2025版高一化學(xué)必修第一冊(cè) 第三章 第一節(jié) 第3課時(shí) 鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系

第3課時(shí)鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系課標(biāo)定向目標(biāo)定位1.認(rèn)識(shí)鐵元素在物質(zhì)中可以具有不同價(jià)態(tài),可通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)含有不同價(jià)態(tài)鐵元素的物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化。(證據(jù)推理與模型認(rèn)知)2.認(rèn)識(shí)一定條件下鐵及其化合物之間可以相互轉(zhuǎn)化,并能根據(jù)含鐵物質(zhì)的性質(zhì),分析生產(chǎn)、生活中的常見問題。(科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任)厘清重點(diǎn)鐵及其化合物之間的相互轉(zhuǎn)化突破難點(diǎn)建立從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)變化的視角實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑的觀念學(xué)習(xí)任務(wù):鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系【必備知識(shí)·導(dǎo)學(xué)】[引入]我們?nèi)粘５纳a(chǎn)和生活離不開鋼鐵材料,但是世界上每年因銹蝕而損失的鋼鐵數(shù)量十分巨大。你知道鋼鐵生銹的原理是什么嗎?轉(zhuǎn)化關(guān)系在圖中適當(dāng)位置填寫含鐵物質(zhì)化學(xué)式,完成鐵及其化合物的“價(jià)-類”二維圖。用箭頭標(biāo)明物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。提示:按要求書寫下列反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式。(1)同價(jià)態(tài)含鐵物質(zhì)轉(zhuǎn)化①FeO→Fe2+:FeO+2H+===Fe2++H2②Fe2+→Fe(OH)2:Fe2++2OH-===Fe(OH)2③Fe2O3→Fe3+:Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2④Fe3+→←Fe(OH)3:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓、Fe(OH)3+3H+===Fe3+⑤Fe(OH)3→Fe2O3:2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。結(jié)論:同種價(jià)態(tài)的含鐵物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化一般是通過(guò)復(fù)分解反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的,如反應(yīng)①②③④等。(2)不同價(jià)態(tài)含鐵物質(zhì)轉(zhuǎn)化①Fe→②Fe2O3→Fe:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。③Fe2+→Fe3+:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-、2Fe3++Fe===3Fe2+。④Fe(OH)2→Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。結(jié)論:不同種價(jià)態(tài)的含鐵物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化一般是通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的,如反應(yīng)①②③④等?！九袑?duì)錯(cuò)·通教材】判斷下列說(shuō)法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”(1)Fe(OH)2在空氣中充分加熱最終產(chǎn)生FeO和H2O。 (×)提示:Fe(OH)2在空氣中容易被氧化,所以氫氧化亞鐵在空氣中加熱最終產(chǎn)生Fe2O3和H2O,(2)Fe3O4可以通過(guò)置換反應(yīng)或化合反應(yīng)制備。 (√)提示:Fe與水蒸氣在高溫下發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生Fe3O4和H2;Fe在O2中點(diǎn)燃,發(fā)生化合反應(yīng)產(chǎn)生Fe3O4(3)在稀硫酸中加入銅粉,銅粉不溶解,再加入Fe2O3、銅粉能夠溶解。 (√)提示:加入Fe2O3后生成具有氧化性的Fe3+能將銅粉溶解。(4)FeCl2溶液中混有少量FeCl3時(shí),可向溶液中加入足量的鋅粉,然后過(guò)濾來(lái)除去。 (×)提示:用足量鋅粉會(huì)將Fe3+、Fe2+全部還原,最后溶液中只含有Zn2+,應(yīng)該加入過(guò)量的鐵粉后再過(guò)濾(5)FeCl3溶液中混有FeCl2時(shí),可向溶液中加入足量的氯水來(lái)除去。 (√)提示:氯水具有強(qiáng)氧化性,可將Fe2+氧化成Fe3+并且不引入雜質(zhì)離子?！竞诵囊c(diǎn)·歸納】利用“價(jià)類二維圖”認(rèn)識(shí)鐵及其化合物的關(guān)系1.構(gòu)建鐵及其化合物的價(jià)類二維圖2.同價(jià)態(tài)的鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化從物質(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,寫出它們分別溶于稀硫酸的離子方程式:Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O;FeO+2H+===H2O+Fe2+。(2)FeSO4和FeCl3都屬于鹽類,能和堿反應(yīng)生成Fe(OH)2及Fe(OH)3。(3)Fe(OH)2和Fe(OH)3均屬于堿,寫出它們?nèi)苡谙←}酸的離子方程式:Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O;Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O。3.不同價(jià)態(tài)的鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化從化合價(jià)的角度理解鐵及其化合物的氧化性和還原性(1)Fe2O3中的鐵元素為高價(jià)態(tài),具有氧化性,因而可用還原劑將其還原為鐵單質(zhì),如高爐煉鐵的原理以化學(xué)方程式表示為3CO+Fe2O32Fe+3CO2。(2)Fe2+化合價(jià)可以升高到+3價(jià),表現(xiàn)為還原性,也可以降低到0價(jià),表現(xiàn)為氧化性。(3)Fe3+是鐵元素的高價(jià)態(tài),可以被還原劑還原為+2或0價(jià),具有氧化性。(4)Fe(OH)2Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3?！緦W(xué)力診斷·測(cè)評(píng)】1.(2023·榆林高一檢測(cè))下列反應(yīng)中,能生成正三價(jià)鐵的是()A.鐵釘投入硫酸銅溶液中B.鐵粉跟硫粉混合加熱C.鐵屑加入稀硫酸中D.鐵絲在氯氣中燃燒【解析】選D。鐵被強(qiáng)氧化劑氧化為Fe3+,被弱氧化劑氧化為Fe2+。A、C項(xiàng)中鐵分別被Cu2+、H+氧化為Fe2+,B中鐵和硫粉反應(yīng)生成FeS,D項(xiàng)中鐵和Cl2反應(yīng)生成FeCl3。2.下列轉(zhuǎn)化關(guān)系不能通過(guò)一步反應(yīng)實(shí)現(xiàn)的是()A.Fe→FeCl2 B.Fe2O3→Fe(OH)3C.FeCl3→FeCl2 D.Fe(OH)3→Fe2O3【解析】選B。Fe和氯化鐵反應(yīng)生成FeCl2,A不符合;Fe2O3不溶于水,不能直接轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,B符合;FeCl3和鐵反應(yīng)生成FeCl2,C不符合;Fe(OH)3受熱分解生成Fe2O3,D不符合。3.(2024·黑龍江、吉林適應(yīng)性測(cè)試)實(shí)驗(yàn)室合成高鐵酸鉀(K2FeO4)的過(guò)程如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.氣體a的主要成分為Cl2B.晶體b的主要成分為KClO3C.K2FeO4中Fe的化合價(jià)為+6D.反應(yīng)2為2Fe(NO3)3+10KOH+3KClO===2K2FeO4+3KCl+6KNO3+5H2O【解析】選B。高錳酸鉀和濃鹽酸反應(yīng)生成氯氣,氯氣中混有HCl氣體,通過(guò)飽和食鹽水洗氣除去HCl氣體,得到氣體a,其主要成分為Cl2,氯氣和飽和KOH溶液在10~15℃條件下反應(yīng)生成KClO,同時(shí)由于KCl的溶解度小于KOH,會(huì)析出KCl晶體,將Fe(NO3)3和KOH加入飽和次氯酸鉀溶液中發(fā)生反應(yīng)生成K2FeO4,以此解答。由分析可知,氣體a的主要成分為Cl2,故A正確;由分析可知,晶體b的主要成分為KCl,故B錯(cuò)誤;由化合物化合價(jià)的代數(shù)和為零可知,K2FeO4中F