202X_202X学年高中化学第三章第一节铁及其化合物课件新人教版必修1

1、第三章 铁金属材料第一节铁及其化合物知识铺垫新知预习自主测试1.铁生锈的条件是与水、空气同时接触。2.光亮的铁丝在空气中能否燃烧?铁丝在纯氧中燃烧的现象如何?请写出相应的化学方程式。提示铁丝在空气中不能燃烧。铁丝在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体。3Fe+2O2 Fe3O4。3.铁与盐酸、CuSO4溶液发生反应的离子方程式分别为Fe+2H+=Fe2+H2, Fe+Cu2+=Fe2+Cu。4.将几滴FeCl3饱和溶液滴入沸腾的蒸馏水中,继续加热至液体呈红褐色,停止加热。所得液体即为氢氧化铁胶体。知识铺垫新知预习自主测试一、铁元素概述1.自然界中的铁:既有单质(陨铁中的铁单质)形态又有化合物

2、(矿石中+2、+3价铁的化合物)形态。2.含量:铁在地壳中含量居第四位,仅次于氧、硅、铝。3.开发利用:春秋初年我国已掌握了冶铁技术。工业炼铁原理(以Fe2O3为例)3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。知识铺垫新知预习自主测试二、铁的单质1.物理性质铁有延展性、导热性、导电性,但其导电性不如铜和铝,铁还能被磁铁吸引。其熔、沸点较高,熔点:1 535 、沸点:2 750 。密度:7.86 gcm-3。2.化学性质(1)与非金属单质(O2、Cl2等)反应,如Fe与Cl2反应:2Fe+3Cl2 2FeCl3。(2)与盐酸、稀硫酸反应:Fe+2H+=Fe2+H2(离子方程式)。(3)与某些盐反应,如

3、Fe与CuSO4溶液反应:Fe+Cu2+=Fe2+Cu(离子方程式)。知识铺垫新知预习自主测试(4)与水反应,通常铁与冷水和热水均不反应,但铁可与水蒸气反应。 知识铺垫新知预习自主测试【微思考1】金属铁通过哪些类型的反应可直接生成Fe3O4?知识铺垫新知预习自主测试三、铁的重要化合物1.铁的氧化物知识铺垫新知预习自主测试知识铺垫新知预习自主测试2.铁的氢氧化物 知识铺垫新知预习自主测试3.铁盐、亚铁盐(1)Fe3+的检验 知识铺垫新知预习自主测试(2)Fe2+和Fe3+的转化 写出下列反应的离子方程式:FeCl3溶液与铁粉:2Fe3+Fe=3Fe2+。FeCl2溶液与氯水:2Fe2+Cl22F

4、e3+2Cl-。FeCl3溶液与覆铜板:2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+。【微思考2】Fe、FeSO4和Fe2(SO4)3三种物质中,哪种物质可做氧化剂,哪种可做还原剂,哪种既可做氧化剂又可做还原剂?提示Fe、FeSO4和Fe2(SO4)3三种物质中铁元素的化合价分别为0、+2、+3价,根据含元素最高价的物质只能做氧化剂,含元素最低价的物质只能做还原剂,处于中间价态的物质既可做氧化剂又可做还原剂得出结论:Fe2(SO4)3可做氧化剂,Fe可做还原剂,FeSO4既可做氧化剂又可做还原剂。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“”,错误的打“”)。(1)Fe与H2O(g)反应生成Fe2O

5、3和H2。 ()(2)铁有多种氧化物,且均为黑色固体。 ()(3)Fe3O4中的Fe化合价有+2和+3价,Fe3O4为混合物。 ()(4)Fe(OH)2和Fe(OH)3均为弱碱,均与盐酸反应生成盐和H2O。 ()(5)Fe(OH)2易被溶解在溶液中的O2氧化为Fe(OH)3。()(6)Fe2+遇到氧化剂Cl2、KMnO4、H2O2均被氧化为Fe3+。 ()(7)FeCl3溶液与Fe、Cu反应,体现了FeCl3的还原性。 ()(8)Fe3+遇KSCN溶液可生成红色沉淀。 ()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)知识铺垫新知预习自主测试2.下列关于铁与水蒸气反应的说法中不正确的是

6、()A.反应中有氢气产生B.此反应需在高温条件下才能发生C.生成的铁的化合物中铁全部呈+3价D.该反应中水做氧化剂答案C解析Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4和H2,Fe3O4中Fe的化合价既有+2价又有+3价。知识铺垫新知预习自主测试3.下列离子方程式中正确的是()A.铁与盐酸反应:2Fe+6H+=2Fe3+3H2B.氯气与氯化亚铁溶液反应:2FeCl2+Cl2=2FeCl3C.氯化铁溶液与铁反应:Fe3+Fe=2Fe2+D.氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应:Fe3+3OH-=Fe(OH)3答案D解析由于盐酸中H+的氧化性弱,故铁与盐酸反应时,Fe只能被氧化为Fe2+,A错误;B项是化学方程式

7、,不是离子方程式,FeCl2中Cl-实际不参加反应,应删去;C项中电荷不守恒。 探究一探究二探究三素养脉络随堂检测 “Fe、Fe2+、Fe3+”的三角转化关系的三角转化关系 问题探究1.【实验探究】探究一探究二探究三素养脉络随堂检测2.Fe(OH)3、FeCl3、FeCl2是否都可由化合反应得到?请写出可能的化学方程式。 提示它们均可由化合反应得到,反应的化学方程式为3.如何除去FeCl3溶液中混有的FeCl2?如何除去FeCl2溶液中混有的FeCl3?提示通入Cl2;加入铁粉。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测 深化拓展1.“铁三角”转化关系探究一探究二探究三素养脉络随堂检测探究一探究二探究

8、三素养脉络随堂检测2.含铁物质的分离与除杂 探究一探究二探究三素养脉络随堂检测素能应用典例1已知有以下物质相互转化:试回答:(1)B的化学式为,D的化学式为。 (2)写出由E转变成F的化学方程式:。 (3)常用检验G中的阳离子,其现象为。 (4)向G溶液加入A的有关反应的离子方程式为。 探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案(1)FeCl2KCl(2)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3(3)KSCN溶液棕黄色溶液变为红色溶液(4)2Fe3+Fe=3Fe2+解析根据流程图,推知D溶液为KCl溶液,H为AgCl,E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3,G为FeCl3,然后根据图中物

9、质间的转化关系,推知A为Fe,B为FeCl2,C为KOH。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练1-1欲除去FeSO4溶液中含有的CuSO4和Fe2(SO4)3等少量杂质,应选用的试剂是()A.氨水B.铝粉C.铁粉D.NaOH溶液答案C解析加入铁粉后,Cu2+Fe=Cu+Fe2+,2Fe3+Fe=3Fe2+,然后将过量的铁粉及Cu过滤即可。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练1-2按下图要求写出下列三个反应的化学方程式,属于离子反应的只写出离子方程式。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案(1)Fe3O4+8H+=Fe2+2Fe3+4H2O(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4F

10、e(OH)3(3)Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O解析此题从反应转化过程来看,唯一能作为解题突破口的是红褐色固体F。结合题意不妨设F即为Fe(OH)3固体。由题可知,A在不同条件下反应能得到C和D,而由A经反应得到的B在同一反应中能产生C和D,C应为低价态,C经反应得到E,而E经O2氧化可得FFe(OH)3。由此可判断E为Fe(OH)2,则C含Fe2+,所以D含Fe3+,而B则应是Fe3O4,A是Fe。把推断的结论进行验证,符合题意。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测Fe2+、Fe3+的检验方法的检验方法 问题探究1.含有Fe2+、Fe3+的溶液分别呈什么颜色?提示浅绿色;棕黄色。2.

11、向FeCl2溶液、FeCl3溶液中分别滴加NaOH溶液,各有什么现象?提示向FeCl2溶液中加入NaOH溶液,会看到有白色沉淀生成,且白色沉淀迅速变为灰绿色,过一段时间后还会有红褐色物质生成。而向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液,可直接看到有红褐色沉淀生成。3.如何设计实验证明某溶液中含有Fe2+?提示加入KSCN溶液,不变色,再通入氯气,溶液呈红色。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测 深化拓展Fe2+、Fe3+的检验(1)直接观察颜色(2)利用氢氧化物沉淀的颜色 (3)利用显色反应 探究一探究二探究三素养脉络随堂检测(4)利用Fe2+的还原性 (5)利用Fe3+的氧化性 【特别提醒】1.Fe

12、3+与SCN-作用时,生成红色溶液,而不是红色沉淀。2.当Fe2+和Fe3+共存时,检验Fe2+时需用酸性KMnO4溶液。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测 素能应用典例2下列离子的检验方法合理的是()A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,得到红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明溶液中含有Fe2+,不含有Mg2+答案C解析A项说明含Fe3+,但不能说明是否含Fe2+;B项说明通入Cl2后溶液中含有

13、Fe3+,不能说明原溶液中是否含有Fe2+;D项,因为Mg(OH)2为白色沉淀,Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时的颜色变化会掩盖其他白色沉淀的现象,所以当溶液中含有Mg2+时,会出现同样的题述现象,故D项不能说明溶液中是否含Mg2+。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练2证明某溶液中只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是()A.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显红色B.只需滴加KSCN溶液C.先滴加KSCN溶液,不显红色,再滴加氯水后显红色D.滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色答案C解析如果直接加KSCN溶液,不变红色,只能证明不含有Fe3+,不能证明含有Fe2+;先加氯水,再加KS

14、CN溶液后显红色,只能证明加氯水后溶液中含有Fe3+,至于加氯水前是否有Fe3+是无法确定的,A项、B项错误;先滴加KSCN溶液,不显红色,证明不含有Fe3+,再滴加氯水后显红色,证明加氯水后溶液中含有Fe3+,所以原溶液中含Fe2+,C项正确;滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色,说明原溶液中含Fe2+,不能证明滴加酸性高锰酸钾之前溶液不含有Fe3+,D项错误。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测Fe(OH)3和和Fe(OH)2的实验室制备方法的实验室制备方法 问题探究【实验探究】在两支试管里分别加入少量的FeCl3和新制FeSO4溶液,然后滴入NaOH溶液,观察并记录现象。探究一探究二探究三素养脉

15、络随堂检测思考探究下列问题:1.两试管中有什么现象?久置于空气中又有什么现象?提示甲中生成红褐色沉淀,久置不变色;乙中生成白色沉淀,且沉淀迅速变成灰绿色,过一段时间后有红褐色物质生成。2.在制备Fe(OH)2时,为什么要用新制的FeSO4溶液并将吸有NaOH溶液的胶头滴管尖嘴插入液面以下?提示用新制的FeSO4溶液是为了防止Fe2+被氧化成Fe3+;滴管尖嘴插入液面以下是为了防止生成的Fe(OH)2与O2接触而被氧化。3.在实验中,若想长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀,除使用新制FeSO4溶液外,还应创造一个怎样的反应环境?提示因为Fe(OH)2易被氧气氧化而发生颜色变化,故应尽可能创

16、造无氧环境以防止Fe(OH)2被氧化。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测 深化拓展制备Fe(OH)2的措施(1)含Fe2+的溶液必须是新制的,并放入Fe粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+。(2)除去溶液中溶解的O2,其方法是加热煮沸NaOH溶液。(3)长胶头滴管末端插入试管内的液面以下。(4)在FeSO4溶液液面上加植物油或苯进行液封。(5)在容器内充满H2等气体,保证无O2环境。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测 素能应用典例3下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是() A.B.C.D. 探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案B解析因为Fe(OH)2易被氧气氧化成Fe(OH)3,

17、故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的空气或氧气。装置是先用H2将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;中液面上加植物油阻止了空气进入;由于能接触到空气,故不能较长时间观察到白色沉淀。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练3下列关于氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中,不正确的是 ()A.氢氧化亚铁易被空气氧化B.氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀C.可利用如图所示装置制备氢氧化亚铁D.实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案B解析氢氧化亚铁(纯净的)是白色絮状沉淀,易被氧气氧化,B项错误;实验室可利用亚铁盐溶液与碱溶液反应制备氢氧化

18、亚铁,例如用FeSO4溶液与NaOH溶液反应来制备Fe(OH)2,为了防止Fe(OH)2被溶解在溶液中的氧气氧化,所用氢氧化钠溶液应预先煮沸将氧气排出,然后利用题给装置制备Fe(OH)2,且滴加NaOH溶液的胶头滴管应插入FeSO4溶液中,当制得的Fe(OH)2部分被氧化时,沉淀呈灰绿色。故A、C、D三项均正确。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测探究一探究二探究三素养脉络随堂检测1.铁在一定条件下与O2、水蒸气反应的共同产物是()A.FeOB.Fe2O3C.Fe3O4D.Fe(OH)2答案C解析铁在氧气中点燃生成Fe3O4,与H2O(g)在高温下反应也生成Fe3O4。2.下列有关说法不正确的是()A.Fe3O4为磁性氧化铁,其中铁的化合价为+2和+3B.FeO、Fe2O3均为碱性氧化物,均与盐酸反应C.Fe(OH)2不稳定,具有较强的氧化性D.Fe(OH)3比Fe(OH)2稳定答案C解析Fe(OH)2具有较强的还原性,易被氧化。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测3.除去FeCl2溶液中少量的FeCl3,最好的方法是()A.加入氢氧化钠溶液B.通入氯气C.加入铜粉D.加入铁粉答案D解析要实现“Fe3+Fe2+”的转化,需要加入还原剂,且不引入新的杂质离子,最好的方法是加入足量铁