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第三章铁金属材料第一节铁及其化合物1.结合生活中的铁制品应用,了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途,培养化学服务社会的责任意识。2.通过探究实验,认识铁单质与水蒸气反应的条件,对比钠与水的反应,加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识,培养宏观辨识与微观探析的能力。3.通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。结合实验现象,认识+2价铁的强还原性。4.依据化合价理论,结合实验探究,掌握Fe、Fe2+、Fe3+相互转化的途径,强化变化观念。5.通过实验探究学会Fe2+、Fe3+的检验方法,培养证据推理意识,提升实验探究能力与创新意识。知识铺垫新知预习自主测试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。3Fe+2O2Fe3O4。3.铁与盐酸、CuSO4溶液发生反应的离子方程式分别为Fe+2H+=Fe2++H2↑,Fe+Cu2+=Fe2++Cu。4.将几滴FeCl3饱和溶液滴入沸腾的蒸馏水中,继续加热至液体呈红褐色,停止加热。所得液体即为氢氧化铁胶体。知识铺垫新知预习自主测试一、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)3CO+Fe2O32Fe+3CO2。知识铺垫新知预习自主测试二、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。2.化学性质(1)与非金属单质(O2、Cl2等)反应,如Fe与Cl2反应:2Fe+3Cl22FeCl3。(2)与盐酸、稀硫酸反应:Fe+2H+=Fe2++H2↑(离子方程式)。(3)与某些盐反应,如Fe与CuSO4溶液反应:Fe+Cu2+=Fe2++Cu(离子方程式)。知识铺垫新知预习自主测试(4)与水反应,通常铁与冷水和热水均不反应,但铁可与水蒸气反应。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3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2知识铺垫新知预习自主测试【微思考1】金属铁通过哪些类型的反应可直接生成Fe3O4?提示化合反应或置换反应。如3Fe+2O2Fe3O4,3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。知识铺垫新知预习自主测试三、铁的重要化合物1.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知识铺垫新知预习自主测试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知识铺垫新知预习自主测试2.铁的氢氧化物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+3H2O与盐酸反应(离子方程式)Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O制备(离子方程式)Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓转化化学方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3现象白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,过一段时间后会有红褐色物质生成知识铺垫新知预习自主测试3.铁盐、亚铁盐(1)Fe3+的检验知识铺垫新知预习自主测试(2)Fe2+和Fe3+的转化Fe2+Fe3+写出下列反应的离子方程式:①FeCl3溶液与铁粉:2Fe3++Fe=3Fe2+。②FeCl2溶液与氯水:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。③FeCl3溶液与覆铜板:2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。【微思考2】Fe、FeSO4和Fe2(SO4)3三种物质中,哪种物质可做氧化剂,哪种可做还原剂,哪种既可做氧化剂又可做还原剂?提示Fe、FeSO4和Fe2(SO4)3三种物质中铁元素的化合价分别为0、+2、+3价,根据含元素最高价的物质只能做氧化剂,含元素最低价的物质只能做还原剂,处于中间价态的物质既可做氧化剂又可做还原剂得出结论:Fe2(SO4)3可做氧化剂,Fe可做还原剂,FeSO4既可做氧化剂又可做还原剂。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(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。()(6)Fe2+遇到氧化剂Cl2、KMnO4、H2O2均被氧化为Fe3+。()(7)FeCl3溶液与Fe、Cu反应,体现了FeCl3的还原性。()(8)Fe3+遇KSCN溶液可生成红色沉淀。()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√(6)√(7)×(8)×知识铺垫新知预习自主测试2.下列关于铁与水蒸气反应的说法中不正确的是()A.反应中有氢气产生B.此反应需在高温条件下才能发生C.生成的铁的化合物中铁全部呈+3价D.该反应中水做氧化剂答案C解析Fe与H2O(g)反应生成Fe3O4和H2,Fe3O4中Fe的化合价既有+2价又有+3价。知识铺垫新知预习自主测试3.下列离子方程式中正确的是()A.铁与盐酸反应:2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑B.氯气与氯化亚铁溶液反应:2FeCl2+Cl2=2FeCl3C.氯化铁溶液与铁反应:Fe3++Fe=2Fe2+D.氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应:Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓答案D解析由于盐酸中H+的氧化性弱,故铁与盐酸反应时,Fe只能被氧化为Fe2+,A错误;B项是化学方程式,不是离子方程式,FeCl2中Cl-实际不参加反应,应删去;C项中电荷不守恒。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测“Fe、Fe2+、Fe3+”的三角转化关系问题探究1.【实验探究】实验操作实验现象加适量铁粉振荡后,溶液变成浅绿色,再加KSCN溶液不变红,再滴加氯水后,溶液变成红色离子方程式2Fe3++Fe=3Fe2+、2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-结论Fe3+遇到较强的还原剂时,会被还原成Fe2+,Fe2+在较强的氧化剂的作用下会被氧化成Fe3+探究一探究二探究三素养脉络随堂检测2.Fe(OH)3、FeCl3、FeCl2是否都可由化合反应得到?请写出可能的化学方程式。提示它们均可由化合反应得到,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,2Fe+3Cl22FeCl3,2FeCl3+Fe3FeCl2。3.如何除去FeCl3溶液中混有的FeCl2?如何除去FeCl2溶液中混有的FeCl3?提示通入Cl2;加入铁粉。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测深化拓展1.“铁三角”转化关系(1)探究一探究二探究三素养脉络随堂检测(2)(3)探究一探究二探究三素养脉络随堂检测2.含铁物质的分离与除杂主要物质杂质除杂方法Fe2+Fe3+加过量铁粉后过滤FeCl3FeCl2加氯水或通入Cl2Fe2+Cu2+加过量铁粉后过滤FeAl加NaOH溶液后过滤Fe2O3Al2O3加NaOH溶液后过滤探究一探究二探究三素养脉络随堂检测素能应用典例1已知有以下物质相互转化:试回答:(1)B的化学式为,D的化学式为。(2)写出由E转变成F的化学方程式:。(3)常用检验G中的阳离子,其现象为。(4)向G溶液加入A的有关反应的离子方程式为。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案(1)FeCl2KCl(2)4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3(3)KSCN溶液棕黄色溶液变为红色溶液(4)2Fe3++Fe=3Fe2+解析根据流程图,推知D溶液为KCl溶液,H为AgCl,E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3,G为FeCl3,然后根据图中物质间的转化关系,推知A为Fe,B为FeCl2,C为KOH。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练1-1欲除去FeSO4溶液中含有的CuSO4和Fe2(SO4)3等少量杂质,应选用的试剂是()A.氨水B.铝粉C.铁粉D.NaOH溶液答案C解析加入铁粉后,Cu2++Fe=Cu+Fe2+,2Fe3++Fe=3Fe2+,然后将过量的铁粉及Cu过滤即可。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练1-2按下图要求写出下列三个反应的化学方程式,属于离子反应的只写出离子方程式。(1)BC+D:;(2)EF:;(3)FD:。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测答案(1)Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3(3)Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O解析此题从反应转化过程来看,唯一能作为解题突破口的是红褐色固体F。结合题意不妨设F即为Fe(OH)3固体。由题可知,A在不同条件下反应能得到C和D,而由A经反应得到的B在同一反应中能产生C和D,C应为低价态,C经反应得到E,而E经O2氧化可得F[Fe(OH)3]。由此可判断E为Fe(OH)2,则C含Fe2+,所以D含Fe3+,而B则应是Fe3O4,A是Fe。把推断的结论进行验证,符合题意。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测Fe2+、Fe3+的检验方法问题探究1.含有Fe2+、Fe3+的溶液分别呈什么颜色?提示浅绿色;棕黄色。2.向FeCl2溶液、FeCl3溶液中分别滴加NaOH溶液,各有什么现象?提示向FeCl2溶液中加入NaOH溶液,会看到有白色沉淀生成,且白色沉淀迅速变为灰绿色,过一段时间后还会有红褐色物质生成。而向FeCl3溶液中滴加NaOH溶液,可直接看到有红褐色沉淀生成。3.如何设计实验证明某溶液中含有Fe2+?提示加入KSCN溶液,不变色,再通入氯气,溶液呈红色。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测深化拓展Fe2+、Fe3+的检验(1)直接观察颜色(2)利用氢氧化物沉淀的颜色(3)利用显色反应探究一探究二探究三素养脉络随堂检测(4)利用Fe2+的还原性(5)利用Fe3+的氧化性【特别提醒】1.Fe3+与SCN-作用时,生成红色溶液,而不是红色沉淀。2.当Fe2+和Fe3+共存时,检验Fe2+时需用酸性KMnO4溶液。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测素能应用典例2下列离子的检验方法合理的是()A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,得到红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明溶液中含有Fe2+,不含有Mg2+答案C解析A项说明含Fe3+,但不能说明是否含Fe2+;B项说明通入Cl2后溶液中含有Fe3+,不能说明原溶液中是否含有Fe2+;D项,因为Mg(OH)2为白色沉淀,Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时的颜色变化会掩盖其他白色沉淀的现象,所以当溶液中含有Mg2+时,会出现同样的题述现象,故D项不能说明溶液中是否含Mg2+。探究一探究二探究三素养脉络随堂检测变式训练2证明某溶液中只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是()A.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显红色B.只需滴加KSCN溶液C.先滴加KSCN溶液,不显红色,