高中化学人教版 (2019)必修 第一册铁及其化合物第2课时学案设计

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册铁及其化合物第2课时学案设计，共17页。
导学设计
1.Fe3+、Fe2+的检验
2.Fe3+、Fe2+的性质探究
(1)从化合价角度预测Fe3+和Fe2+的性质
①Fe3+——降低到 价或0价,具有 性
②
(2)实验探究
[系统融通知能]
1.Fe3+、Fe2+的检验
2.检验Fe2+的注意事项
(1)只含Fe2+的溶液
检验Fe2+加入试剂的顺序
待测液不变色红色(含Fe2+、不含Fe3+)。
①加KSCN溶液前,防止加氧化性物质,使Fe2+被氧化。如H2O2、NO3-(H+)等。
②氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液,原因:酸性KMnO4溶液本身显紫红色,对Fe(SCN)3红色有干扰;酸性KMnO4溶液能氧化KSCN,溶液不变红色,不能证明不含Fe2+。
(2)同时含有Fe2+和Fe3+的溶液
Fe2+对检验Fe3+无干扰,可以滴加KSCN溶液检验Fe3+;Fe3+对检验Fe2+有干扰,不能采用加KSCN溶液检验Fe2+,通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪色说明含有Fe2+。
(3)检验铁的氧化物中是否有+2价铁时
正确的思路为少量固体溶液紫色褪去。
①步骤a中不能选用盐酸,原因是酸性KMnO4溶液可以氧化盐酸。
②步骤a中,不能选用稀HNO3,原因是稀HNO3可以将Fe2+氧化为Fe3+。
3.亚铁盐和铁盐的性质
(1)
(2)
[题点多维训练]
题点(一) Fe2+、Fe3+的性质及其检验
1.为了检验某FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入( )
A.NaOH溶液B.铁片
C.KSCN溶液D.石蕊溶液
2.将铁的化合物溶于盐酸,滴加KSCN溶液不发生颜色变化,再加入适量氯水,溶液立即呈红色,该铁的化合物可能是( )
A.Fe2O3B.FeCl3C.Fe2(SO4)3 D.FeO
3.(2025·昆明高一期末)为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质,分别取少量样品溶于盐酸,再进行下列实验,其中结论正确的是( )
A.若滴加KSCN溶液,溶液变红,说明铁粉变质
B.若滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明铁粉未变质
C.若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,说明铁粉全部变质
D.若滴加KSCN溶液,溶液未变红;再滴加氯水,溶液变红,说明铁粉全部变质
4.(2023·浙江6月选考)氯化铁是一种重要的盐,下列说法不正确的是( )
A.氯化铁属于弱电解质
B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板
C.氯化铁可由铁与氯气反应制得
D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
5.某化学兴趣小组利用铁粉、锌粉、0.1 ml·L-1 FeCl3溶液、0.1 ml·L-1FeCl2溶液、KSCN溶液和新制氯水来探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性,并利用实验结论解决一些问题。
(1)用上述所给物质写出体现Fe2+具有还原性的化学方程式: 。
(2)设计实验方案,完成下列表格。
(3)该兴趣小组为探究“Fe2+具有氧化性”,提出了向FeCl2溶液中加入锌粉,该反应的离子方程式为 。
题点(二) Fe2+、Fe3+性质的实验探究
6.某研究小组欲探究Fe2+能否与H2O2溶液反应。
[查阅资料]
ⅰ.Fe2+具有较强的还原性,O2具有较强的氧化性。
ⅱ.Fe3+遇SCN-可生成Fe(SCN)3,Fe(SCN)3溶液呈红色,可用于Fe3+的检验。
[提出猜想]
(1)该小组同学经过讨论后,认为H2O2溶液可以与FeSO4溶液反应,请从化合价的角度加以解释: 。
[设计实验]
(2)实验Ⅰ:在试管中加入FeSO4溶液和H2O2溶液,再加入KSCN溶液,发现溶液 ,该小组同学认为Fe2+和H2O2溶液反应生成了Fe3+。
(3)甲同学注意到盛放FeSO4溶液的试剂瓶中有空气,因此不同意该结论,他的理由是 。
重新设计实验:
实验Ⅱ:在试管中加入FeSO4溶液,然后加入KSCN溶液,发现溶液无明显变化,再加入H2O2溶液,发现溶液变红。
[获得结论]
(4)H2O2溶液 (填“能”或“不能”)氧化Fe2+。
[发现异常]
乙同学继续向实验Ⅱ所得溶液中滴加H2O2溶液,发现溶液褪色。
小组同学经过重新查阅资料后,发现H2O2溶液可以将SCN-氧化为SO42-。乙同学设计实验Ⅲ并证实了该资料中的说法。
(5)补全实验Ⅲ的方案:在试管中加入H2O2溶液,加入KSCN溶液,再加入 ,产生 。
[总结反思]
(6)该小组同学经过讨论后,提出了Fe2+的检验方法:取待测液于试管中, ,
证明待测液含有Fe2+。
(7)从上述实验中可以得出结论:在物质性质的检验中,应注意 (至少写出两条)
对实验结果的影响。
新知探究(二)——Fe2+与Fe3+的相互转化
1.Fe、Fe2+、Fe3+的转化关系
铁元素不同价态之间的转化需要通过氧化还原反应来实现,氧化剂、还原剂的强弱不同,转化产物也不同。
2.铁的转化在除杂方面的应用
应用化学
人体内的血红蛋白是含铁的化合物,铁元素化合价的变化使血红蛋白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。
1.血红蛋白具有固定氧和输送氧的功能。
血红蛋白中的铁的化合价主要为 价,原因为 。
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解毒,其原理是什么?
[题点多维训练]
1.除去FeCl2溶液中少量的FeCl3,最好的办法是( )
A.加入氢氧化钠溶液B.通入氯气
C.加入铜粉D.加入铁粉
2.已知氧化性:Fe3+>Cu2+。向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在。下列判断中正确的是( )
A.剩余固体中可能没有铜
B.反应后的溶液中可能含有Fe3+
C.反应后的溶液中一定含有Cu2+
D.反应后的溶液中一定含有Fe2+
3.验证Fe3+与Fe2+能够相互转化。
下列分析不合理的是( )
A.解释现象ⅰ的反应:2Fe3++Fe==3Fe2+
B.实验②与③可以调换顺序
C.溶液变红涉及的反应:Cl2+2Fe2+==2Cl-+2Fe3+、Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3
D.氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+
4.在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入铁粉与铜粉的混合物。
(1)若金属无剩余,则溶液中一定存在的金属阳离子有 ,可能存在的有 。
(2)若剩余固体中有铁和铜,则溶液中一定存在的金属阳离子有 ,一定不存在 。
(3)若剩余固体中只有铜,则溶液中一定存在的金属阳离子有 ,可能存在的有 ,一定不存在 。
命题热点——检验食品中的铁元素
铁是人体必需的微量元素。食用富含铁元素的食品,可以补充人体所需的铁元素。结合所学的知识,通过化学实验的方法检验食品中的铁元素,体验实验研究的一般过程和化学知识在实际中的应用,是高考常见的命题方式。

1.铁元素在人体中的作用
成年人体内含有4~5克铁。铁是合成血红蛋白的主要原料之一。血红蛋白的主要功能是把新鲜氧气运送到各组织。铁缺乏时不能合成足够的血红蛋白,造成缺铁性贫血。铁还是体内参与氧化还原反应的一些酶和电子传递体的组成部分,如过氧化氢酶和细胞色素都含有铁。
2.人体中铁元素的主要来源
(1)动物内脏(特别是肝脏)、血液、鱼、肉类等。
(2)植物性食品中的大豆、绿叶蔬菜、紫菜、黑木耳、南瓜子、芝麻等。
3.常用的+2、+3价铁离子的检验方法
(1)直接观察法
(2)显色反应法
(3)强碱沉淀法
(4)强氧化剂法
4.检验菠菜中含有的铁元素
[实验仪器]
研钵、烧杯、剪刀、漏斗、玻璃棒、试管、滴管、滤纸。
[实验试剂]
菠菜、蒸馏水、稀硝酸、KSCN溶液。
[实验步骤]
(1)取新鲜的菠菜10 g,将菠菜剪碎后放在研钵中研磨,然后倒入烧杯中,加入30 mL蒸馏水,搅拌。将上述浊液过滤,得到的滤液作为实验样品。
(2)取少许实验样品加入试管中,然后加入少量稀硝酸(稀硝酸具有氧化性),再滴加几滴KSCN溶液,振荡,观察到溶液 。
结论:菠菜中 铁元素。
[思考讨论]
(1)在实验中由于菠菜汁有颜色,所以对于实验现象的观察有一定的影响,想一想可以怎么改进这个实验。

(2)实验中加入稀硝酸的目的是什么?

[题点多维训练]
1.某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的食品情况,设计了如下实验方案:
(1)试剂1的主要成分的化学式是 。
(2)加入新制氯水后溶液红色加深的原因是 (用离子方程式表示)。
(3)该同学在实验中加入了过量氯水,放置一段时间后,发现深红色褪去,现对褪色原因进行探究。
①提出假设
假设1:溶液中的+3价铁被氧化为更高价态的铁;
假设2: 。
②设计方案
为了对所提出的假设2进行验证,请写出一种实验方案: 。
(4)应用拓展
实验室在保存硫酸亚铁溶液时,常向其中加入少量的铁粉,原因是 (用离子方程式表示)。
2.某兴趣小组同学为探究黑木耳的含铁量,进行如下实验。
已知:ⅰ.黑木耳富含蛋白质、糖类、卵磷脂、铁及一些还原性物质(如维生素C)等。每100 g黑木耳含铁高达185 mg。
ⅱ.紫红色的KMnO4溶液在酸性条件下具有强氧化性,其还原产物是无色的Mn2+。
Ⅰ.为确定黑木耳中含有铁元素,甲同学设计实验方案如下。
(1)步骤②得到滤液A的操作是 。
(2)步骤④检验Fe3+所用试剂是 溶液。
(3)下列有关上述实验能得到的结论是 (填字母)。
a.黑木耳中一定含Fe2+和Fe3+
b.滤液A中一定含Fe2+和Fe3+
c.白色沉淀中一定含Fe(OH)2
Ⅱ.为测定黑木耳中铁元素的含量,乙同学设计实验方案如下。
(4)可选做试剂B的物质是 (填字母)。
a.Na b.Znc.Fe d.Cu
(5)步骤⑦中观察到的实验现象是
,反应的离子方程式是 。
(6)若乙同学实验操作规范,但测得的含铁量远大于实际的含量,其可能的原因是 。
课下请完成课时跟踪检测(二十二)
第2课时 铁盐 亚铁盐
新知探究(一)
[导学设计]
1.棕黄 浅绿 红色 红色
2.(1)①+2 氧化 ②还原 氧化 (2)棕黄 浅绿 不变红色 红色 2Fe3++Fe==3Fe2+ 2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3
[题点多维训练]
1.选C FeCl2变质会被氧化为FeCl3,Fe3+遇KSCN溶液变红色,故可用KSCN溶液检验溶液是否变红色,来判断是否变质。
2.选D 由题意可知溶于盐酸后溶液中只有Fe2+没有Fe3+,只有FeO溶解在盐酸中能得到Fe2+:FeO+2H+==Fe2++H2O。
3.选A 若滴加KSCN溶液,溶液变红,说明溶液中含有铁离子,可以确定还原铁粉被氧化变质,故A正确;若滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明溶液中无铁离子,但还原铁粉有可能被氧化为亚铁离子,故B错误;氯水具有强氧化性,可以把亚铁离子氧化为铁离子,亚铁离子来源可能是铁与盐酸反应,故不能确定是部分氧化还是全部氧化还是没有被氧化,故C错误;若滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,说明溶液中不含铁离子,含有亚铁离子,亚铁离子来源可能是铁与盐酸反应,故D错误。
4.选A 氯化铁能完全电离出铁离子和氯离子,属于强电解质,A错误;氯化铁溶液与铜反应生成氯化铜和氯化亚铁,可用来蚀刻铜板,B正确;氯气具有强氧化性,氯气与铁单质加热生成氯化铁,C正确;向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,继续加热呈红褐色,铁离子发生水解反应可得到氢氧化铁胶体,D正确。
5.(1)2FeCl2+Cl2==2FeCl3 (2)浅绿色 不变红
(3)Fe2++Zn==Zn2++Fe
6.解析:(1)H2O2中氧元素为-1价,具有强氧化性,FeSO4中铁元素为+2价,具有还原性,即H2O2能将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+。(2)由于溶液中生成了Fe3+,故滴加KSCN溶液会出现红色。(3)空气中的O2具有较强的氧化性,也能将Fe2+氧化,会对H2O2氧化Fe2+的实验造成干扰。(4)结合实验Ⅱ,试管中加入FeSO4溶液和KSCN溶液,溶液无明显变化,说明Fe2+未被氧化,再加入H2O2溶液,溶液变红,说明生成了Fe3+,由此可判断H2O2溶液能氧化Fe2+。(5)由于H2O2溶液能将SCN-氧化为SO42-,设计实验Ⅲ的目的是验证SO42-的存在,操作为在试管中先加入H2O2溶液,再加入KSCN溶液,最后加入BaCl2溶液,若产生白色沉淀则说明有SO42-存在。(6)检验Fe2+时可取待测液于试管中,加入NaOH溶液,生成白色沉淀,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,说明溶液中存在Fe2+。(7)从题给实验中可以得出结论:在物质性质的检验中,应注意加入物质的顺序、空气中的氧气等对实验结果的影响。
答案:(1)H2O2中氧元素为-1价,在反应中可以降低为-2价,为氧化剂,FeSO4中铁元素为+2价,在反应中可以升高为+3价,为还原剂 (2)变红 (3)空气中的O2具有较强的氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+ (4)能 (5)BaCl2溶液 白色沉淀 (6)加入NaOH溶液,生成白色沉淀,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色 (7)加入物质的顺序、空气中的氧气
新知探究(二)
[应用化学]
1.提示:+2 +2价铁能与O2结合,把O2运输到各组织需要的部位。
2.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。
[题点多维训练]
1.选D 因为铁离子能和铁反应生成亚铁离子,化学方程式为2FeCl3+Fe==3FeCl2,故可用铁除去FeCl2溶液中少量的FeCl3。
2.选D 氧化性:Fe3+>Cu2+,还原性:Fe>Cu,加入铁粉后,Fe先与Fe3+反应,该过程中没有固体生成,Fe3+反应完后,Fe再与Cu2+反应生成Fe2+和Cu,故若充分反应后仍有固体存在,则该固体中一定含有铜,A错误;Fe3+能和铁、铜反应,则反应后的溶液中不可能含有Fe3+,B错误;若反应后的固体中有铁粉剩余,则反应后的溶液中不含Cu2+,C错误;反应后的固体中必有铜,反应后的溶液中一定不含Fe3+,一定含有Fe2+,D正确。
3.选B FeCl3能和铁反应生成FeCl2,离子方程式为2Fe3++Fe==3Fe2+,A正确;实验②与③不能调换顺序,否则不能排除Fe3+的干扰,无法检验Fe2+,B错误;溶液变红是因为氯气氧化Fe2+为Fe3+,Fe3+与SCN-结合,涉及的反应为Cl2+2Fe2+==2Cl-+2Fe3+、Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3,C正确;根据氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+,D正确。
4.(1)Fe2+、Cu2+ Fe3+ (2)Fe2+ Cu2+、Fe3+
(3)Fe2+ Cu2+ Fe3+
命题热点
4.[实验步骤]变红色 含有
[思考讨论](1)可以先将菠菜灼烧成灰,再溶解、过滤进行实验。
(2)将菠菜汁里的铁元素变成三价铁离子,从而进行检验。
[题点多维训练]
1.解析:(1)向淡黄色溶液中加入试剂1生成了淡红色溶液,说明食品中的部分FeSO4被空气中的O2氧化生成了Fe3+,Fe3+与KSCN溶液反应生成红色Fe(SCN)3。(2)淡红色溶液中还含有较多的Fe2+,向其中加入新制氯水时,Cl2将Fe2+氧化为Fe3+,2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-,溶液中Fe3+浓度增大,生成的Fe(SCN)3浓度也增大,Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3,溶液红色加深。(3)①实验中加入过量氯水,放置一段时间后,深红色褪去,说明Fe(SCN)3逐渐消失,而Fe(SCN)3的生成与Fe3+、SCN-有关,根据假设1,溶液中的+3价铁被Cl2氧化为更高价态的铁,分析SCN-中各元素的化合价可知,S为-2价,C为+4价,N为-3价,所以SCN-也具有还原性,故也可能是SCN-被过量的氯水氧化导致深红色褪去。②假设Fe3+没有被氧化,而是SCN-被氧化,只要向褪色后的溶液中补充SCN-,若出现红色,说明假设2成立;若不出现红色,说明假设2不成立。(4)实验室在保存硫酸亚铁溶液时,由于FeSO4易被空气中的O2氧化,所以常向其中加入少量的铁粉防止其氧化,2Fe3++Fe==3Fe2+。
答案:(1)KSCN
(2)2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3
(3)①SCN-被过量的氯水氧化
②取少量褪色后的溶液于洁净的试管中,滴加过量KSCN溶液,若出现红色,则说明假设2成立,若不出现红色,则说明假设2不成立
(4)2Fe3++Fe==3Fe2+
2.解析:(1)难溶性固体和液体的分离可采用过滤的方法,因此步骤②得到滤液A的操作是过滤。(2)一般用KSCN溶液检验铁离子,实验现象是溶液变为红色,则步骤④检验Fe3+所用试剂是KSCN溶液。(3)根据步骤③中产生蓝色沉淀可知滤液A中含有亚铁离子,则白色沉淀中含有Fe(OH)2;根据步骤④可知滤液A中含有铁离子,由于在灼烧过程中亚铁离子可能被氧化为铁离子,所以黑木耳中不一定含有铁离子,a错误,b、c正确。(4)滤液A中含有铁离子,需要利用还原剂将其转化为亚铁离子,且不能影响滤液A中铁元素的含量,也不能干扰亚铁离子与酸性高锰酸钾的反应。金属钠在溶液中反应生成NaOH,NaOH与铁离子反应生成沉淀,得不到亚铁离子,a错误;金属锌与铁离子、亚铁离子和酸性高锰酸钾均反应,b错误;金属铁和铁离子反应生成亚铁离子,增大了铁元素的含量,c错误;金属铜与铁离子反应生成亚铁离子和铜离子,且不会影响亚铁离子与酸性高锰酸钾的反应,d正确。(5)酸性高锰酸钾溶液与亚铁离子反应生成铁离子、锰离子和水,则步骤⑦中观察到的实验现象是酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去,反应的离子方程式是5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O。(6)由于黑木耳中含有其他还原性物质,如维生素C,导致消耗高锰酸钾溶液的体积增加,所以测得的含铁量远大于实际的含量。
答案:(1)过滤 (2)KSCN (3)bc (4)d
(5)酸性高锰酸钾溶液紫红色褪去
5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O
(6)黑木耳中还含有其他还原性物质(或黑木耳中还含有维生素C)
离子
Fe3+
Fe2+
溶液的颜色
色
色
实验操作
实验现象
溶液变成
开始无明显现象,滴加新制氯水后溶液变成
离子方程式
Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3
2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-、
Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3
实验
操作
实验
现象
加入铁粉后,溶液由 色变为 色,试管中有黑色固体,再滴加KSCN溶液,溶液
向上层溶液中滴加新制氯水,溶液变成
离子
方程式
Fe2+
Fe3+
观察法
浅绿色
棕黄色
加碱法
(NaOH)
①现象:白色絮状沉淀灰绿色红褐色沉淀
②反应:Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓(白色);
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3(红褐色)
①现象:红褐色沉淀
②反应:Fe3++3OH-==
Fe(OH)3↓(红褐色)
显色法
(SCN-)
①现象:加入KSCN溶液无明显现象,再滴入氯水变成红色溶液
②反应:2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-;
Fe3++3SCN-== Fe(SCN)3(红色)
①现象:加入KSCN溶液,溶液变为红色
②反应:Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3(红色)
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 ml·L-1FeCl3溶液,向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
价态变化
转化关系
反应方程式
0→+2
0→+3
Fe→Fe2+
Fe→Fe3+
Fe+2H+==Fe2++H2↑
2Fe+3Cl22FeCl3
+2→
+3
+2→0
Fe2+→Fe3+
Fe(OH)2→
Fe(OH)3
FeO→Fe
2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
FeO+COFe+CO2
+3→0
+3→+2
Fe2O3→Fe
Fe3+→Fe2+
3CO+Fe2O32Fe+3CO2
2Fe3++Fe==3Fe2+
主要物质
少量杂质
除杂方法
Fe2+
Fe3+
加过量铁屑后过滤
FeCl3
FeCl2
加氯水或H2O2
Fe2+
Cu2+
加过量铁屑后过滤
按下列顺序实验
对应现象
①向FeCl3溶液中加入适量铁粉
②滴加KSCN溶液
③再滴加几滴氯水
ⅰ.溶液由棕黄色变为浅绿色
ⅱ.溶液无明显变化
ⅲ.溶液变红