专题9　第2单元　探究铁及其化合物的转化 课件(共33张PPT) 2022-2023学年下学期高一化学苏教版（2019）必修第二册

(共33张PPT)
专题9
金属与人类文明
第二单元　探究铁及其化合物的转化
学 习 目 标
1. 了解铁及其重要化合物的主要性质，了解它们在生产、生活中的应用。
2. 能根据铁及其化合物的性质提出转化的思路，能从多方面对可能的转化路径进行优选。
3. 能运用控制变量的方法设计实验方案。
活 动 方 案
阅读教材，了解为什么要探索金属及其化合物之间的转化规律？设计物质转化时一般按什么思路？
【答案】 自然界蕴藏着大量的金属化合物，为了更好地开发和利用这些自然资源，探索金属及其化合物的转化规律至关重要。
物质转化首先必须明确目标产物是什么。有了目标产物，可以依据产物特性选择反应原料和可能的反应路径。确定反应的类型和反应条件，依据发生的化学反应和产物分离的要求合理选择反应的装置等。
活动一：了解物质转化的目标
1. 下面三种途径可生成氯化铁，分别分析三种途径的原理和方法。
Fe―→FeCl3　 (1)
Fe―→FeCl2―→FeCl3 (2)
Fe―→Fe2O3―→FeCl3 (3)
【答案】 路径(1)选择氯气在点燃条件下将铁转化为＋3价的铁化合物，从反应炉中排出并经冷凝得到固体氯化铁；路径(2)需要用盐酸来溶解铁，生成FeCl2，在溶液中再用Cl2将FeCl2氧化为FeCl3，分离提纯得到产物；路径(3)需要用空气在一定条件下将铁缓慢氧化成氧化铁，再将其溶解在盐酸中得到氯化铁，分离提纯得到产物。
活动二：设计制备氯化铁的实验方案
2. 物质制备反应路径的选择依据是什么？
【答案】 实际制备物质时，必须根据反应原料、反应条件、反应步骤、产物要求、反应装置、环境保护和生产成本等因素进行综合判断，选择合适、可控的反应路径。
1. 在实验室中，可从与Fe3＋有关的多种反应中选择合适的反应，以检验溶液中的Fe3＋。如在含有Fe3＋的溶液中加入氢氧化钠溶液，通过观察是否生成红褐色的氢氧化铁沉淀，便可定性地检验Fe3＋是否存在。这种方法有什么不足？
【答案】 这种方法需要加入的碱量较多，现象也容易受到干扰，反应的灵敏度和精确性都不高。
活动三：检验Fe3＋方法的选择
2. 在溶液中，某些金属离子能与一些特定的物质结合生成有颜色的物质，即便金属离子的含量很少，溶液颜色也会因特定物质的加入而发生显著变化。
在含有Fe3＋的溶液中滴加KSCN溶液，反应混合液立刻变成了血红色，而Fe2＋遇KSCN溶液不显色。这种方法灵敏度高，常用于检验溶液中是否存在Fe3＋。
用KSCN溶液检验Fe3＋，发生的反应可简单表示为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
根据上述选择的描述，你会选择什么方法检验Fe3＋？
【答案】 用KSCN溶液检验Fe3＋。
1. 完成下面3个实验。
【实验1】 取两支试管分别编为A、B，向A试管中加入 3 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液，向B试管中加入 3 mL 0.1 mol·L－1 FeCl2溶液。然后向两试管中各滴加2滴硫氰化钾溶液，观察实验现象。
【实验2】 向实验1中的A试管中加入过量铁粉，观察实验现象。
【实验3】 向实验1中的B试管中加入少量新制氯水，观察实验现象。
活动四：Fe2＋、Fe3＋的性质与转化
填写下表：
实验序号 实验现象 发生的反应 实验结论
实验1
实验2
实验3
A中溶液变红
Fe3＋＋3SCN－=== Fe(SCN)3
Fe3＋遇
SCN－变红
B中无明显变化
——
Fe2＋遇
SCN－不变红
A中加入铁粉
后红色褪去
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
Fe3＋与Fe反应
转化为Fe2＋
B中滴加氯水后
溶液变红
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋
2Cl－ Fe3＋＋3SCN－=== Fe(SCN)3
Fe2＋被氯气氧
化为Fe3＋
2. 根据实验你能得出Fe2＋、Fe3＋分别具有什么性质，能否转化？怎么转化？写出酸性条件下Fe2＋被H2O2氧化的化学方程式。
【答案】 Fe2＋具有还原性，Fe3＋具有氧化性，一定条件下能相互转化：Fe2＋在溶液中容易被一些氧化剂(如氯水中的Cl2、空气中的O2和H2O2等)氧化为Fe3＋，而Fe粉可以将Fe3＋还原为Fe2＋。
酸性条件下Fe2＋被双氧水氧化的化学方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
3. 在配制含Fe2＋的溶液时，为防止溶液中的Fe2＋被氧化，可以采取什么措施？为什么？
【答案】 由于Fe2＋易被氧化，为防止其被氧化，可在所配制的溶液中加入少量铁粉，若Fe2＋被氧化为Fe3＋，Fe3＋又会与铁粉反应转化为Fe2＋，即不会出现变质。
在生产和科学实验中，要实现＋2价的亚铁盐和＋3价的铁盐之间的相互转化，可以选择适当的氧化剂或还原剂。Fe2＋和Fe3＋之间的转化常发生在溶液中。
1. 如何除去废水中的Fe2＋？
【答案】 先将其氧化为Fe3＋，再调节溶液的pH使Fe3＋转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀，通过过滤的方法将其除去。
活动五：生产和科学实验中两种铁盐之间的转化
2. 用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液，在铜片上画一个“＋”，放置片刻后，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中。该反应可用于制作电路板。
填写下列实验记录。
实验现象 原因(离子方程式)
铜片被腐蚀
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
取两支试管分别编为A、B，向A试管中加入3 mL 0.1 mol·L－1 FeSO4溶液，向B试管中加入3 mL 0.05 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液，再分别逐滴加入0.1 mol·L－1 NaOH溶液，边滴加边振荡试管(两支试管中滴加的碱量相近)。
1. 对比两个反应，分别看到了什么现象？
【答案】 A试管中先生成白色沉淀，很快变成灰绿色，最后变为红褐色；B试管中直接出现红褐色沉淀。
活动六：反应条件对反应影响的探究
2. 讨论A试管中最终没有生成白色沉淀的可能原因是什么？设计实验验证猜测是否正确。
【答案】 可能原因：
(1) 所用的硫酸亚铁溶液中含有Fe3＋；
(2) 实验过程中，空气中的氧气参加了反应，把氢氧化亚铁氧化成氢氧化铁。
可用KSCN溶液检验试管A中是否含Fe3＋；可设计实验隔绝空气进行实验，如液面上覆盖一层油脂，并将胶头滴管插入液面下，尽量避免空气进入溶液参与反应。
3. 研究表明，向FeSO4溶液中加入NaOH溶液，产生的白色絮状沉淀会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。通过控制实验条件证实，Fe2＋与OH－反应生成白色的氢氧化亚铁。氢氧化亚铁极易被空气中的氧气氧化，最后生成红褐色的氢氧化铁。写出发生反应的化学方程式。
【答案】 FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
课 堂 反 馈
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1. (2022·连云港高一期末)铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。下列有关它们的性质与用途具有对应关系的是(　 　)
A. Fe2(SO4)3有氧化性，可用作净水剂
B. Fe3O4有磁性，可用作高炉炼铁的原料
C. Fe2O3是红棕色，可用于制红色油漆
D. Fe有还原性，可用于铝热反应焊接钢轨
【解析】 Fe3＋在水溶液中水解生成Fe(OH)3胶体，胶体具有吸附性，能吸附水中悬浮杂质沉降，A错误；Fe3O4因含有铁元素，可作炼铁原料，与磁性无关，B错误；铝热反应是用Al还原铁的氧化物，D错误。
【答案】 C
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2. (2022·南通高一下阶段联考)下列方案能达到实验目的的是(　 　)
A. 用KSCN溶液检验溶液中的Fe2＋
B. 用通入O2的方法除去NO2中含有的NO
C. 加适量氯水除去FeCl3溶液中的少量FeCl2
D. 用蒸发、结晶、灼烧的方法从NH4Cl溶液中获取NH4Cl
【解析】 应用KSCN溶液检验Fe3＋，A错误；O2的量无法控制，若O2过量，含有O2杂质，B错误；发生反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，C正确；NH4Cl受热易分解，D错误。
【答案】 C
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3. 证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋的实验操作如下：①加入足量新制氯水；②加入足量酸性高锰酸钾溶液；③加入少量硫氰化铵溶液；④加入氢氧化钠溶液。最佳的实验操作及顺序是 (　 　)
A. ①③　 B. ③②
C. ③① D. ④①
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【解析】 取原溶液少许，先滴加硫氰化铵溶液，若溶液不变红色，说明原溶液中不含Fe3＋；再滴加氯水，溶液变为红色，说明原溶液中含有Fe2＋。酸性高锰酸钾溶液为紫红色，会干扰溶液变为红色的观察；Fe2＋与碱反应产生沉淀的颜色由白色到灰绿色最终变为红褐色的变化，Fe3＋与碱反应产生红褐色沉淀，二者同时出现时，难于观察。故选C。
【答案】 C
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4. 下列关于Fe2＋、Fe3＋性质实验的说法错误的是(　 　)
A. 用右图装置可以制备沉淀Fe(OH)2
B. 配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度
C. 向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋
D. 向含Fe3＋的溶液中滴入含SCN－的溶液，溶液立即变为血红色
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【解析】 反应开始时生成的氢气进入B中，可排出空气，防止生成的氢氧化亚铁被氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2，A正确；FeCl3易水解，配制溶液时应防止溶液因水解而生成氢氧化铁沉淀，可先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，B正确；向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，说明原溶液中不存在Fe3＋，滴加氯水后溶液显红色，说明此时溶液中含有Fe3＋，此现象证明原溶液中含有Fe2＋，C错误；向含Fe3＋的溶液中滴入含SCN－的溶液，溶液立即变为血红色，D正确。
【答案】 C
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5. 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，其结论正确的是(　 　)
A. 若再滴加KSCN溶液，溶液变红，说明铁粉变质
B. 若再滴加KSCN溶液，溶液未变红，说明铁粉末变质
C. 若再依次滴加氯水、KSCN溶液，溶液变红，说明铁粉全部变质
D. 若再滴加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
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【解析】 若再滴加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，A正确；若再滴加KSCN溶液，溶液未变红，说明溶液中无铁离子，由于Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，故不能确定还原铁粉是否被氧化，B错误；氯水具有强氧化性，可以把亚铁离子氧化为铁离子，亚铁离子可能是由铁与盐酸反应生成的，故不能确定还原铁粉是否被氧化，C错误；若再滴加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，亚铁离子可能是由铁与盐酸反应生成的，故不能确定还原铁粉是否被氧化，D错误。
【答案】 A
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6. (2022·南京期末)FeSO4溶液催化脱除烟气中SO2的反应原理如题图所示。下列说法正确的是(　 　)
A. “反应Ⅰ”中氧化剂与还原剂的物质的量之比为4∶1
B. “反应Ⅱ”的离子方程式为2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋
C. 反应一段时间后，溶液中c(H2SO4)保持不变
D. 反应每脱除11.2 L SO2，转移电子的物质的量为1 mol
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【解析】 反应Ⅰ为4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，n(氧化剂)∶n(还原剂)＝1∶4，A错误；该转化总反应为2SO2＋O2＋2H2O===2H2SO4，硫酸浓度增大，C错误；没有标明状态，无法判断，D错误。
【答案】 B
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7. 用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀：
【方法一】用不含Fe3＋ 的FeSO4溶液与用不含O2 的蒸馏水配制的NaOH 溶液反应来制备。实验室用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时，一般需加入铁粉和稀硫酸，加入铁粉的目的是__________________ __________________。
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防止亚铁离子被氧
化成三价铁离子
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【方法二】在如图1所示的装置中，用NaOH 溶液、铁屑、稀硫酸等试剂来制备。
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打开
收集装置B中试剂瓶上方导
管口处的氢气，验纯，若氢气纯净，则装置内空气已经排尽
关闭止水夹e
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
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(5) 图2所示装置中__________(填序号)能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。
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①②③
谢谢观看
Thank you for watching