利用“價(jià)態(tài)二維圖”認(rèn)識鐵及其化合物的關(guān)系提升課時(shí)學(xué)案必修1

第3課時(shí)利用“價(jià)態(tài)二維圖〞認(rèn)識鐵及其化合物的關(guān)系(提升課時(shí))鐵及其化合物的關(guān)系1．鐵及其化合物的“價(jià)—類〞二維圖：2．鐵及其化合物之間的主要轉(zhuǎn)化關(guān)系：3．從物質(zhì)分類的角度理解鐵及其化合物的性質(zhì)(1)Fe2O3、FeO都是堿性氧化物，能與酸反響生成鹽和水。Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O；FeO＋2H＋=H2O＋Fe2＋。(2)FeSO4和FeCl3都屬于鹽類，能和堿反響生成Fe(OH)2及Fe(OH)3。Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓；Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓。(3)Fe(OH)2和Fe(OH)3均屬于堿，能與酸反響生成鹽和水。Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2O；Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O。4．從化合價(jià)的角度理解鐵及其化合物的氧化性和復(fù)原性：(1)Fe單質(zhì)中鐵元素化合價(jià)為0價(jià)，僅具有復(fù)原性Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋CuFe＋2H＋=H2↑＋Fe2＋2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up7(△))2FeCl33Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2(2)Fe2O3中的鐵元素為高價(jià)態(tài)，具有氧化性，因而可用復(fù)原劑將其復(fù)原為鐵單質(zhì)。例：3CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2。(3)Fe2＋化合價(jià)可以升高到＋3價(jià)，表現(xiàn)為復(fù)原性，也可以降低到0價(jià)，表現(xiàn)為氧化性。(4)Fe3＋是鐵元素的高價(jià)態(tài)，可以被復(fù)原劑復(fù)原為＋2或0價(jià)，具有氧化性。eq\a\vs4\al(Fe3＋,〔氧化性〕)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(Fe),\s\do5()))eq\a\vs4\al(2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(Cu),\s\do5()))eq\a\vs4\al(2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(I－),\s\do5()))eq\a\vs4\al(2Fe3＋＋2I－=I2＋2Fe2＋)eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up7(C),\s\do5()))2Fe2O3＋3Ceq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())4Fe＋3CO2↑(5)Fe(OH)2具有復(fù)原性，能被氧化為Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3?！镜淅咳鐖D為鐵及其化合物的“價(jià)－類〞二維圖。(1)填寫二維圖缺失的類別①______________和化學(xué)式②____________。(2)某同學(xué)利用以下試劑研究FeCl3性質(zhì)，進(jìn)行了如下預(yù)測：①Cl2②Fe③NaOH④H2SO4⑤AgNO3從物質(zhì)類別上看，F(xiàn)eCl3屬于________，可能與________發(fā)生反響(填序號)；從化合價(jià)角度看，F(xiàn)e3＋具有________性，可能與________________發(fā)生反響(填序號)。(3)某工廠用FeCl3溶液腐蝕鍍有銅的絕緣板生產(chǎn)印刷電路，其化學(xué)原理為如下反響：Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2①用單線橋表示電子轉(zhuǎn)移：_____________________________。②反響中FeCl3作________劑，理由是_________________________。③寫出該反響的離子方程式______________________________________。【解析】(1)Fe為金屬單質(zhì)，那么①為單質(zhì)；鐵的氫氧化物有Fe(OH)2和Fe(OH)3兩種，那么②為Fe(OH)3；(2)從物質(zhì)類別上看，F(xiàn)eCl3屬于鹽，可能與氫氧化鈉和硝酸銀反響；從化合價(jià)角度看，F(xiàn)e3＋化合價(jià)處于最高價(jià)態(tài)，具有氧化性，可發(fā)生復(fù)原反響，可能與鐵發(fā)生反響；(3)反響Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2為氧化復(fù)原反響，Cu失電子，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反響，作復(fù)原劑；Fe元素化合價(jià)由＋3價(jià)降低到＋2價(jià)，得電子，化合價(jià)降低，發(fā)生復(fù)原反響，F(xiàn)eCl3作氧化劑，①用單線橋表示電子轉(zhuǎn)移為Cu＋2F2e－eCl3=CuCl2＋2FeCl2；②反響中FeCl3中Fe元素化合價(jià)由＋3價(jià)降低到＋2價(jià)，得電子，化合價(jià)降低，發(fā)生復(fù)原反響，作氧化劑；③反響的離子方程式為Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋。答案：(1)單質(zhì)Fe(OH)3(2)鹽③⑤氧化②(3)①Cu＋2F2e－eCl3=CuCl2＋2FeCl2②氧化鐵元素的化合價(jià)由＋3價(jià)變?yōu)椋?價(jià)③Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋某工程師為了從上題(3)使用過的腐蝕廢液中回收銅，并獲得氯化鐵晶體，準(zhǔn)備采用以下步驟：①試劑a是__________(用化學(xué)式表示)；操作Ⅰ用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和____________。②上述流程中操作Ⅲ包括蒸發(fā)濃縮、__________、過濾、洗滌?！窘馕觥竣僖厥崭g廢液中的銅，需參加復(fù)原劑，且不能引入新的雜質(zhì)，故試劑a是鐵(Fe)；固液別離采用過濾操作，操作Ⅰ為過濾，用到的玻璃儀器有燒杯、玻璃棒和漏斗；②上述流程中操作Ⅲ為從溶液中得到晶體，操作包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、洗滌。答案：①Fe漏斗②冷卻結(jié)晶化合價(jià)和物質(zhì)類別是整理元素及化合物知識的兩個(gè)要素，可表示為“價(jià)—類〞二維圖。鐵元素的“價(jià)—類〞二維圖如下圖，以下說法正確的選項(xiàng)是()2O3煉鐵，該反響為置換反響B(tài)．Fe3O4中鐵元素為＋4價(jià)C．維生素C能將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋，該過程中維生素C作復(fù)原劑D．Fe(OH)2濁液露置于空氣中，由白色立即變?yōu)榧t褐色【解析】選C。用CO復(fù)原Fe2O3，反響物中沒有單質(zhì)，故該反響不是置換反響，A項(xiàng)錯(cuò)誤；Fe3O4中局部鐵元素顯＋3價(jià)，局部鐵元素顯＋2價(jià)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；維生素C將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋，使Fe元素發(fā)生復(fù)原反響，維生素C表現(xiàn)出復(fù)原性，作復(fù)原劑，C項(xiàng)正確；Fe(OH)2濁液露置于空氣中易被空氣氧化，白色迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(2021·大連高一檢測)某“鐵基脫氧劑〞的主要成分是復(fù)原Fe粉，使用一段時(shí)間后局部Fe粉會(huì)變質(zhì)為Fe2O3。將一包使用過一段時(shí)間后的脫氧劑用稀鹽酸浸泡，浸泡過程中粉末外表有大量細(xì)小無色氣泡產(chǎn)生。(1)溶液中的反響有：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑、Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O、____________________________________________。(2)甲同學(xué)用如下方法驗(yàn)證了溶液中Fe2＋的存在：取少量上層清液，參加某試劑X，出現(xiàn)白色沉淀，并很快變?yōu)榛揖G色，將沉淀傾倒在濾紙上，沉淀逐漸變?yōu)榧t褐色。試劑X為______________。濾紙上沉淀變化反響的化學(xué)方程式為_________________________。(3)乙同學(xué)另取少量上層溶液，滴加氯水后溶液呈棕黃色，再滴加KSCN溶液，溶液變紅。滴加氯水后溶液變棕黃的離子方程式為___________。丙同學(xué)認(rèn)為Fe3＋不一定是由氯水反響得到的，理由是_____________________，改良方案是_____________________________________?！窘馕觥?1)使用過一段時(shí)間的脫氧劑含F(xiàn)e和Fe2O3，用稀鹽酸浸泡發(fā)生的反響有Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑、Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O、2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋；(2)白色沉淀很快變?yōu)榛揖G色，逐漸變?yōu)榧t褐色，是白色的Fe(OH)2被氧化成紅褐色的Fe(OH)3的過程，那么試劑X為NaOH溶液或氨水等。濾紙上沉淀變化的反響方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3；(3)據(jù)(1)中反響可知，上層溶液中有Fe2＋、可能有Fe3＋，滴加氯水后溶液呈棕黃色的離子方程式為2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－，再滴加KSCN溶液變紅，F(xiàn)e3＋可能是原溶液中的，也可能是由氯水和Fe2＋反響生成的。假設(shè)先滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，后滴加氯水溶液變紅，那么可證明Fe3＋是氯水氧化Fe2＋生成的。答案：(1)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋(2)NaOH溶液(或氨水等)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(3)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－原上層溶液中可能含有Fe3＋先滴加KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，后滴加氯水，溶液變紅【魯科版】P84【研究物質(zhì)性質(zhì)的兩個(gè)根本角度】在研究物質(zhì)的性質(zhì)時(shí)，可以從物質(zhì)類別、物質(zhì)所含核心元素的化合價(jià)這兩個(gè)根本角度預(yù)測物質(zhì)可能具有的性質(zhì)，并通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。【魯科版】P87【鐵及其化合物之間存在兩種轉(zhuǎn)化關(guān)系】含有相同價(jià)態(tài)鐵元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，可借助復(fù)分解反響等實(shí)現(xiàn)；含有不同價(jià)態(tài)鐵元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化，可借助氧化復(fù)原反響實(shí)現(xiàn)。(2021·無錫高一檢測)某化學(xué)興趣小組利用以下試劑：鐵粉、鋅粉、0.1mol·L－1FeCl3溶液、0.1mol·L－1FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2＋、Fe3＋的氧化性、復(fù)原性，并利用實(shí)驗(yàn)結(jié)論解決一些問題。(1)用所給試劑寫出表達(dá)Fe2＋具有復(fù)原性的反響的化學(xué)方程式_______________________________________。(2)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，完成以下表格。探究內(nèi)容實(shí)驗(yàn)方案實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象探究Fe3＋具有氧化性取少量0.1mol·L－1FeCl3溶液，往溶液中參加足量鐵粉，再參加少量KSCN溶液參加鐵粉后，溶液顏色變?yōu)開_______。參加KSCN溶液后，溶液___________(3)該興趣小組為說明“Fe2＋具有氧化性〞，提出了向FeCl2溶液中參加鋅粉，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的方案，該反響的離子方程式為_________________________。(4)某反響中反響物與生成物有Fe3＋、Mn2＋、H＋、MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))、H2O和一種未知離子X，MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))在反響中得到電子，那么X離子是______________?！窘馕觥?1)在反響中Fe2＋作復(fù)原劑，表達(dá)其復(fù)原性，因此應(yīng)選擇氧化劑，所以選用氯水，反響為2FeCl2＋Cl2=2FeCl3。(2)向FeCl3溶液中參加鐵粉，發(fā)生的反響為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，所以溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色。向FeCl2溶液中滴加硫氰化鉀溶液不變紅。(3)向FeCl2溶液中參加鋅粉，離子反響為Zn＋Fe2＋=Fe＋Zn2＋。(4)MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))得電子，故MnOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(4))是氧化劑，Mn2＋為復(fù)原產(chǎn)物，那么題目提供的Fe3＋是氧化產(chǎn)物，故復(fù)原劑為Fe2＋，即X為Fe2＋。答案：(1)2FeCl2＋Cl2=2FeCl3(2)淺綠色不變色(3)Fe2＋＋Zn=Zn2＋＋Fe(4)Fe2＋1.(水平1·教材習(xí)題改編)用毛筆蘸取少量30%的FeCl3溶液在銅片上寫“化學(xué)〞兩個(gè)字，放置片刻，用少量水將銅片上的溶液沖到小燒杯中，以下說法正確的選項(xiàng)是()A．燒杯中的溶液呈棕黃色B．銅片無任何變化C．銅片上有凹陷的“化學(xué)〞兩個(gè)字D．發(fā)生反響：Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋Fe2＋【解析】選C。FeCl3溶液與銅的反響為Cu＋2FeCl3=2FeCl2＋CuCl2，反響后的溶液中含有Cu2＋、Fe2＋，A錯(cuò)誤；FeCl3溶液與銅反響，銅片上反響掉的局部會(huì)有凹陷，B錯(cuò)誤，C正確；該反響的離子方程式為2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，D錯(cuò)誤。2．(水平1)鐵及其化合物不僅存在于地球上，火星上也存在鐵隕石及其他鐵的化合物。以下關(guān)于鐵及其化合物的離子方程式，正確的選項(xiàng)是()A．鐵與鹽酸反響：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑B．氯氣與氯化亞鐵溶液反響：2FeCl2＋Cl2=2FeCl3C．氯化鐵溶液與鐵反響：Fe3＋＋Fe=2Fe2＋D．氯化鐵溶液與氫氧化鈉溶液反響：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓【解析】選D。A項(xiàng)，應(yīng)為Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑；B項(xiàng)，應(yīng)為2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－；C項(xiàng)，應(yīng)為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋。3．(水平2)以下關(guān)于鈉、鐵及其化合物的表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A．鐵單質(zhì)只具有復(fù)原性，其陽離子只有氧化性，且可用KSCN溶液檢驗(yàn)其陽離子是否存在于某溶液中B．因?yàn)殍F的活潑性大于Cu，故Cu與FeCl3不反響C．Na2O2、Fe(OH)3、FeCl2均可經(jīng)化合反響一步得到D．Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl2和FeCl3【解析】選C。Fe2＋處于中間價(jià)態(tài)，既有氧化性又有復(fù)原性，用KSCN溶液只能檢驗(yàn)鐵離子，不能檢驗(yàn)亞鐵離子，A錯(cuò)誤；Cu可將FeCl3復(fù)原為FeCl2，B錯(cuò)誤；2Na＋O2eq\o(=,\s\up7(點(diǎn)燃))Na2O2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3，F(xiàn)e＋2FeCl3=3FeCl2，C正確；Fe在足量Cl2中燃燒只生成FeCl3，D錯(cuò)誤。4．(水平2)某赤鐵礦是我國一種重要的沉積型鐵礦資源，氧化物主要含有Fe2O3，還含有少量Al2O3、CaO、SiO2(SiO2不與硫酸反響)等。以該赤鐵礦為原料制備純度較高的鐵紅，其流程如下圖。Fe2＋遇K3[Fe(CN)6]生成藍(lán)色沉淀，以下說法錯(cuò)誤的選項(xiàng)是()A．鐵紅可用于油漆、油墨、建筑物著色劑B．酸浸液遇K3[Fe(CN)6]溶液生成藍(lán)色沉淀C．洗滌濾渣時(shí)要用玻璃棒不斷攪拌D．氧化時(shí)可以選用試劑H2O2溶液【解析】選C。鐵紅的主要成分是氧化鐵，為紅棕色，可用于油漆、油墨、