化学必修 第一册铁及其化合物第3课时导学案

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导学设计
化学小组绘制了铁及其化合物的“价—类”二维图,并表示各物质之间的转化关系,示例如下:
1.写出不同类别含铁物质之间转化的离子(化学)方程式。
(1)Fe2O3→Fe3+→Fe(OH)3→Fe3+
离子方程式: ;
;
。
(2)Fe→Fe2+→Fe3+→Fe2+
离子方程式: ;
;
。
(3)Fe(OH)2→Fe(OH)3
化学方程式: 。
2.铁及其化合物之间存在两种转化关系。
(1)含有相同价态铁元素的物质之间的转化,可以借助 反应等实现。
(2)含有不同价态铁元素的物质之间的转化,可以借助 反应实现。
[系统融通知能]
铁及其化合物的“价—类”二维图分析
(1)横向变化体现同价态不同类别(氧化物、碱、盐)之间的转化。
(2)纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化,主要体现物质的氧化性或还原性。
(3)斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化,主要体现物质的氧化性和还原性。
[题点多维训练]
1.以化合价为纵坐标,物质类别为横坐标的图像称为“价—类”二维图,在地壳中的含量仅次于铝,居第四位的元素“价—类”二维图如图所示,下列说法错误的是( )
A.a与水在常温下几乎不发生反应,但在高温下可发生置换反应
B.b和c可分别与水发生反应生成e和d
C.e在潮湿的空气中容易转变为d
D.h的某种盐是具备净水和消毒双重功能的水处理剂
2.(2025·晋中高一期末)如图是部分含铁粒子的“价—荷”二维图。下列推断不合理的是( )
A.在酸性环境中,Fe(OH)3可以变成b
B.通过化合反应和置换反应均可使Fe变成a
C.氯水可以实现a向b的转化
D.若将高铁酸根离子(FeO42-)填入图中,应该填在c的位置
3.印刷电路板(PCB)是用腐蚀液(FeCl3溶液)将覆铜板上的部分铜腐蚀而制得。一种制作PCB并将腐蚀后废液(金属离子主要含Fe3+、Cu2+、Fe2+)回收再生的流程如下。
(1)腐蚀池中发生反应的离子方程式是 。
(2)上述各池中,没有发生化学变化的是池。
(3)置换池中发生反应的离子方程式有 、 。
(4)向再生池中通入Cl2可以使废液再生,离子方程式是 ;
工业上通常用双氧水代替Cl2,这样做的优点是 。
4.铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示:
Fe2+Fe3+FeO42-
(1)Fe与过量盐酸反应可以制取FeCl2,若用反应所得的酸性溶液,实现上述①④的转化,要求产物纯净,可分别选用 (填字母)。
a.Cl2 b.Fec.Cu d.KMnO4
(2)如下化学方程式中:
Fe2O3+3NaClO+4KOH2K2FeO4(高铁酸钾)+3NaCl+2H2O
①Fe2O3是 ,具有 性。
②用单线桥表示该反应的电子转移情况。
③每转移12 ml电子可生成 ml K2FeO4。
新知探究(二)——通过实验融通铁及其化合物的相关性质
1.铁单质的还原性
2.铁盐的氧化性
3.亚铁盐的氧化性和还原性
[题点多维训练]
(2025·福建龙岩期末)某学习小组欲探究氯气与铁的反应及产物中铁元素的价态,设计并实施了以下实验:
已知:FeCl3的熔点为306 ℃,沸点为315 ℃,易溶于水并且有强烈的吸水性,能吸收空气里的水分而潮解。
Ⅰ.氯气与铁的反应
按如图连接装置并进行制备实验。
(1)按上图连接好装置,在进行 操作后,在各仪器中装入对应的试剂;开始反应时,应先点燃 装置的酒精灯(填“A”或“D”)。
(2)写出A中反应的离子方程式: 。
(3)装置B的作用是 。F应连接的装置是 (选择其中一个装置,填相应的字母)。
Ⅱ.产物中铁元素价态探究
反应结束后,将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中,加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡),充分反应后,该小组设计了以下实验探究产物中铁元素的价态。
(4)步骤ⅱ添加的试剂X为 。
(5)步骤ⅲ中所发生反应的离子方程式为。
课下请完成课时跟踪检测(二十三)
第3课时 铁及其化合物的转化关系
新知探究(一)
[导学设计]
1.提示:(1)Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O
Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓ Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O
(2)Fe+2H+==Fe2++H2↑ 2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-(或2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O)
Fe+2Fe3+==3Fe2+(或2Fe3++Cu==Cu2++2Fe2+等)
(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
2.提示:(1)复分解 (2)氧化还原
[题点多维训练]
1.选B 根据“价—类”二维图可知a为Fe,b为FeO,c为Fe2O3,d为Fe(OH)3,e为Fe(OH)2,f为亚铁盐,g为铁盐,h为高铁酸盐(FeO42-),FeO、Fe2O3与水均不反应,B错误。
2.选D 酸性环境下,Fe(OH)3能够与H+反应生成Fe3+和水,故A正确;铁与Fe3+化合得到Fe2+,铁与H+发生置换反应得到Fe2+,所以通过化合反应和置换反应均可使Fe变成a,故B正确;氯水中含有氯气,能够将Fe2+氧化生成Fe3+,故C正确;高铁酸根离子中铁元素为+6价,与c位置不符,故D错误。
3.解析:(1)腐蚀池中铜和FeCl3反应生成FeCl2、CuCl2,发生反应的离子方程式是Cu+2Fe3+==Cu2++2Fe2+。(2)题述各池中,沉降池中没有生成新物质,没有发生化学变化。(3)置换池中加入过量Fe粉,Fe和FeCl3反应生成FeCl2,Fe和CuCl2反应生成FeCl2和Cu,发生反应的离子方程式有Fe+2Fe3+==3Fe2+、Fe+Cu2+==Fe2++Cu。(4)向再生池中通入Cl2,Cl2把FeCl2氧化为FeCl3,离子方程式是2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-;工业上通常用双氧水代替Cl2,氯气有毒,双氧水无毒,优点是避免有毒气体污染环境。
答案:(1)Cu+2Fe3+==Cu2++2Fe2+ (2)沉降
(3)Fe+2Fe3+==3Fe2+ Fe+Cu2+==Fe2++Cu
(4)2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl- 避免有毒气体污染环境
4.(1)a、b (2)①还原剂 还原
②2K2FeO4(高铁酸钾)+3NaCl+2H2O ③4
新知探究(二)
1.有红色固体析出 CuSO4+Fe==FeSO4+Cu
2.棕黄 蓝绿色 Cu+2FeCl3==2FeCl2+CuCl2 淡黄 棕色 变蓝 2Fe3++2I-==2Fe2++I2
3.无色 FeCl2+Zn==ZnCl2+Fe 红色 10FeSO4+2KMnO4+8H2SO4==5Fe2(SO4)3+2MnSO4+8H2O+K2SO4、Fe2(SO4)3+6KSCN==2Fe(SCN)3+3K2SO4
[题点多维训练]
解析:本实验的目的探究氯气与铁的反应及产物;首先利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气,生成的氯气中混有HCl气体,可用饱和食盐水除去,之后用浓硫酸干燥,通入硬质玻璃管中与铁粉反应,产物在收集器中冷凝,三氯化铁易溶于水并且有强烈的吸水性,能吸收空气中的水分而潮解,所以收集之后需要连接干燥管防止空气中的水蒸气进入。(1)一套装置组装完后首先应该进行装置气密性检查;装置中含有空气,首先应该用氯气排出装置中的空气,则应先点燃A装置的酒精灯;(2)装置A中浓盐酸和二氧化锰加热反应制备氯气,离子方程式为MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O;(3)由分析可知,装置B的作用是除去氯气中的HCl气体;在反应结束后要防止氯气进入空气中,同时产品应具有吸水性,防止空气中的水蒸气进入装置E中,则F应连接的装置是c;(4)试剂X可以检验三价铁,则试剂X为KSCN溶液或硫氰化钾溶液;(5)步骤ⅲ二价铁被氧化为三价铁,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O。
答案:(1)装置气密性检查 A
(2)MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O
(3)除去氯气中的HCl气体 c
(4)KSCN溶液或硫氰化钾溶液
(5)2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O
实验
现象
化学方程式
在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液,再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿,取出铁丝
铁丝表面
实验
现象
化学方程式或
离子方程式
取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中,加入几小块铜片,振荡
铜片被腐蚀,溶液由 色变为
在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液,再滴加3滴KI溶液
溶液由 色变成 ,然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液,溶液
实验
现象
化学方程式
取3 mL FeCl2溶液加入试管中,加入几小块锌片,振荡
溶液变为
在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液,然后向试管中加入少量FeSO4溶液,观察溶液的颜色变化。当溶液紫红色褪去时,再滴加2滴KSCN溶液
溶液变