专题9 第2单元 第2课时 反应条件的控制(课件PPT)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第二册（苏教版2019）

专题9　金属与人类文明 第二单元　探究铁及其化合物的转化 第2课时　反应条件的控制 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 知识整合 新知探究 01 随堂演练 巩固落实 02 课时作业 知能达标 03 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 01 知识整合 新知探究 栏目导航 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 Fe(OH)2 Fe(OH)3 白色固体 红褐色固体 不溶于水 不溶于水 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O　 Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 答案　B 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 有红褐色沉淀生成 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 白色沉淀 灰绿 红褐 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 新制 氧气 氢氧化钠 氢氧化钠 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 02 随堂演练 巩固落实 栏目导航 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 03 课时作业 知能达标 栏目导航 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 谢谢观看 栏目导航 专题9　金属与人类文明 1 课程目标 核心素养 1．通过实验探究了解铁的氢氧化物的主要性质。 2．能依据教材给出的问题，设计简单的实验方案制备Fe(OH)2。 3．能运用变量控制法设计转化的实验方案，根据实验现象进行推理。 1．微观探析 能从物质类别和铁元素化合价的角度认识铁的氢氧化物的性质。 2．科学探究 能用简单实验探究铁与水的反应产物，制备Fe(OH)2。 知识点一　铁的氢氧化物的性质 Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较 化学式 ______________ ______________ 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)2eq \o(=====,\s\up17(△))FeO＋H2O (隔绝空气) ________________________　　 2Fe(OH)3eq \o(=====,\s\up17(△))Fe2O3＋3H2O 1．Fe(OH)3在空气中灼烧得到Fe2O3固体，Fe(OH)2在空气中灼烧能得到FeO固体吗？ 提示　不能，Fe(OH)2易被氧化，最终得到的是Fe2O3。 2．Fe(OH)3胶体和Fe(OH)3沉淀的本质区别是什么？ 提示　二者的本质区别在于分散后粒子的直径大小不同，Fe(OH)3胶体中胶粒直径介于1～100 nm之间，而Fe(OH)3沉淀的微粒直径大于 100 nm。 1．Fe(OH)2是一种强还原性二元弱碱，不稳定，极易转化为Fe(OH)3。 2．Fe(OH)3是三元弱碱，不具有强氧化性和还原性，相对稳定，但易分解。 1．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别是(　　) A．Fe(OH)3　Fe2O3 B．Fe(OH)2　Fe2O3 C．Fe(OH)2　Fe(OH)3 D．Fe(OH)2　Fe3O4 解析　铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。 答案　B 2．已知Fe3＋中滴加KSCN溶液会变血红色，而Fe2＋遇KSCN溶液无明显变化。现有13.6 g Fe和Fe2O3的混合物，加入150 mL足量的稀硫酸，在标准状况下收集到1.12 L H2，向反应后的溶液中滴加KSCN溶液不变红。为中和过量的H2SO4，并使铁元素全部转化为Fe(OH)2沉淀，恰好消耗了200 mL 3 mol·L－1的NaOH溶液，则该稀硫酸的物质的量浓度为(　　) A．2.25 mol·L－1　　　 B．2 mol·L－1 C．3 mol·L－1 D．0.6 mol·L－1 解析　Fe和Fe2O3的混合物与稀硫酸反应，Fe和Fe2O3均无剩余，且有H2生成，说明反应生成FeSO4，为了中和过量的硫酸，并且使FeSO4完全转化成Fe(OH)2，共消耗3 mol·L－1的NaOH溶液200 mL，说明反应后的溶液中溶质只有Na2SO4，根据硫酸根守恒，则n(H2SO4)＝n(Na2SO4)，根据钠离子守恒，则n(Na2SO4)＝eq \f(1,2)n(NaOH)，则有：n(H2SO4)＝n(Na2SO4)＝eq \f(1,2)n(NaOH)＝eq \f(1,2)×3 mol·L－1×0.2 L＝0.3 mol，故该硫酸的物质的量浓度为c(H2SO4)＝eq \f(0.3 mol,0.15 L)＝2 mol·L－1。 知识点二　Fe(OH)2的制备——反应条件的控制 铁的氢氧化物制备对比 实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示： (1)图甲实验中观察到的现象是____________________，反应的离子方程式是___________________________。 (2)图乙实验中先观察到有____________生成，在空气中迅速变成________色，最后变成________色，有关反应的离子方程式是________________________________；_____________________________。 (3)氢氧化亚铁制备注意事项 在实验室制备氢氧化亚铁时，一定要用________的亚铁盐和先加热驱赶________后的____________溶液，且滴管末端插入试管内的液面下，再滴加____________溶液，也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封，以防止氢氧化亚铁与氧气接触。 1．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。 右面是某同学用不含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。请回答下列问题： (1)分析硫酸亚铁、氢氧化亚铁易被氧化的原因。 (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？ (3)除去蒸馏水中溶解的O2常采用什么方法？ (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？ 提示　(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。 2．怎样实现对反应条件的控制？ 提示　化学反应都是在一定条件下发生的，反应条件对化学反应的方向、速率和限度都会有不同程度的影响，在研究物质的性质和制备时，应根据化学反应的规律和反应物、生成物的特点，合理选择并控制好反应条件，才能达到预期效果。 Fe(OH)2的常用制备方法问题分析 因为Fe(OH)2易被氧化，为了能较长时间观察到Fe(OH)2的颜色，在实验时常采用以下方法： (1)使用新制的FeSO4，加热煮沸NaOH溶液赶尽空气，并将盛NaOH溶液的胶头滴管插入液面下挤出NaOH溶液。 (2)采用油层覆盖法，以便隔绝空气。在上述实验方法的基础上，将2 mL苯(或汽油)加入盛FeSO4溶液的试管中，苯(或汽油)可以覆盖在FeSO4溶液表面，防止空气进入，可以较长时间地观察白色沉淀的生成。 (3)在试管上面先充满氢气，保持“还原气氛”，可以有充足的时间观察到白色的Fe(OH)2絮状沉淀生成。如图所示。 1．下列关于Fe(OH)2的制备能够成功的是(　　) A．向FeCl2溶液中逐滴加入NaOH溶液 B．向FeSO4溶液中逐滴加入氨水 C．先将装有NaOH溶液的长滴管插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液可制得Fe(OH)2白色沉淀 D．取适量新配制的FeSO4溶液于试管中，再加入一层植物油(密度小于水，且不溶于水)，然后向试管内逐滴加入NaOH溶液 解析　Fe(OH)2可用含Fe2＋的盐溶液与碱反应制得，但由于Fe(OH)2具有还原性，容易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，所以制备时要特别注意隔绝空气。 答案　C 2．实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2，为了生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是(　　) A．配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸 B．可在FeCl2溶液的上面加一层苯，以隔绝空气 C．向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴不能伸入到试管内 D．产生Fe(OH)2沉淀后，不能震荡试管 解析　FeCl2和烧碱溶液要现用现配，且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气，确保Fe(OH)2的生成在无氧的环境里，A项正确；在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层油，以隔绝空气防止氧气溶入，B项正确；向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，要将胶头滴管的尖嘴伸入到FeCl2溶液中，防止氢氧化钠溶液在滴入时接触空气，而使其溶有氧气，C项错误；产生Fe(OH)2沉淀后，若震荡试管，会增大沉淀与空气接触的机会，使沉淀更易被氧化，D项正确。 答案　C 1．下列变化中，加入铁粉不可能实现的是(　　) A．Ag＋—→Ag　　 B．Fe3＋—→Fe2＋ C．H＋—→H2 D．Fe(OH)2—→Fe(OH)3 解析　铁粉具有还原性，而Fe(OH)2—→Fe(OH)3中，Fe(OH)2被氧化。 答案　D 2．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入350 mL 2 mol·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为(　　) A．0.21 mol B．0.25 mol C．0.3 mol D．0.35 mol 解析　向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入350 mL 2 mol·L－1的稀硝酸，恰好使混合物完全溶解，无红色出现，说明溶液中的溶质为Fe(NO3)2，根据氮原子守恒，硝酸亚铁中的硝酸根离子的物质的量为0.35 L×2 mol·L－1－eq \f(2.24 L,22.4 L·mol－1)＝0.6 mol，所以n[Fe(NO3)2]＝eq \f(0.6 mol,2)＝0.3 mol，由Fe守恒可知，氢气还原混合物得到Fe的物质的量：n(Fe)＝n[Fe(NO3)2]＝0.3 mol，C项正确。 答案　C 3．我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪已随美国发现号航天飞船升入太空，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(　　) A．FeO　 B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe(OH)3 解析　根据磁谱仪所用物质具有磁性确定为Fe3O4。 答案　C 4．有关铁的化合物的说法中，错误的是(　　) A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色 B．由图示操作可制取Fe(OH)2 C．Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得 D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应 解析　Fe(OH)2是一种白色固体，故A项错误。 答案　A 5．按如图所示装置，用两种不同操作分别进行实验，观察B管中的现象。(注：操作过程中不考虑稀H2SO4与NaOH溶液的作用) (1)操作Ⅰ：先夹紧止水夹a，使A管开始反应，实验中B管观察到的现象是______________________________________________。B管发生反应的化学方程式是____________________________________________。 (2)操作Ⅱ：打开止水夹a，使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a，实验中在B管观察到的现象是_________________________________ ____________________________。B管中发生反应的离子方程式是________________________________________________________。 解析　(1)当夹紧止水夹a时，A管便成了一个封闭体系，产生的H2使A管内压强增大，将生成的FeSO4溶液压入B管中，从而与NaOH溶液发生反应生成Fe(OH)2，而NaOH溶液中溶解的O2可将Fe(OH)2迅速氧化，最后转变成Fe(OH)3，所以观察到白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。(2)当进行操作Ⅱ时，产生的H2首先通过导气管通入到B管中的NaOH溶液中，将其中溶解的O2赶走，再夹紧止水夹a时，FeSO4溶液压入B管中，此时反应所产生的Fe(OH)2在一段时间内不变色。 答案　(1)先出现白色絮状沉淀，然后沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色 FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4、 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (2)打开止水夹a时，溶液中的导气管口有气泡冒出；夹紧止水夹a后，出现白色沉淀，短时间内沉淀不变色　Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ $$