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第2课时铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物第1节铁的多样性1.根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究,能从宏观和微观相结合的视角认识铁及其氧化物的主要性质。2.能通过实验探究和交流研讨,掌握铁单质、FeO、Fe2O3、Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质、典型实验现象,能书写主要的化学方程式和离子方程式。能主动进行交流,逐步提升科学探究与创新能力。3.从物质类别和元素价态两个视角研究物质性质的思路方法去认识含铁物质在生产、生活中的应用,建立含铁物质的性质、实验现象、应用之间的联系,强化科学态度与社会责任。知识铺垫新知预习自主测试1.金属单质可以与非金属反应,可以与水或酸反应产生H2。可以与某些盐溶液发生置换反应。并且金属越活泼与水或酸反应越剧烈。2.碱性氧化物都是金属氧化物,可以与酸反应生成盐和水。如Na2O+2HCl===2NaCl+H2O,铁的氧化物也能与酸反应。如3Fe+2O2Fe3O4、2Fe+3Cl22FeCl3、Fe+2HClFeCl2+H2↑、Fe+CuSO4FeSO4+Cu。知识铺垫新知预习自主测试一、铁单质的性质1.物理性质铁单质为光亮的银白色金属,密度较大,熔点为1538℃,纯铁有很强的抗腐蚀力。有良好的延展性和导热性,导电性比铜、铝差,能被磁铁吸引。知识铺垫新知预习自主测试2.化学性质反应化学方程式或离子方程式Fe与非金属单质反应3Fe+2O2Fe3O4、2Fe+3Cl22FeCl3Fe与水蒸气反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2Fe与非氧化性酸反应Fe+2H+Fe2++H2↑Fe与盐溶液反应Fe+Cu2+Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+3Fe2+铝热反应2Al+Fe2O32Fe+Al2O3知识铺垫新知预习自主测试二、铁的氧化物——FeO、Fe2O3、Fe3O4性质的比较FeOFe2O3Fe3O4俗名—铁红磁性氧化铁颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体水溶性难溶难溶难溶铁元素化合价+2价+3价+2、+3价与稀盐酸或稀硫酸反应(写离子方程式)FeO+2H+Fe2++H2OFe2O3+6H+2Fe3++3H2OFe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O知识铺垫新知预习自主测试三、铁的氢氧化物——Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质比较Fe(OH)2Fe(OH)3颜色、状态白色固体红褐色固体与盐酸反应(写化学方程式)Fe(OH)2+2HClFeCl2+2H2OFe(OH)3+3HClFeCl3+3H2O知识铺垫新知预习自主测试Fe(OH)2Fe(OH)3受热分解(写化学方程式)—2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O制备可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2++2OH-Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3++3OH-Fe(OH)3↓转化在空气中,Fe(OH)2能够迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3知识铺垫新知预习自主测试【微思考1】已知2Fe+3Cl22FeCl3和Fe+SFeS,请判断Cl2与硫单质氧化性的强弱?提示:Cl2能将Fe氧化为+3价,硫单质只能将Fe氧化为+2价,说明Cl2氧化性强于单质硫。【微思考2】指出铁与水蒸气的反应、铝热反应中的氧化剂和还原剂。提示:铁与水蒸气的反应中铁做还原剂,水做氧化剂,说明铁具有还原性。铝热反应中铝做还原剂,氧化铁做氧化剂,说明氧化铁具有氧化性。知识铺垫新知预习自主测试1.纯净铁的物理性质有()①光亮的银白色②黑色③在潮湿空气中易腐蚀④有延展性⑤能导电、导热⑥硬而脆⑦能被磁铁吸引,易被磁化⑧密度比铝小A.①③④⑤⑦B.①④⑤⑦C.①③⑤⑦D.全部答案:B知识铺垫新知预习自主测试2.下列有关铁及其化合物的说法正确的是()A.赤铁矿呈红褐色,其主要成分为FeOB.生铁和钢都属于铁合金,均含铁元素,不含非金属元素C.铁比铝更易被腐蚀说明铁比铝活泼D.Fe(OH)2不稳定,在溶液中会迅速被氧化为Fe(OH)3答案:D解析:赤铁矿的主要成分是Fe2O3,A项错误;生铁和钢中含碳元素,B项错误;铝比铁活泼,由于铝表面容易形成致密的氧化膜而抗腐蚀,C项错误;Fe(OH)2还原性很强,易被氧化,D项正确。探究1探究2素养脉络随堂检测铁的性质问题探究在课堂分组实验中,小明同学不小心将少量铁粉混入铜粉中。小明同学欲将混合物遗弃,被小兵同学阻止,小兵运用所学知识成功将少量铁粉除去。除去铜粉中混有的铁粉,可选用FeCl3溶液吗?若不可以,可以选用什么试剂?另外还可以用什么方法?提示:由于FeCl3不仅与Fe反应,而且能与Cu反应,故不可以用FeCl3溶液除去铜粉中混有的铁粉;H2SO4和CuSO4溶液均与Fe反应而不与Cu反应,故可用H2SO4或CuSO4溶液除去铜粉中混有的铁粉。另外,铁能被磁铁吸引而铜不会,故也可用磁铁吸出铁粉。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳(1)常温下,Fe与H2O不反应。但在水、空气中的O2等的共同作用下,Fe却很容易被腐蚀。铁不能与热水反应,但在高温下,Fe能(2)铁单质中铁元素的化合价为0价,铁单质具有还原性,能与具有氧化性的物质发生反应。(3)Fe只具有还原性,可以被氧化剂氧化为Fe2+、Fe3+。与H2O(g)反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。①Fe能被I2、S、Fe3+、Cu2+、H+等弱氧化剂氧化为Fe2+,如Fe+SFeS,Fe+2Fe3+3Fe2+。②Fe能被Cl2等强氧化剂氧化为Fe3+,如2Fe+3Cl22FeCl3。探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析例1将铁片放入下列各溶液中,反应后溶液质量增加,且无气体产生的是()A.CuCl2溶液B.AgNO3溶液C.Fe2(SO4)3溶液D.稀硫酸答案:C解析:Fe与CuCl2溶液反应,每溶解56gFe,生成64gCu,溶液质量减轻,A项错误。Fe与AgNO3溶液反应,每溶解56gFe,生成216gAg,溶液质量减轻,B项错误。Fe与Fe2(SO4)3溶液反应,Fe溶解,溶液质量增加且无气体放出,C项正确。Fe与稀硫酸反应,每溶解56gFe,生成2gH2,溶液质量增加,但有气体放出,错误。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练1-1下列物质与铁反应只生成+3价铁的化合物的是()A.Cl2B.盐酸C.O2D.CuSO4答案:A解析:Fe→Fe3+的转化需强氧化剂。铁在O2中燃烧生成的是Fe3O4,盐酸、CuSO4与Fe发生置换反应,生成的是+2价铁的化合物。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练1-2下列关于金属与水的反应说法正确的是()A.钠可以沉入水底与水剧烈反应B.由于铝锅可以用于烧水,因此铝不能跟沸水反应C.铁和冷水可以反应生成四氧化三铁和氢气D.金属的活泼性越弱,与水反应时需要的条件越苛刻答案:D解析:钠的密度比水小,钠不可能沉入水底与水剧烈反应,故A项错误;铝锅可以用于烧水,因为铝表面有一层致密的氧化膜,阻止内部金属继续反应,故B项错误;铁和水蒸气可以反应生成四氧化三铁和氢气,故C项错误;金属的活泼性越弱,还原性越差,与水反应时需要的条件越苛刻,故D项正确。探究1探究2素养脉络随堂检测铁的氧化物、氢氧化物的性质问题探究在学习铁及其化合物的性质时,同学们做了以下两个实验。已知苯是一种不溶于水的有机溶剂,密度比水的小。探究1探究2素养脉络随堂检测(1)图甲实验中生成的产物是Fe3O4,可以写成FeO·Fe2O3的形式,那么Fe3O4是混合物吗?提示:不是。尽管Fe3O4中铁元素的化合价为+2价和+3价,可以写成FeO·Fe2O3的形式,但Fe3O4是一种化合物而非混合物。(2)图乙中实验制取的Fe(OH)2为何能较长时间地观察?提示:苯浮在液面上层隔绝了空气,使生成的Fe(OH)2难以被氧化。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳(1)Fe3O4是一种纯净物,而不是Fe2O3和FeO组成的混合物。能通过化合反应制得Fe(OH)3:Fe(OH)2、O2和H2O反应生成Fe(OH)3。(2)铁是典型的变价金属元素,常见价态有0价、+2价、+3价,其氧化物FeO、Fe2O3和Fe3O4都难溶于水,Fe(OH)2和Fe(OH)3都是难溶于水的弱碱。(3)Fe3O4、FeO遇非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)发生非氧化还原反应;遇强氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应,+2价的铁均被氧化成+3价。探究1探究2素养脉络随堂检测(4)Fe(OH)2在空气中加热不能得到FeO,因Fe(OH)2在空气中易被氧化,产物复杂。在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。(5)由亚铁盐与铁盐制备Fe(OH)2和Fe(OH)3:FeCl2+2NaOH===Fe(OH)2↓+2NaCl,FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl。探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析例2如图为Fe(OH)2制备实验的改进装置,使用该装置将能在较长时间内观察到白色沉淀。关于此实验,下列说法正确的是()A.装入药品后应关闭止水夹,等反应完成后再打开止水夹B.此装置是通过H2的排出使A中压强减小,从而将B中的烧碱溶液吸入A中产生Fe(OH)2C.H2的作用是排尽装置内的空气并将A中溶液压入B中D.在药品用量上硫酸应过量,使铁粉能充分反应完探究1探究2素养脉络随堂检测答案:C解析:装入药品后应该打开止水夹,让铁与稀硫酸反应生成的氢气将装置中的空气排净,避免后来生成的氢氧化亚铁被氧化,故A项错误;该装置是利用铁与稀硫酸反应生成的氢气将A中生成的硫酸亚铁溶液压入B中,从而使硫酸亚铁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁,故B项错误;根据实验装置可知,本实验中氢气的作用有:先将装置中空气排净,然后关闭止水夹后将A中液体压入B中,故C项正确;亚铁离子易被氧化,为了避免硫酸亚铁被氧化,该实验中铁粉应该过量,故D项错误。探究1探究2素养脉络随堂检测方法规律实验室在制备Fe(OH)2时,因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,因此实验中要隔绝空气。常采取以下措施:(1)亚铁盐需新制(用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液),(2)将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气(O2),(3)使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管伸入氯化亚铁溶液的液面以下,慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠溶液与氯化亚铁溶液混合。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练2-1下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中,不正确的是()A.氢氧化亚铁易被空气氧化B.氢氧化亚铁为灰绿色沉淀C.可利用右图所示装置制备氢氧化亚铁D.实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸答案:B解析:氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁,故A项正确;氢氧化亚铁为白色沉淀,不是灰绿色,故B项错误;氢氧化亚铁的制备要隔绝空气,可将硫酸亚铁溶液滴入氢氧化钠溶液中,故C项正确;将硫酸亚铁滴入氢氧化钠溶液中可制取Fe(OH)2,氢氧化钠溶液预先煮沸可以将其中的空气排净,故D项正确。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练2-2下列关于铁矿石的说法正确的是()A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4B.黄铁矿的主要成分与铁锈的主要成分相同C.磁铁矿粉末溶于盐酸后,加入KSCN溶液,溶液变红色D.FeO俗称铁红答案:C解析:赤铁矿的主要成分是氧化铁,化学式为Fe2O3,故A项错误;黄铁矿的主要成分主要是FeS2,铁锈主要成分是Fe2O3,故B项错误;磁铁矿的主要成分是Fe3O4,Fe3O4与稀盐酸发生反应的离子方程式为Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O,故加入KSCN溶液显红色,故C项正确;氧化铁俗称铁红,故D项错误。探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测1.下列物质不能由相应的单质在空气中直接燃烧生成的是()A.MgOB.CO2C.COD.Fe3O4答案:D解析:MgO可由镁带在空气中燃烧生成;CO2、CO可由碳在空气中分别发生完