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第2课时铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物一、铁单质1.物理性质色、态密度熔点导热性、延展性导电性特性_______固体______1538℃良好比铜、铝___能被______吸引银白色较大差磁铁2.化学性质(1)具有金属通性。①与酸反应生成氢气:与盐酸、硫酸反应的离子方程式为______________________。Fe+2H+====Fe2++H2↑②与某些盐溶液发生置换反应:与硫酸铜溶液反应的离子方程式为_________________。③与非金属反应a.与氧气反应:3Fe+2O2Fe3O4。b.与氯气反应:2Fe+3Cl22FeCl3。Fe+Cu2+====Fe2++Cu点燃====点燃====(2)铁与水的反应。①铁与冷水或热水___________,但在空气中氧气、水蒸气的作用下,易腐蚀。不反应②铁与水蒸气的反应:方法方法一方法二实验装置方法方法一方法二实验现象用小试管收集一试管气体,点燃,________________用火柴点燃肥皂泡,___________实验结论铁与水蒸气反应的化学方程式为___________________________听到轻微爆鸣声听到爆鸣声3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2高温====【巧判断】(1)1mol铁与足量稀盐酸反应时最多失去3mol电子。()提示:×。铁与足量稀盐酸反应时,生成Fe2+和H2,1mol铁最多失去2mol电子。(2)活泼金属与水反应时,都生成氢氧化物和氢气。()提示:×。铁与水蒸气反应时,生成Fe3O4和氢气。二、铁的氧化物1.物理性质及用途名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式______________俗名/________________铁元素的化合价_____________FeOFe2O3Fe3O4铁红磁性氧化铁+2+3+2、+3名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁颜色、状态黑色粉末_______粉末___色固体溶解性都不溶于水用途用作色素用作油漆、涂料、油墨的红色颜料磁性材料红棕色黑2.化学性质(1)稳定性。①FeO不稳定,受热被氧化为Fe2O3。②Fe2O3、Fe3O4较稳定。Fe2O3中铁为___价,具有_______,在一定条件下能与铝发生反应,化学方程式为_____________________,反应放出_______,可用于_________。+3氧化性Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3大量热焊接铁轨高温====【情境·思考】野外焊接铁轨常利用铝粉和氧化铁反应进行,该反应称为“铝热反应”。操作步骤为:①将铝粉和氧化铁充分混合;②撒上氯酸钾,插入镁条;③点燃镁条。现场与原理如图:(1)氯酸钾和镁条分别起什么作用?(2)将氧化铁换为四氧化三铁能否反应?若能反应请写出反应的化学方程式。提示:(1)镁条燃烧放热达到反应所需要的高温条件,氯酸钾受热分解提供氧气,促进燃烧;(2)能反应。铝与四氧化三铁反应的化学方程式为3Fe3O4+8Al9Fe+4Al2O3。高温====(2)都能与酸反应生成盐和水。FeO与酸反应的离子方程式:__________________;Fe2O3与酸反应的离子方程式:______________________。FeO+2H+====Fe2++H2OFe2O3+6H+====2Fe3++3H2O【做一做】已知:Fe3O4可写作FeO·Fe2O3。(1)写出Fe3O4与盐酸反应的离子方程式。提示:Fe3O4+8H+====Fe2++2Fe3++4H2O(2)写出Fe3O4与CO反应的化学方程式。提示:Fe3O4+4CO3Fe+4CO2高温====三、铁的氢氧化物1.制备Fe(OH)3Fe(OH)2操作方法Fe(OH)3Fe(OH)2实验现象_____________________________________________________________反应离子(或化学)方程式______________________Fe2++2OH-====Fe(OH)2↓,____________________________生成红褐色沉淀先生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3【微思考】为了较长时间看到白色沉淀,用于制备Fe(OH)2的氢氧化钠溶液应该事先进行怎样的操作?为什么?提示:煮沸。Fe(OH)2容易被氧气氧化,故用于制备Fe(OH)2的氢氧化钠溶液应加热煮沸赶走溶液中的溶解氧。2.性质化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态_____固体_______固体水溶性不溶不溶与盐酸反应_______________________________________________受热分解2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O转化___________________________白色红褐色Fe(OH)2+2H+====Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+====Fe3++3H2O4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3△====知识点Fe(OH)2的制备方法【重点释疑】1.有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1所示。2.还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如图2所示。【思考·讨论】在实验中,若想长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀,除使用新制FeSO4溶液外,还应创造一个怎样的反应环境?提示:因为Fe(OH)2易被氧化而发生颜色变化,故应尽可能创造无氧环境以防止Fe(OH)2被氧化。【案例示范】【典例】氢氧化亚铁不稳定,通常被氧化为氢氧化铁,氢氧化铁为棕色或红褐色粉末或深棕色絮状沉淀或胶体,用来制颜料、药物,用作净水剂(胶体时),也可用来作砷的解毒药等。下面是某同学用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2白色沉淀的方案。请回答下列各问题:(1)分析硫酸亚铁、氢氧化亚铁易被氧化的原因。(宏观辨识与微观探析)(2)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入固体,该固体是什么?(科学探究与创新意识)(3)除去蒸馏水中溶解的O2常采用什么方法?(科学探究与创新意识)(4)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是什么?(科学探究与创新意识)【解析】(1)硫酸亚铁、氢氧化亚铁中铁为+2价,可以升高到+3价,具有还原性,易被氧化;(2)Fe2+易被空气中的O2氧化,要加铁粉,将被氧化的Fe3+还原成Fe2+;(3)气体的溶解度随着温度升高而降低,所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2变少;(4)Fe(OH)2沉淀很容易被氧气氧化,长滴管插入溶液液面下,可防止Fe(OH)2与氧气接触而被氧化。答案:(1)硫酸亚铁、氢氧化亚铁中铁为+2价,可以升高到+3价,具有还原性,易被氧化(2)铁粉(3)煮沸(4)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化【规律方法】制备Fe(OH)2的关键制备Fe(OH)2的关键是降低反应体系中氧气的存在量和操作过程中氧气的引入量。如上题方案采用的方法:(1)采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2+易被空气中的氧气氧化成Fe3+);(2)将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解在蒸馏水中的氧气);(3)将碱直接加到亚铁盐溶液的底部[使Fe(OH)2与空气隔离];(4)还可以在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小,而又不溶于水的有机溶剂)。【迁移·应用】下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________。世纪金榜导学号【解析】因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。①是先用氢气将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;③中液面加苯阻止了空气进入;②由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。答案:①③【补偿训练】如图,当容器A中的反应开始后,若分别进行下列操作,请回答有关问题:(1)若弹簧夹C打开,B容器中的现象是什么?(2)若关闭弹簧夹C一会儿,容器A中的反应还在进行时,B容器中的现象是什么?写出B容器中有关反应的化学方程式。(3)若先打开弹簧夹C一段时间,容器A中的反应还在进行时,再关闭弹簧夹C一会儿,B容器中的现象什么?【解析】解答该题必须明确:当NaOH中空气未排尽时,NaOH与FeSO4反应的产物Fe(OH)2只能短暂存在,但当通入氢气一段时间后,即认为其中的空气已排尽,生成的Fe(OH)2能较长时间存在。答案:(1)容器B中的导管口有气泡冒出。(2)容器A中溶液进入容器B,有白色沉淀生成,沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。2NaOH+FeSO4====Fe(OH)2↓+Na2SO44Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3(3)开始时容器B中的导管口有气泡冒出,弹簧夹C关闭后容器A中溶液进入容器B,有白色沉淀生成。【课堂回眸】