第3章第一节　第1课时　铁的单质铁的氧化物铁的氢氧化物课件高一上学期人教版

第1课时铁的单质铁的氧化物

铁的氢氧化物素养目标1.了解单质铁的还原性,一定条件下能与非金属单质、酸和某些盐反应,初步学会根据铁与水蒸气反应的原理,Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备方法,设计实验装置,培养科学探究与创新意识。2.能用氧化还原反应原理进一步认识铁的化学性质,基于实验事实书写铁与水蒸气反应的方程式,形成宏观辨识与微观探析的意识。3.通过实验探究铁的氧化物、铁的氢氧化物的化学性质,体会实验对认识和研究物质性质的重要作用,形成证据意识。4.了解铁元素在自然界的存在形态、与人体健康的关系,体会化学对人类生活的重要意义。从我国古代应用铁的化学史感受中华民族在科技发展进程中的贡献,增强科学态度与社会责任。【温顾】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。3.铁与盐酸、CuSO4溶液发生反应的离子方程式分别为一、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(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)是元素人体内质量分数%日需量(mg/天)Fe6.0×10-313F3.7×10-33Zn3.3×10-313Cu1.0×10-45Sn4.3×10-57.3V3.0×10-51.2×10-1Mn2.0×10-53Cr2.0×10-55×10-1I2.0×10-51×10-1………………铁的化合物一般存在于矿石中，如磁铁矿、赤铁矿、菱铁矿、黄铁矿、褐铁矿等等，其中磁铁矿和赤铁矿中含铁量较高，达到70%以上，比较适合工业炼铁。磁铁矿（主要成分是Fe304）赤铁矿（主要成分是Fe2O3）褐铁矿FeO(OH)·nH2O黄铁矿（主要成分是FeS2）菱铁矿（主要成分是FeCO3）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:1535℃、沸点:2750℃。密度:7.86g·cm-3。【微思考1】你能用一种最简单的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.化学性质(1)铁与非金属单质、酸、盐溶液的反应:氧化剂强弱较弱较强铁失去电子个数失去2个电子失去3个电子产物中铁的价态+2+3氧化反应Fe-2e-=Fe2+Fe-3e-=Fe3+①与非金属单质(O2、Cl2等)反应,②与盐酸、稀硫酸反应:③与某些盐反应,如Fe与CuSO4溶液反应:(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应:方法方法一方法二实验装置气体用小试管收集一试管气体,点燃,听到轻微噗声,证明生成了H2用燃着的火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声,证明生成了H2实验结论红热的铁能与水蒸气发生反应,反应的化学方程式为水蒸气发生器主反应装置除杂装置收集检验装置【情境链接】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。与水的反应KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu三、铁的氧化物

名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名—铁红磁性氧化铁铁的化合价+2+3+2、+3颜色黑色红棕色黑色溶解性不溶于水不溶于水不溶于水稳定性不稳定稳定稳定氧化物类别碱性氧化物碱性氧化物复杂氧化物与盐酸反应的离子方程式FeO+2H+=Fe2++H2O、Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O、Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O用途氧化铁:油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料Fe2O3+3物质类别：氧化性Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O△Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

高温元素价态：碱性氧化物预测Fe2O3的化学性质，说出依据FeO+2物质类别：氧化性FeO+2H+Fe2++H2OFeO

+COFe+CO2

高温元素价态：碱性氧化物还原性6FeO+O22Fe3O4△预测FeO的化学性质，说出依据Fe3O4物质类别：氧化性元素价态：特殊氧化物Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2OFe3O4+4CO3Fe+4CO2

高温预测Fe3O4的化学性质，说出依据【情境链接】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。四、铁的氢氧化物

化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色白色红褐色溶解性不溶于水不溶于水稳定性易被溶解在溶液中的氧气氧化为Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O3+3H2O4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3化学式Fe(OH)2Fe(OH)3与盐酸反应(离子方程式)Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O制备Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓转化化学方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3现象白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,一段时间后变成红褐色【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。

FeCl3溶液新制FeSO4溶液实验操作

甲

乙思考探究下列问题: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,故应尽可能创造无氧环境以防止Fe(OH)2被氧化。【深化拓展】Fe(OH)2的制备方法创新(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,因其密度大于水),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。下列图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(

)A.①②③④ B.只有①③④C.只有①②④ D.只有②③④C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。可采用的方法:(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)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)。【素能应用】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。(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:

。

(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)31.误以为自然界中没有游离态的铁单质。其实不然,自然界中有少量游离态的铁单质,主要存在于陨铁中。2.误以为氯化亚铁既可由铁与盐酸反应制取,也可由铁与氯气化合制取。其实不然,氯气的氧化性较强,与铁反应生成氯化铁,不能得到氯化亚铁。3.误以为钠与水反应生成NaOH和H2,所以铁与水蒸气反应生成Fe(OH)3和H2。其实不然,铁与水蒸气在高温下反应生成Fe3O4和H2。4.Fe3O4中铁有+2、+3两种价态,可以写成FeO·Fe2O3的形式,但它是一种化合物,

不是混合物。5.Fe(OH)3在空气中灼烧得到Fe2O3粉末,但Fe(OH)2在空气中灼烧不能得到FeO粉末。6.误以为Fe(OH)3只能由可溶性铁盐和碱通过复分解反应制得,不能通过化合反应制得。其实不然,氢氧化亚铁被氧气氧化也可转化为Fe(OH)3,此反应为化合反应。判断正误:(1)Fe与H2O(g)反应生成Fe2O3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。(

)答案(1)×

(2)×

(3)×

(4)√

(5)√指南针是我国的四大发明之一,制造指南针的磁性物质是(

)A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.Fe解析Fe3O4具有磁性,俗称磁性氧化铁,铁是能被磁化的物质,本身没有磁性。C下列变化中,加入铁粉不可能实现的是(

)A.Ag+→Ag B.H2O(g)→H2C.H+→H2 D.Fe(OH)2→Fe(OH)3D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+3