe(OH)2在空氣中加熱，得到的是Fe2O3。9在AgNO3、Fe(NO3)3和Cu(NO3)2的混合溶液中，加入一定量的鐵粉，充分反應后，有少量金屬析出，過濾后往濾液中滴入鹽酸，有白色沉淀產(chǎn)生，則析出的金屬是(提示：氧化性強弱比較Fe3>Ag>Cu2)()ACu BAgCCu和Ag DFe和Cu解析：選B當向濾液中加入HCl有白色沉淀生成，則證明溶液中含Ag，則析出的金屬為Ag，因為氧化性強弱比較：Fe3>Ag>Cu2。當加入Fe粉，F(xiàn)e先與Fe(NO3)3反應：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2，當Fe(NO3)3反應完全后，F(xiàn)e再與AgNO3反應，F(xiàn)e2AgNO3=Fe(NO3)22Ag，當Ag完全變?yōu)锳g后，F(xiàn)e最后與Cu(NO3)2反應。10雙選由5 mol Fe2O3、4 mol Fe3O4和3 mol FeO組成的混合物，加入純鐵1 mol并在高溫下和Fe2O3反應。若純鐵完全反應，則反應后混合物中 FeO與Fe2O3的物質的量之比可能是()A43 B32C31 D21解析：選B、C此題考查了化學計算知識。分析題給混合物和高溫下發(fā)生的反應，可知當Fe2O3Fe=3FeO時，反應后混合物中含有6 mol FeO、4 mol Fe2O3，則FeO與Fe2O3的物質的量之比為32；當發(fā)生反應：4Fe2O3Fe3Fe3O4時，剩余Fe2O3的量為1 mol，故FeO、Fe2O3物質的量比為31，故B、C可能。二、非選擇題11某物質A的水溶液有如下性質： 根據(jù)以上實驗現(xiàn)象分析可得：(1)A是_，B是_，C是_。(填化學式)(2)通入氯氣后溶液變?yōu)榧t色的離子方程式是_。解析：A與Ag反應生成不溶于稀硝酸的白色沉淀，說明沉淀為AgCl，A中必定含有Cl。而往濾液C中加KSCN溶液后無現(xiàn)象，但通入氯氣后溶液變?yōu)榧t色，說明通入氯氣后溶液中生成了Fe3，F(xiàn)e3從何而來是解決問題的關鍵。通入氯氣后才會出現(xiàn)Fe3，說明原溶液中一定含有Fe2。答案：(1)FeCl2AgClFe(NO3)2(2)2Fe2Cl2=2Fe32Cl，F(xiàn)e33SCN=Fe(SCN)312氧化還原反應在工農業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有廣泛運用。(1)人通過呼吸作用吸入氧氣，氧化體內的葡萄糖(C6H12O6)提供能量以維持生命活動，反應為：C6H12O66O26CO26H2O能量，請寫出該反應中的還原劑：_。(2)罐頭廠在裝食物罐頭時，通常要添加一些對人體無害的防腐劑，防止食物被空氣中的氧氣氧化而變質。此類食物防腐劑應具有_。(填“氧化性”或“還原性”)(3)Fe3在工業(yè)上有重要用途。例如印刷電路板由高分子材料和銅箔復合而成，可用FeCl3溶液作“腐蝕劑”刻制印刷電路。寫出反應的離子方程式：_。(4)缺鐵性貧血患者應補充Fe2，補鐵劑通常以硫酸亞鐵的形式，而硫酸鐵則無這種藥效。用硫酸亞鐵制成藥片時外表包一層特殊的糖衣，這層糖衣的作用是_。如果藥片已經(jīng)失效，應如何檢驗？寫出主要操作與現(xiàn)象：_。解析：本題考查氧化還原反應的有關概念及判斷。氧化劑指的是所含元素化合價降低的反應物，還原劑指的是所含元素化合價升高的反應物；一般而言，強氧化劑易被還原，強還原劑易被氧化。Fe3的檢驗方法是向其中加KSCN溶液，若溶液變紅，說明有Fe3。答案：(1)葡萄糖(C6H12O6)(2)還原性(3)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(4)保護膜，防止硫酸亞鐵被氧化為硫酸鐵將藥片溶于水，向溶液中滴加KSCN溶液，若溶液顯紅色，說明已經(jīng)失效，若溶液不顯紅色，說明未失效13如圖所示裝置可用來制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時顏色的變化。實驗時必須使用鐵屑和6 mol·L1的硫酸溶液，其他試劑任選。填寫下列空白：(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中應預先加入的試劑是_，A中反應的離子方程式是_。(2)實驗開始時應先將活塞E_(填“打開”或“關閉”)，C中收集到氣體的主要成分是_。(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程：_。(4)拔去裝置B中的橡皮塞，使空氣進入，寫出B中發(fā)生的有關反應的化學方程式：_。解析：為了防止Fe(OH)2被空氣中的O2氧化，必須先將裝置中的空氣排凈，因此先在A裝置中加入鐵屑，F(xiàn)eH2SO4=FeSO4H2，打開活塞E，利用生成的H2將裝置中的空氣排凈，然后關閉E，氣體將A中的FeSO4溶液壓入B瓶，F(xiàn)eSO42NaOH=Fe(OH)2Na2SO4。答案：(1)鐵屑Fe2H=Fe2H2(2)打開H2(3)打開活塞E，將硫酸溶液滴入燒瓶中與鐵屑反應，待裝置中空氣排凈后，關閉E(4)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)314(1)鐵是人體必需的微量元素，目前市售補鐵營養(yǎng)品較多，某研究性學習小組對補鐵劑中鐵的含量進行了測定。提供藥品：FeCl2溶液(淺綠色)、FeCl3溶液(黃色)、鐵粉、銅粉、KSCN溶液、氯水。儀器自選將補鐵劑中的Fe2轉化成Fe3，結合你所選的試劑寫出相關的離子方程式：_。若將Fe3轉化成Fe2，結合你所選的試劑寫出相關的離子方程式：_。(2)“服用維生素C，可使食物中的三價鐵離子還原成二價鐵離子”這句話指出維生素C在這一反應中作_劑，具有_性。(3)某同學根據(jù)鐵元素價態(tài)特點，提出這樣一個觀點：氯氣與鐵粉反應，當Cl2足量時生成FeCl3，當鐵粉足量時產(chǎn)物是FeCl2，為驗證該觀點是否正確，該同學將一定質量鐵粉與Cl2恰好完全反應得到一固體物質，然后通過實驗確定其成分。探究過程如下：提出假設：假設1：該固體物質是FeCl2。假設2：該固體物質是_。設計實驗方案：取少量固體物質于燒杯中，加適量水溶解，得到溶液A，然后取兩份A溶液分別進行實驗，實驗現(xiàn)象與結論如表所示：實驗方法實驗現(xiàn)象結論在A溶液中加KSCN溶液固體物質中有FeCl3在酸性KMnO4溶液中加少量A溶液酸性KMnO4溶液顏色無明顯變化固體物質中不含_根據(jù)上述實驗結論，寫出Cl2與鐵粉加熱時發(fā)生反應的化學方程式_。解析：(1)將Fe2轉化成Fe3，需用氧化劑Cl2，將Fe3轉化成Fe2加入鐵粉或銅粉均可以實現(xiàn)。(2)維生素C將FF，說明維生素C具有還原性，作還原劑。(3)Cl2與鐵粉反應產(chǎn)物可能是FeCl3或FeCl2，加入KSCN溶液呈紅色可證明有Fe3，加入酸性KMnO4溶液，若紅色不退去，證明不含F(xiàn)e2。答案：(1)2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe3Fe=3Fe2或2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)還原還原(3)FeCl3溶液呈紅色FeCl22Fe3Cl22FeCl3