資源簡介

3.1 第1課時　亞鐵鹽與鐵鹽
【學習目標】
1.了解含鐵物質在自然界中的存在形式,知道含鐵物質與社會生產、生活密切相關。
2.探究亞鐵鹽與鐵鹽的性質,能分析、解釋有關實驗現象。
3.認識亞鐵鹽與鐵鹽的還原性和氧化性,并能設計實驗進行驗證。
4.能用離子方程式表示亞鐵鹽與鐵鹽的相互轉化。
【自主預習】
一、鐵及鐵元素的存在
1.鐵元素在自然界中的含量
鐵元素在地殼中的含量處于第　　　位,僅次于　　、　　和　　元素。
2.鐵元素的存在形態
(1)游離態:如隕鐵
(2)化合態
二、亞鐵鹽和鐵鹽
1.亞鐵鹽和鐵鹽的組成
亞鐵鹽 鐵鹽
組成 含有　　的鹽 含有　　的鹽
常見物質 FeSO4·7H2O(綠色)、FeCl2等 FeCl3·6H2O(黃色)、Fe2(SO4)3(黃色)、Fe(NO3)3等
2.亞鐵鹽和鐵鹽的性質探究(以FeSO4、FeCl3為例)
(1)預測
①從物質類別預測Fe2+和F性質:
FeSO4和FeCl3都屬于鹽類,能和堿反應生成　　　　　　及　　　　。
②從化合價角度預測Fe2+和F性質:
(2)實驗驗證
①F的特征反應:F和KSCN溶液反應,溶液　　　　　　　,離子方程式:F+3SCN-Fe(SCN)3。
②亞鐵鹽的性質實驗
實驗操作 實驗現象 結論及 有關離子方程式
加入KSCN溶液,溶液　　　,滴加氯水后,溶液呈　　色 Fe2+具有　　　,離子方程式:2Fe2++Cl22F+2Cl-、F+3SCN-Fe(SCN)3
溶液由　　色變為　　色 Fe2+具有　　　,被Mn氧化成F
溶液由　　　色變為　　色 Fe2+具有　　　,離子方程式:Zn+Fe2+Fe+Zn2+
慢慢擠入NaOH溶液,生成　　　沉淀 Fe2+和堿反應生成Fe(OH)2,離子方程式:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓
③鐵鹽的性質實驗
實驗操作 實驗現象 結論及 有關離子方程式
溶液由　　色變為 　　色 F具有較強　　　　,離子方程式:2F+Fe3Fe2+
溶液紅色　　,變為　　 F具有較強　　,離子方程式:Cu+2FCu2++2Fe2+
產生　　沉淀 F和堿反應生成Fe(OH)3,離子方程式:F+3OH-Fe(OH)3↓
【參考答案】一、1.四　氧　硅　鋁
二、1.Fe2+　Fe3+　2.(1)Fe(OH)2　Fe(OH)3
(2)①顯紅色　②無現象　紅　還原性　紫紅　黃　還原性　淺綠　無　氧化性　白色　③紅　淺綠　氧化性　消失　藍色　氧化性　紅褐色
【效果檢測】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。
(1)鐵元素性質活潑,自然界中不存在單質鐵。 (　　)
(2)鐵能被磁鐵吸引,則任何金屬都能被磁鐵吸引。(　　)
(3)鐵元素在地殼中的含量排在第2位。 (　　)
(4)FeSO4溶液在空氣中長久放置后顯棕黃色。 (　　)
(5)向溶液中加KSCN溶液,溶液變為紅色,說明溶液中含Fe3+。 (　　)
(6)用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2。 (　　)
(7)在配制FeSO4溶液時,為防止FeSO4被氧化而變質,常在溶液中加入少量的鐵粉。 (　　)
【答案】(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×
(7)√
2.教材P82“鐵鍋的主要成分是鐵單質”,那么使用鐵鍋炒菜可以補充人體內的鐵元素嗎
【答案】可以,鐵與酸性物質反應生成亞鐵鹽能有效補充鐵元素。
3.Fe3O4是一種黑色固體,具有導磁性,硬度很大。它不但可以作磨料,還可作顏料和拋光劑。如何證明Fe3O4中既有+2價鐵又有+3價鐵
【答案】取一定量Fe3O4溶于稀硫酸,形成溶液,分別取少量該溶液于兩支試管中。一支試管中加入KSCN溶液,溶液變紅,說明含有Fe3+,證明Fe3O4中有+3價鐵;另一支試管中加入酸性KMnO4溶液,紫紅色褪去,說明含有Fe2+,證明Fe3O4中有+2價鐵。
【合作探究】
任務1：鐵元素的存在
情境導入　指南針是我國古代的四大發明之一,它的發明對人類的科學技術和文明的發展起了無可估量的作用。我國人民很早就知道磁鐵礦具有磁性這一特征,人們在用線懸空磁鐵礦石的過程中發現,當磁石靜止時,它的一頭總是指著北方,而另一頭總是指著南方。
　　到了戰國時期,由于戰爭連綿不斷,許多人為躲避戰亂,不得不遷徙到其他地方。可是,在行走時需要認清方向,那么人們是怎么辨識方向的 人們想到了磁石的特性,但用線懸吊起來的磁石雖然指出了南北方向,然而究竟哪邊是南哪邊是北
　　后來,有人把磁石磨成一把湯匙的形狀,放在平滑的青銅盤上,這把湯匙的柄指向南方.這樣就制成了最早的指南針。
問題生成
1.如果對含有鐵元素的物質進行分類,可以從哪些角度分類
【答案】從元素組成上分類,如單質和化合物;從物質類別上分類,如單質、氧化物、氫氧化物和鹽等;從化合價角度進行分類,如0價的鐵,+2和+3價的鐵的化合物等。
2.鐵和鐵的化合物在日常生活中具有廣泛的應用,如鐵單質可用于制作鐵鍋,亞鐵鹽可用作補鐵保健品,氧化鐵可用作粉刷墻壁的　　　　　,四氧化三鐵可用作激光打印機的墨粉和　　　　　。
【答案】紅色涂料　磁性材料
3.從化合價角度預測鐵的氧化物具有怎樣的性質。
【答案】FeO中鐵為+2價,具有還原性;Fe2O3中鐵為+3價,具有氧化性;Fe3O4中鐵為+2、+3價,既有氧化性又有還原性。
【核心歸納】
1.研究物質性質的兩個基本角度
2.鐵及其化合物的分類與性質
【典型例題】
【例1】某南極考察隊在印度洋發現了一種不尋常的魚,它的血液像水一樣無色透明。經研究發現這種魚的血液中某種元素的含量是其他魚的血液中的十分之一,這種元素是(　　)。
A.Cu　　　　B.Pb　　　　C.Ag　　　　D.Fe
【答案】D
【解析】血液顯紅色主要是因為血紅蛋白的存在,而血紅蛋白中必然含有鐵元素。根據題給信息,“該魚的血液像水一樣無色透明”可知,該魚的血液中幾乎沒有血紅蛋白,則鐵元素含量很少。
【例2】《新修本草》是我國古代中藥學著作之一,記載藥物844種,其中關于“青礬”的描述為“本來綠色,新出窟未見風者,正如琉璃……燒之赤色……”據此推測,“青礬”的主要成分為(　　)。
A.CuSO4·5H2O B.FeSO4·7H2O
C.KAl(SO4)2·12H2O D.Fe2(SO4)3·9H2O
【答案】B
【解析】由題意知,青礬呈綠色,經煅燒后,生成紅色固體。符合要求的是FeSO4·7H2O,它是綠色晶體,經高溫煅燒后生成紅棕色Fe2O3粉末。
任務2：亞鐵鹽和鐵鹽
情境導入　小明同學近幾天一直感覺頭暈目眩,身體乏力,就醫時醫生讓小明進行驗血。報告如下:
北京市醫療機構臨床檢驗結果報告單
分析項目 檢測結果 單位 參考范圍
1 鋅(Zn) 115.92 μmol·L-1 66~120
2 鐵(Fe) 6.95↓ mmol·L-1 7.52~11.82
3 鈣(Ca) 1.68 mmol·L-1 1.55~2.10
……
　　根據驗血報告,醫生給小明開了一些補鐵劑和維生素C。補鐵劑中的鐵元素是幾價鐵 應如何檢驗 為什么補鐵劑要和維生素C一起服用
問題生成
1.要檢驗該補鐵劑中鐵元素是Fe2+還是Fe3+,可選用不同檢驗方法,你能敘述出現象及結論嗎
【答案】(1)用氫氧化鈉溶液
含有Fe3+的現象及結論:將補鐵劑溶于水,滴入NaOH溶液,若出現紅褐色沉淀,則含有Fe3+。
含有Fe2+的現象及結論:將補鐵劑溶于水,滴入NaOH溶液,若生成了白色絮狀沉淀,且該沉淀迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色,則含有Fe2+。
(2)用KSCN(硫氰化鉀)溶液
含有Fe3+的現象及結論:將補鐵劑溶于水,滴入KSCN溶液,若溶液變紅,則含有Fe3+。
含有Fe2+的現象及結論:將補鐵劑溶于水,滴入KSCN溶液,無明顯現象,再滴加氯水,溶液變紅,則含有Fe2+。
2.要證明該補鐵劑中不含有Fe3+而含有Fe2+,某同學計劃選用如下幾種試劑,實驗操作時最佳順序為　　　　。
①加入足量氯水　②加入足量KMnO4溶液　③加入少量KSCN溶液
【答案】③①
【解析】加入KSCN溶液不變紅證明無Fe3+,再加氯水,若有Fe2+,則Fe2+可被氧化為Fe3+,使溶液變紅色;酸性KMnO4溶液也能氧化Fe2+,但KMnO4本身為紫紅色,使Fe3+與KSCN反應后溶液的顏色不易被觀察。
【核心歸納】
Fe2+、Fe3+的檢驗方法
(1)觀察溶液顏色法
(2)KSCN溶液和氯水法
(3)NaOH溶液法
(4)KMnO4溶液法
【典型例題】
【例3】已知下列三個實驗中均發生了化學反應:
①將光亮的鐵釘放入硫酸銅溶液中　②向硫酸亞鐵溶液中滴入幾滴雙氧水　③將銅絲放入氯化鐵溶液中。下列判斷正確的是(　　)。
A.實驗①中鐵釘作氧化劑
B.實驗②說明Fe2+具有還原性
C.實驗③中發生的是置換反應
D.上述實驗證明氧化性Fe3+>Fe2+>Cu2+
【答案】B
【解析】鐵和硫酸銅發生置換反應生成銅和硫酸亞鐵,鐵作還原劑,A項錯誤;向硫酸亞鐵溶液中滴入幾滴雙氧水,Fe2+被氧化成Fe3+,體現Fe2+的還原性,B項正確;將銅絲放入氯化鐵溶液中生成氯化亞鐵和氯化銅,不是置換反應,C項錯誤;氧化劑的氧化性強于氧化產物的氧化性,則氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,D項錯誤。
【例4】選擇合適的試劑完成甲、乙兩組實驗。
甲組:檢驗含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;
乙組:檢驗含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列試劑及加入試劑的順序能達到實驗目的的是(　　)。
　　　試劑 選項　　　 甲組 乙組
A 新制氯水、KSCN溶液 氫氧化鈉溶液
B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
C KOH溶液 溴水
D 溴水 酸性KMnO4溶液
　　【答案】B
【解析】甲組,在Fe3+存在的條件下,檢驗Fe2+時要排除Fe3+的干擾,所選試劑應具備下列條件:一是能與Fe2+發生有明顯現象的反應;二是與Fe3+不反應。酸性KMnO4溶液符合條件:5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O,現象為紫色變淺(或褪色)。乙組,在Fe2+存在的條件下,用KSCN溶液檢驗Fe3+,Fe2+無干擾。
靈犀一點：1.只含Fe2+的溶液:注意檢驗Fe2+時加入試劑的順序
待測液不變色紅色(含Fe2+,不含Fe3+)
(1)加KSCN溶液前,要注意不要加入氧化性物質使Fe2+被氧化,如H2O2、N(H+)等。
(2)氧化劑不能選用酸性KMnO4溶液,因為酸性KMnO4溶液本身顯紫紅色,對實驗現象有干擾,且酸性KMnO4溶液能氧化KSCN,即使溶液含Fe3+也不變紅色,不能證明不含Fe3+。
2.同時含有Fe2+和Fe3+的溶液:Fe2+對檢驗Fe3+無干擾,可以滴加KSCN溶液檢驗Fe3+;Fe3+對檢驗Fe2+有干擾,不能通過先加入KSCN溶液再加氯水檢驗Fe2+,通常向溶液中加入適量K3[Fe(CN)6]溶液,若產生藍色沉淀,說明含有Fe2+。
檢驗Fe2+時不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能將加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(過量氯水能氧化SCN-)。
【隨堂檢測】
1.將下列物質溶于稀鹽酸后,滴加硫氰化鉀(KSCN)溶液沒有顏色變化,再加入氯水即呈紅色的是(　　)。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　
A.Fe B.Fe2O3
C.FeCl3 D.Fe(OH)3
【答案】A
【解析】加入KSCN時溶液無明顯現象,則溶液中沒有Fe3+,加入氯水后溶液變為紅色,說明加入氯水后溶液中生成了Fe3+,故原溶液中含有Fe2+。
2.下列物質的顏色按紅棕色、黑色、紅褐色、淺綠色順序排列的是(　　)。
A.Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3、FeSO4·7H2O
B.Fe3O4、Fe2O3、FeSO4·7H2O、Fe(OH)2
C.Fe(OH)2、FeO、FeCl3·6H2O、FeSO4·7H2O
D.FeO、Fe2O3、Fe(OH)3、FeCl3·6H2O
【答案】A
3.為了檢驗某FeCl2溶液是否變質,可向溶液中加入的最佳試劑是(　　)。
A.NaOH溶液 B.鐵片
C.KSCN溶液 D.石蕊溶液
【答案】C
【解析】氯化亞鐵溶液變質是Fe2+被氧化成Fe3+,Fe3+能與SCN-結合使溶液呈紅色,這一反應是Fe3+的特征反應,所以可用KSCN溶液檢驗某FeCl2溶液是否變質。
4.工業印刷電路板的制作流程如圖所示,其中“蝕刻”所用的是FeCl3溶液。
(1)請你寫出FeCl3溶液蝕刻印刷銅板的反應原理: 　(用離子方程式表示)。
(2)由FeCl2可生成Fe或FeCl3,請寫出反應的化學方程式: 　。
(3)反應后的“蝕刻液”中含有的金屬離子有　　　　;設計回收方案從“蝕刻液”中回收得到Cu和FeCl3:　
　 。
【答案】(1)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
(2)FeCl2+ZnZnCl2+Fe,2FeCl2+Cl22FeCl3(合理答案均可)
(3)Fe3+、Fe2+、Cu2+　為從溶液中提取Cu,應向溶液中加入過量鐵粉:Fe+Cu2+Fe2++Cu、Fe+2Fe3+3Fe2+;然后用鹽酸溶解過量的鐵粉:Fe+2HClFeCl2+H2↑,過濾洗滌后得到Cu;再向濾液中通入適量氯氣即可得到FeCl3:2FeCl2+Cl22FeCl3
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