四川省宜宾市一中高中化学上学期第七周铁铜及其化合物教学设计

铁铜及其化合物课题元铁铜及其化合物总课时　2班级（类型）　学习目标1.了解铁、铜及其重要化合物的主要性质及其应用。2.以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。3.能鉴别溶液中的Fe2＋、Fe3＋。重、难点1.了解铁、铜及其重要化合物的主要性质及其应用。2.以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。3.能鉴别溶液中的Fe2＋、Fe3＋。学习环节和内容学生活动教师反思教学过程：1．铁(1)物理性质银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。(2)结构(3)化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。按要求书写下列反应的方程式：①Fe与Cl2、S反应的化学方程式：________________________________________________________________________；________________________________________________________________________。②Fe与水蒸气的反应：________________________________________________________________________。③与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。Fe与过量稀HNO3的反应：________________________________________________________________________。Fe与少量稀HNO3的反应：________________________________________________________________________。④Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式)：________________________________________________________________________。2．铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价___________________________稳定性不稳定稳定稳定与H＋反应的离子方程式FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O3.铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应____________________________________________二者的关系在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成__________色，最后变成红褐色，化学方程式为________________________________________深度思考1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族(　　)(2)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料(　　)(3)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸(　　)(4)Fe2O3与NaOH溶液反应可制取Fe(OH)3(　　)(5)铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3(　　)(6)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2(　　)2．纯铁有较强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？　3．通过化合反应能制取FeCl2、FeCl3、Fe(OH)2、Fe(OH)3吗？能制取的用化学方程式表示。　题组一　铁的单质、氧化物和氢氧化物的性质1．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(　　)A．铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在B．铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为＋3价C．工业上可用铁质容器储存浓硝酸和浓硫酸，原因是铁在常温下与两种酸不反应D．工业上用CO在高温条件下还原含Fe2O3的铁矿石炼铁2．(2022·大连双基测试)在一定条件下，下列物质能与铁单质发生反应，其中能将铁元素从0价转变为＋3价的是(　　)A．盐酸B．稀硫酸C．稀硝酸D．硫酸铜溶液3．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是(　　)A．Fe(OH)3　Fe2O3B．Fe(OH)2　Fe2O3C．Fe(OH)2　Fe(OH)3D．Fe(OH)2　Fe3O4题组二　用守恒思想判断氧化物的组成4．(2022·樟树市模拟)铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为(　　)A．FeO·3Fe2O3B．2FeO·3Fe2O3C．FeO·2Fe2O3D．2FeO·Fe2O35．准确称取某种铁的氧化物2.88g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4g，则这种铁的氧化物为(　　)A．Fe3O4B．Fe2O3C．FeOD．以上都不是6．有一块铁的“氧化物”样品，用140mL5.0mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为(　　)A．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7确定铁的氧化组成的基本方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量比1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。题组三　氢氧化亚铁的制备方法7．用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是__________________________________。8．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。防止Fe(OH)2氧化的方法(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。(5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。考点二　Fe2＋与Fe3＋的性质及检验1．亚铁盐(1)Fe2＋的氧化性和还原性含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以________为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现为________。Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：________________________________________________________________________。(2)可水解Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量________抑制Fe2＋的水解，加少量________防止Fe2＋被氧化。2．铁盐的性质及应用(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为________。①Fe3＋与________________等具有较强还原性离子不能大量共存。②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为__________________。(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。③利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。④Fe3＋与________________________等水解呈碱性的离子不能大量共存。3．Fe2＋、Fe3＋的检验方法(1)用KSCN溶液和氯水溶液(2)用NaOH溶液溶液(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验溶液变血红色，说明含有Fe3＋KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。(4)Fe2＋的特征检验方法溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓4．含Fe2＋、Fe3＋的除杂问题主要成分杂质除杂方法FeCl3(aq)FeCl2(aq)加入氯水或H2O2FeCl2(aq)FeCl3(aq)加过量铁粉后过滤FeCl2(aq)CuCl2(aq)加过量铁粉后过滤题组一　含铁物质的除杂问题1．硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁，为除去杂质，提纯硫酸亚铁，应该加入下列物质中的(　　)A．锌粉B．镁粉C．铁粉D．铝粉2．下列除杂的操作不正确的是(　　)A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤3．Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋杂质离子，为除去这些离子制得纯净的ZnSO4，应加入的试剂是(　　)A．NaOH溶液B．氨水C．KMnO4、ZnCO3D．H2O2、ZnO混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去的常用方法(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。(2)除去Cu2＋中混有的Fe3＋的方法向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(3)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。(4)除去Cu2＋中混有的Fe2＋的方法先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3＋。题组二　Fe2＋和Fe3＋的检验4．下列有关物质检验方法不合理的是(　　)A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显血红色，该溶液中一定含有Fe2＋B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2C．检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变血红D．向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋5．要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序为(　　)①加入足量氯水　②加入足量酸性KMnO4溶液　③加入少量NH4SCN溶液A．①③B．③②C．③①D．①②③6．为了证明化学反应有一定的限度，进行了如下探究活动：探究活动一：取5mL0.1mol·L－1的KI溶液于试管，滴加0.1mol·L－1的FeCl3溶液5～6滴，振荡；探究活动二：在上述试管中加入2mLCCl4，充分振荡、静置；探究活动三：取上述静置分层后的上层水溶液于试管，滴加0.1mol·L－1的KSCN溶液5～6滴，振荡。(1)写出探究活动一中反应的离子方程式________________________________________________________________________。(2)探究活动二的实验现象为________。a．溶液分层，上层呈紫色b．溶液分层，下层呈紫色c．溶液分层，均为无色(3)在探究活动三中，可以证明该化学反应有一定的限度的实验现象是________________________________________________________________________。检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项(1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN－)。(2)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。(3)检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。考点三　铁及其化合物转化关系及应用“铁三角”的转化关系完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件。(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：________________________________________________________________________。(2)将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝：________________________________________________________________________。(3)FeCl3可溶解铁片：________________________________________________________________________。(4)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：________________________________________________________________________。(5)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：________________________________________________________________________。题组一　化学反应中铁元素价态的判断1．(2022·江门高三上学期期末)在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是(　　)A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋2．在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。①Fe3＋　②Fe2＋　③Fe、Fe2＋　④Fe2＋、Fe3＋(1)AB段铁元素以__________形式存在。(2)BC段铁元素以__________形式存在。(3)CD段铁元素以__________形式存在。3．向含有1molHNO3和1molH2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是(　　)A．a表示Fe3＋的关系曲线B．n1＝0.75C．P点时，n(Fe2＋)＝0.5625molD．向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4g1．铁与稀硝酸反应产物中铁元素价态的判断方法(1)当HNO3过量时：反应原理：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为Fe3＋，铁元素的价态为＋3价。(2)当Fe过量时：铁被硝酸氧化为Fe3＋，然后Fe3＋被剩余的铁还原为Fe2＋，也就是说最终得到亚铁盐，总方程式：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(3)当＜＜时：铁元素的存在形式为Fe2＋和Fe3＋，铁元素的价态为＋2、＋3价。(4)用数轴法表示，铁与硝酸的用量比与反应产物的关系：2．铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，该反应不再发生)。题组二　“铁三角”在物质转化推断题中的应用4．(2022·沈阳东北育才中学模拟)如图是物质间发生化学反应时颜色的变化情况，下列选项中正确的是(　　)选项MNPQANH3·H2OBa(OH)2铜石蕊溶液BNaBaCl2FeOKSCN溶液CNaOHBa(NO3)2锌粉KSCN溶液DNaHCO3MgCl2Fe石蕊溶液5.A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是(　　)A．①中所加试剂可能是氯气B．③中需要加具有氧化性的试剂C．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在①中发生的价态变化D．元素M在②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现铁及其化合物性质的综合考查常常涉及价态、物质盐、碱、氧化物之间的转化关系，不同价态的Fe2＋、Fe3＋间的转化和离子检验等，解答时应联系常见铁的化合物的颜色、氧化还原反应知识、水解平衡等分析回答。铁元素有多种价态，化合物种类多，特别Fe2＋、Fe3＋的性质多样，是命制综合实验题恰当的载体。考查内容可涉及物质性质的探究、物质的制备、成分测定、离子检验等，通过上述问题的设计，同时可考查仪器的使用、条件的控制、物质的分离提纯、实验安全等化学实验基础知识。专题训练1．(2022·黄山重点中学测试)已知三氯化铁的熔点为306℃，沸点为315℃，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验。(1)装置的连接顺序为_______________________________________。(2)饱和食盐水的作用是________________________________________。(3)反应一段时间后熄灭酒精灯，冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，进行如下实验：①淡黄色溶液中加入试剂X生成血红色溶液的离子方程式为___________________________。②血红色溶液中加入过量H2O2后溶液血红色加深的原因是__________________。(4)已知血红色褪去的同时有气体生成，经检验为O2。该小组同学对血红色褪去的原因进行探究。①取褪色后溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液无明显变化；第二份滴加试剂X，溶液出现血红色；第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。②另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X，溶液变为血红色，再通入O2，无明显变化。实验①说明_____________________________________________；实验②的目的是________________________________________；得出结论：_________________________________________。2．FeCl3可通过多种途径转化成FeCl2。(1)向FeCl3溶液中加入适量氢碘酸，发生反应的离子方程式为____________________________。(2)工业上常将无水FeCl3在氮气作保护气的条件下加热至300～350℃，再通入干燥的H2而制得FeCl2。该反应的化学方程式为____________________________________。(3)工业上另一种制备FeCl2的方法是将无水FeCl3与适量氯苯(C6H5Cl)在130℃条件下持续加热约3小时，可发生如下反应：2FeCl3＋C6H5Cl2FeCl2＋C6H4Cl2＋HCl根据有机反应规律，该反应中氯苯发生的是________(填有机反应类型)。(4)分析上述三个反应，下列有关说法正确的是________(填序号)。①第(1)问反应中，氢碘酸既表现酸性，又表现还原性②第(3)问反应中，HCl为氧化产物③三个反应中，FeCl2均为还原产物(5)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为_____________________________；与MnO2－Zn电池类似，K2FeO4－Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为____________________________，该电池总反应的离子方程式为