3.1.2 铁的重要化合物 课件 2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第三章 铁 金属材料 第一节 铁及其化合物 课时2 铁的重要化合物 学习目标 1.通过学习铁的氧化物和氢氧化物，学会从物质类别和元素价态的视角认识具有变价元素物质间的转化关系 2.通过实验探究铁的氢氧化物的化学性质，并能用化学方程式或离子方程式正确表示 3.结合应用实例，将铁的氧化物和氢氧化物性质的知识运用于解决生产、生活中简单的化学问题 铁元素可以形成三种氧化物，分别是氧化亚铁（ FeO ）、氧化铁（Fe2O3）和四氧化三铁（Fe3O4）。观察三者的外观，并对其作出描述。推测这三种氧化物有什么相同的化学性质和不同的化学性质，并说出你的推测依据？ FeO Fe3O4 Fe2O3 推测：从分类的角度分析，三者都是金属氧化物，都能与酸反应。三者都难溶于水，不与水反应。 从价态的角度分析， FeO、 Fe3O4既有氧化性又有还原性， Fe2O3主要有氧化性。 铁的氧化物 FeO氧化亚铁 碱性氧化物 颜色、状态： 溶解性： 铁的价态： 与H＋反应： 稳定性： 与CO、C、H2反应： 黑色粉末 不溶于水 ＋2 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O 不稳定 生成单质铁及CO2或H2O 6FeO＋O2 2Fe3O4 (氧化性和还原性) 碱性氧化物 颜色、状态： 铁的价态： 与H＋反应： 稳定性： 与CO、C、H2反应： 溶解性： 红棕色粉末 ＋3 6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O 不溶于水 稳定 生成单质铁及CO2或H2O (氧化性) 俗称：铁红 Fe2O3氧化铁（三氧化二铁） 用途： Fe2O3常用作红色油漆与涂料 赤铁矿(Fe2O3)是炼铁的原料 Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O ＋2、＋3 不溶于水 黑色晶体(有磁性) 稳定 特殊氧化物 颜色、状态： 铁的价态： 与H＋反应： 稳定性： 与CO、C、H2反应： 溶解性： 生成单质铁及CO2或H2O 俗称：磁性氧化铁 Fe3O4四氧化三铁 化学名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 化学式 铁元素化合价 俗称 —— 矿石 色、态 水溶性 FeO Fe2O3 Fe3O4 +2 +3 +2、+3 铁红 磁性氧化铁 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 均不溶于水 （1）物理性质 赤铁矿 磁铁矿 阿尔法磁谱仪又译为反物质太空磁谱仪，我国科学家为磁谱仪倾注了大量心血，磁谱仪已随航天飞船升入太空，开始了探索宇宙中是否存在“反物质”的研究工作。根据你所学的知识推测用于制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是FeO、Fe2O3、Fe3O4中的哪一种？ Fe3O4。制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是一种具有磁性的物质，在铁的各种化合物中，只有Fe3O4是具有磁性的物质，其他均不具有磁性。 思考与交流： 2．“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。都是由黏土烧制的砖瓦(黏土中含有铁元素)，有的是黑色的，有的却是红色的，请分析其颜色不同的原因？ 砖瓦显黑色的原因：烧制砖瓦时，黏土中的铁元素与O2反应，生成黑色的FeO与Fe3O4。 砖瓦显红色的原因：烧制砖瓦时，黏土中的铁元素与O2反应，生成红棕色的Fe2O3。 3.从氧化还原反应的角度，分析FeO、Fe2O3、Fe3O4的氧化性和还原性。 FeO有还原性，Fe2O3有氧化性，Fe3O4既有氧化性又有还原性。但FeO与Fe2O3中Fe元素价态相邻，两者不会反应。FeO、Fe3O4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。 化学名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 稳定性 氧化物类别 与盐酸反应 （用离子方程式表示） 氧化性(被CO\H2还原) 用途 —— 化学性质 不稳定 稳定 稳定 在空气中加热生成Fe3O4 均为碱性氧化物 FeO + 2H+ =Fe2+ +H2O Fe2O3 +6H+ =2Fe3+ +3H2O Fe3O4 +8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ +4H2O FexOy+yCO === xFe+yCO2 △ 复杂氧化物 红色油漆和涂料、炼铁原料 制录音磁带和电讯器材，打印机或复印机的墨粉 例1下列关于铁的氧化物说法错误的是 ( ) A．铁的氧化物在通常状况下都是有色固体 B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液 中同时存在Fe2＋和Fe3＋ C．FeO在空气中加热生成Fe2O3 D．工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁 C 解析：铁的氧化物在通常状况下都是有色固体，如氧化铁是红棕色固体，氧化亚铁和四氧化三铁都是黑色固体，故A正确；四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，可看作是由FeO、Fe2O3组成的化合物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋，B正确；FeO在空气中加热生成Fe3O4，故C错误；工业上常使用铁的氧化物作原料，用一氧化碳冶炼铁，故D正确。 例2关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)，下列叙述中 正确的是（ ） A．铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同 B．都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水 C．铁的三种氧化物在高温条件下都能被CO还原为Fe D．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物 C 解析：铁的氧化物在通常状况下都是有色固体，如氧化铁是红棕色固体，氧化亚铁和四氧化三铁都是黑色固体，故A正确；四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，可看作是由FeO、Fe2O3组成的化合物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋，B正确；FeO在空气中加热生成Fe3O4，故C错误；工业上常使用铁的氧化物作原料，用一氧化碳冶炼铁，故D正确。 在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液。观察并描述发生的现象。 FeCl3溶液 NaOH溶液 FeSO4溶液 NaOH溶液 制备氢氧化亚铁 制备氢氧化铁 铁的氢氧化物 实验操作 实验现象 结论(用方程式表示) 试管中有红褐色沉淀产生 Fe3＋＋3OH－ = Fe(OH)3↓ 试管中先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 Fe2＋＋2OH－ = Fe(OH)2↓(白色)、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O = 4Fe(OH)3 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 物质类别 二元弱碱 三元弱碱 颜色状态 溶解性 与非氧化性强酸反应 稳定性 Fe(OH)2 FeO＋H2O (隔绝空气) 白色固体 红褐色固体 不溶于水 不溶于水 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O 归纳总结：铁的氢氧化物 Fe2＋极易被氧化，故FeSO4溶液要现用现配 为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2 为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液 为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气 制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)，可采取的措施有： 例1下列说法中，不正确的是（ ） A．FeCl3溶液和FeCl2溶液都是黄色的 B．Fe(OH)2是白色的，Fe(OH)3是红褐色的 C．FeO、 Fe2O3都能与盐酸反应 D．FeCl3溶液、FeCl2溶液都能与NaOH溶液反应 A 解析：A．FeCl3溶液是黄色的，FeCl2溶液是浅绿色的，A项错误；B．Fe(OH)2是白色的，Fe(OH)3是红褐色的，B项正确；C．FeO、 Fe2O3都是金属氧化物，金属氧化物一般都能与盐酸反应，C项正确;D．FeCl3溶液、FeCl2溶液与NaOH溶液反应分别生成氢氧化铁沉淀和氢氧化亚铁沉淀，故FeCl3溶液、FeCl2溶液都能与NaOH溶液反应，D项正确；答案选A。 例2将一定量铁粉溶解于足量稀硫酸中，然后向溶液中滴加 足量NaOH溶液，充分反应后过滤将滤渣在空气中加热至1000℃完 全反应，最终得到的固体的成分为（ ） B 解析：将一定量铁粉溶解于足量稀硫酸中发生反应：Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑，然后向溶液中滴加足量NaOH溶液，发生反应：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，充分反应后过滤将滤渣在空气中加热至1000℃完全反应，反应为：2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O，最终得到的固体成分为Fe2O3；故选B。 A．FeO　　　　　　　 B．Fe2O3 C．Fe3O4　　 D．Fe(OH)3 2.实验装置的改进 21 (1)改进后装置①制备Fe(OH)2时为什么能较长时间观察到白色沉淀? 【思考·讨论】 提示:配制溶液的蒸馏水煮沸,除去溶解的氧气,然后用苯液封,防止空气溶解,装有NaOH溶液的滴管插入液面下慢慢挤出溶液,这些操作均能防止Fe(OH)2与氧气接触,避免其被氧化,因此能较长时间观察到白色沉淀。 22 (2)改进后装置②能较长时间观察到白色沉淀的原因是什么? 提示:铁粉与稀硫酸反应生成的氢气排除了装置内的空气,同时试管内剩余的氢气起到保护气的作用,防止了Fe(OH)2与氧气接触,避免其被氧化,因此能较长时间观察到白色沉淀。 23 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: 【归纳总结】 制备Fe(OH)2的关键 (1)采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2+易被空气中的O2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)。 24 例1实验室可用图装置制备Fe(OH)2。下列说法不正确的是（ ） A．配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要提前煮沸 B．实验前可在FeSO4溶液上面加一层煤油 C．得到的Fe(OH)2为红褐色固体 D．实验结束后的胶头滴管，要先用盐酸浸泡，再用水洗 C 解析：如图，利用NaOH溶液与FeSO4溶液反应得到Fe(OH)2和Na2SO4，Fe(OH)2易被空气氧化。A项，FeSO4和Fe(OH)2中铁元素呈＋2，易被氧化，故配制NaOH溶液和FeSO4溶液的蒸馏水要提前煮沸，除去水中溶解的氧气，正确；B项，实验前可在FeSO4溶液上面加一层煤油，浮在水面上，可隔绝空气，正确；C项，得到的Fe(OH)2为白色固体，错误；D项，实验结束后的胶头滴管含碱性溶液，要先用盐酸浸泡，再用水洗，正确。 例2关于甲、乙、丙、丁四套装置的说法正确的是（ ） A．用装置甲制取氯气 B．用装置乙除去氢气中的少量氯化氢 C．用丙装置可以较长时间看到白色Fe(OH)2白色沉淀 D．用丁装置证明碳酸氢钠受热易分解 C 解析：A．MnO2与浓盐酸混合制取Cl2需要在加热条件下进行，装置中缺少加热装置，因此不能用于制取Cl2，A项错误；B．HCl溶于水产生盐酸，盐酸与NaHCO3发生产生CO2气体，导致Cl2中含有新杂质CO2气体，不能达到目的，B项错误；C．试管中Fe与H2SO4反应产生FeSO4和H2，产生的H2将试管A、B及导气管中空气排出，待其中没有空气后，关闭阀门a，反应产生的H2又将A中新制取的FeSO4压入B试管中，发生反应：FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4，由于处于H2的惰性环境，产生的Fe(OH)2不会被氧化，因此可以较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，C项正确；D．固体加热时为防止产生的水蒸气冷凝回流，试管口应该略向下倾斜，D项错误；答案选C。 四氧化三铁 氧化铁 氧化亚铁 铁的氧化物 制磁铁及 炼铁原料 油漆、涂料及 炼铁原料 — 用途 Fe3O4＋8HCl ===2FeCl3＋ FeCl2＋4H2O Fe2O3＋6HCl ===2FeCl3＋3H2O　　 　 FeO＋2HCl ===FeCl2＋H2O　　　 与酸反应 均不溶于水 溶解性 — 碱性氧化物 碱性氧化物 氧化物类别 黑色晶体 红棕色粉末 黑色粉末 颜色、状态 磁性氧化铁 铁红 — 俗名 ＋2、＋3 ＋3 ＋2 铁的化合价 Fe3O4 Fe2O3 FeO 化学式 铁的氧化物小结 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) $$