9.2 第2课时 反应条件的控制 学案（含答案） 2023-2024学年高一化学苏教版（2020）必修第二册
文档属性
| 名称 | 9.2 第2课时 反应条件的控制 学案（含答案） 2023-2024学年高一化学苏教版（2020）必修第二册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 199.4KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-04-10 10:41:16 | ||
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文档简介
9.2第2课时 反应条件的控制
【学习目标】
1.了解铁的氢氧化物的颜色和化学性质。
2.了解铁盐和亚铁盐的转化。
3.认识反应条件的变化对化学反应的影响。
【合作探究】
任务1 铁及其化合物转化
【新知生成】
反应条件对化学反应的 、 和 都会有不同程度的影响。
【答案】方向 速率 限度
【核心突破】
典例1 资料显示,在不同温度下,纳米级Fe粉与水蒸气反应的固体产物不同,温度低于570 ℃时生成FeO,高于570 ℃时生成Fe3O4。甲同学用如图1所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气反应的实验,乙同学用如图2所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证产物的实验。下列说法错误的是( )。
图1
图2
A.装置图2实验时应该先点燃C处酒精灯
B.装置图1中湿棉花提供水蒸气,肥皂液用于反应产生的气体的收集和后续检验
C.装肥皂液的仪器的名称为蒸发皿,该仪器应用于氯化钠溶液蒸发结晶中时不可加热至溶液蒸干
D.将装置图2反应后得到的黑色粉末(假定为均匀的)取出少量放入另一试管中,加入少量盐酸,微热,再滴加几滴KSCN溶液,振荡,溶液没有出现血红色,则装置A的产物为FeO
【答案】D
【解析】图2实验中C处提供水蒸气,为防止Fe与氧气反应,应先点燃C处酒精灯,用水蒸气排出空气,A项正确;图1中湿棉花提供水蒸气,高温下与Fe反应生成氢气可吹肥皂液,点燃可检验氢气,则肥皂液用于反应产生的气体的收集和后续检验,B项正确;装肥皂液的仪器的名称为蒸发皿,蒸发皿可进行蒸发实验,该仪器还可用于氯化钠的蒸发结晶,不能蒸干,利用余热加热,出现大量固体时停止加热,C项正确;若生成四氧化三铁,且Fe剩余时,加入少量盐酸,微热,再滴加几滴KSCN 溶液,振荡,溶液没有出现血红色,则乙中产物不一定为FeO,D项错误。
【归纳总结】
Fe只具有还原性,可以被氧化剂氧化为Fe2+、Fe3+
如Fe+SFeS;Fe+2Fe3+3Fe2+;Fe+Cu2+Cu+Fe2+;2Fe+3Cl22FeCl3。
铁及其化合物的转化——“铁三角”
铁元素有三种常见价态:0价、+2价和+3价,这三种价态的铁在一定条件下可相互转化,我们称之为“铁三角”。
训练1 已知A是一种常见金属,F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系,回答下列问题:
(1)写出A、C、F、G的化学式:
A ;C ;
F ;G 。
(2)检验D中阳离子的方法为 。
(3)保存C溶液时要加固体A的原因是 。
(4)写出下列转化的离子方程式:
①D→C: 。
②C→D: 。
(5)写出E→F反应的化学方程式： 。
【答案】(1)Fe FeCl2 Fe(OH)3 Fe2O3 (2)取D溶液少许于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含Fe3+ (3)防止Fe2+被O2氧化 (4)①2Fe3++Fe3Fe2+ ②2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- (5)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
【解析】根据F是红褐色沉淀知F是Fe(OH)3,从而推知A为Fe,B为Fe3O4,C是FeCl2,D是FeCl3,E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3,G为Fe2O3,X为H2。
任务2 铁的氢氧化物
【新知生成】
制备氢氧化亚铁时,生成物应尽量避免与空气中的 接触,防止发生反应: 。
【答案】氧气 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
【核心突破】
典例2 下列各图示实验中能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是( )。
① ② ③
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
【答案】B
【解析】因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3,故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用铁与稀硫酸反应生成的H2将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中,③中液面上加苯阻止了生成的Fe(OH)2与空气接触;②由于能接触空气中的O2,故不能较长时间观察到白色沉淀。
【归纳总结】
氢氧化亚铁制备注意事项
在实验室制备氢氧化亚铁时,一定要用新制的亚铁盐和先加热驱赶氧气后的氢氧化钠溶液,且滴管末端插入试管内的液面下,再滴加氢氧化钠溶液,也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封,以防止氢氧化亚铁与氧气接触。
训练2 在如图所示的装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备Fe(OH)2沉淀。
(1)在试管Ⅰ中加入的试剂是 。
(2)在试管Ⅱ中加入的试剂是 。
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子,后续的实验步骤是 。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,理由是 。
【答案】(1)稀硫酸、铁屑 (2)NaOH溶液 (3)检验试管Ⅱ出口处排出氢气的纯度,当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹 (4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和Ⅱ,且外界空气不容易进入
【解析】该制备方法的原理是利用稀硫酸和铁屑产生氢气,先赶尽装置中的空气。确定空气赶尽后,再夹紧止水夹,通过H2产生的压强将试管Ⅰ中产生的FeSO4溶液压入试管Ⅱ的NaOH溶液中,从而使产生的白色Fe(OH)2沉淀在H2的还原性气体中得以较长时间保持。
【课堂小结】
【随堂检测】
1.下列叙述正确的是( )。
A.可以通过化合反应得到FeCl2、Fe3O4、FeCl3
B.实验室在保存Fe2(SO4)3溶液时,常在试剂瓶中加入少量的铁屑
C.Fe2O3不可与水反应生成Fe(OH)3,所以不能通过化合反应制Fe(OH)3
D.除去Fe2(SO4)3溶液中的FeSO4,获得Fe2(SO4)3溶液,可以选用酸性KMnO4溶液
【答案】A
【解析】Fe与氧气反应生成四氧化三铁,Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁,Fe与氯气反应生成氯化铁,都可以通过化合反应生成,A项正确;硫酸铁溶液中加入铁粉会反应生成硫酸亚铁,B项错误;能通过化合反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3制取Fe(OH)3,C项错误;除去Fe2(SO4)3溶液中的FeSO4,获得Fe2(SO4)3溶液,选用酸性KMnO4溶液作氧化剂,会引入钾离子、锰离子等杂质离子,D项错误。
2.铁屑溶于过量的稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量的硝酸,再加入过量的氨水,有红褐色沉淀生成。过滤、加热沉淀物至质量不再发生变化,得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别是( )。
A.Fe(OH)3;Fe2O3
B.Fe(OH)2;FeO
C.Fe(OH)2;Fe(OH)3、Fe3O4
D.Fe2O3;Fe(OH)3
【答案】A
【解析】FeSO4可被HNO3氧化,加入氨水后发生反应Fe3++3NH3·H2OFe(OH)3↓+3N,红褐色沉淀为Fe(OH)3,加热Fe(OH)3,使其分解得到红棕色固体Fe2O3。
3.K2FeO4具有强氧化性,酸性条件下,其氧化性强于Cl2、KMnO4,其制备的流程如图:
已知:K2FeO4能溶于水,微溶于浓KOH溶液,“转化1”时有Fe生成。下列有关说法正确的是( )。
A.K2FeO4中铁元素的化合价是+3
B.“转化1”发生反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+5H2O2Fe+3Cl-+10H+
C.“转化2”能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小
D.所得滤液含有大量的Na+、H+、Fe、Cl-
【答案】C
【解析】化合物中各种元素化合价代数和为0,在K2FeO4中,K为+1价,O为-2价,则铁元素的化合价是+6,A项错误;由于加入过量氢氧化钠溶液,溶液显碱性,在碱性溶液中不可能大量存在H+,B项错误;“转化2”发生反应:Na2FeO4+2KOHK2FeO4↓+2NaOH,反应能够进行是由于在该条件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小,C项正确;由于加入了过量饱和的KOH溶液,溶液显碱性,不可能大量产生H+,D项错误。
4.如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化,实验提供的试剂:铁屑、6 mol·L-1硫酸溶液、NaOH溶液,下列说法不正确的是( )。
A.A中加入铁屑和6 mol·L-1硫酸溶液,B中盛有NaOH溶液
B.实验时应先将活塞E关闭,反应一段时间后再打开活塞E
C.生成 Fe(OH)2的操作为关闭E,使A中溶液压入B瓶中
D.取下装置B中的橡皮塞,使空气进入,颜色最终变成红褐色
【答案】B
【解析】制取硫酸亚铁需要铁屑,所以A中应预先加入的试剂是铁屑和稀硫酸,B中盛有NaOH溶液,A项正确;稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气,应先打开活塞E,将装置中空气排出,B项错误;铁和硫酸反应有氢气生成,关闭活塞E,导致A装置中氢气所产生的压强逐渐增大使FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应生成氢氧化亚铁,所以操作为关闭活塞E,使FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应,C项正确;氢氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,D项正确。
2
【学习目标】
1.了解铁的氢氧化物的颜色和化学性质。
2.了解铁盐和亚铁盐的转化。
3.认识反应条件的变化对化学反应的影响。
【合作探究】
任务1 铁及其化合物转化
【新知生成】
反应条件对化学反应的 、 和 都会有不同程度的影响。
【答案】方向 速率 限度
【核心突破】
典例1 资料显示,在不同温度下,纳米级Fe粉与水蒸气反应的固体产物不同,温度低于570 ℃时生成FeO,高于570 ℃时生成Fe3O4。甲同学用如图1所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气反应的实验,乙同学用如图2所示装置进行纳米级Fe粉与水蒸气的反应并验证产物的实验。下列说法错误的是( )。
图1
图2
A.装置图2实验时应该先点燃C处酒精灯
B.装置图1中湿棉花提供水蒸气,肥皂液用于反应产生的气体的收集和后续检验
C.装肥皂液的仪器的名称为蒸发皿,该仪器应用于氯化钠溶液蒸发结晶中时不可加热至溶液蒸干
D.将装置图2反应后得到的黑色粉末(假定为均匀的)取出少量放入另一试管中,加入少量盐酸,微热,再滴加几滴KSCN溶液,振荡,溶液没有出现血红色,则装置A的产物为FeO
【答案】D
【解析】图2实验中C处提供水蒸气,为防止Fe与氧气反应,应先点燃C处酒精灯,用水蒸气排出空气,A项正确;图1中湿棉花提供水蒸气,高温下与Fe反应生成氢气可吹肥皂液,点燃可检验氢气,则肥皂液用于反应产生的气体的收集和后续检验,B项正确;装肥皂液的仪器的名称为蒸发皿,蒸发皿可进行蒸发实验,该仪器还可用于氯化钠的蒸发结晶,不能蒸干,利用余热加热,出现大量固体时停止加热,C项正确;若生成四氧化三铁,且Fe剩余时,加入少量盐酸,微热,再滴加几滴KSCN 溶液,振荡,溶液没有出现血红色,则乙中产物不一定为FeO,D项错误。
【归纳总结】
Fe只具有还原性,可以被氧化剂氧化为Fe2+、Fe3+
如Fe+SFeS;Fe+2Fe3+3Fe2+;Fe+Cu2+Cu+Fe2+;2Fe+3Cl22FeCl3。
铁及其化合物的转化——“铁三角”
铁元素有三种常见价态:0价、+2价和+3价,这三种价态的铁在一定条件下可相互转化,我们称之为“铁三角”。
训练1 已知A是一种常见金属,F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系,回答下列问题:
(1)写出A、C、F、G的化学式:
A ;C ;
F ;G 。
(2)检验D中阳离子的方法为 。
(3)保存C溶液时要加固体A的原因是 。
(4)写出下列转化的离子方程式:
①D→C: 。
②C→D: 。
(5)写出E→F反应的化学方程式： 。
【答案】(1)Fe FeCl2 Fe(OH)3 Fe2O3 (2)取D溶液少许于试管中,加入几滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含Fe3+ (3)防止Fe2+被O2氧化 (4)①2Fe3++Fe3Fe2+ ②2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- (5)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
【解析】根据F是红褐色沉淀知F是Fe(OH)3,从而推知A为Fe,B为Fe3O4,C是FeCl2,D是FeCl3,E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3,G为Fe2O3,X为H2。
任务2 铁的氢氧化物
【新知生成】
制备氢氧化亚铁时,生成物应尽量避免与空气中的 接触,防止发生反应: 。
【答案】氧气 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
【核心突破】
典例2 下列各图示实验中能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是( )。
① ② ③
A.①② B.①③ C.②③ D.①②③
【答案】B
【解析】因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3,故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用铁与稀硫酸反应生成的H2将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中,③中液面上加苯阻止了生成的Fe(OH)2与空气接触;②由于能接触空气中的O2,故不能较长时间观察到白色沉淀。
【归纳总结】
氢氧化亚铁制备注意事项
在实验室制备氢氧化亚铁时,一定要用新制的亚铁盐和先加热驱赶氧气后的氢氧化钠溶液,且滴管末端插入试管内的液面下,再滴加氢氧化钠溶液,也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封,以防止氢氧化亚铁与氧气接触。
训练2 在如图所示的装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备Fe(OH)2沉淀。
(1)在试管Ⅰ中加入的试剂是 。
(2)在试管Ⅱ中加入的试剂是 。
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子,后续的实验步骤是 。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,理由是 。
【答案】(1)稀硫酸、铁屑 (2)NaOH溶液 (3)检验试管Ⅱ出口处排出氢气的纯度,当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹 (4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和Ⅱ,且外界空气不容易进入
【解析】该制备方法的原理是利用稀硫酸和铁屑产生氢气,先赶尽装置中的空气。确定空气赶尽后,再夹紧止水夹,通过H2产生的压强将试管Ⅰ中产生的FeSO4溶液压入试管Ⅱ的NaOH溶液中,从而使产生的白色Fe(OH)2沉淀在H2的还原性气体中得以较长时间保持。
【课堂小结】
【随堂检测】
1.下列叙述正确的是( )。
A.可以通过化合反应得到FeCl2、Fe3O4、FeCl3
B.实验室在保存Fe2(SO4)3溶液时,常在试剂瓶中加入少量的铁屑
C.Fe2O3不可与水反应生成Fe(OH)3,所以不能通过化合反应制Fe(OH)3
D.除去Fe2(SO4)3溶液中的FeSO4,获得Fe2(SO4)3溶液,可以选用酸性KMnO4溶液
【答案】A
【解析】Fe与氧气反应生成四氧化三铁,Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁,Fe与氯气反应生成氯化铁,都可以通过化合反应生成,A项正确;硫酸铁溶液中加入铁粉会反应生成硫酸亚铁,B项错误;能通过化合反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3制取Fe(OH)3,C项错误;除去Fe2(SO4)3溶液中的FeSO4,获得Fe2(SO4)3溶液,选用酸性KMnO4溶液作氧化剂,会引入钾离子、锰离子等杂质离子,D项错误。
2.铁屑溶于过量的稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量的硝酸,再加入过量的氨水,有红褐色沉淀生成。过滤、加热沉淀物至质量不再发生变化,得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别是( )。
A.Fe(OH)3;Fe2O3
B.Fe(OH)2;FeO
C.Fe(OH)2;Fe(OH)3、Fe3O4
D.Fe2O3;Fe(OH)3
【答案】A
【解析】FeSO4可被HNO3氧化,加入氨水后发生反应Fe3++3NH3·H2OFe(OH)3↓+3N,红褐色沉淀为Fe(OH)3,加热Fe(OH)3,使其分解得到红棕色固体Fe2O3。
3.K2FeO4具有强氧化性,酸性条件下,其氧化性强于Cl2、KMnO4,其制备的流程如图:
已知:K2FeO4能溶于水,微溶于浓KOH溶液,“转化1”时有Fe生成。下列有关说法正确的是( )。
A.K2FeO4中铁元素的化合价是+3
B.“转化1”发生反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+5H2O2Fe+3Cl-+10H+
C.“转化2”能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小
D.所得滤液含有大量的Na+、H+、Fe、Cl-
【答案】C
【解析】化合物中各种元素化合价代数和为0,在K2FeO4中,K为+1价,O为-2价,则铁元素的化合价是+6,A项错误;由于加入过量氢氧化钠溶液,溶液显碱性,在碱性溶液中不可能大量存在H+,B项错误;“转化2”发生反应:Na2FeO4+2KOHK2FeO4↓+2NaOH,反应能够进行是由于在该条件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小,C项正确;由于加入了过量饱和的KOH溶液,溶液显碱性,不可能大量产生H+,D项错误。
4.如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化,实验提供的试剂:铁屑、6 mol·L-1硫酸溶液、NaOH溶液,下列说法不正确的是( )。
A.A中加入铁屑和6 mol·L-1硫酸溶液,B中盛有NaOH溶液
B.实验时应先将活塞E关闭,反应一段时间后再打开活塞E
C.生成 Fe(OH)2的操作为关闭E,使A中溶液压入B瓶中
D.取下装置B中的橡皮塞,使空气进入,颜色最终变成红褐色
【答案】B
【解析】制取硫酸亚铁需要铁屑,所以A中应预先加入的试剂是铁屑和稀硫酸,B中盛有NaOH溶液,A项正确;稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气,应先打开活塞E,将装置中空气排出,B项错误;铁和硫酸反应有氢气生成,关闭活塞E,导致A装置中氢气所产生的压强逐渐增大使FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应生成氢氧化亚铁,所以操作为关闭活塞E,使FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应,C项正确;氢氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,D项正确。
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