高中化学 第二章第3节第2课时《探究铁及其化合物的氧化性和还原性》课件 鲁科版必修1.ppt

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1、第第3 3节节氧化氧化剂剂和和还还原原剂剂第第2 2课时课时探究探究铁铁及其化合物的氧化性和及其化合物的氧化性和还还原性原性 元素与物质世界 1复习巩固物质分类方法。2进一步理解氧化还原反应、氧化剂和还原剂、氧化性和还原性等概念。以铁及其化合物为例，熟悉从氧化还原反应的角度研究物质的性质，掌握探究物质氧化性和还原性的过程方法。3通过实验，培养学生实验操作能力、观察能力和探究分析问题的能力。知识清单知识清单铁和铁的化合物的存在铁和铁的化合物的存在1铁元素在自然界中的含量和存在形态：铁元素在地壳中的质量分数为4.65%，处于第_位，仅次于_、_和_。在自然界里有_种存在形态_。游离态的铁存在于_中

2、，而更多的是以_价和_价的化合态存在。2铁的化合物在自然界中主要以_的形式存在，如黄铁矿(主要成分是_)、赤铁矿(主要成分_)、磁铁矿(主要成分_)。1四氧硅铝两游离态和化合态陨石23 2矿石FeS2Fe2O3Fe3O4综合拓展综合拓展铁的氧化物FeO、Fe2O3、Fe3O4性质的比较FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体水溶性难溶难溶难溶化合价232、3与CO、H2反应FeOCOFeCO2FeOH2FeH2OFe2O33CO2Fe3CO2Fe2O33H22Fe3H2OFe3O44CO3Fe4CO2Fe3O44H23Fe4H2O与稀硫酸反应FeOH2SO4F

3、eSO4H2OFe2O33H2SO4 Fe2(SO4)33H2OFe3O44H2SO4 Fe2(SO4)3FeSO44H2O特别提示：铁在自然界中主要以矿石的形式存在，如黄铁矿、赤铁矿、磁铁矿等，也有单质的形式，如陨铁。尝试应用尝试应用1家庭生活中下列做法不能防止菜刀生锈的是()A菜刀使用完后，用水洗净，并擦干B久置不用时在菜刀表面涂一层食用油C把菜刀存放在潮湿的地方D用不锈钢菜刀取代普通菜刀解析：厨房菜刀生锈是常见的现象，如何防止或减少菜刀的生锈是人们常提的问题。通过对“铁”知识的学习，同学们就可以解决这个问题。因为铁的生锈是需要一定的外界条件的，如潮湿的环境就给铁生锈创造了有利的机会，所以

4、设法隔绝水与菜刀的接触(如选项A、B)，或者改变菜刀的内部结构(如选项D)就可以防止其生锈。答案：C知识清单知识清单铁及其化合物的重要化学性质铁及其化合物的重要化学性质1铁及其化合物的重要化学性质(1)铁单质具有_，如它能将硫酸电离出的_还原生成_，能被氯气氧化生成_，被氧气氧化生成_。(1)还原性H氢气FeCl3Fe3O4(2)含有3价铁元素的化合物通常具有氧化性，如在溶液中，氯化铁可以把金属铁、铜等_，本身被还原成_，其离子方程式分别为：_。(3)含有2价铁元素的化合物通常既具有氧化性，又具有还原性。如在溶液中，氯化亚铁可以被金属锌_，可以被氯气_，其离子方程式分别为：_。2Fe3的检验向

5、氯化铁溶液中滴入硫氰酸钾溶液，溶液立即出现血红色。反应的离子方程式为_。3铁的作用铁元素是生物体中含量最高的生命必需的微量元素。如果人体缺铁，就会出现_症状；如果因为某原因使血红蛋白分子中的Fe2被_成Fe3，这种血红蛋白分子就会丧失_功能，使人出现_症状，而危及生命。综合拓展综合拓展1Fe2与Fe3的鉴别(1)直接观察颜色：Fe2的溶液呈浅绿色，Fe3的溶液呈棕黄色。(2)利用显色反应Fe2的溶液KSCN或NH4SCN溶液，溶液不呈红色；Fe3的溶液KSCN或NH4SCN溶液，溶液呈血红色。有关离子方程式：Fe3SCN Fe(SCN)2(3)利用铁化合物沉淀的颜色Fe2的溶液NaOH溶液，出

6、现白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色；Fe3的溶液NaOH溶液，出现红褐色沉淀。有关反应式：Fe22OH Fe(OH)2、4Fe(OH)22H2OO2 4Fe(OH)3;Fe33OH Fe(OH)3(4)利用Fe3的氧化性Fe2的溶液Cu片，无明显现象；Fe3的溶液Cu片，铜被腐蚀，溶液变为蓝绿色。有关离子方程式：2Fe3Cu 2Fe2Cu2Fe2的溶液淀粉KI试纸，试纸不变蓝；Fe3的溶液淀粉KI试纸，试纸变蓝。有关离子方程式：2Fe32I 2Fe2I2(5)利用Fe2的还原性Fe2的溶液酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色褪去；Fe3的溶液酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫色不褪

7、。Fe2的溶液氯水，溶液变为棕黄色；Fe3的溶液氯水，无明显现象。有关离子反应式：2Fe2Cl2 2Fe32Cl注意：以上方法以KSCN溶液鉴别最常用。2铁及其化合物的相互转化示意图特别提示：Fe2与Fe3的鉴别是考试中常考的重点，要记住常用试剂及其方法，拓展自己的思维。尝试应用尝试应用2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()加入足量氯水加入足量KMnO4溶液加入少量NH4SCN溶液A BC D解析：Fe3与Fe2重要区别就是：遇SCN是否显红色。利用这一性质，先往其中加一定量的NH4SCN溶液，若不显红色，则说明没有 Fe3，加入氧化剂如氯水(新制的为浅绿色

8、，实际中多为无色透明)，Fe2变成Fe3，显红色。高锰酸钾溶液为紫红色，用它做氧化剂效果很不明显。答案：C铁及其化合物的相互转化铁及其化合物的相互转化 下列物质反应后一定有3价铁生成的是()过量的Fe与Cl2反应Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加H2O2Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A只有 B只有C只有 D全部解析：中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原。中Fe与稀H2SO4反应只能生成Fe2，向其中加H2O2后，由于H2O2是一种常见的氧化剂，能将Fe2氧化成Fe3。从表面上看不会发生反应，但实际上

9、发生了Fe2被H和硝酸根离子氧化的反应。中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。答案：C名师点睛：涉及铁的化合价转化的题目，应从氧化剂的强弱、反应条件及反应物间的相对量进行分析。铁的0价、2价、3价在一定条件下均可相互转化，在分析具体问题时，应善于抓住转化的条件，挖掘出隐含的反应。变式训练变式训练1将适量铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的Fe3和Fe2浓度相等。则已反应的Fe3和未反应的Fe3的物质的量之比是()A23 B32C12 D11解析：Fe3有较强的

10、氧化性，与Fe反应如下：2Fe3Fe=3Fe2，由题意知反应后，c(Fe3)c(Fe2)，而要生成3 mol Fe2需消耗2 mol Fe3，显然n(反应Fe3)n(未反应Fe3)23。答案：A铁及其化合物的应用铁及其化合物的应用 铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中使用的一种新型净水剂，已知它的氧化性强于KMnO4，在反应中被还原为Fe3，将它溶入浑浊的泥水中，既能起杀菌消毒作用，又能使泥沙沉降，试回答：(1)制取铁酸钠的反应方程式为：2Fe(NO3)316NaOH3Cl2 2Na2FeO46NaNO36NaCl8H2O。该反应的氧化剂是_；氧化产物是_。(2)铁酸钠能沉降泥沙的原因是_。

11、解析：(1)上述反应虽然比较复杂，但只要我们熟练掌握氧化还原反应中各个概念，即可顺利解答。反应物中，Cl2中Cl元素的价态是0价，而在生成物NaCl中Cl元素的价态是1价(化合价降低)，因此，Cl2是氧化剂；Fe(NO3)3中的Fe元素由3价升高到6价(Na2FeO4)，Na2FeO4是Fe(NO3)3被氧化以后的产物，即氧化产物。(2)要求较高，但联系结合有关Fe(OH)3胶体的制备及性质，就不难回答。答案：(1)Cl2Na2FeO4(2)铁酸钠的还原产物Fe3能与水作用生成Fe(OH)3胶体，起到“净水”作用名师点睛：天然水一般须经过消毒、净化之后才能饮用。最常用的消毒剂是氯气，但由于氯气

12、对人体也有一定危害，故人们正在积极寻找高效、低毒的杀菌消毒剂，Na2FeO4就是其中的一种。Na2FeO4中的Fe元素为非常规的6价，因而具有很强的杀菌消毒能力，而其还原产物Fe3还能与水作用生成Fe(OH)3胶体，能起到“净水”的作用。变式训练变式训练2硫酸亚铁是一种可用于治疗缺铁性贫血的药剂。硫酸亚铁药片外表包有一层特制的糖衣，以保护硫酸亚铁不被空气中的氧气氧化成硫酸铁(硫酸铁无治疗贫血的药效)。试设计一个实验方案，验证某硫酸亚铁药片是否被氧化。写出主要实验步骤、现象和有关离子反应方程式。(1)主要步骤：_。(2)离子方程式：_。(1)刮去药片的糖衣，把药片研碎，放在烧杯中加少量蒸馏水溶解

13、，滴几滴KSCN溶液，溶液显红色，可知部分或全部硫酸亚铁被氧化(2)Fe3SCN Fe(SCN)2实验探究实验探究 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溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入稀H2SO4和_。(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_。方法二：在如右图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。(1)在试管里加入的试剂是

14、_。(2)在试管里加入的试剂是_。(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管和中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是_。(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_。解析：方法一：(1)由于Fe2具有较强的还原性，易被氧化为Fe3，故在配好的溶液中常加一枚铁钉或适量铁屑以防止其氧化。(2)由于气体的溶解度随温度升高而迅速减小，故可用加热的方法除去蒸馏水中溶解的O2。(3)空气中含有大量的O2，为防止生成的Fe(OH)2沉淀与空气接触，需将吸取的NaOH溶液的滴管插入液面以下后再挤出。方法二：(1)由所给试剂及装置特点知，试管为封闭系统，应为产生H2并排净溶液中的空

15、气及液面上方空气的装置，故中加入的试剂为铁和稀H2SO4。(2)试管中加入的试剂为NaOH。(3)为确保实验在无氧状态下进行，必须把系统中的O2排除干净，故接下来的操作应为检验试管出口处排出的氢气纯度，当产生氢气较纯时再夹紧止水夹。(4)由于试管中产生的H2充满了、两支试管，外界空气不易进入，即Fe(OH)2是在H2的还原性气氛中产生的，故Fe(OH)2的白色沉淀可保持较长的时间。答案：方法一：(1)铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2方法二：(1)稀H2SO4、铁屑(2)NaOH溶液(3)检验试管出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹(4)试管中反应生成

16、的H2充满了试管和试管，且外界空气不容易进入名师点睛：氢氧化亚铁由于容易被氧化而存在时间较短，所以对其实验的改进是考试的重点，通常考查的是氢氧化亚铁的实验室制备原理和操作方法，及选择操作方法的依据。并依此为基础考查学生设计和完成实验的能力。由此题我们可以看出，要提高设计和完成实验的能力，同学们必须扎扎实实做好以下六项工作：分析实验的目的。分析实验所依据的化学反应原理。分析实验的装置和仪器及使用注意事项。分析实验的基本操作步骤，为什么要这样操作，不这样操作有什么样的后果。分析实验后面所附的问题和讨论，真正理解相关问题。从安全性，环保性(减少污染)，节约性(不浪费药品)，效果性(现象明显)等角度出

17、发，分析还能对该实验进行怎样的改进。变式训练变式训练3某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性，请回答下列问题：(1)除胶头滴管外，你认为本实验必不可缺少的一种玻璃仪器是_。(2)请帮他们完成以下实验报告：实验目的：_。试剂：铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、铜片。实验记录(划斜线部分不必填写)：序号实验内容实验现象离子方程式实验结论在FeCl2溶液中滴入适量氯水溶液由浅绿色变为棕黄色Fe2具有还原性在FeCl2溶液中加入锌片ZnFe2 Zn2Fe在FeCl3溶液中加入足量铁粉Fe2Fe3 3 Fe2Fe3具有氧化性Fe3具有氧化性实验结论：Fe只有还原性，Fe3只有氧化性

18、，Fe2既有氧化性，又有还原性。联想发散：根据以上结论判断，下列物质中既有氧化性，又有还原性的有：_。(填序号)ACl2 BNa CNa DClESO2 FNO2亚铁盐在溶液中易被氧化，而实验室中需要纯净的亚铁盐溶液。那么保存亚铁盐溶液时应该如何防止亚铁盐氧化？_。简述Fe2的检验方法：_。解析：本题是为了迎合新课标对同学们探究能力的要求而设计的，包括设计实验、选择仪器、填写实验报告以及对结果分析、综合、迁移的能力。其中，相对较难的是最后的联想发散部分的后两问。可以加入适量铁，假设亚铁离子被氧化成铁离子，会重新被铁还原，从而防止了亚铁离子被氧化。检验Fe2的方法不止一种，例如，在含有Fe2的溶

19、液中加入NaOH溶液，可以生成白色的氢氧化亚铁沉淀，而氢氧化亚铁具有很强的还原性，少量氢氧化亚铁立即被溶解在水中的氧气氧化使沉淀颜色变为灰绿色，然后逐渐被空气中的氧气氧化，直至完全转化成红褐色的氢氧化铁沉淀。再如，在含有Fe2的溶液中加入KSCN溶液，不会出现红色，然后滴加适量氯水，可以把Fe2氧化成Fe3，Fe3与SCN反应得到红色溶液。答案：(1)试管(2)实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性Cl22Fe2=2Cl2Fe3Fe2有氧化性铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色在FeCl3溶液中加入铜片联想发散：A、E、F在亚铁盐溶液中加入少量铁单质取适量待测液于试管中，滴加少量KSCN溶液，无红色出现，在混合液中滴入少量氯水，溶液变为红色，则证明有Fe2(或其它合理答案)同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全