2021_2022学年新教材高中化学第三章铁金属材料第一节第1课时铁及其氧化物氢氧化物课件新人教版必修1202106251297.pptx

第一节铁及其第一节铁及其化合物化合物第第1课时铁及其氧化物、氢氧化物课时铁及其氧化物、氢氧化物课标定课标定位位1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,掌握并会运掌握并会运用铁及其氧化物、氢氧化物的主要性质用铁及其氧化物、氢氧化物的主要性质2.能说出铁及其氧化物、氢氧化物在生产、生活中的应用能说出铁及其氧化物、氢氧化物在生产、生活中的应用素养阐释素养阐释1.能利用氧化还原反应知识分析铁及其氧化物、氢氧化物能利用氧化还原反应知识分析铁及其氧化物、氢氧化物的性质和变化的性质和变化,形成形成“结构决定性质结构决定性质”的观念的观念2.能从宏观和微观相结合的视角分析与解决与铁及其氧化能从宏观和微观相结合的视角分析与解决与铁及其氧化物、氢氧化物相关的问题物、氢氧化物相关的问题3.能运用实验探究铁及其氧化物、氢氧化物的主要性质能运用实验探究铁及其氧化物、氢氧化物的主要性质 自主自主预习预习新知导学新知导学一、一、铁单质1.铁的物理性质铁的物理性质有延展性和有延展性和导热导热性。能导电性。能导电,但导电性不如铜和铝。能被磁但导电性不如铜和铝。能被磁铁吸引铁吸引。2.铁的化学性质铁的化学性质(1)铁与氧化性较弱的氧化剂反应铁与氧化性较弱的氧化剂反应,铁原子失去铁原子失去2个电子生成个电子生成+2价铁的化合物。价铁的化合物。铁与盐酸反应的离子方程式为铁与盐酸反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2+H2。铁与铁与CuSO4溶液反应的离子方程式为溶液反应的离子方程式为Fe+Cu2+Fe2+Cu。(2)铁与氧化性较强的氧化剂反应铁与氧化性较强的氧化剂反应,铁原子失去铁原子失去3个电子生成个电子生成+3价铁的化合物。价铁的化合物。二、二、铁的氧化物和的氧化物和氢氧化物氧化物1.铁的氧化物铁的氧化物【自主思考【自主思考1】Fe3O4与盐酸反应的产物是什么与盐酸反应的产物是什么?写出该反写出该反应的离子方程式。应的离子方程式。提示提示:Fe3O4与盐酸反应的产物是与盐酸反应的产物是FeCl2和和FeCl3。Fe3O4+8H+Fe2+2Fe3+4H2O。2.铁的铁的氢氧化物氢氧化物【自主思考【自主思考2】利用教科书中的方法制备利用教科书中的方法制备Fe(OH)2时时,为得为得到较为纯净的到较为纯净的Fe(OH)2,可采取哪些措施可采取哪些措施?提示提示:Fe2+溶液必须是新制的并放入铁粉溶液必须是新制的并放入铁粉,防止防止Fe2+被氧化被氧化成成Fe3+;除去溶液中溶解的除去溶液中溶解的O2,方法是加热煮沸方法是加热煮沸NaOH溶液溶液;滴管末端插入试管内的液面以下滴管末端插入试管内的液面以下;必要时可在液面上加必要时可在液面上加植物油等进行液封植物油等进行液封。【自主思考自主思考3】能利用能利用Fe2O3与水反应制取与水反应制取Fe(OH)3吗吗?Fe(OH)3能通过化合反应得到吗能通过化合反应得到吗?提示提示:Fe2O3不溶于水不溶于水,也不与水反应也不与水反应;但可以通过化合反应但可以通过化合反应得到得到Fe(OH)3,反应为反应为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。【效果自测】【效果自测】1.判断正误判断正误,正确的画正确的画“”,错误的画错误的画“”。(1)Fe与水蒸气反应生成与水蒸气反应生成Fe(OH)3。()(2)FeO和和Fe2O3均为碱性氧化物。均为碱性氧化物。()(3)磁铁矿的主要成分为磁铁矿的主要成分为Fe3O4。()(4)Fe3O4可由单质直接化合而得到。可由单质直接化合而得到。()(5)FeCl2、FeCl3、Fe(OH)3都可通过化合反应生成。都可通过化合反应生成。()(6)Fe3O4中化合价有中化合价有+2和和+3价价,所以所以Fe3O4为混合物。为混合物。()2.化合物化合物A、B组成元素相同组成元素相同,且且B为白色。为白色。C是一种与是一种与B含有含有相同价态金属元素的硫酸盐相同价态金属元素的硫酸盐,向向C中加入适量的中加入适量的NaOH溶液溶液,可可观察到生成的沉淀迅速变为灰绿色观察到生成的沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色沉淀最后变为红褐色沉淀A,加热加热A可得红棕色粉末可得红棕色粉末D。回答下列问题。回答下列问题:(1)写出各物质的化学式写出各物质的化学式:A、B、C、D。(2)写出写出B转化为转化为A的化学方程式的化学方程式:。写出写出A受热分解的化学方程式受热分解的化学方程式:。答案答案:(1)Fe(OH)3Fe(OH)2FeSO4Fe2O3解析解析:解答本题的关键是抓住解答本题的关键是抓住C与与NaOH溶液反应的特征现溶液反应的特征现象象,确定确定A是是Fe(OH)3,C是是FeSO4,B为为Fe(OH)2,D为为Fe2O3。3.金属单质金属单质A可发生以下反应。试推断可发生以下反应。试推断:(1)写出下列物质的化学式写出下列物质的化学式(B写主要成分写主要成分):A、B、C、D、E。(2)写出反应写出反应和和的离子方程式的离子方程式:,。答案答案:(1)FeFe2O3Fe3O4CuH2解析解析:结合结合B、C的颜色及与的颜色及与CuCl2、稀盐酸反应的性质可推、稀盐酸反应的性质可推知知A为为Fe。合作合作探究探究释疑解惑释疑解惑探究任探究任务1 铁与水蒸气的反与水蒸气的反应问题引领问题引领1.铁匠师傅打铁时铁匠师傅打铁时,将烧红的铁块放入冷水中将烧红的铁块放入冷水中,会听到会听到“嗤嗤”的的一声一声,同时看到水面上冒出一段同时看到水面上冒出一段“白烟白烟”,这个过程中发生了什这个过程中发生了什么化学反应么化学反应?提示提示:高温下铁与水反应生成四氧化三铁和氢气高温下铁与水反应生成四氧化三铁和氢气。2.铁与水蒸气可以反应铁与水蒸气可以反应,为什么在日常生活中可以用铁壶烧为什么在日常生活中可以用铁壶烧水水?提示提示:铁与冷水、热水均不易反应铁与冷水、热水均不易反应,只有在高温下才能与水只有在高温下才能与水蒸气发生反应蒸气发生反应,所以可以用铁壶烧水。所以可以用铁壶烧水。归纳提升归纳提升铁与水蒸气的反应铁与水蒸气的反应典型例题典型例题【例题【例题1】某化学兴趣小组利用如图装置某化学兴趣小组利用如图装置(铁架台及夹持装铁架台及夹持装置已省略置已省略)进行进行“铁与水反应铁与水反应”的实验的实验,并检验产物的性质并检验产物的性质,请回请回答下列问题答下列问题:(1)A装置的作用是装置的作用是,B装置装置中反应的化学方程式为中反应的化学方程式为。(2)D装置的作用是装置的作用是。(3)E装置中的现象是装置中的现象是。(4)A、B两个装置中应先点燃两个装置中应先点燃处的酒精灯处的酒精灯(或酒精或酒精喷灯喷灯),点燃点燃E处酒精灯之前应进行的操作是处酒精灯之前应进行的操作是。答案答案:(1)产生产生水蒸气水蒸气(2)吸收未反应的水蒸气吸收未反应的水蒸气(3)黑色固体变为红色黑色固体变为红色,右端管壁有水珠生成右端管壁有水珠生成(4)A收集收集H2,并检验其纯度并检验其纯度解析解析:(1)根据根据Fe与与H2O(g)反应可知反应可知A的作用是提供的作用是提供H2O(g)。(2)D的作用是除去未反应的水蒸气的作用是除去未反应的水蒸气,干燥干燥H2。(3)E中反应为中反应为H2+CuOCu+H2O,故黑色粉末变红故黑色粉末变红,同时同时硬质玻璃管右端会有水珠生成。硬质玻璃管右端会有水珠生成。(4)应先点燃应先点燃A处酒精灯处酒精灯,若先点燃若先点燃B处酒精喷灯处酒精喷灯,B中的中的Fe会会与空气中与空气中O2反应生成反应生成Fe3O4,点燃点燃E处酒精灯前要先检验处酒精灯前要先检验H2的的纯度。纯度。忽视装置里空气与铁粉反应忽视装置里空气与铁粉反应,导致先点燃导致先点燃B处酒精喷灯。处酒精喷灯。【变式训练【变式训练1】1.某学习小组进行了下图所示的实验某学习小组进行了下图所示的实验,实验实验后组员之间的交流不合理的是后组员之间的交流不合理的是()A.甲同学认为试管甲同学认为试管b中收集到的中收集到的气体气体可可点燃点燃,且产生淡蓝色火焰且产生淡蓝色火焰B.乙同学认为试管乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁中生成的黑色固体可能为四氧化三铁C.丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中丙同学认为将少量还原性铁粉放入试管中,加适量的水加适量的水,加热也可实现该反应加热也可实现该反应D.丁同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色丁同学认为用盐酸溶解固体生成物所得溶液有颜色答案答案:C解析解析:在高温下铁与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁。试在高温下铁与水蒸气反应生成氢气和四氧化三铁。试管管b中收集到的气体可点燃中收集到的气体可点燃,且产生淡蓝色火焰且产生淡蓝色火焰,A项正确项正确;试管试管a中生成的黑色固体为四氧化三铁中生成的黑色固体为四氧化三铁,B项正确项正确;铁不能与冷水、铁不能与冷水、热水反应热水反应,在高温下与水蒸气反应在高温下与水蒸气反应,C项错误项错误;用盐酸溶解固体用盐酸溶解固体生成物得到氯化亚铁和氯化铁的混合溶液生成物得到氯化亚铁和氯化铁的混合溶液,溶液带有颜色溶液带有颜色,D项正确。项正确。2.在一定条件下用普通铁粉与水蒸气反应可以得到铁的氧在一定条件下用普通铁粉与水蒸气反应可以得到铁的氧化物。用氢气还原该氧化物可生成颗粒很细的铁粉。这种铁化物。用氢气还原该氧化物可生成颗粒很细的铁粉。这种铁粉具有很强的反应活性粉具有很强的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧在空气中受撞击或受热时会燃烧,所所以俗称以俗称“引火铁引火铁”。请分别用下图所示的两套仪器装置。请分别用下图所示的两套仪器装置,制取制取上述铁的氧化物和上述铁的氧化物和“引火铁引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和。实验中必须使用普通铁粉和6molL-1盐酸盐酸,其他试剂自选其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。回答下列问题回答下列问题:(1)实验进行时实验进行时,试管试管A中应加入的试剂是中应加入的试剂是;烧瓶烧瓶B的作用是的作用是;烧瓶烧瓶C的作用是的作用是;在试管在试管D中收集到的是中收集到的是。(2)实验时实验时,U形管形管G中应加入的试剂是中应加入的试剂是;分液漏斗分液漏斗H中中应加入应加入。(3)两套装置中两套装置中,在实验时需要加热的仪器是在实验时需要加热的仪器是(填该填该仪器对应的字母仪器对应的字母)。(4)试管试管E中发生反应的化学方程式是中发生反应的化学方程式是。(5)为了安全为了安全,在在E管中的反应发生前管中的反应发生前,在在F出口处必须出口处必须;E管中的反应开始后管中的反应开始后,在在F出口处应出口处应。答案答案:(1)普通铁粉普通铁粉(或铁粉或铁粉)作为水蒸气发生器防止倒吸作为水蒸气发生器防止倒吸(或用作安全瓶或用作安全瓶)氢气氢气(2)碱石灰碱石灰(或固体或固体NaOH、无水、无水CaCl2等等)6molL-1盐酸盐酸(3)ABE(5)检验氢气的纯度点燃氢气检验氢气的纯度点燃氢气解析解析:首先分析两套装置的特点首先分析两套装置的特点,有水槽和倒扣小试管的一有水槽和倒扣小试管的一套显然是反应生成了氢气套显然是反应生成了氢气,该装置用于实现铁粉与水蒸气的该装置用于实现铁粉与水蒸气的反应反应,则另一套用于则另一套用于“引火铁引火铁”的制取。的制取。探究任探究任务2 Fe(OH)2的的常用制常用制备方法方法问题分析分析问题引领问题引领取一支试管向其中加入少量的取一支试管向其中加入少量的FeSO4溶液溶液,然后加入然后加入NaOH溶液溶液,观察到生成的白色沉淀迅速变成灰绿色观察到生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最后转变为红最后转变为红褐色。褐色。1.白色沉淀为什么会迅速变成灰绿色白色沉淀为什么会迅速变成灰绿色,最后转变为红褐色最后转变为红褐色?提示提示:最初生成的白色沉淀是最初生成的白色沉淀是Fe(OH)2,在空气中会被迅速氧在空气中会被迅速氧化化,灰绿色是灰绿色是Fe(OH)2和和Fe(OH)3混合物的颜色混合物的颜色,最后完全氧化最后完全氧化为红褐色的为红褐色的Fe(OH)3。2.在制备在制备Fe(OH)2时时,为什么要用新制的为什么要用新制的FeSO4溶液并将吸有溶液并将吸有NaOH溶液的胶头滴管尖嘴插入液面以下溶液的胶头滴管尖嘴插入液面以下?提示提示:用新制的用新制的FeSO4溶液是防止溶液是防止Fe2+被氧化成被氧化成Fe3+;滴管尖滴管尖嘴插入液面以下是防止生成的嘴插入液面以下是防止生成的Fe(OH)2与与O2接触而被氧化。接触而被氧化。3.在实验中在实验中,若想长时间观察到生成的白色若想长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀沉淀,除除使用新制使用新制FeSO4溶液外溶液外,还应创造一个怎样的反应环境还应创造一个怎样的反应环境?提示提示:因为因为Fe(OH)2易被氧化而发生颜色变化易被氧化而发生颜色变化,故应尽可能创故应尽可能创造无氧环境以防止造无氧环境以防止Fe(OH)2被氧化。被氧化。归纳提升归纳提升实验中一般采用新制的硫酸亚铁与实验中一般采用新制的硫酸亚铁与NaOH溶液反应溶液反应:Fe2+2OH-Fe(OH)2。因为。因为Fe(OH)2易被氧化易被氧化,为了能较长为了能较长时间观察到时间观察到Fe(OH)2的颜色的颜色,在实验时常采用以下方法。在实验时常采用以下方法。方法一方法一:取新配制的取新配制的FeSO4溶液溶液(不含不含Fe3+)2mL放入试管放入试管中中,在酒精灯下微热在酒精灯下微热,赶出溶液中的氧气赶出溶液中的氧气;立即向试管中加入立即向试管中加入1mL植物油植物油,避免溶液与空气直接接触避免溶液与空气直接接触;在上述试管中用特在上述试管中用特制的长滴管迅速将煮沸过的制的长滴管迅速将煮沸过的NaOH溶液滴入下层溶液中溶液滴入下层溶液中(或直或直接加接加NaOH固体固体23粒粒),轻轻振荡轻轻振荡(注意注意:不要破坏油膜不要破坏油膜),可观察可观察到白色到白色Fe(OH)2沉淀生成沉淀生成,并能保存较长时间。并能保存较长时间。方法二方法二:实验装置如图所示实验装置如图所示,试管试管中装有铁粉中装有铁粉和稀硫酸和稀硫酸;试管试管中装有煮沸过的中装有煮沸过的NaOH溶液。溶液。打开止水夹打开止水夹,利用铁粉与稀硫酸反应生成的氢气利用铁粉与稀硫酸反应生成的氢气将试管将试管和试管和试管中的空气排净中的空气排净,可通过检验排可通过检验排出氢气的纯度来检验空气是否排净出氢气的纯度来检验空气是否排净,确保得到一确保得到一个无氧气的体系。关闭止水夹个无氧气的体系。关闭止水夹,产生的氢气使试产生的氢气使试管管中的压强增大中的压强增大,这样可使试管这样可使试管I中新制的硫中新制的硫酸亚铁溶液进入试管酸亚铁溶液进入试管中中,从而可长时间观察到从而可长时间观察到白色的白色的Fe(OH)2。典型例题典型例题【例题【例题2】下图所示装置可用来制取和观察下图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气在空气中被氧化时的颜色变化。实验时必须使用铁屑和中被氧化时的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6molL-1的的稀硫酸稀硫酸,其他试剂任选。其他试剂任选。请回答下列问题请回答下列问题:(1)装置装置B中盛有一定量的中盛有一定量的NaOH溶液溶液,装置装置A中应预先加入中应预先加入的试剂是的试剂是,装置装置A中发生反应的离子方程式是中发生反应的离子方程式是。(2)实验开始时应先将活塞实验开始时应先将活塞a(填填“打开打开”或或“关闭关闭”)。(3)简述制取简述制取Fe(OH)2的操作过程的操作过程:。(4)实验完毕实验完毕,拔去装置拔去装置B中的橡胶塞中的橡胶塞,放入一部分空气放入一部分空气,此时此时装置装置B中发生反应的化学方程式为中发生反应的化学方程式为。答案答案:(1)铁屑铁屑Fe+2H+Fe2+H2(2)打开打开(3)关闭活塞关闭活塞a,使使FeSO4溶液压入装置溶液压入装置B中进行中进行反应反应(4)4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3解析解析:(1)题图中装置题图中装置A的作用是产生的作用是产生H2,利用利用H2赶走整个装赶走整个装置中的空气置中的空气,降低降低Fe2+被氧化的速率被氧化的速率,以便能较长时间观察到以便能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀白色沉淀,故装置故装置A中应预先加入的试剂为铁屑中应预先加入的试剂为铁屑:Fe+H2SO4FeSO4+H2。(2)实验开始时打开活塞实验开始时打开活塞a,装置装置A中中产生的产生的H2沿导管进入装置沿导管进入装置B,赶走装置中的空气。赶走装置中的空气。(3)关闭活关闭活塞塞a,气体不能逸出气体不能逸出,压迫装置压迫装置A中的液体通过导管进入装置中的液体通过导管进入装置B,FeSO4与与NaOH混合产生混合产生Fe(OH)2白色沉淀。白色沉淀。(4)实验完毕实验完毕拔去装置拔去装置B的橡胶塞的橡胶塞,空气进入装置空气进入装置B,O2与与Fe(OH)2发生反应发生反应,使使Fe(OH)2转化为转化为Fe(OH)3红褐色沉淀。红褐色沉淀。防止Fe(OH)2氧化的方法(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸将配制溶液的蒸馏水煮沸,驱除蒸馏水中的氧气。驱除蒸馏水中的氧气。(2)将盛有将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管内亚铁盐溶溶液的胶头滴管尖端插入试管内亚铁盐溶液底部液底部,并慢慢挤出并慢慢挤出NaOH溶液。溶液。(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H2、N2、稀有气体等。、稀有气体等。(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,如植物油等。如植物油等。【变式训练【变式训练2】1.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白白色沉淀的是色沉淀的是()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,故要长时故要长时间观察到间观察到Fe(OH)2白色沉淀白色沉淀,就要排除装置中的空气或氧气。就要排除装置中的空气或氧气。装置装置是先用是先用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处处在氢气的保护中在氢气的保护中,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;由由于能接触到空气中的于能接触到空气中的O2,故不能较长时间观察到白色沉淀。故不能较长时间观察到白色沉淀。2.下列实验方案可以得到白色纯净的下列实验方案可以得到白色纯净的Fe(OH)2的是的是()A.在在Fe2(SO4)3溶液中加入过量的铁粉溶液中加入过量的铁粉,过滤过滤,在滤液中加入在滤液中加入过量的过量的NaOH溶液溶液B.将铁粉与稀硫酸充分反应将铁粉与稀硫酸充分反应,然后加入过量的氨水然后加入过量的氨水C.在在FeCl2溶液上加一层植物油溶液上加一层植物油,然后将滴管插入然后将滴管插入FeCl2溶液溶液液面以下液面以下,慢慢滴加慢慢滴加NaOH溶液溶液(溶液中不能有气泡溶液中不能有气泡,配制配制FeCl2溶液和溶液和NaOH溶液的蒸馏水必须加热煮沸溶液的蒸馏水必须加热煮沸)D.在生成在生成Fe(OH)3的悬浊液中加过量的铁粉的悬浊液中加过量的铁粉答案答案:C解析解析:必须防止必须防止Fe(OH)2被氧化被氧化,应采取隔离措施应采取隔离措施(如加植物如加植物油等油等),同时在配制烧碱和同时在配制烧碱和Fe2+溶液时溶液时,也不能用含有氧气的蒸也不能用含有氧气的蒸馏水。馏水。课课 堂堂 小小 结结