第2講-鐵及其重要化合物課件

第2講鐵及其重要化合物2017級(jí)教學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)核心素養(yǎng)1.了解鐵的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。了解鐵的重要化合物及其應(yīng)用。2．掌握鐵及其重要化合物的制備方法。1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：認(rèn)識(shí)鐵及其化合物的性質(zhì)，能以Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化為例，理解變價(jià)金屬元素的氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)。2．科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)：能發(fā)現(xiàn)和提出有探究?jī)r(jià)值的氫氧化亞鐵的制備探究方案，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究?？键c(diǎn)一金屬鐵、氧化物及氫氧化物[學(xué)在課內(nèi)]1．鐵(1)位置與物理性質(zhì)銀白四四Ⅷ(2)化學(xué)性質(zhì)單質(zhì)鐵性質(zhì)活潑，有較強(qiáng)的還原性，主要化合價(jià)為_(kāi)_______價(jià)和________價(jià)。＋2＋3①與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)②與水的反應(yīng)常溫下鐵與水不反應(yīng)，在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng)：_______________________________________________________。③與酸的反應(yīng)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑鈍化④與某些鹽溶液反應(yīng)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋CuFe＋2Fe3＋===3Fe2＋[名師歸納]①Fe與Cl2反應(yīng)無(wú)論用量多少都生成________，而Fe與鹽酸反應(yīng)生成________。②鐵在潮濕的空氣中生成的鐵銹的主要成分是________，而鐵在純氧中燃燒的產(chǎn)物是________。③鐵與一般氧化劑(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反應(yīng)時(shí)被氧化為_(kāi)_______，鐵與強(qiáng)氧化劑(如Cl2、Br2、HNO3、濃H2SO4等)反應(yīng)時(shí)被氧化為_(kāi)_______。④在電化學(xué)中鐵作負(fù)極時(shí)電極反應(yīng)式為_(kāi)___________________________________。FeCl3FeCl2Fe2O3Fe3O4Fe2＋Fe3＋Fe－2e－===Fe2＋2．鐵的常見(jiàn)化合物(1)鐵的氧化物化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗名

鐵紅磁性氧化鐵顏色狀態(tài)____色粉末____色粉末黑色晶體(有磁性)黑紅棕溶解性難溶于水難溶于水難溶于水鐵的化合價(jià)

與H＋反應(yīng)的離子方程式

Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O＋2＋3＋2、＋3FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O(2)鐵的氫氧化物Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓灰綠紅褐4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3[考在課外]教材延伸判斷正誤(1)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3，在少量Cl2中燃燒生成FeCl2(

)(2)常溫下，用鐵制容器可以運(yùn)輸濃硝酸和濃硫酸(

)(3)根據(jù)鐵與Cl2、S反應(yīng)的條件可以判斷氯元素和硫元素的非金屬性強(qiáng)弱(

)(4)Fe與稀HNO3、稀H2SO4反應(yīng)均有氣泡產(chǎn)生，說(shuō)明Fe與兩種酸發(fā)生置換反應(yīng)(

)(5)鐵在常溫下與濃硝酸反應(yīng)比與稀硝酸反應(yīng)劇烈(

)(6)活潑金屬與水反應(yīng)時(shí)，均生成氫氧化物和H2(

)×√√×××(7)鐵表面自然形成的氧化層能保護(hù)內(nèi)層金屬不被空氣氧化。(

)(8)Fe3O4可寫作FeO·Fe2O3，所以Fe3O4是FeO和Fe2O3的混合物(

)(9)1mol鐵與足量稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)時(shí)最多失去3mol電子(

)(10)既可通過(guò)復(fù)分解反應(yīng)，又可通過(guò)化合反應(yīng)生成Fe(OH)3(

)(11)鐵位于元素周期表中第四周期ⅧB(niǎo)族(

)(12)鐵在過(guò)量氧氣中燃燒生成Fe2O3(

)(13)下列過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：用含硅膠、鐵粉的透氣小袋與食品一起密封包裝(

)×××√×××拓展應(yīng)用鐵與水蒸氣反應(yīng)，通常有以下兩種裝置，請(qǐng)回答下列問(wèn)題：裝置一裝置二實(shí)驗(yàn)裝置(1)裝置一中，裝置A的作用：__________________________。裝置二中，濕棉花的作用：_____________。(2)實(shí)驗(yàn)完畢后，取出裝置一的少量固體，溶于足量稀鹽酸，再滴加KSCN溶液，溶液顏色無(wú)明顯變化，試解釋原因：_________________________________________。提供水蒸氣提供水蒸氣在溶液中Fe3＋被未反應(yīng)的鐵粉完全還原為Fe2＋思維探究(1)純鐵與生鐵的抗腐蝕性哪個(gè)較強(qiáng)？(2)用稀鹽酸溶解FeO、Fe3O4、Fe2O3時(shí)，反應(yīng)的離子方程式分別為FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O、Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。溶解時(shí)如改用稀硝酸、氫碘酸，反應(yīng)的離子方程式是否相同？答案

(1)純鐵抗腐蝕性強(qiáng)。生鐵中含碳等雜質(zhì)，在潮濕環(huán)境中形成原電池，發(fā)生電化學(xué)腐蝕，腐蝕速率加快。(2)改用稀HNO3時(shí)，F(xiàn)e2O3對(duì)應(yīng)離子方程式相同，而FeO、Fe3O4中的二價(jià)鐵會(huì)被HNO3氧化生成Fe3＋、離子方程式不同；改用氫碘酸時(shí)，F(xiàn)eO對(duì)應(yīng)離子方程式相同，而Fe3O4、Fe2O3中的Fe3＋會(huì)和I－發(fā)生反應(yīng)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I(xiàn)2，離子方程式不同?？键c(diǎn)二Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)及檢驗(yàn)[學(xué)在課內(nèi)]1．亞鐵鹽淺綠還原性還原性Fe2＋的酸性溶液與H2O2反應(yīng)的離子方程式：________________________________向FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色。反應(yīng)的離子方程式：__________________________________________。(2)可水解Fe2＋的鹽(如硫酸亞鐵)溶液因水解呈酸性。2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O2．鐵鹽(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈________色，F(xiàn)e3＋處于鐵的高價(jià)態(tài)，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表現(xiàn)為_(kāi)_______。如用FeCl3溶液腐蝕印刷電路板上的銅箔，反應(yīng)的離子方程________________________________________________________________。(2)易水解：Fe3＋極易水解，只能存在于酸性較強(qiáng)的溶液中。黃氧化性2Fe3＋＋Cu===2Fe3＋＋Cu2＋3．Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)方法無(wú)現(xiàn)象血紅白色灰綠色紅褐藍(lán)血紅紅褐血紅藍(lán)褪色褪色藍(lán)4．“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系5．亞鐵鹽、鐵鹽性質(zhì)應(yīng)用(1)鹽溶液的配制與保存(2)物質(zhì)的制備氧化水解水解HCl紅褐色[考在課外]教材延伸(1)加熱蒸干氯化鐵溶液最終得到FeCl3晶體。(

)(2)Fe比Cu活潑，所以FeCl3溶液可以腐蝕線路板上的Cu。(

)(3)向某溶液中先滴加少量氯水，再滴加KSCN溶液，溶液變?yōu)檠t色，溶液中一定含有Fe2＋。(

)(4)取久置的綠礬(FeSO4·7H2O)溶于水，加入KSCN溶液，溶液變?yōu)榧t色，說(shuō)明綠礬部分或全部被氧化。(

)(5)FeCl3溶液與KSCN溶液反應(yīng)的離子方程式為Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓。(

)×××√×××√×拓展應(yīng)用操作現(xiàn)象(顏色變化)離子方程式向FeCl3溶液滴加KSCN溶液溶液變紅

向FeCl3溶液加入過(guò)量鐵粉溶液由黃色變?yōu)闇\綠色

向Fe(NO3)2溶液中滴加稀HCl溶液由綠色變?yōu)辄S色

將飽和FeCl3溶液滴入沸水加熱溶液變?yōu)榧t褐色

Fe3＋＋3SCN－

Fe(SCN)32Fe3＋＋Fe===3Fe2＋思維探究(1)向硫酸、稀硝酸的混合液中逐漸加入鐵粉至過(guò)量，反應(yīng)的先后順序是什么？(2)檢驗(yàn)溶液中的Fe2＋，為什么滴加K3[Fe(CN)6]溶液方案最好？一、Fe(OH)2的制備提升學(xué)生的“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”素養(yǎng)素養(yǎng)說(shuō)明：制備型實(shí)驗(yàn)是近幾年高考試題的一大亮點(diǎn)。試題以元素化合物特別是陌生物質(zhì)為載體，結(jié)合物質(zhì)的性質(zhì)要求對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、分析評(píng)價(jià)能力進(jìn)行考查，從而提升學(xué)生的“實(shí)驗(yàn)探究與創(chuàng)新意識(shí)”素養(yǎng)。[名師點(diǎn)撥]1．原理Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓由于Fe(OH)2、Fe2＋易被空氣中的O2氧化，導(dǎo)致無(wú)法得到Fe(OH)2白色沉淀，故該實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵之處為排出空氣、隔絕空氣。2．排空、隔空常見(jiàn)具體措施(1)將配制溶液的蒸餾水煮沸，驅(qū)除溶液中的氧氣。(2)將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入試管的亞鐵鹽溶液底部，并慢慢擠出NaOH溶液。(3)在亞鐵鹽溶液上面充入保護(hù)氣，如H2、N2、稀有氣體等。(4)在亞鐵鹽溶液上面加保護(hù)層，如苯、植物油等。(5)用Fe作陽(yáng)極，石墨作陰極，電解NaOH溶液，利用新產(chǎn)生的Fe2＋與OH－反應(yīng)制取。[題組訓(xùn)練]1．下面是制備Fe(OH)2白色沉淀的幾種方案。請(qǐng)回答下列各問(wèn)題：(1)用不含F(xiàn)e3＋的FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。①用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時(shí)還需要加入________。②除去蒸餾水中溶解的O2常采用________的方法。③生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用長(zhǎng)滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液，這樣操作的理由是________________________________________________________________________________。(2)在如圖所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。①在試管Ⅰ里加入的試劑是________。②在試管Ⅱ里加入的試劑是________。③為了制得Fe(OH)2白色沉淀，在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開(kāi)止水夾，塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟是_____________________________________________________。④這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長(zhǎng)時(shí)間保持白色，理由是______________________。(3)利用電解實(shí)驗(yàn)可以制得純凈的Fe(OH)2白色沉淀，如圖所示，已知兩電極的材料分別為石墨和鐵。①a電極的材料應(yīng)為_(kāi)_______，電極反應(yīng)式為_(kāi)_______。②電解液c可以是________(填選項(xiàng)字母)。A．純水 B．NaCl溶液C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液③d為苯，其作用是______________________________________________________，在加入苯之前對(duì)電解液c應(yīng)作何簡(jiǎn)單處理？______________________________。④為了在較短時(shí)間內(nèi)看到白色沉淀，可采取的措施是________(填選項(xiàng)字母)。A．改用稀H2SO4作電解液B．適當(dāng)增大電源的電壓C．適當(dāng)減小兩極間的距離D．適當(dāng)降低電解液的溫度⑤若c用Na2SO4溶液，當(dāng)電解一段時(shí)間后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接電源電解，除了電極上看到氣泡外，另一明顯現(xiàn)象為_(kāi)__________________________________。解析

(1)Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4抑制其水解；Fe2＋易被空氣中的O2氧化，要加鐵粉，將被氧化生成的Fe3＋還原成Fe2＋，氣體的溶解度隨著溫度升高而降低，所以煮沸后的蒸餾水中溶解的O2變少。(2)兩支試管，試管Ⅱ是開(kāi)口式，無(wú)法用產(chǎn)生的氣體將試液壓入試管Ⅰ中，所以Fe和稀H2SO4應(yīng)放在試管Ⅰ中，而在試管Ⅱ中盛不含O2的NaOH溶液，當(dāng)Fe與稀H2SO4放入試管后，產(chǎn)生的H2可以從試管I內(nèi)短管處排出，從而排盡試管Ⅰ內(nèi)空氣。再通入試管Ⅱ中，排盡試管Ⅱ內(nèi)空氣。然后關(guān)閉止水夾，試管Ⅰ內(nèi)產(chǎn)生的H2無(wú)法逸出，造成管內(nèi)壓強(qiáng)增大，將試管Ⅰ內(nèi)FeSO4溶液通過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)管壓入試管Ⅱ內(nèi)，在此過(guò)程中，液體都處于H2環(huán)境，從而避免了被空氣中O2的氧化，使得Fe(OH)2能保存更長(zhǎng)時(shí)間。(3)電解時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)Fe－2e－===Fe2＋，陰極反應(yīng)2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－，或電解質(zhì)溶液能直接提供OH－，F(xiàn)e2＋與OH－發(fā)生反應(yīng)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，當(dāng)電解液選用NaOH溶液時(shí)，在陽(yáng)極處立即產(chǎn)生白色沉淀，選其他溶液時(shí)，只有遷移后兩者相遇時(shí)才能產(chǎn)生沉淀(大約在電解池中部)；當(dāng)反接電源后，陽(yáng)極反應(yīng)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，產(chǎn)生的O2立即把Fe(OH)2氧化為Fe(OH)3。答案(1)①稀H2SO4、鐵屑②煮沸③避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2而被氧化(2)①稀H2SO4和鐵屑②NaOH溶液③檢驗(yàn)試管Ⅱ出口處排出的H2的純度，當(dāng)排出的H2已經(jīng)純凈時(shí)再夾緊止水夾

④試管Ⅰ中反應(yīng)生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界O2不易進(jìn)入(3)①Fe

Fe－2e－===Fe2＋

②BC

③隔絕空氣，防止生成的Fe(OH)2被氧化加熱煮沸，排出溶解的O2④BC

⑤白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變成紅褐色2．(2018·課標(biāo)全國(guó)Ⅰ，26)醋酸亞鉻[(CH3COO)2Cr·2H2O]為磚紅色晶體，難溶于冷水，易溶于酸，在氣體分析中用作氧氣吸收劑。一般制備方法是先在封閉體系中利用金屬鋅作還原劑，將三價(jià)鉻還原為二價(jià)鉻；二價(jià)鉻再與醋酸鈉溶液作用即可制得醋酸亞鉻。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)中所用蒸餾水均需經(jīng)煮沸后迅速冷卻，目的是________________________________________________________________________。儀器a的名稱是________。(2)將過(guò)量鋅粒和氯化鉻固體置于c中，加入少量蒸餾水，按圖連接好裝置。打開(kāi)K1、K2，關(guān)閉K3。①c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)____________________________。②同時(shí)c中有氣體產(chǎn)生，該氣體的作用是________________________________________________________________________________________________________。(3)打開(kāi)K3，關(guān)閉K1和K2。c中亮藍(lán)色溶液流入d，其原因是_____________________________________________________________；d中析出磚紅色沉淀。為使沉淀充分析出并分離，需采用的操作是________、________、洗滌、干燥。(4)指出裝置d可能存在的缺點(diǎn)_______________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)審題時(shí)抓住醋酸亞鉻“在氣體分析中用作氧氣吸收劑”，這暗示醋酸亞鉻具有強(qiáng)還原性，易被氧氣氧化，故該實(shí)驗(yàn)中使用的蒸餾水必須去除溶解氧。(2)①依題意可知，c中溶液由綠色逐漸變?yōu)榱了{(lán)色，主要是由于鋅與鉻離子反應(yīng)生成亞鉻離子和鋅離子，即Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋。②c中產(chǎn)生的氣體為氫氣，該氣體主要用于排盡裝置內(nèi)的空氣，避免O2氧化Cr2＋。(3)c中有氫氣產(chǎn)生，打開(kāi)K3，關(guān)閉K1和K2后，c中壓強(qiáng)大于外界壓強(qiáng)，從而將c中溶液壓入醋酸鈉溶液中。析出并分離產(chǎn)品的操作是冷卻、過(guò)濾、洗滌、干燥。(4)觀察d裝置，可發(fā)現(xiàn)其與空氣相通，這會(huì)導(dǎo)致生成的醋酸亞鉻被O2氧化。答案(1)去除水中溶解氧分液漏斗(2)①Zn＋2Cr3＋===Zn2＋＋2Cr2＋②排除c中空氣(3)c中產(chǎn)生H2使壓強(qiáng)大于大氣壓(冰浴)冷卻過(guò)濾(4)敞開(kāi)體系，可能使醋酸亞鉻與空氣接觸二、含鐵無(wú)機(jī)新材料的制備促進(jìn)學(xué)生“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”素養(yǎng)的發(fā)展素養(yǎng)說(shuō)明：以新材料為載體命題是現(xiàn)在高考的主流。這類題目對(duì)學(xué)生為新物質(zhì)、新情景，對(duì)學(xué)生的學(xué)習(xí)能力、運(yùn)用能力、知識(shí)遷移與整合能力都能予以較好地考查。由于新物質(zhì)與生產(chǎn)、生活、環(huán)境、現(xiàn)代科技等聯(lián)系密切，能較好地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，促進(jìn)學(xué)生“科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任”素養(yǎng)的發(fā)展。[名師點(diǎn)撥]K2FeO4的用途1．多功能廣譜水處理劑—K2FeO4具有強(qiáng)氧化性、氧化殺菌、氧化分解多種有機(jī)、無(wú)機(jī)污染物；其還原產(chǎn)生的Fe3＋水解生成Fe(OH)3膠體，可吸附水中的懸浮雜質(zhì)。2．有機(jī)合成的選擇性氧化劑—對(duì)一些有機(jī)物的氧化具有選擇性。3．綠色環(huán)保電池[題組訓(xùn)練]3．(2015·江蘇化學(xué)，19節(jié)選)實(shí)驗(yàn)室用下圖所示裝置制備KClO溶液，并通過(guò)KClO溶液與Fe(NO3)3溶液的反應(yīng)制備高效水處理劑K2FeO4。已知K2FeO4具有下列性質(zhì)：①可溶于水、微溶于濃KOH溶液；②在0℃～5℃、強(qiáng)堿性溶液中比較穩(wěn)定；③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解；④在酸性至弱堿性條件下，能與水反應(yīng)生成Fe(OH)3和O2