資源簡介

3.1 第3課時　鐵及其化合物之間的轉化關系
【學習目標】
1.從物質類別、元素價態的角度,依據復分解反應和氧化還原反應原理,預測鐵及其化合物的性質與轉化關系。
2.能夠設計實驗探究補鐵劑中鐵元素價態的檢驗。
3.了解鐵與人體健康的密切關系。
【自主預習】
1.鐵及其化合物的“價—類”二維圖
各序號代表的反應的化學方程式或離子方程式如下:
①Fe+2H+H2↑+Fe2+(氧化還原反應)
②3Fe+2O2Fe3O4(氧化還原反應)
③3CO+Fe2O32Fe+3CO2(氧化還原反應)
④FeO+2H+Fe2++H2O (復分解反應)
⑤Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O (復分解反應)
⑥Fe2++2OH-Fe(OH)2↓(復分解反應)
⑦4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3(氧化還原反應)
⑧Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O (復分解反應)
⑨2Fe3++Fe3Fe2+(氧化還原反應)
⑩2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-(氧化還原反應)
Fe3++3OH-Fe(OH)3↓(復分解反應)
Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2O (復分解反應)
總結:a.相同價態鐵元素的物質之間的轉化可借助　　　　反應實現。
b.不同價態鐵元素的物質之間的轉化可借助　　　　反應實現。
2.補鐵劑中鐵元素價態的檢驗
實驗步驟 實驗現象 實驗結論
取少量補鐵口服液于試管中,滴入KSCN溶液 A.不變紅 　　
B.變紅 　　
若出現現象A,向反應后的溶液中滴加氯水 　　　 　　
若出現現象B,另取補鐵劑滴加酸性KMnO4溶液 紫紅色褪去 　　
紫紅色不褪去 　　
【參考答案】1.復分解　氧化還原
2.無Fe3+　有Fe3+　溶液變紅　有Fe2+　有Fe2+
無Fe2+
【效果檢測】
1.判斷正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。
(1)FeCl2與FeCl3溶液可以用NaOH溶液或KSCN溶液鑒別。 (　　)
(2)檢驗溶液中的Fe2+可以先加氯水再加KSCN溶液觀察溶液是否變紅。 (　　)
(3)FeCl3溶液中加入Fe,反應的離子方程式為F+Fe2Fe2+。 (　　)
【答案】(1)√　(2)×　(3)×
2.利用鐵鹽和亞鐵鹽與堿反應制備鐵的氫氧化物,發生的化學反應一般屬于哪種反應類型
【答案】屬于復分解反應。
3.用下圖所示的密封裝置來制備氫氧化亞鐵。
具體操作:注射器A吸入NaOH溶液后用硅膠塞封口,再用注射器B將FeSO4溶液緩慢推入注射器A中,使兩溶液混合反應。
(1)用硅膠塞封口的原因是什么
　　【答案】防止空氣進入。
　(2)配制硫酸亞鐵溶液時加入維生素C(100 mL溶液中加入半片維生素C),其目的是什么
【答案】維生素C具有還原性,可以防止亞鐵離子被氧化。
4.用FeCl3溶液腐蝕印刷電路板上的銅,所得溶液:
　(1)若無銅剩余,則溶液中陽離子存在的情況如何
【答案】一定存在Fe2+、Cu2+,可能存在Fe3+。
　(2)若有銅剩余,則溶液中陽離子存在的情況如何
【答案】一定存在Fe2+、Cu2+,一定不存在Fe3+。
【合作探究】
任務：鐵及其化合物之間的轉化關系
情境導入　鐵是人體中含量最高的生命必需微量元素,承擔著極其重要的生理功能。如果人體內的鐵不足以供給生命活動需要,就會引起貧血。鐵在人體中以+2價形式存在,如果血紅蛋白分子中的Fe2+被氧化為Fe3+,這種血紅蛋白分子就會喪失載氧能力,人體出現缺氧癥狀。
為了防止缺鐵性貧血,可服用補鐵劑,市售補鐵劑有多種,如硫酸亞鐵片、葡萄糖酸亞鐵糖漿、乳酸亞鐵口服液等,服用時,與維生素C同服,可促進鐵的吸收。
問題生成
1.補鐵劑所含鐵鹽中鐵元素的價態有幾種可能
【答案】三種:Fe2+、Fe3+、Fe2+和Fe3+。
2.補鐵劑中為什么加入較多的維生素C
【答案】人體只能吸收Fe2+,而Fe2+易被氧化為Fe3+,維生素C具有還原性,可防止Fe2+被氧化。
3.如何驗證某補鐵劑溶液中含Fe2+而不含Fe3+
【答案】取少量溶液置于試管中,先加幾滴KSCN溶液,溶液不變為紅色,證明補鐵劑中不含Fe3+;再加過量氧化劑(補鐵劑中存在較多的抗氧化物質,如維生素C等),溶液變紅色,證明補鐵劑中含有Fe2+。
4.向補鐵劑中加入酸性高錳酸鉀溶液,根據溶液褪色能否確定一定有Fe2+
【答案】不能。補鐵劑中一般添加抗氧化物質,如維生素C具有還原性,也能使酸性高錳酸鉀溶液褪色。
5.你能為貧血患者的日常生活提出一些建議嗎
【答案】①補鐵劑與維生素C同時服用;②多吃含鐵的食物,如動物血、肝臟、骨髓、蛋黃、菠菜、木耳、紅棗、大豆等;③使用鐵鍋做飯等。
【核心歸納】
1.Fe2+、Fe3+、Fe之間的相互轉化關系:
2.鐵、銅及其化合物在溶液中的共存規律
(1)Fe能與Fe3+、Cu2+發生反應,因而當溶液中有鐵粉剩余時,溶液中不可能大量存在Fe3+、Cu2+。由于氧化性Fe3+>Cu2+,所以向含Fe3+、Cu2+的混合溶液中加入鐵粉,鐵先與Fe3+反應;由于還原性Fe>Cu,所以向含Fe3+的溶液中加入Fe、Cu混合物,Fe先反應。
(2)Cu能與Fe3+發生反應,因此當有Cu剩余時,溶液中不可能大量存在Fe3+。
(3)Fe2+與Fe3+、Cu2+、Fe、Cu均能大量共存。
【典型例題】
【例1】部分含鐵物質的分類與相應化合價關系如圖所示。下列推斷不合理的是(　　)。
A.a可與e反應生成b
B.b既可被氧化,也可被還原
C.可將e加入濃堿液中制得d的膠體
D.可存在b→c→d→e→b的循環轉化關系
【答案】C
【解析】由圖示可知,a為0價的單質Fe,b為亞鐵鹽,c為Fe(OH)2,d為Fe(OH)3,e為鐵鹽。Fe+2Fe3+3Fe2+,a可與e反應生成b,A項不符合題意;Fe2+為中間價態,既可被氧化,也可被還原,B項不符合題意;向鐵鹽e中加入濃堿液得到的是Fe(OH)3沉淀,C項符合題意;Fe2+Fe(OH)2Fe(OH)3Fe3+Fe2+,D項不符合題意。
【例2】某實驗小組向1 mL 0.1 mol·L-1FeCl2溶液中依次加入下列試劑,記錄的實驗現象如表,下列說法正確的是(　　)。
試劑次序 試劑 現象
① KSCN溶液 無明顯現象
② 足量氯水 溶液先變紅色,后紅色逐漸消失
③ 足量鹽酸酸化的BaCl2溶液 產生白色沉淀
④ 再加入KSCN溶液 溶液變紅色
A.實驗①說明Fe2+與KSCN溶液一定不發生反應
B.實驗②體現了氯水具有漂白性
C.實驗③說明氯水將SCN-氧化為S
D.實驗④說明過量氯水能與KSCN發生氧化還原反應
【答案】D
【解析】實驗①說明Fe2+與KSCN溶液不反應或反應生成了無色物質,A項錯誤;實驗②體現了氯水具有氧化性,先把亞鐵離子氧化為鐵離子,鐵離子與KSCN溶液反應,溶液先變血紅色,后紅色褪去,可能是氯氣分子將SCN-氧化,B項錯誤;氯氣分子將SCN-氧化,生成了硫酸根離子,加入足量鹽酸酸化的BaCl2溶液,生成硫酸鋇白色沉淀,C項錯誤;實驗④說明實驗②中紅色褪去的原因是KSCN沒有了,進一步說明氯水可以氧化KSCN,D項正確。
【隨堂檢測】
1.《開寶本草》中記載了中藥鐵華粉的制作方法:“取鋼煅作葉如笏或團,平面磨錯令光凈,以鹽水灑之,于醋甕中陰處埋之一百日,鐵上衣生,鐵華成矣。”由此可知中藥鐵華粉的主要成分是(　　)。
A.氧化鐵 B.氯化亞鐵
C.氯化鐵 D.醋酸亞鐵
【答案】D
【解析】根據題意分析可知,醋中含有醋酸,與鐵反應生成醋酸亞鐵和氫氣,因此中藥鐵華粉的主要成分是醋酸亞鐵。
2.如果人體血液缺乏亞鐵離子,就會造成缺鐵性貧血。市場出售的某種麥片中含有微量、顆粒細小的鐵粉,這些鐵粉在人體胃酸(主要成分是HCl)作用下轉化成亞鐵鹽。下列敘述錯誤的是(　　)。
A.鐵粉具有還原性
B.鐵元素是人體必需的微量元素
C.亞鐵鹽溶液呈淺綠色
D.Fe+2H+Fe3++H2↑
【答案】D
【解析】Fe可以失電子,具有還原性,A項正確; 鐵元素參與形成血紅蛋白,是人體必需的微量元素,B項正確;亞鐵鹽溶液呈淺綠色,C項正確;鐵與稀鹽酸反應生成亞鐵離子,反應的離子方程式為Fe+2H+Fe2++H2↑,D項錯誤。
3.下圖為鐵元素的“價—類”二維圖,其中的箭頭表示部分物質間的轉化關系,下列說法正確的是(　　)。
A.鐵與高溫水蒸氣的反應可實現上述轉化①
B.FeO不穩定,在空氣中受熱,迅速發生轉化②
C.加熱Fe(OH)3發生轉化⑥,但Fe2O3加水不能轉化為Fe(OH)3
D.Fe(OH)2中加HNO3可實現轉化⑦
【答案】C
【解析】鐵與高溫水蒸氣反應生成四氧化三鐵和氫氣,A項錯誤;FeO不穩定,在空氣中受熱,迅速轉化為四氧化三鐵,B項錯誤;Fe(OH)3不穩定,受熱易分解,生成氧化鐵與水,實現轉化⑥,但Fe2O3不溶于水,也不和水發生反應,不能直接轉化為Fe(OH)3,C項正確;HNO3具有強氧化性,Fe(OH)2溶解的同時被氧化,生成鐵離子,不能實現轉化⑦,D項錯誤。
4.已知A是一種常見金屬,F是一種紅褐色沉淀。試根據圖中轉化關系,回答下列問題。
(1)寫出A、C、F、G的化學式:
A　　　　,C　　　　,F　　　　,G　　　　。
(2)保存C溶液時要加固體A的原因是 　 。
(3)寫出下列反應的離子方程式或化學方程式。
①EF:　 ;
②CD:　 。
【答案】(1)Fe　FeCl2　Fe(OH)3　Fe2O3
(2)防止Fe2+被O2氧化
(3)①4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
②2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
【解析】根據F是紅褐色沉淀可知F是Fe(OH)3,從而推知A為Fe,B為Fe3O4,C為FeCl2,D為FeCl3,E為Fe(OH)2,F為Fe(OH)3,G為Fe2O3,X為H2。
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