2020_2021学年新教材高中化学第三章铁金属材料第一节第2课时铁的氢氧化物铁盐和亚铁盐课件新人教版必修第一册

1、第第2课时铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐课时铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐一、铁的氢氧化物一、铁的氢氧化物1.铁的氢氧化物的制备铁的氢氧化物的制备。实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁的方法如下图所示实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁的方法如下图所示: (1)图甲实验中观察到的现象是图甲实验中观察到的现象是有红褐色沉淀生成有红褐色沉淀生成。 反应的离子方程式是反应的离子方程式是fe3+3oh-fe(oh)3。 (2)图乙实验中先观察到有图乙实验中先观察到有白色沉淀白色沉淀生成生成,迅速变成迅速变成灰绿灰绿色色,最后变成最后变成红褐红褐色色,反应的化学方程式是反应的化学方程式是feso4+2naohfe(oh)2

2、+na2so4,4fe(oh)2+o2+2h2o4fe(oh)3。 制备制备氢氧化亚铁时氢氧化亚铁时,“白色沉淀迅速变成灰绿色白色沉淀迅速变成灰绿色,最最后变成红褐色后变成红褐色”,沉淀颜色变化的原因是什么沉淀颜色变化的原因是什么?说明说明fe(oh)2具具有什么性质有什么性质?提示提示:这是因为白色氢氧化亚铁被溶解在溶液中的氧气氧化这是因为白色氢氧化亚铁被溶解在溶液中的氧气氧化成了红褐色的氢氧化铁。说明氢氧化亚铁具有还原性。从成了红褐色的氢氧化铁。说明氢氧化亚铁具有还原性。从fe的化合价来看的化合价来看,fe有有+2、+3价价,fe(oh)2中的中的fe是是+2价价,既有既有氧化性也有还原性

3、氧化性也有还原性,故氢氧化亚铁具有还原性。故氢氧化亚铁具有还原性。2.铁的氢氧化物的性质。铁的氢氧化物的性质。(1)氢氧化亚铁氢氧化亚铁fe(oh)2。物理性质物理性质:白白色固体色固体,不不溶于水。溶于水。 化学性质。化学性质。碱性碱性:与盐酸反应的离子方程式为与盐酸反应的离子方程式为fe(oh)2+2h+fe2+2h2o。 还原性还原性:与氧气反应的化学方程式为与氧气反应的化学方程式为4fe(oh)2+2h2o+o24fe(oh)3。 (2)氢氧化铁氢氧化铁fe(oh)3。物理性质物理性质:红褐红褐色固体色固体,不不溶于水。溶于水。 化学性质。化学性质。碱性碱性:与盐酸反应的离子方程式为与

4、盐酸反应的离子方程式为fe(oh)3+3h+fe3+3h2o。 二、铁盐和亚铁盐二、铁盐和亚铁盐1.常见的铁盐有常见的铁盐有fe2(so4)3、fecl3等等,常见的亚铁盐有常见的亚铁盐有feso4、fecl2等。等。 2.fe2+、fe3+的检验方法。的检验方法。3.fe2+与与fe3+的转化的转化。(1)实验现象实验现象:在盛有氯化铁溶液的试管中加适量铁粉振荡在盛有氯化铁溶液的试管中加适量铁粉振荡后后,溶液变成溶液变成浅绿浅绿色色,再加再加kscn溶液溶液,溶液溶液不变色不变色,再再加入氯水后加入氯水后,溶液变成溶液变成红色红色。 (2)上述实验中有关反应的离子方程式是上述实验中有关反应的

5、离子方程式是2fe3+fe3fe2+,2fe2+cl22fe3+2cl-。 (3)结论结论:由上述实验可知由上述实验可知,fe3+遇到遇到较强较强的还原剂的还原剂,会被会被还原成还原成fe2+;fe2+在在较强较强氧化剂的作用下氧化剂的作用下,会被氧化成会被氧化成fe3+。 根据根据我们学习过的知识想一想我们学习过的知识想一想fe2+、fe3+的检验的检验方法有哪些方法有哪些? 提示提示:(1)观察法观察法:含含fe2+的溶液呈浅绿色的溶液呈浅绿色,含含fe3+的溶液呈棕的溶液呈棕黄色。黄色。(2)加碱法加碱法:加入加入naoh溶液溶液,若产生的白色沉淀迅速变为灰若产生的白色沉淀迅速变为灰绿色

6、绿色,最后变为红褐色最后变为红褐色,则原溶液中含有则原溶液中含有fe2+;若直接产生红褐若直接产生红褐色沉淀色沉淀,则原溶液中含有则原溶液中含有fe3+。(3)加加kscn溶液溶液,若无明显现象若无明显现象,再加新制氯水溶液变为红再加新制氯水溶液变为红色色,则原溶液中含有则原溶液中含有fe2+;若溶液直接变为红色若溶液直接变为红色,则原溶液中含则原溶液中含有有fe3+。一一 铁的氢氧化物铁的氢氧化物重难归纳铁的氢氧化物。铁的氢氧化物。白色的白色的fe(oh)2会被溶解在溶液中的氧气氧化。那么在实会被溶解在溶液中的氧气氧化。那么在实验室里验室里,用用feso4溶液和溶液和naoh溶液制备溶液制备

7、fe(oh)2时时,如何能长如何能长时间看到白色的时间看到白色的fe(oh)2沉淀呢沉淀呢?提示提示:fe2+极易被氧化极易被氧化,所以所以feso4溶液要现用现配。溶液要现用现配。为了防止为了防止fe2+被氧化被氧化,配制配制feso4溶液的蒸馏水和溶液的蒸馏水和naoh溶液要煮沸溶液要煮沸,尽可能除去尽可能除去o2。为了防止滴加为了防止滴加naoh溶液时带入空气溶液时带入空气,可将吸有可将吸有naoh溶溶液的长滴管伸入液的长滴管伸入feso4溶液的液面下溶液的液面下,再挤出再挤出naoh溶液溶液。为了防止为了防止fe2+被氧化被氧化,还可以向盛有还可以向盛有feso4溶液的试管中溶液的试管

8、中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物,以以隔绝空气隔绝空气。典例剖析用不含用不含fe3+的的feso4溶液与不含溶液与不含o2的蒸馏水配制的的蒸馏水配制的naoh溶溶液反应制备液反应制备fe(oh)2。(1)feso4溶液与溶液与naoh溶液反应的离子方程式为溶液反应的离子方程式为。 (2)用硫酸亚铁晶体配制上述用硫酸亚铁晶体配制上述feso4溶液时溶液时,为防止氧化还需为防止氧化还需加入加入。 (3)除去蒸馏水中溶解的除去蒸馏水中溶解的o2,常采用常采用的方法。的方法。 (4)生成生成fe(oh)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含

9、白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含o2的的naoh溶液溶液,插入插入feso4溶液的液面以下溶液的液面以下,再挤出溶液再挤出溶液,这样操这样操作的理由是作的理由是;如若不插入如若不插入feso4溶液的液溶液的液面以下就挤出面以下就挤出naoh溶液溶液,产生的实验现象是产生的实验现象是,原原因为因为(用化学方程式表示用化学方程式表示)。 答案答案:(1) fe2+2oh-fe(oh)2(2)铁屑铁屑(或还原铁粉或还原铁粉)(3)煮沸煮沸(4)避免生成的避免生成的fe(oh)2沉淀接触沉淀接触o2转化成转化成fe(oh)3沉淀沉淀生成的白色沉淀迅速变成灰绿色生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐

10、色最后变成红褐色4fe(oh)2+o2+2h2o4fe(oh)3解析解析:(2)用硫酸亚铁晶体配制用硫酸亚铁晶体配制feso4溶液时溶液时,为了防止为了防止fe2+被被氧化氧化,通常在溶液中加入一些铁屑通常在溶液中加入一些铁屑(或还原铁粉或还原铁粉)。(3)除去蒸除去蒸馏水中溶解的馏水中溶解的o2,常采用加热煮沸的方法。常采用加热煮沸的方法。(4)用长滴管吸取用长滴管吸取不含不含o2的的naoh溶液溶液,插入插入feso4溶液的液面以下再挤出溶液的液面以下再挤出,可可以防止溶液在下落过程中接触氧气以防止溶液在下落过程中接触氧气,从而避免生成的从而避免生成的fe(oh)2沉淀接触沉淀接触o2转化

11、成转化成fe(oh)3沉淀。沉淀。学以致用1.下列关于下列关于fe(oh)2的制备能够成功的是的制备能够成功的是()。a.向向fecl2溶液中逐滴加入溶液中逐滴加入naoh溶液溶液b.向向feso4溶液中逐滴加入氨水溶液中逐滴加入氨水c.先将吸有先将吸有naoh溶液的长滴管插到溶液的长滴管插到feso4液面下液面下,再挤出再挤出naoh溶液可制得溶液可制得fe(oh)2d.取新配制的取新配制的feso4溶液适量放入试管中溶液适量放入试管中,然后向试管内逐然后向试管内逐滴加入滴加入naoh溶液溶液答案答案:c解析解析:fe(oh)2的制备可用的制备可用fe2+的盐溶液与强碱或弱碱反应的盐溶液与强

12、碱或弱碱反应制得制得,但由于但由于fe(oh)2有很强的还原性有很强的还原性,接触空气迅速被氧化接触空气迅速被氧化生成生成fe(oh)3,所以制备中特别注意隔绝所以制备中特别注意隔绝 fe(oh)2与空气的接与空气的接触。触。2.在如图所示的装置中在如图所示的装置中,用用naoh溶液、铁屑、稀硫酸等试溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备剂制备fe(oh)2。(1)在试管在试管里加入的试剂是里加入的试剂是。 (2)在试管在试管里加入的试剂是里加入的试剂是。 (3)为了制得白色的为了制得白色的fe(oh)2沉淀沉淀,在试管在试管和和中加入试剂中加入试剂,打开弹簧夹打开弹簧夹,塞紧塞子后的实验步骤是塞紧塞子

13、后的实验步骤是 。 (4)这样生成的这样生成的fe(oh)2沉淀能较长时间保持白色沉淀能较长时间保持白色,其理由是其理由是 。 答案答案:(1)稀硫酸、铁屑稀硫酸、铁屑(2)naoh溶液溶液(3)检验试管检验试管出口处排出的氢气的纯度。当排出的出口处排出的氢气的纯度。当排出的h2纯净纯净时时,再夹紧弹簧夹再夹紧弹簧夹(4)试管试管中反应生成的中反应生成的h2充满了试管充满了试管和试管和试管,且外界且外界空气不容易进入空气不容易进入解析解析:(1)由所给试剂及装置特点知由所给试剂及装置特点知,试管试管为封闭系统为封闭系统,应为应为产生产生h2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置并赶尽溶液中的空

14、气及液面上方空气的装置,故试管故试管中加入的试剂为铁和稀硫酸。中加入的试剂为铁和稀硫酸。(2)试管试管中加入的试剂为中加入的试剂为naoh溶液。溶液。(3)为确保实验在无氧状态下进行为确保实验在无氧状态下进行,必须把系统必须把系统中的中的o2排除干净排除干净,故接下来的操作应为检验试管故接下来的操作应为检验试管出口处排出口处排出的氢气纯度出的氢气纯度,当产生氢气较纯时再夹紧弹簧夹。当产生氢气较纯时再夹紧弹簧夹。(4)由于试由于试管管中产生的中产生的h2充满了充满了、两支试管两支试管,外界空气不易进入外界空气不易进入,即即fe(oh)2是在是在h2的还原性气氛中产生的的还原性气氛中产生的,故故f

15、e(oh)2的白色的白色沉淀可保持较长的时间。沉淀可保持较长的时间。二二 铁盐和亚铁盐铁盐和亚铁盐重难归纳1.fe3+、fe2+的检验。的检验。(1)如何检验含如何检验含fe3+的溶液中是否有的溶液中是否有fe2+?提示提示:由于溶液中含有由于溶液中含有fe3+,利用利用naoh溶液或溶液或kscn溶液都溶液都无法证明溶液中是否含有无法证明溶液中是否含有fe2+,可以利用可以利用fe2+的还原性的还原性,向溶液向溶液中加入中加入kmno4酸性溶液酸性溶液,若溶液紫色褪去证明溶液中含有若溶液紫色褪去证明溶液中含有fe2+。(2)怎么除去怎么除去fecl2溶液中的少量溶液中的少量fe3+?从中你得

16、出一个什么从中你得出一个什么样的结论样的结论?提示提示:加足量的铁粉振荡、静置、过滤。其反应的离子方程加足量的铁粉振荡、静置、过滤。其反应的离子方程式为式为2fe3+fe3fe2+。由此可知。由此可知:含同一元素的不同价态的含同一元素的不同价态的物质反应时物质反应时,生成含该元素中间价态的物质生成含该元素中间价态的物质,如如:c+co2 2co。2.fe、fe2+、fe3+之间的相互转化关系之间的相互转化关系。 (1)fe只具有还原性。可被弱氧化剂只具有还原性。可被弱氧化剂(如如h+、cu2+、fe3+等等)氧化成氧化成fe2+,被强氧化剂被强氧化剂(如如cl2等等)氧化成氧化成fe3+。(2

17、)fe2+既有氧化性又有还原性。可被强氧化剂既有氧化性又有还原性。可被强氧化剂(如如cl2、hno3、kmno4酸性溶液等酸性溶液等)氧化为氧化为fe3+,可被还原剂可被还原剂(mg、al、zn、co、c等等)还原为还原为fe。(3)fe3+具有具有较强较强的的氧氧化性。可被还原剂化性。可被还原剂(如如fe、cu等等)还原还原为为fe2+,被强还原剂被强还原剂(mg、al、zn、co等等)还原为还原为fe。典例剖析金属及其化合物在人类生活、生产中发挥着重要的作用。金属及其化合物在人类生活、生产中发挥着重要的作用。印刷电路板由高分子材料和铜箔复合而成印刷电路板由高分子材料和铜箔复合而成,刻制印刷

18、电路时刻制印刷电路时,工业上常用工业上常用fecl3溶液作为溶液作为“腐蚀液腐蚀液”,反应中有反应中有cucl2和和fecl2生成。如下是某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜并生成。如下是某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜并重新获得重新获得fecl3溶液所采用的工艺流程图溶液所采用的工艺流程图:请回答下列问题。请回答下列问题。(1)实验室中实验室中,检验溶液中存在检验溶液中存在fe3+的试剂是的试剂是,证明证明fe3+存在的现象是存在的现象是。 (2)写出写出fecl3溶液与金属铜发生反应的离子方程式溶液与金属铜发生反应的离子方程式: 。 (3)写出上述流程图中加入或生成的有关物质的化学

19、式写出上述流程图中加入或生成的有关物质的化学式: , , 。 (4)含有含有的滤液与的滤液与反应的化学方程式为反应的化学方程式为。 答案答案:(1)kscn溶液溶液变成溶液溶液变成红色红色 解析解析:废液中含有废液中含有fecl2、cucl2、fecl3。向废液中加入过。向废液中加入过量量fe,发生反应的离子方程式为发生反应的离子方程式为2fe3+fe3fe2+, cu2+fefe2+cu。然后过滤。然后过滤,滤液中含有滤液中含有fecl2,滤渣中含滤渣中含有有cu、fe。向滤渣中加入过量盐酸。向滤渣中加入过量盐酸,fe溶解溶解,cu不溶解不溶解,然后然后过滤得到金属单质过滤得到金属单质cu,

20、滤液中含有滤液中含有fecl2。向滤液中通入过量。向滤液中通入过量cl2,发生反应的离子方程式为发生反应的离子方程式为2fe2+cl22fe3+2cl-,从而得从而得到到fecl3溶液。溶液。学以致用1.在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉,待反应待反应结束后结束后,所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引,则反应后溶液中则反应后溶液中存在较多的阳离子是存在较多的阳离子是()。a.cu2+b.fe3+c.fe2+d.h+答案答案:c解析解析:因所剩固体能被磁铁吸引因所剩固体能被磁铁吸引,说明说明fe有剩余。因有剩余。因2fe3

21、+fe3fe2+,cu2+fecu+fe2+,2h+fefe2+h2,即即fe3+、cu2+、h+可与可与fe反应反应,不可能大量存在。不可能大量存在。2.要证明某溶液中不含要证明某溶液中不含fe3+,而可能含有而可能含有fe2+,进行如下实验进行如下实验操作的最佳顺序为操作的最佳顺序为()。加入足量氯水加入足量氯水加入足量加入足量kmno4酸性酸性溶液溶液 加入少加入少量量kscn溶液溶液a.b.c.d.答案答案:c解析解析:先加入少量先加入少量kscn溶液溶液,若溶液不变红色若溶液不变红色,证明无证明无fe3+,然后加足量的氯水然后加足量的氯水,若溶液出现红色若溶液出现红色,说明有说明有f

22、e2+存在。存在。1.下列物质反应后一定有下列物质反应后一定有+3价铁生成的是价铁生成的是()。过量的过量的fe与与cl2反应反应fe与过量稀硫酸反应后与过量稀硫酸反应后,再向其中再向其中加入新制氯水加入新制氯水fe和和fe2o3的混合物溶于盐酸中的混合物溶于盐酸中a.b.c.d.答案答案:c解析解析:中的中的cl2氧化性强氧化性强,它能将铁氧化为它能将铁氧化为+3价价,由于不是在由于不是在溶液中反应溶液中反应,因此过量的铁不会将氯化铁还原因此过量的铁不会将氯化铁还原;中中fe与稀硫与稀硫酸反应只能生成酸反应只能生成fe2+,但加入新制氯水后但加入新制氯水后,氯水中的氯分子能氯水中的氯分子能将

23、将fe2+氧化成氧化成fe3+;中未给出反应物间相对量的关系中未给出反应物间相对量的关系,若铁若铁是足量的是足量的,则能将生成的则能将生成的fecl3全部还原为全部还原为fecl2,若铁是不足若铁是不足的的,则溶液中可能存在则溶液中可能存在fe3+。2.下列铁的化合物下列铁的化合物:fecl2fe(oh)3fecl3,其中能通其中能通过化合反应直接制得的是过化合反应直接制得的是()。a.b.c.d.答案答案:d3.只用一种试剂就可将只用一种试剂就可将agno3溶液、溶液、kscn溶液、稀硫酸、溶液、稀硫酸、naoh溶液四种无色溶液区分开溶液四种无色溶液区分开,该试剂是该试剂是()。a.bacl

24、2溶液溶液 b.cucl2溶液溶液c.fecl3溶液溶液d.fecl2溶液溶液答案答案:c解析解析:氯化钡溶液不能鉴别氯化钡溶液不能鉴别kscn溶液和氢氧化钠溶液溶液和氢氧化钠溶液,氯化氯化铜溶液和氯化亚铁溶液均不能鉴别铜溶液和氯化亚铁溶液均不能鉴别kscn溶液和稀硫酸。溶液和稀硫酸。4.下列各图示中能较长时间看到下列各图示中能较长时间看到fe(oh)2白色沉淀的是白色沉淀的是()。a.b.c.d.答案答案:b解析解析:因为因为fe(oh)2在空气中易被氧化成在空气中易被氧化成fe(oh)3,故要长时间故要长时间观察到观察到fe(oh)2白色沉淀白色沉淀,就要排除装置中的空气或氧气。装就要排除装置中的空气或氧气。装置置是先用是先用h2将装置中的空气排尽将装置中的空气排尽,并使生成的并使生成的fe(oh)2处在处在氢气的保护中氢气的保护中,中液面上加植物油阻止了空气进入中液面上加植物油阻止了空气进入;由于由于能接触到空气中的能接触到空气中的o2,故不能较长时间观察到白色沉淀。故不能较长时间