資源簡介

(共36張PPT)
第三章 鐵 金屬材料
第一節(jié) 鐵及其化合物
課時2 鐵的重要化合物
學(xué)習(xí)目標(biāo)
通過學(xué)習(xí)鐵的氧化物和氫氧化物，學(xué)會從物質(zhì)類別和元素價態(tài)的視角認(rèn)識具有變價元素物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系
01
通過實驗探究鐵的氫氧化物的化學(xué)性質(zhì)，并能用化學(xué)方程式或離子方程式正確表示
02
結(jié)合應(yīng)用實例，將鐵的氧化物和氫氧化物性質(zhì)的知識運用于解決生產(chǎn)、生活中簡單的化學(xué)問題
03
丹霞地貌的紅色主要來源于其中的鐵氧化物，特別是赤鐵礦(Fe2O3)。鐵氧化物在地表被氧化成赤鐵礦后，賦予了丹霞地貌鮮艷的紅色。
01
鐵的氧化物
FeO氧化亞鐵
堿性氧化物
顏色、狀態(tài)：
溶解性：
鐵的價態(tài)：
與H＋反應(yīng)：
穩(wěn)定性：
與CO、C、H2反應(yīng)：
黑色粉末
不溶于水
＋2
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
不穩(wěn)定
生成單質(zhì)鐵及CO2或H2O
6FeO＋O2 2Fe3O4
(氧化性和還原性)
堿性氧化物
顏色、狀態(tài)：
鐵的價態(tài)：
與H＋反應(yīng)：
穩(wěn)定性：
與CO、C、H2反應(yīng)：
溶解性：
紅棕色粉末
＋3
6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O
不溶于水
穩(wěn)定
生成單質(zhì)鐵及CO2或H2O
(氧化性)
俗稱：鐵紅
Fe2O3氧化鐵（三氧化二鐵）
用途：
Fe2O3常用作紅色油漆與涂料
赤鐵礦(Fe2O3)是煉鐵的原料
Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O
＋2、＋3
不溶于水
黑色晶體(有磁性)
穩(wěn)定
特殊氧化物
顏色、狀態(tài)：
鐵的價態(tài)：
與H＋反應(yīng)：
穩(wěn)定性：
與CO、C、H2反應(yīng)：
溶解性：
生成單質(zhì)鐵及CO2或H2O
俗稱：磁性氧化鐵
Fe3O4四氧化三鐵
例1“秦磚漢瓦”是我國傳統(tǒng)建筑文化的一個縮影。同是由黏土燒制的磚瓦，有的是黑色的，有的卻是紅色的，你猜測其中的原因可能
是(　　) A．土壤中含有鐵粉、二氧化錳等 B．黑磚瓦是煅燒過程中附著了炭黑，紅磚瓦則是添加了紅色耐高溫
染料 C．土壤中含有的銅元素經(jīng)過不同工藝煅燒，分別生成了黑色CuO和
紅色Cu D．土壤中含有的鐵元素經(jīng)過不同工藝煅燒，分別生成了黑色Fe3O4或 FeO和紅色Fe2O3
D
例2下列說法正確的是(　　)
A．赤鐵礦的主要成分是Fe3O4
B．Fe2O3為堿性氧化物，可與水反應(yīng)生成Fe(OH)3
C．鐵銹的主要成分是Fe2O3
D．Fe3O4中鐵元素有＋2價和＋3價，F(xiàn)e3O4是混合物
C
解析：赤鐵礦、鐵銹的主要成分均是Fe2O3，A錯誤，C正確；Fe2O3為堿性氧化物，但不與水反應(yīng)，B錯誤；Fe3O4為化合物，不是混合物，D錯誤。
思考討論：1．阿爾法磁譜儀又譯為反物質(zhì)太空磁譜儀，我國科學(xué)家為磁譜儀傾注了大量心血，磁譜儀已隨航天飛船升入太空，開始了探索宇宙中是否存在“反物質(zhì)”的研究工作。根據(jù)你所學(xué)的知識推測用于制造阿爾法磁譜儀的核心部件的材料是FeO、Fe2O3、Fe3O4中的哪一種？
Fe3O4。制造阿爾法磁譜儀的核心部件的材料是一種具有磁性的物質(zhì)，在鐵的各種化合物中，只有Fe3O4是具有磁性的物質(zhì)，其他均不具有磁性。
2．“秦磚漢瓦”是我國傳統(tǒng)建筑文化的一個縮影。都是由黏土燒制的磚瓦(黏土中含有鐵元素)，有的是黑色的，有的卻是紅色的，請分析其顏色不同的原因？
磚瓦顯黑色的原因：燒制磚瓦時，黏土中的鐵元素與O2反應(yīng)，生成黑色的FeO與Fe3O4。
磚瓦顯紅色的原因：燒制磚瓦時，黏土中的鐵元素與O2反應(yīng)，生成紅棕色的Fe2O3。
3.從氧化還原反應(yīng)的角度，分析FeO、Fe2O3、Fe3O4的氧化性和還原性。
FeO有還原性，F(xiàn)e2O3有氧化性，F(xiàn)e3O4既有氧化性又有還原性。但FeO與Fe2O3中Fe元素價態(tài)相鄰，兩者不會反應(yīng)。FeO、Fe3O4遇強氧化性酸(如HNO3)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，＋2價的鐵均被氧化成＋3價。
FeO Fe2O3 Fe3O4
鐵的化合價
氧化物類別
與非氧化性酸反應(yīng)
與還原劑反應(yīng)(H2、CO、Al等)
用途
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
3Fe3O4+8Al
9Fe+4Al2O3
+2
+3
+2、+3
堿性氧化物
堿性氧化物
不是堿性氧化物
FeO+2H+ =Fe2+ +H2O
Fe2O3+6H+ =
2Fe3+ +3H2O
Fe3O4+8H+ =2Fe3+ + Fe2++4H2O
FeO+CO Fe+CO2
紅色油漆和涂料；赤鐵礦是煉鐵原料
煉鐵、電訊器材、烤藍(lán)
例1下列關(guān)于鐵的氧化物說法錯誤的是 ( ) A．鐵的氧化物在通常狀況下都是有色固體 B．四氧化三鐵是一種復(fù)雜的鐵的氧化物，它與鹽酸反應(yīng)后的溶液
中同時存在Fe2＋和Fe3＋ C．FeO在空氣中加熱生成Fe2O3 D．工業(yè)上常使用鐵的氧化物作原料冶煉鐵
C
解析：鐵的氧化物在通常狀況下都是有色固體，如氧化鐵是紅棕色固體，氧化亞鐵和四氧化三鐵都是黑色固體，故A正確；四氧化三鐵是一種復(fù)雜的鐵的氧化物，可看作是由FeO、Fe2O3組成的化合物，它與鹽酸反應(yīng)后的溶液中同時存在Fe2＋和Fe3＋，B正確；FeO在空氣中加熱生成Fe3O4，故C錯誤；工業(yè)上常使用鐵的氧化物作原料，用一氧化碳冶煉鐵，故D正確。
例2關(guān)于鐵的三種氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)，下列敘述中
正確的是（ ）
A．鐵的三種氧化物中鐵元素的化合價完全相同
B．都是堿性氧化物，都能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水
C．鐵的三種氧化物在高溫條件下都能被CO還原為Fe
D．四氧化三鐵中鐵元素有＋2價和＋3價，它是一種混合物
C
解析：鐵的氧化物在通常狀況下都是有色固體，如氧化鐵是紅棕色固體，氧化亞鐵和四氧化三鐵都是黑色固體，故A正確；四氧化三鐵是一種復(fù)雜的鐵的氧化物，可看作是由FeO、Fe2O3組成的化合物，它與鹽酸反應(yīng)后的溶液中同時存在Fe2＋和Fe3＋，B正確；FeO在空氣中加熱生成Fe3O4，故C錯誤；工業(yè)上常使用鐵的氧化物作原料，用一氧化碳冶煉鐵，故D正確。
02
鐵的氫氧化物
實驗操作 實驗現(xiàn)象 結(jié)論(用方程式表示)
試管中有紅褐色沉淀產(chǎn)生 Fe3＋＋3OH－ = Fe(OH)3↓
試管中先生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色 Fe2＋＋2OH－ = Fe(OH)2↓(白色)、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O = 4Fe(OH)3
化學(xué)式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
物質(zhì)類別 二元弱堿 三元弱堿
顏色狀態(tài)
溶解性
與非氧化性強酸反應(yīng)
穩(wěn)定性 Fe(OH)2 FeO＋H2O (隔絕空氣)
白色固體
紅褐色固體
不溶于水
不溶于水
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O
歸納總結(jié)：鐵的氫氧化物
Fe2＋極易被氧化，故FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配
為了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸餾水和NaOH溶液要煮沸，盡可能除去O2
為了防止滴加NaOH溶液時帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再擠出NaOH溶液
為防止Fe2＋被氧化，還可以向盛有FeSO4溶液的試管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有機物，以隔絕空氣
制備Fe(OH)2的關(guān)鍵是隔絕空氣(O2)，可采取的措施有：
例1下列說法中，不正確的是（ ） A．FeCl3溶液和FeCl2溶液都是黃色的 B．Fe(OH)2是白色的，F(xiàn)e(OH)3是紅褐色的 C．FeO、 Fe2O3都能與鹽酸反應(yīng) D．FeCl3溶液、FeCl2溶液都能與NaOH溶液反應(yīng)
A
解析：A．FeCl3溶液是黃色的，F(xiàn)eCl2溶液是淺綠色的，A項錯誤；B．Fe(OH)2是白色的，F(xiàn)e(OH)3是紅褐色的，B項正確；C．FeO、 Fe2O3都是金屬氧化物，金屬氧化物一般都能與鹽酸反應(yīng)，C項正確;D．FeCl3溶液、FeCl2溶液與NaOH溶液反應(yīng)分別生成氫氧化鐵沉淀和氫氧化亞鐵沉淀，故FeCl3溶液、FeCl2溶液都能與NaOH溶液反應(yīng)，D項正確；答案選A。
例2將一定量鐵粉溶解于足量稀硫酸中，然后向溶液中滴加
足量NaOH溶液，充分反應(yīng)后過濾將濾渣在空氣中加熱至1000℃完
全反應(yīng)，最終得到的固體的成分為（ ）
C
解析：將一定量鐵粉溶解于足量稀硫酸中發(fā)生反應(yīng)：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，然后向溶液中滴加足量NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，充分反應(yīng)后過濾將濾渣在空氣中加熱至1000℃完全反應(yīng)，反應(yīng)為：2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O，最終得到的固體成分為Fe2O3；故選C。
方案二：還原性氣體保護(hù)法
在如圖所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。
思考解答下列問題：
(3)在試管Ⅰ里加入的試劑是 。
(4)在試管Ⅱ里加入的試劑是 。
(5)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和試管Ⅱ中加入試劑，塞緊塞子后的實驗步驟是____________________________________________________________________。
(6)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是
________________________________________________________________。
方案一：有機覆蓋層法
(1)配制NaOH和FeSO4溶液的蒸餾水要經(jīng)過 ，目的是： 。
(2)在FeSO4溶液表面覆蓋一層苯，作用是： 。
氫氧化亞鐵制備實驗的改進(jìn)
加熱煮沸
趕走溶解的氧氣
隔絕空氣中的氧氣
稀H2SO4、鐵屑
NaOH溶液
打開止水夾a，待Ⅰ中反應(yīng)生成的氫氣排凈裝置中的空氣后，再關(guān)閉止水夾a　
試管Ⅰ中反應(yīng)生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進(jìn)入
方案二：還原性氣體保護(hù)法
在如圖所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。
思考解答下列問題：
(3)在試管Ⅰ里加入的試劑是 。
(4)在試管Ⅱ里加入的試劑是 。
(5)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和試管Ⅱ中加入試劑，塞緊塞子后的實驗步驟是_____________________________________________________________________。
(6)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是
_______________________________________________________________。
稀H2SO4、鐵屑
NaOH溶液
打開止水夾a，待Ⅰ中反應(yīng)生成的氫氣排凈裝置中的空氣后，再關(guān)閉止水夾a　
試管Ⅰ中反應(yīng)生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進(jìn)入
例1實驗室可用圖裝置制備Fe(OH)2。下列說法不正確的是（ ）
A．配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸餾水要提前煮沸 B．實驗前可在FeSO4溶液上面加一層煤油 C．得到的Fe(OH)2為紅褐色固體 D．實驗結(jié)束后的膠頭滴管，要先用鹽酸浸泡，再用水洗
C
解析：如圖，利用NaOH溶液與FeSO4溶液反應(yīng)得到Fe(OH)2和Na2SO4，F(xiàn)e(OH)2易被空氣氧化。A項，F(xiàn)eSO4和Fe(OH)2中鐵元素呈＋2，易被氧化，故配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸餾水要提前煮沸，除去水中溶解的氧氣，正確；B項，實驗前可在FeSO4溶液上面加一層煤油，浮在水面上，可隔絕空氣，正確；C項，得到的Fe(OH)2為白色固體，錯誤；D項，實驗結(jié)束后的膠頭滴管含堿性溶液，要先用鹽酸浸泡，再用水洗，正確。
例2關(guān)于甲、乙、丙、丁四套裝置的說法正確的是（ ）
A．用裝置甲制取氯氣
B．用裝置乙除去氫氣中的少量氯化氫
C．用丙裝置可以較長時間看到白色Fe(OH)2白色沉淀
D．用丁裝置證明碳酸氫鈉受熱易分解
C
解析：A．MnO2與濃鹽酸混合制取Cl2需要在加熱條件下進(jìn)行，裝置中缺少加熱裝置，因此不能用于制取Cl2，A項錯誤；B．HCl溶于水產(chǎn)生鹽酸，鹽酸與NaHCO3發(fā)生產(chǎn)生CO2氣體，導(dǎo)致Cl2中含有新雜質(zhì)CO2氣體，不能達(dá)到目的，B項錯誤；C．試管中Fe與H2SO4反應(yīng)產(chǎn)生FeSO4和H2，產(chǎn)生的H2將試管A、B及導(dǎo)氣管中空氣排出，待其中沒有空氣后，關(guān)閉閥門a，反應(yīng)產(chǎn)生的H2又將A中新制取的FeSO4壓入B試管中，發(fā)生反應(yīng)：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，由于處于H2的惰性環(huán)境，產(chǎn)生的Fe(OH)2不會被氧化，因此可以較長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀，C項正確；D．固體加熱時為防止產(chǎn)生的水蒸氣冷凝回流，試管口應(yīng)該略向下傾斜，D項錯誤；答案選C。
03
課堂檢測
1．下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途不具有對應(yīng)關(guān)系的是（ ） A．鐵粉能與O2反應(yīng)，可用作食品保存的吸氧劑 B．聚合硫酸鐵能水解并形成膠體，可用于凈水 C．FeCl3具有氧化性，可用于腐蝕印刷電路板上的Cu D．納米Fe3O4能與酸反應(yīng)，可用作鐵磁性材料
D
解析：鐵粉能與O2反應(yīng)，因此鐵粉可用作食品保存的吸氧劑，物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對應(yīng)關(guān)系，故A錯；聚合硫酸鐵能水解并形成膠體，膠體能吸附雜質(zhì)，因此聚合硫酸鐵可用于凈水，具有對應(yīng)關(guān)系，故B錯；FeCl3具有氧化性，氯化鐵和銅反應(yīng)生成氯化銅和氯化亞鐵，則氯化鐵可用于腐蝕印刷電路板上的Cu，具有對應(yīng)關(guān)系，故C錯；納米Fe3O4能與酸反應(yīng)生成氯化亞鐵、氯化鐵和水，納米Fe3O4可用作鐵磁性材料，物質(zhì)的性質(zhì)與用途不具有對應(yīng)關(guān)系，故D正確。
2．《神農(nóng)本草經(jīng)》記載：“磁石，味辛寒，主周痹風(fēng)濕，肢節(jié)
中痛，不可持物，洗洗酸消，除大熱煩滿及耳聾。”下列說法錯
誤的是（ ）
A．磁石的主要成分是堿性氧化物Fe3O4 B．磁石呈黑色
C．磁石不溶于水 D．磁石可作藥材使用
A
解析：A．磁石的主要成分是Fe3O4，但不是堿性氧化物， 堿性氧化物是能和酸作用，只生成一種鹽和水的金屬氧化物；而四氧化三鐵雖可以和酸反應(yīng)，但同時生成鐵鹽和亞鐵鹽兩種鹽，所以不是堿性氧化物，A錯誤；B．磁石呈黑色，B正確；C．磁石的主要成分是Fe3O4，難溶于水，C正確；D．根據(jù)題意可做藥材，D正確；故選A。
3．氧化還原反應(yīng)廣泛存在，下列變化中沒有發(fā)生氧化還原反應(yīng)的是（ ）
A．用焦炭將Fe2O3冶煉成生鐵
B．FeO是一種黑色粉末，不穩(wěn)定，在空氣中受熱，迅速發(fā)生轉(zhuǎn)化
C．用石灰漿粉刷墻壁
D．Fe(OH)2白色沉淀在空氣中放置變成紅褐色
C
解析：用焦炭將Fe2O3，冶煉成生鐵，反應(yīng)為置換反應(yīng)，C、Fe的化合價發(fā)生改變，為氧化還原反應(yīng)，A不符；FeO是一種黑色粉末，不穩(wěn)定，在空氣中受熱，變?yōu)樗难趸F，為氧化還原反應(yīng)，B不符；用石灰漿粉刷墻壁，為氫氧化鈣與二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈣和水，各元素的化合價未變，為非氧化還原反應(yīng), C符合題意；Fe(OH)2白色沉淀在空氣中放置最終變成紅褐色，原理為：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，涉及氧化還原反應(yīng)，D不符；故選C。
4．下列各圖示中能較長時間觀察到Fe(OH)2的是（ ）
A．①②③ B．①②④
C．①②③④ D．②③④
B
解析：①稀硫酸和鐵粉生成H2，氫氣排除了裝置中的空氣，在滴加氫氧化鈉溶液，可以觀察到白色沉淀；②稀硫酸和鐵粉生成H2，打開a止水夾，氫氣排除了裝置中的空氣，過一段時間關(guān)閉a止水夾，A中生成硫酸亞鐵的試管壓強增大，將硫酸亞鐵壓如B試管，可以觀察到白色沉淀；③與空氣直接接觸，F(xiàn)e(OH)2迅速被空氣氧化成灰綠色最終變成紅褐色的Fe(OH)3，不能較長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀；④在硫酸亞鐵溶液上面加苯液封，隔絕空氣，能較長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀；綜上所述，①②④符合題意；故選B。
感謝觀看

展開更多......

收起↑