312鐵的重要化合物課件高一上學(xué)期化學(xué)人教版

第三章鐵金屬材料第一節(jié)鐵及其化合物課時(shí)2鐵的重要化合物學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過學(xué)習(xí)鐵的氧化物和氫氧化物，學(xué)會(huì)從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)的視角認(rèn)識(shí)具有變價(jià)元素物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系2.通過實(shí)驗(yàn)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3.結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，將鐵的氧化物和氫氧化物性質(zhì)的知識(shí)運(yùn)用于解決生產(chǎn)、生活中簡單的化學(xué)問題鐵元素可以形成三種氧化物，分別是氧化亞鐵（FeO）、氧化鐵（Fe2O3）和四氧化三鐵（Fe3O4）。觀察三者的外觀，并對(duì)其作出描述。推測這三種氧化物有什么相同的化學(xué)性質(zhì)和不同的化學(xué)性質(zhì)，并說出你的推測依據(jù)？

FeOFe3O4

Fe2O3

推測：從分類的角度分析，三者都是金屬氧化物，都能與酸反應(yīng)。三者都難溶于水，不與水反應(yīng)。

從價(jià)態(tài)的角度分析，F(xiàn)eO、Fe3O4既有氧化性又有還原性，F(xiàn)e2O3主要有氧化性。

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(jià)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＋2FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O不穩(wěn)定生成單質(zhì)鐵及CO2或H2O6FeO＋O22Fe3O4(氧化性和還原性)堿性氧化物顏色、狀態(tài)：鐵的價(jià)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＋36H＋＋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(jià)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Fe3O4四氧化三鐵化學(xué)名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵化學(xué)式鐵元素化合價(jià)俗稱——礦石

色、態(tài)水溶性FeO Fe2O3Fe3O4+2

+3 +2、+3

鐵紅磁性氧化鐵

黑色粉末

紅棕色粉末

黑色晶體均不溶于水（1）物理性質(zhì)赤鐵礦磁鐵礦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(shí)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。思考與交流：2．“秦磚漢瓦”是我國傳統(tǒng)建筑文化的一個(gè)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(qǐng)分析其顏色不同的原因？磚瓦顯黑色的原因：燒制磚瓦時(shí)，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(shí)，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(jià)態(tài)相鄰，兩者不會(huì)反應(yīng)。FeO、Fe3O4遇強(qiáng)氧化性酸(如HNO3)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，＋2價(jià)的鐵均被氧化成＋3價(jià)?；瘜W(xué)名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵穩(wěn)定性氧化物類別與鹽酸反應(yīng)（用離子方程式表示）氧化性(被CO\H2還原)用途——化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定穩(wěn)定穩(wěn)定在空氣中加熱生成Fe3O4均為堿性氧化物FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=2Fe3++Fe2+

+4H2OFexOy+yCO===xFe+yCO2

△

復(fù)雜氧化物紅色油漆和涂料、煉鐵原料制錄音磁帶和電訊器材，打印機(jī)或復(fù)印機(jī)的墨粉例1下列關(guān)于鐵的氧化物說法錯(cuò)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(shí)存在Fe2＋和Fe3＋C．FeO在空氣中加熱生成Fe2O3D．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(shí)存在Fe2＋和Fe3＋，B正確；FeO在空氣中加熱生成Fe3O4，故C錯(cuò)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(jià)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(jià)和＋3價(jià)，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(shí)存在Fe2＋和Fe3＋，B正確；FeO在空氣中加熱生成Fe3O4，故C錯(cuò)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。在兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液。觀察并描述發(fā)生的現(xiàn)象。FeCl3溶液NaOH溶液FeSO4溶液NaOH溶液制備氫氧化亞鐵制備氫氧化鐵鐵的氫氧化物實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)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)2Fe(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(qiáng)酸反應(yīng)穩(wěn)定性Fe(OH)2FeO＋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＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O2Fe(OH)3Fe2O3＋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(shí)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(jī)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(xiàng)錯(cuò)誤；B．Fe(OH)2是白色的，F(xiàn)e(OH)3是紅褐色的，B項(xiàng)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(xiàng)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(xiàng)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（

）B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)3Fe2O3+3H2O，最終得到的固體成分為Fe2O3；故選B。A．FeO

B．Fe2O3C．Fe3O4 D．Fe(OH)32.實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)(1)改進(jìn)后裝置①制備Fe(OH)2時(shí)為什么能較長時(shí)間觀察到白色沉淀?【思考·討論】提示:配制溶液的蒸餾水煮沸,除去溶解的氧氣,然后用苯液封,防止空氣溶解,裝有NaOH溶液的滴管插入液面下慢慢擠出溶液,這些操作均能防止Fe(OH)2與氧氣接觸,避免其被氧化,因此能較長時(shí)間觀察到白色沉淀。(2)改進(jìn)后裝置②能較長時(shí)間觀察到白色沉淀的原因是什么?提示:鐵粉與稀硫酸反應(yīng)生成的氫氣排除了裝置內(nèi)的空氣,同時(shí)試管內(nèi)剩余的氫氣起到保護(hù)氣的作用,防止了Fe(OH)2與氧氣接觸,避免其被氧化,因此能較長時(shí)間觀察到白色沉淀。制備Fe(OH)2的關(guān)鍵是降低反應(yīng)體系中氧氣的存在量和操作過程中氧氣的引入量。如上題方案采用的方法:【歸納總結(jié)】制備Fe(OH)2的關(guān)鍵(1)采用新制備的純亞鐵鹽溶液(Fe2+易被空氣中的O2氧化成Fe3+);(2)將溶解亞鐵鹽的蒸餾水煮沸(除去溶解在蒸餾水中的氧氣);(3)將堿直接加到亞鐵鹽溶液的底部[使Fe(OH)2與空氣隔離];(4)還可以在亞鐵鹽溶液液面上加隔氧劑(如加入苯等密度比水小,而又不溶于水的有機(jī)溶劑)。例1實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)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(xiàng)，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(xiàng)，實(shí)驗(yàn)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(xiàng)，得到的Fe(OH)2為白色固體，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，實(shí)驗(yàn)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(shí)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C