2019-2020学年新人教版必修1：3.1.1铁的单质、氧化物、氢氧化物课件（40张）

1、第三章铁金属材料第一节铁及其化合物第1课时铁的单质、氧化物、氢氧化物一、铁的单质一、铁的单质1.1.铁元素的存在铁元素的存在铁在地壳中的含量仅次于氧、硅和铁在地壳中的含量仅次于氧、硅和_,_,居第居第_位位, ,主要以主要以_价和价和_价化合物的形式存在。价化合物的形式存在。2.2.物理性质物理性质铁有铁有_和和_,_,铁能导电铁能导电, ,但导电性不如铜和但导电性不如铜和铝。铁能被磁铁吸引。铝。铁能被磁铁吸引。铝铝四四+2+2+3+3延展性延展性导热性导热性3.3.铁的化学性质铁的化学性质(1)(1)铁与非金属单质、酸、盐溶液的反应铁与非金属单质、酸、盐溶液的反应铁与氯气反应的化学方程式铁与

2、氯气反应的化学方程式:_;:_;加热条件下加热条件下, ,铁与弱氧化性的铁与弱氧化性的S S单质反应的化学单质反应的化学方程式方程式:_;:_;铁与稀盐酸、稀硫酸反应的离子方程式铁与稀盐酸、稀硫酸反应的离子方程式: :_。铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式: :_。=点燃点燃=2Fe+3Cl2Fe+3Cl2 2 2FeCl 2FeCl3 3Fe+S FeSFe+S FeSFe+2HFe+2H+ +=Fe=Fe2+2+H+H2 2Fe+CuFe+Cu2+2+=Fe=Fe2+2+Cu+Cu(2)(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应实验探究铁粉与水蒸气的反应实实验验装装置置 操

3、作操作现象现象用火柴点燃肥皂液用火柴点燃肥皂液, ,听到听到_声声, ,证明生成了证明生成了_实验实验结论结论在高温下在高温下, ,铁能与水蒸气反应生成铁能与水蒸气反应生成H H2 2, ,化学方程式为化学方程式为_高温高温=爆鸣爆鸣H H2 23Fe+4H3Fe+4H2 2O(g) FeO(g) Fe3 3O O4 4+4H+4H2 2【巧判断巧判断】(1)(1)铁在加热条件下与液态水或水蒸气均能反应铁在加热条件下与液态水或水蒸气均能反应( () )提示提示: :。FeFe在加热条件下与液态水不反应在加热条件下与液态水不反应, ,但在高温但在高温条件下与水蒸气反应生成条件下与水蒸气反应生成F

4、eFe3 3O O4 4和和H H2 2。(2)(2)还原铁粉与水蒸气反应的装置中湿棉花的作用是生还原铁粉与水蒸气反应的装置中湿棉花的作用是生成水蒸气成水蒸气( () )提示提示: :。高温条件下湿棉花中的水分生成水蒸气。高温条件下湿棉花中的水分生成水蒸气。二、铁的重要化合物二、铁的重要化合物1.1.铁的氧化物铁的氧化物化学式化学式FeOFeOFeFe2 2O O3 3FeFe3 3O O4 4俗称俗称_颜色和状颜色和状态态_色粉末色粉末_色色粉末粉末_色晶体色晶体铁的价态铁的价态_价价_价价+2+2价、价、+3+3价价水溶性水溶性_铁红铁红磁性氧化铁磁性氧化铁黑黑红棕红棕黑黑+2+2+3+3

5、不溶不溶不溶不溶不溶不溶化学式化学式FeOFeOFeFe2 2O O3 3FeFe3 3O O4 4与盐酸反与盐酸反应应( (离子方离子方程式程式) )FeO+2HFeO+2H+ +=FeFe2+2+H+H2 2O OFeFe2 2O O3 3+6H+6H+ +=_FeFe3 3O O4 4+8H+8H+ +=FeFe2+2+2Fe+2Fe3+3+4H+4H2 2O O与与COCO的反应的反应 FeFex xO Oy y+y CO x Fe+y CO+y CO x Fe+y CO2 2 高温高温=2Fe2Fe3+3+3H+3H2 2O O【微点拨微点拨】FeOFeO、FeFe2 2O O3 3

6、属于碱性氧化物属于碱性氧化物,Fe,Fe3 3O O4 4不属于碱不属于碱性氧化物。性氧化物。【情境情境思考思考】杜甫是唐代伟大诗人杜甫是唐代伟大诗人, ,他的代表作之一他的代表作之一自京赴奉自京赴奉先县咏怀五百字先县咏怀五百字中有句千古名句中有句千古名句:“:“朱门酒肉臭朱门酒肉臭, ,路路有冻死骨。有冻死骨。”这里为何称为这里为何称为“朱门朱门”呢呢? ?提示提示: :古代王公贵族的住宅大门用氧化铁漆成红色古代王公贵族的住宅大门用氧化铁漆成红色, ,表表示尊贵示尊贵, ,称为称为“朱门朱门”, ,后来借指豪富人家。后来借指豪富人家。2.2.铁的氢氧化物铁的氢氧化物( (实验探究铁的氢氧化物

7、的生成与转化实验探究铁的氢氧化物的生成与转化) )在两支试管中分别加入少量的在两支试管中分别加入少量的FeClFeCl3 3溶液和溶液和FeSOFeSO4 4溶液溶液, ,然后各滴入然后各滴入NaOHNaOH溶液。溶液。(1)(1)在在FeClFeCl3 3溶液中滴入溶液中滴入NaOHNaOH溶液溶液, ,生成生成_沉淀沉淀, ,原原因是因是_(_(填反应的离子方程式填反应的离子方程式) )。(2)(2)在在FeSOFeSO4 4溶液中滴入溶液中滴入NaOHNaOH溶液溶液, ,生成生成_絮状沉淀絮状沉淀, ,原因是原因是_(_(填反应的离子方程式填反应的离子方程式),),沉淀迅速变成灰绿色沉

8、淀迅速变成灰绿色, ,最后会有红褐色沉淀生成最后会有红褐色沉淀生成, ,原因原因是是_(_(填反应的化学方程填反应的化学方程式式) )。红褐色红褐色FeFe3+3+3OH+3OH- -=Fe(OH)=Fe(OH)3 3白色白色FeFe2+2+2OH+2OH- -=Fe(OH)=Fe(OH)2 24Fe(OH)4Fe(OH)2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O=4Fe(OH)O=4Fe(OH)3 3知识点知识点 实验室制备实验室制备Fe(OH)Fe(OH)2 2装置的改进装置的改进【重点释疑重点释疑】1.1.防止防止Fe(OH)Fe(OH)2 2氧化的方法氧化的方法(1)(1)将配制溶液的蒸

9、馏水煮沸将配制溶液的蒸馏水煮沸, ,除去其中的氧气。除去其中的氧气。(2)(2)将盛有将盛有NaOHNaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管内的亚铁溶液的胶头滴管尖端插入试管内的亚铁盐溶液底部盐溶液底部, ,并慢慢挤出并慢慢挤出NaOHNaOH溶液。溶液。(3)(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气在亚铁盐溶液上面充入保护气, ,如如H H2 2、N N2 2、稀有气体、稀有气体等。等。(4)(4)在亚铁盐溶液上面加保护层在亚铁盐溶液上面加保护层, ,如苯、植物油等。如苯、植物油等。2.2.实验装置的改进实验装置的改进【思考思考讨论讨论】(1)(1)改进后装置制备改进后装置制备Fe(OH)Fe(OH)2

10、2时为什么能较长时间观时为什么能较长时间观察到白色沉淀察到白色沉淀? ?提示提示: :配制溶液的蒸馏水煮沸配制溶液的蒸馏水煮沸, ,除去溶解的氧气除去溶解的氧气, ,然后用然后用苯液封苯液封, ,防止空气溶解防止空气溶解, ,装有装有NaOHNaOH溶液的滴管插入液面溶液的滴管插入液面下慢慢挤出溶液下慢慢挤出溶液, ,这些操作均能防止这些操作均能防止Fe(OH)Fe(OH)2 2与氧气接与氧气接触触, ,避免其被氧化避免其被氧化, ,因此能较长时间观察到白色沉淀。因此能较长时间观察到白色沉淀。(2)(2)改进后装置能较长时间观察到白色沉淀的原因是改进后装置能较长时间观察到白色沉淀的原因是什么什

11、么? ? 提示提示: :铁粉与稀硫酸反应生成的氢气排除了装置内的空铁粉与稀硫酸反应生成的氢气排除了装置内的空气气, ,同时试管内剩余的氢气起到保护气的作用同时试管内剩余的氢气起到保护气的作用, ,防止了防止了Fe(OH)Fe(OH)2 2与氧气接触与氧气接触, ,避免其被氧化避免其被氧化, ,因此能较长时间观因此能较长时间观察到白色沉淀。察到白色沉淀。【案例示范案例示范】【典例典例】氢氧化亚铁不稳定氢氧化亚铁不稳定, ,通常被氧化为氢氧化铁通常被氧化为氢氧化铁, ,氢氧化铁为棕色或红褐色粉末或深棕色絮状沉淀或胶氢氧化铁为棕色或红褐色粉末或深棕色絮状沉淀或胶体体, ,用来制颜料、药物用来制颜料、

12、药物, ,用作净水剂用作净水剂( (胶体时胶体时),),也可用来也可用来作砷的解毒药等。作砷的解毒药等。下面是某同学用不含下面是某同学用不含FeFe3+3+的的FeSOFeSO4 4溶液与不含溶液与不含O O2 2的蒸馏的蒸馏水配制的水配制的NaOHNaOH溶液反应制备溶液反应制备Fe(OH)Fe(OH)2 2白色沉淀的方案。白色沉淀的方案。请回答下列各问题请回答下列各问题: :(1)(1)分析硫酸亚铁、氢氧化亚铁易被氧化的原因。分析硫酸亚铁、氢氧化亚铁易被氧化的原因。( (宏观辨识与微观探析宏观辨识与微观探析) )(2)(2)用硫酸亚铁晶体配制上述用硫酸亚铁晶体配制上述FeSOFeSO4 4

13、溶液时还需要加入溶液时还需要加入固体固体, ,该固体是什么该固体是什么? ?( (科学探究与创新意识科学探究与创新意识) )(3)(3)除去蒸馏水中溶解的除去蒸馏水中溶解的O O2 2常采用什么方法常采用什么方法? ?( (科学科学探究与创新意识探究与创新意识) )(4)(4)生成生成Fe(OH)Fe(OH)2 2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O O2 2的的NaOHNaOH溶液溶液, ,插入插入FeSOFeSO4 4溶液液面下溶液液面下, ,再挤出再挤出NaOHNaOH溶液。溶液。这样操作的理由是什么这样操作的理由是什么? ?( (科学探究与创新意识科学探究

14、与创新意识) )【解析解析】(1)(1)硫酸亚铁、氢氧化亚铁中铁为硫酸亚铁、氢氧化亚铁中铁为+2+2价价, ,可以可以升高到升高到+3+3价价, ,具有还原性具有还原性, ,易被氧化易被氧化;(2) Fe;(2) Fe2+2+易被空气易被空气中的中的O O2 2氧化氧化, ,要加铁粉要加铁粉, ,将被氧化的将被氧化的FeFe3+3+还原成还原成FeFe2+2+; ;(3)(3)气体的溶解度随着温度升高而降低气体的溶解度随着温度升高而降低, ,所以煮沸后的所以煮沸后的蒸馏水中溶解的蒸馏水中溶解的O O2 2变少变少;(4)Fe(OH);(4)Fe(OH)2 2沉淀很容易被氧气沉淀很容易被氧气氧化

15、氧化, ,长滴管插入溶液液面下长滴管插入溶液液面下, ,可防止可防止Fe(OH)Fe(OH)2 2与氧气接与氧气接触而被氧化。触而被氧化。答案答案: :(1)(1)硫酸亚铁、氢氧化亚铁中铁为硫酸亚铁、氢氧化亚铁中铁为+2+2价价, ,可以升高可以升高到到+3+3价价, ,具有还原性具有还原性, ,易被氧化易被氧化(2)(2)铁粉铁粉(3)(3)煮沸煮沸(4)(4)避免生成的避免生成的Fe(OH)Fe(OH)2 2沉淀接触沉淀接触O O2 2而被氧化而被氧化【规律方法规律方法】制备制备Fe(OH)Fe(OH)2 2的关键的关键制备制备Fe(OH)Fe(OH)2 2的关键是降低反应体系中氧气的存在

16、量和的关键是降低反应体系中氧气的存在量和操作过程中氧气的引入量。如上题方案采用的方法操作过程中氧气的引入量。如上题方案采用的方法: :(1)(1)采用新制备的纯亚铁盐溶液采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe(Fe2+2+易被空气中的氧气易被空气中的氧气氧化成氧化成FeFe3+3+););(2)(2)将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸( (除去溶解在蒸馏水中除去溶解在蒸馏水中的氧气的氧气););(3)(3)将碱直接加到亚铁盐溶液的底部将碱直接加到亚铁盐溶液的底部 使使Fe(OH)Fe(OH)2 2与空气与空气隔离隔离;(4)(4)还可以在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂还可以在亚铁盐溶液液面上加

17、隔氧剂( (如加入苯等如加入苯等密度比水小密度比水小, ,而又不溶于水的有机溶剂而又不溶于水的有机溶剂) )。【迁移迁移应用应用】如图所示装置可用来制取和观察如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)Fe(OH)2 2在空气中被氧在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 molL6 molL-1-1的的硫酸硫酸, ,其他试剂任选。其他试剂任选。填写下列空白填写下列空白: :(1)B(1)B中盛有一定量的中盛有一定量的NaOHNaOH溶液溶液,A,A中应预先加入的试剂中应预先加入的试剂是是_,A_,A中反应的离子方程式是中反应的离子方程式是_。(2)(

18、2)实验开始时先将止水夹实验开始时先将止水夹E_(E_(填填“打开打开”或或“关闭关闭”),C),C中收集到气体的主要成分是中收集到气体的主要成分是_。(3)(3)简述生成简述生成Fe(OH)Fe(OH)2 2的操作过程的操作过程:_:_。(4)(4)拔去装置拔去装置B B中的橡皮塞中的橡皮塞, ,使空气进入使空气进入, ,写出有关反应写出有关反应的化学方程式的化学方程式:_:_。【解析解析】实验开始时先打开实验开始时先打开E,E,让让H H2 2把把A A、B B装置中的空装置中的空气排出气排出, ,让让Fe(OH)Fe(OH)2 2在在H H2 2气氛中生成气氛中生成, ,以便较长时间观察

19、以便较长时间观察Fe(OH)Fe(OH)2 2的颜色。的颜色。H H2 2充满充满B B后关闭后关闭E,AE,A中的中的FeSOFeSO4 4溶液沿竖溶液沿竖直长导管进入直长导管进入B B瓶瓶, ,与与NaOHNaOH反应。空气进入装置反应。空气进入装置B B后后,Fe,Fe2+2+被氧化为被氧化为FeFe3+3+。答案答案: :(1)(1)铁屑铁屑Fe+2HFe+2H+ +=Fe=Fe2+2+H+H2 2(2)(2)打开打开H H2 2(3)(3)关闭止水夹关闭止水夹E,E,使使FeSOFeSO4 4溶液压入溶液压入B B瓶中进行反应瓶中进行反应(4)4Fe(OH)(4)4Fe(OH)2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O