高中化学新人教版必修第一册第3章第1节铁及其化合物第1课时课件

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、铁的氧化物一、铁单质1.铁元素的存在铁在地壳中含量仅次于氧、硅和___,居第___位,主要以___价和___价化合物的形式存在。2.物理性质铁有_______和_______,铁能导电,但导电性不如铜和铝。铁能被磁铁吸引。必备知识·自主学习铝四+2+3延展性导热性3.铁的化学性质(1)铁与非金属单质、酸、盐溶液的反应①铁与氯气反应的化学方程式:_________________;②加热条件下,铁与弱氧化性的S单质反应的化学方程式:___________;③铁与盐酸、稀硫酸反应的离子方程式:__________________。④铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式:_________________。2Fe+3Cl22FeCl3Fe+SFeSFe+2H+====Fe2++H2↑Fe+Cu2+====Fe2++Cu△====点燃====(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应实验装置

操作现象用火柴点燃肥皂液,听到_____声,证明生成了__实验结论在高温下,铁能与水蒸气反应生成H2,化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2

爆鸣H2高温====【自主探索】(1)你能用一种最简单方法分离铁粉和铜粉的混合物吗?提示:可以用磁铁吸引法分离。(2)铁与水蒸气可以反应,为什么在日常生活中可以用铁壶烧水?提示:铁与冷水、热水均不易反应,只有在高温下才能与水蒸气反应,所以可以用铁壶烧水。(3)(情境思考)陨石与地球岩石非常相似,所以一般较难辨别。可以用以下几种方法简单鉴定陨石。一是应用磁铁检测,二是应用密度检测法。①应用磁铁检测法,说明单质铁具有哪些性质?提示:说明铁具有可以被磁铁吸引的性质。②陨石含有Fe-Ni金属,若取少量陨石,加入足量的稀盐酸中,你会观察到哪些现象(假设陨石的其他成分不与盐酸反应)?请写出相关的化学反应方程式。提示:可以观察到气泡冒出,同时部分固体溶解。化学反应方程式为Fe+2HCl====FeCl2+H2↑,Ni+2HCl====NiCl2+H2↑。二、铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称-________________颜色和状态___色粉末_____色粉末___色晶体铁的价态___价___价+2价、+3价水溶性_______________铁红磁性氧化铁黑红棕黑+2+3不溶不溶不溶化学式FeOFe2O3Fe3O4与盐酸反应(离子方程式)FeO+2H+====Fe2++H2OFe2O3+6H+====__________Fe3O4+8H+====Fe2++2Fe3++4H2O与CO的反应FexOy+yCOxFe+yCO2高温====2Fe3++3H2O【自主探索】(1)(情境思考)杜甫是唐代伟大诗人,他的代表作之一——《自京赴奉先县咏怀五百字》中有句千古名句:“朱门酒肉臭,路有冻死骨。”这里为何称为“朱门”呢?提示:古代王公贵族的住宅大门用氧化铁漆成红色,表示尊贵,称为“朱门”,后来借指豪富人家。(2)(教材二次开发)教材P67“FeO和Fe2O3是碱性氧化物,它们都能与酸发生反应,分别生成亚铁盐和铁盐”。四氧化三铁和盐酸反应也生成对应的盐,那么四氧化三铁是碱性氧化物吗?请说出理由。提示:不是。Fe3O4和盐酸反应生成两种盐,所以一般认为四氧化三铁不是碱性氧化物。(3)(情境思考)日常生活中铁制品生锈的现象很常见,依据所学知识分析铁锈的主要成分是什么?怎样除去衣物上的铁锈?提示:铁锈呈红棕色,因此铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。根据Fe2O3的性质,我们可以选用酸性物质除去衣物上的铁锈,如醋、草酸或柠檬汁等。三、铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3颜色和溶解性______________________________________稳定性在空气中易转化为_____________________________与盐酸反应Fe(OH)2+2H+====_________Fe(OH)3+3H+====_________制备Fe2++2OH-====Fe(OH)2↓Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓白色固体,不溶于水红褐色固体,不溶于水Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O3+3H2OFe2++2H2OFe3++3H2O△====Fe(OH)2Fe(OH)3转化化学方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3

现象:白色沉淀迅速变为_____色,最终变为_____色灰绿红褐【自主探索】为了较长时间看到白色沉淀,用于制备Fe(OH)2的氢氧化钠溶液应该事先进行怎样的操作?为什么?提示:煮沸。Fe(OH)2容易被氧气氧化,故用于制备Fe(OH)2的氢氧化钠溶液应加热煮沸赶走溶液中的溶解氧。关键能力·合作学习知识点氢氧化亚铁的制备

1.制备Fe(OH)2的注意事项(1)Fe2+必须是新制的,并放入铁粉,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)滴管末端插入试管内的液面以下;(4)必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。2.Fe(OH)2的制备方法(1)有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4,密度大于水),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1所示。(2)还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐溶液与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如图2所示。【合作探究】(情境应用)用下图所示的密封反应装置来制备氢氧化亚铁。具体操作:注射器A吸入NaOH溶液后用硅胶塞封口,再用注射器B将FeSO4溶液缓慢推入注射器A中,使两溶液混合反应。为保证实验的顺利进行,对反应液进行了处理,回答下列问题:(科学探究与创新意识)①用硅胶封口的原因是什么?②配制硫酸亚铁溶液加入Vc用硅胶塞封口;配制FeSO4溶液时加入Vc,其目的是什么?提示:①防止空气中的氧气进入;②Vc具有还原性,可以防止二价铁离子被氧化。【典例示范】【典例】如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6mol·L-1的硫酸,其他试剂任选。填写下列空白:(1)B中盛一定量的NaOH溶液,A中应预先加入的试剂是________,A中反应的离子方程式是____________________。

(2)实验开始时先将止水夹E________(填“打开”或“关闭”),C中收集到气体的主要成分是________。

(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程:

__。

(4)拔去装置B中的橡皮塞,使空气进入,写出有关反应的化学方程式:________________。

【思维建模】解答本类试题的思维流程如下:【解析】实验开始时先打开E,让H2把A、B装置中的空气排出,让Fe(OH)2在H2气氛中生成,以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭E,A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶与NaOH反应。空气进入装置B后,Fe2+被氧化为Fe3+。答案:(1)铁屑Fe+2H+====Fe2++H2↑(2)打开H2(3)关闭止水夹E,使FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3【母题追问】(1)该装置防止Fe(OH)2被氧化的原理是什么?提示:该装置用制备得到的氢气将装置内的空气排净,防止生成的Fe(OH)2与氧气接触。(2)该题第(3)小题操作后为什么烧瓶A中的溶液能够进入装置B?提示:关闭止水夹E,产生的氢气使烧瓶A内压强增大,在气压作用下FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应。(3)实验过程中,稀硫酸应稍过量,这是为什么?虽然单质铁会含有氧化铁杂质,但是制备的产品中却不含有三价铁离子,这又是为什么呢?提示:稀硫酸稍微过量,可以让铁粉完全反应;生成的三价铁与单质铁反应生成了二价铁,所以产品中不含有三价铁离子。【规律方法】制备Fe(OH)2的关键制备Fe(OH)2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:(1)采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2+易被空气中的氧气氧化成Fe3+);(2)将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解在蒸馏水中的氧气);(3)将碱直接加到亚铁盐溶液的底部[使Fe(OH)2与空气隔离];(4)还可以在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小,而又不溶于水的有机溶剂)。【素养训练】在如图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备Fe(OH)2沉淀。(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是____________

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(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是____________

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(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是____________

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(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是__________

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【解析】(1)由所给试剂及装置特点知,试管Ⅰ为封闭系统,应为产生H2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置,故Ⅰ中加入的试剂为铁屑和稀H2SO4。(2)试管Ⅱ中加入的试剂为NaOH溶液。(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Ⅱ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Ⅰ中产生的H2充满了Ⅰ、Ⅱ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白色沉淀可保持较长的时间。答案:(1)稀H2SO4、铁屑(2)NaOH溶液(3)检验试管Ⅱ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Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入【课堂小结】【三言两语话重点】1.记住铁单质的性质(1)物理性质:银白色,具有延展性、导热性、导电性和磁性。(2)化学性质