应用广泛的金属材料——钢铁(二)(三)(四)(五)要点教学文稿.ppt
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1、应用广泛的金属材料用广泛的金属材料钢铁(二二)()(三三)()(四四)()(五五)要点要点26Fe(二)化学性质(二)化学性质铁的原子结构:铁的原子结构:Fe(较活泼的金属)(较活泼的金属)第四周期第四周期第第族族既不是主族元素也不是副族元素,是既不是主族元素也不是副族元素,是一种重要的过渡元素。一种重要的过渡元素。Fe2eFe2+Fe3eFe3+在金属活动性顺序表里铁排在氢前面,所以在金属活动性顺序表里铁排在氢前面,所以它的化学性质较活泼,具有金属的通性。它的化学性质较活泼,具有金属的通性。主要化合价:主要化合价:+2+2、+3+3价价(+3+3价更稳定)价更稳定)1、与非金属反应(、与非金
2、属反应(Cl2、Br2、I2、O2、S等)等)2Fe+3Cl22FeCl33Fe+2O2Fe3O4Fe+SFeS点燃点燃点燃点燃加热加热练习:写出你知道的练习:写出你知道的铁铁的化学方程式的化学方程式褐烟,溶于水形成棕黄色溶液褐烟,溶于水形成棕黄色溶液纯氧中剧烈燃烧,火星四射,纯氧中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体生成黑色固体停止加热后反应物继续保持红停止加热后反应物继续保持红热,生成黑褐色固体热,生成黑褐色固体氧化性:氧化性:Cl2O2S(过量)(过量)26Fe2(SO4)3+3SO2+6H2OFe(NO3)2+NO+H2O383242 2、与酸反应、与酸反应(1)(1)非氧化性酸非氧化性酸
3、 (稀硫酸、盐酸稀硫酸、盐酸),(浓硫酸、硝酸浓硫酸、硝酸),Fe+H+Fe+HNO3(稀稀)Fe+HNO3(稀稀)Fe+H2SO4(浓浓)Fe+HNO3(浓浓)(3)(3)常温下常温下FeFe在浓在浓H2SO4 、浓、浓HNO3中钝化中钝化(2)(2)氧化性酸氧化性酸2Fe2+H2 6Fe(NO3)3+3NO2+3H2OFe(NO3)3+NO+H2O生成亚铁盐生成亚铁盐+H2生成铁盐生成铁盐+RO+H2O(过量)(过量)(过量)(过量)423 3、与盐溶液反应、与盐溶液反应Fe+Cu2+Fe2+CuFe+FeCl3Fe+CuSO4Fe+2Fe3+3Fe2+生成亚铁盐生成亚铁盐FeSO4+Cu
4、23FeCl2固体增重固体增重溶液增重溶液增重4 4、与水反应、与水反应34Fe3O4+4H2高温高温Fe+H2O(g)金属活动金属活动顺序表顺序表K、Ca、NaMg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb(H)Cu、Hg、AgPt、Au原子失电原子失电子能力子能力强强 弱弱与与O2化合化合常温常温常温下缓慢常温下缓慢加热加热不能不能置换水中置换水中的氢离子的氢离子常温常温加热(高温)加热(高温)不能不能置换酸中置换酸中的氢离子的氢离子能置换能置换不能不能与盐反应与盐反应(溶液)(溶液)先与水反应先与水反应前面的金属置换后面的前面的金属置换后面的金属的化学性质金属的化学性质4、铁是人体中重要的金属元素(
5、微量元素),、铁是人体中重要的金属元素(微量元素),血红蛋白中存在血红蛋白中存在+2价铁,人体缺铁会引起贫血。价铁,人体缺铁会引起贫血。弱氧化剂弱氧化剂强氧化剂强氧化剂较强氧化剂较强氧化剂Fe2+Fe3+FeFe3O4(FeOFe2O3)3、铁的显价规律、铁的显价规律:1、铁具有较强还原性。、铁具有较强还原性。2、次外层上有价电子,有可变化合价。、次外层上有价电子,有可变化合价。小结小结+2+3(S、I2、H+、Cu2+、Fe3+)(Cl2、Br2、HNO3、浓浓H2SO4)(O2、水蒸气水蒸气)5 5、生铁和钢都是铁碳合金、生铁和钢都是铁碳合金合金合金成份成份性能性能生铁生铁含含C、S、P等
6、等C(2.114.3%)硬、脆硬、脆普通钢普通钢含含C(0.032.11%)硬而韧,有弹性硬而韧,有弹性特特种种钢钢锰钢锰钢含含C、Mn(13%)坚硬,有韧性,坚硬,有韧性,顺磁性顺磁性钨钢钨钢含含C、W耐热,熔点高,坚硬耐热,熔点高,坚硬不锈钢不锈钢含含Cr、Ni抗腐蚀性强,坚硬抗腐蚀性强,坚硬铁铁矿矿石石样样本本黄铁矿黄铁矿FeSFeS2 2磁铁矿磁铁矿FeFe3 3O O4 4褐铁矿褐铁矿2Fe2Fe2 2O O3 33H3H2 2O O菱铁矿菱铁矿FeCOFeCO3 3赤铁矿赤铁矿-Fe-Fe2 2O O3 3铁在自然界的存在:氧化物、硫化物形式存在铁在自然界的存在:氧化物、硫化物形式
7、存在四、铁的重要化合物四、铁的重要化合物1、铁的氧化物、铁的氧化物磁性材料磁性材料红色颜料红色颜料不溶不溶不溶不溶不溶不溶+2、+3+3+2稳定稳定稳定稳定不稳定不稳定黑色晶体黑色晶体红棕色粉末红棕色粉末黑色粉末黑色粉末磁性氧化铁磁性氧化铁铁红铁红Fe3O4Fe2O3FeO用途用途水溶性水溶性铁的化合价铁的化合价稳定性稳定性色态色态俗称俗称化学式化学式四氧化三铁四氧化三铁氧化铁氧化铁氧化亚铁氧化亚铁名称名称(1)物理性质和用途物理性质和用途(2)(2)化学性质化学性质 FeO和和Fe2O3 都是碱性氧化物,能都是碱性氧化物,能 与酸反应生成对应的盐。与酸反应生成对应的盐。FeO+H+Fe2O3
8、+H+Fe3O4+H+FeO不稳定,易被氧化不稳定,易被氧化FeO+HNO3(稀稀)FeO+O2比较:比较:Fe2O3+6HNO32Fe(NO3)3+3H2O2Fe2+H2O62Fe3+3H2O8Fe2+2Fe3+4H2O62Fe3O431035Fe(NO3)3+NO+H2O32Fe+3CO222Fe+Al2O3 FeO、Fe2O3、Fe3O4高温下能被高温下能被CO、Al、C等还原剂还原等还原剂还原22Fe+CO2Fe2O3+CO高温高温FeO+C高温高温Fe2O3+Al高温高温389Fe+4Al2O3Fe3O4+Al高温高温炼铁原理炼铁原理铝热反应铝热反应Fe(OH)3红褐色不溶于水的固体
9、红褐色不溶于水的固体2、铁的氢氧化物、铁的氢氧化物(1)制备制备Fe(OH)2白色不溶于水的固体白色不溶于水的固体练习:完成下列化学方程式,并改写成离子方程式练习:完成下列化学方程式,并改写成离子方程式FeCl3+NaOHFeSO4+NaOHFe2+2OH-Fe(OH)2Fe3+3OH-Fe(OH)3白色絮状沉淀白色絮状沉淀红褐色沉淀红褐色沉淀3Fe(OH)3+3NaCl2Fe(OH)2+Na2SO4我们的实验方案我们的实验方案将滴管插入试管将滴管插入试管里溶液的下面慢慢里溶液的下面慢慢挤出挤出NaOH溶液。溶液。隔绝空气隔绝空气FeSO4(溶液)(溶液)NaOH(溶液)溶液)演示上述实验演示
10、上述实验 思考:思考:(1)(1)本实验有何违反实本实验有何违反实 验常规的地方?验常规的地方?为何要这样做?为何要这样做?(2)(2)为什么要用新制的为什么要用新制的 硫酸亚铁?还可采硫酸亚铁?还可采 取哪些措施?取哪些措施?Fe2+2OH-Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3白色絮状沉淀白色絮状沉淀灰绿色灰绿色红褐色红褐色迅速变成迅速变成最终变成最终变成集体智慧结晶集体智慧结晶要用新制的硫酸亚铁溶液,配制时最好使要用新制的硫酸亚铁溶液,配制时最好使用煮沸过的蒸馏水。用煮沸过的蒸馏水。(除去溶解氧)(除去溶解氧)液面最好液封。液面最好液封。(隔绝空气)(隔绝空气)在
11、配制的硫酸亚铁溶液中加少量铁粉。在配制的硫酸亚铁溶液中加少量铁粉。(防止氧化)(防止氧化)把氢氧化钠溶液煮沸。把氢氧化钠溶液煮沸。(除去溶解氧)(除去溶解氧)将滴管插入试管里溶液下面慢慢挤出氢将滴管插入试管里溶液下面慢慢挤出氢氧化钠溶液。氧化钠溶液。(避免生成的氢氧化亚铁(避免生成的氢氧化亚铁与氧气接触而氧化。)与氧气接触而氧化。)减少振荡减少振荡为为 什什 么么 还还 是是 没有看到没有看到白白 色色 沉沉 淀?淀?我们的问题我们的问题我们要解决问题的关键我们要解决问题的关键用铁和稀硫酸反应当用铁和稀硫酸反应当场制取硫酸亚铁溶液场制取硫酸亚铁溶液。除氧(除溶解氧、与空气隔绝)样品不纯最好在无
12、氧的最好在无氧的条件下实验。条件下实验。Fe+H2SO4FeSO4+H2实验设计实验设计提供实验药品:铁、稀硫酸、氢氧化钠溶液提供实验药品:铁、稀硫酸、氢氧化钠溶液提供实验仪器:试管、具支试管、导管、橡提供实验仪器:试管、具支试管、导管、橡 皮管、皮管、橡皮塞、夹子橡皮塞、夹子请你设计一套实验装置制取氢氧化亚铁。请你设计一套实验装置制取氢氧化亚铁。探究实验(2)性质性质受热易分解受热易分解Fe(OH)3Fe(OH)2能与强酸反应能与强酸反应Fe(OH)2+H+Fe(OH)3+H+H+OH-H+如何实现下列转变如何实现下列转变?Fe2O3Fe(OH)3FeCl3Fe2O3Fe2(SO4)3FeC
13、l3Fe(OH)3Fe2O3Fe3+Fe2+H2OFe3+H2OFe2O3+H2O23FeO+H2O(隔绝空气加热)(隔绝空气加热)2233222溶液水解呈酸性溶液水解呈酸性222Fe3+与与OH-、I-、S2-、CO32-、HCO3-等不能等不能共存。共存。3.铁的盐类铁的盐类(1)铁盐:铁盐:FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等等溶液呈棕黄色溶液呈棕黄色与碱反应生成红褐色沉淀与碱反应生成红褐色沉淀具有较强氧化性,与还原剂具有较强氧化性,与还原剂(如如Fe、Cu、KI、H2S等)反应生成亚铁盐。等)反应生成亚铁盐。Fe3+FeFe3+CuFe3+I-Fe3+H2SFe3+检验检
14、验:加加KSCN呈血红呈血红色色Fe3+SCN-Fe3+HCO3-Fe2+Fe2+Cu2+22Fe2+I223Fe2+S+H+Fe(OH)3+CO233Fe(OH)3+H+Fe(SCN)2+Fe3+3OH-Fe(OH)3棕黄色棕黄色浅绿色浅绿色棕黄色棕黄色绿色绿色棕黄色棕黄色深深黄黄色色棕黄色棕黄色浅绿色浅绿色,33Fe3+H2O(印刷电路)(印刷电路)22亚铁盐:亚铁盐:FeCl2、Fe(NO3)2、FeSO4.7H2O等等溶液呈浅绿色溶液呈浅绿色与碱反应生成白色沉淀与碱反应生成白色沉淀Fe(OH)2,但易氧化成,但易氧化成Fe(OH)3既有还原性,又有弱氧化性,既有还原性,又有弱氧化性,亚
15、铁盐溶液亚铁盐溶液易被空气氧化。易被空气氧化。Fe2+Cl2Fe2+H+NO3-Fe2+检验:检验:滴加滴加KSCN溶液溶液无红色,再加氯水无红色,再加氯水 变红色;或加碱溶液生成变色沉淀。变红色;或加碱溶液生成变色沉淀。溶液水解呈酸性溶液水解呈酸性Fe(OH)2+H+Fe3+Cl-222Fe3+NO+H2O3432(白色絮状沉淀(白色絮状沉淀灰绿色灰绿色迅速迅速红褐色)红褐色)最后最后Fe2+H2O浅绿色浅绿色棕黄色棕黄色4 4、铁及其化合物的相互转变、铁及其化合物的相互转变(铁三角铁三角)强氧化剂(强氧化剂(Cl2、HNO3、KMnO4等)等)还原剂(还原剂(Fe、Cu、I-、H2S等)等
16、)Fe3+FeFe2+弱氧化剂(弱氧化剂(H+、Cu2+)还原剂还原剂(Zn)强氧化剂(强氧化剂(Cl2、HNO3)还原剂还原剂(Zn)2、KMnO4溶液酸化后加入溶液酸化后加入FeCl2溶液,有溶液,有何现象?写出反应的离子方程式。何现象?写出反应的离子方程式。思考与练习:思考与练习:1、配制、配制FeCl3、FeCl2溶液时应注意什么溶液时应注意什么?MnO4-+Fe2+H+应加入适量稀盐酸抑制水解;配制应加入适量稀盐酸抑制水解;配制FeCl2溶溶液时,还应加入酸洗过的铁钉,防止液时,还应加入酸洗过的铁钉,防止FeCl2氧化。氧化。Mn2+Fe3+H2O5854紫红色紫红色棕黄色棕黄色3
17、3少量的少量的FeFe与过量的稀与过量的稀HNOHNO3 3反应和过量的反应和过量的 FeFe与少量的稀与少量的稀HNOHNO3 3反应产物是否相同?反应产物是否相同?4 4将适量铁粉放入将适量铁粉放入FeClFeCl3 3溶液中,完全反应后,溶液中,完全反应后,溶液中的溶液中的FeFe2+2+和和FeFe3+3+浓度相等。则已反应的浓度相等。则已反应的 FeFe3+3+和未反应的和未反应的FeFe3+3+的物质的量的物质的量 ()A A、2:3 B2:3 B、3:2 C3:2 C、1:2 D1:2 D、1:11:1A5 5在在FeClFeCl3 3中滴加中滴加NaNa2 2S S与在与在Na
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