3.1 铁及其化合物 第2课时（培优课件）化学人教版必修第一册

第一节 铁及其化合物 人教版必修第一册 高效培优系列 第三章 铁、金属材料 第2课时 铁的氧化物与氢氧化物 01 铁氢氧化物的制备 铁的氧化物 02 知识导航 铁氢氧化物的化学性质 03 目标立纲 了解铁的氧化物性质及用途 掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质 知识目标 1.宏观辨识与微观探析： 实验探究铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐的化学性质，并能用化学方程式或离子方程式正确表示；通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质 2.证据推理与模型认知： 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，建立模型；创设问题情景，培养学生提出问题、分析问题以及通过实验解决问题的能力 素养目标 情境启思 同样由粘土烧制，因所含的“铁氧化物”不同，砖块会呈现不同的颜色 你知道其中的奥秘吗？ 红砖 青砖 FeO Fe3O4 Fe2O3 铁的氧化物 01 知识精研 一、铁的氧化物 1. 认识铁的氧化物 Fe2O3 0 +2 +3 化合价 物质类别 氧化物 Fe3O4 FeO +2、+3 FeO · Fe2O3（化合物） （+ ） Fe3O4从结构上看 Fe化合价既有+2价又有+3价 但属于化合物，而不是混合物 知识精研 一、铁的氧化物 2. 铁氧化物的物理性质与应用 FeO Fe2O3 Fe3O4 物 理 性 质 实物图片 颜色、状态 俗名 存在矿物 生产生活应用 水溶性 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 铁红 磁性氧化铁 / 赤铁矿 磁铁矿 / 油漆、涂料、炼铁原料 磁铁、磁带、打印机墨粉 瓷器显色 均难溶于水 知识精研 一、铁的氧化物 3. 铁氧化物的化学性质 物质类别和元素价态，是学习元素及其化合物性质的重要认识视角 基于物质类别和元素价态，可以预测物质的性质，还可以设计物质间转化的途径 知识精研 一、铁的氧化物 3. 铁氧化物的化学性质 【任务1-1】根据物质类别和元素价态，综合预测FeO、Fe2O3的化学性质 预测角度 类 价 FeO、Fe2O3均属于碱性氧化物 可与酸反应生成对应价态的盐 FeO中Fe为+2价，处于中间价态 Fe2O3中Fe为+3价，处于最高价态 既有氧化性又有还原性 有氧化性 知识精研 一、铁的氧化物 3. 铁氧化物的化学性质 【任务1-2】根据物质类别通性，书写FeO、Fe2O3与盐酸反应的化学反应方程与离子反应方程 碱性氧化物 酸(非氧化性酸) 盐(对应价态) 水 FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O FeO + 2HCl = FeCl2 + H2O Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O 【例如：盐酸、稀硫酸】 知识精研 一、铁的氧化物 3. 铁氧化物的化学性质 【任务1-3】根据类别和结构分析，书写Fe3O4与盐酸反应的离子方程 Fe3O4是金属氧化物，但不属于碱性氧化物，而被归类为“复杂氧化物” 其中既含有+2价铁元素，又含有+3价铁元素，结构可看作“FeO·Fe2O3” 具有类似碱性氧化物的性质，但比碱性氧化物更复杂一些 FeO Fe2+ Fe2O3 Fe3+ +2 +3 +H+ +H+ Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O +H+ +2/+3 Fe3O4 Fe2+ + Fe3+ 知识精研 一、铁的氧化物 3. 铁氧化物的化学性质 【任务1-4】从化合价升降的角度，分析FeO与O2的反应，书写化学方程 FeO +2 FeO在自然界很少存在天然矿物，这与FeO易被氧化的性质有关 6 FeO + O2 === 2Fe3O4 Δ 【特别注意】FeO受热不稳定，与O2加热反应的产物为Fe3O4，而不是Fe2O3 还原剂 知识精研 一、铁的氧化物 3. 铁氧化物的化学性质 【任务1-5】从化合价升降的角度，分析Fe2O3与CO的反应，书写化学方程 Fe2O3是工业炼铁的主要原料，利用CO作为还原剂 Fe2O3 + 3CO === 2Fe + 3CO2 Δ 【特别注意】 Fe3O4中也含有+3价铁元素，因此也可与CO反应 Fe2O3 +3 氧化剂 Fe3O4 + 4CO === 3Fe + 4CO2 Δ 析典破难 （1）FeO是黑色粉末、Fe2O3为红棕色固体、 Fe3O4为黑色晶体 （2）铁的三种氧化物均不溶于水、且不与水反应 方法总结 【例1】下列关于铁的氧化物①FeO、②Fe2O3、③Fe3O4的说法中正确的是 ( ) A. 都是黑色固体 B. 都不溶于水 C. 铁元素化合价相同 D. 都能与水反应 B 析典破难 （1）赤铁矿主要成分是 Fe2O3，Fe2O3是红棕色的固体，可以用作红色油漆和涂料 （2）FeO、 Fe2O3都不溶于水，属于碱性氧化物，都能和盐酸反应生成相应的盐 （3）FeO在空气中被氧化生成四氧化三铁 方法总结 【例2】有关铁的氧化物的说法中，不正确的是（ ） A．赤铁矿主要成分是Fe2O3，Fe2O3是红棕色的，常用作红色油漆和涂料 B．Fe3O4是黑色晶体，其中1/3的铁显+2价，的铁显+3价 C．FeO、Fe2O3都不溶于水，但都能和盐酸反应生成相应的盐 D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3 D 析典破难 （1）FeO中铁的化合价为+2价，Fe2O3中铁元素的化合价为+3价，Fe3O4为复杂的氧化物，不属于碱性氧化物，其中铁的化合价可以看作是由+2、+3价组成 （2）四氧化三铁是复杂的化合物，属于纯净物，而不是混合物 方法总结 【例3】关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)的下列叙述正确的是（ ） 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．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，常用作红色颜料 D．四氧化三铁中铁元素有+2价和+3价，它是一种混合物 C 铁氢氧化物的制备 02 知识精研 二、铁氢氧化物的制备 1. 铁氢氧化物的物理性质 Fe(OH)2 （氢氧化亚铁） Fe(OH)3 （氢氧化铁） Fe(OH)2 Fe(OH)3 物理 性质 颜色 水溶性 白色 红褐色 均难溶于水 知识精研 二、铁氢氧化物的制备 2. 铁氢氧化物的制备 【任务2-1】思考分析：能否利用以下反应制备Fe(OH)2 ? ①、利用Fe与H2O反应制备Fe(OH)2 ②、利用Fe与NaOH反应制备Fe(OH)2 ③、利用FeO与H2O反应制备Fe(OH)2 ④、利用FeO与NaOH反应制备Fe(OH)2 Fe与水蒸气反应，产物为Fe3O4 Fe与NaOH不反应 Fe的氧化物不溶于水，也不与水反应 FeO为碱性氧化物，不与NaOH反应 知识精研 2. 铁氢氧化物的制备 【任务2-2】用Fe、FeO均无法制得，那么应用什么反应制备Fe(OH)2？ 亚铁盐（FeCl2、FeSO4等） 碱（NaOH、氨水等） Fe(OH)2↓ Fe(OH)2、Fe(OzH)3制备原理 可溶亚铁盐 + 碱 → Fe(OH)2 Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓ 可溶铁盐 + 碱 → Fe(OH)3↓ Fe3＋＋3OH－= Fe(OH)3↓ 二、铁氢氧化物的制备 知识精研 2. 铁氢氧化物的制备 【任务2-3】观察实验：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 二、铁氢氧化物的制备 知识精研 2. 铁氢氧化物的制备 实验操作 实验现象 实验方程 Fe(OH)3 Fe(OH)2 生成 红褐色沉淀 生成白色沉淀，快速变为灰绿色 上部沉淀一段时间后变为红褐色 Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓ （生成白色沉淀的反应） Fe3＋＋3OH－= Fe(OH)3↓ 二、铁氢氧化物的制备 知识精研 2. 铁氢氧化物的制备 【任务2-4】分析现象：为什么在FeSO4溶液中加入NaOH溶液时，生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，过一段时间后还会生成红褐色物质呢？ 白色沉淀 Fe(OH)2 Fe(OH)3 灰绿色沉淀 红褐色沉淀 与空气接触的部分最先变为红褐色，说明氧化剂为O2 +氧化剂 O2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O = 4Fe(OH)3 二、铁氢氧化物的制备 知识精研 2. 铁氢氧化物的制备 Fe(OH)2极易被O2氧化，不仅受到空气中O2的影响，也会受到水中溶解氧的影响 因此，制备Fe(OH)2时，防氧化是重要的一环，如何在制备时有效的防氧化呢？ 二、铁氢氧化物的制备 知识精研 2. 铁氢氧化物的制备 制备Fe(OH)2的注意事项 滴入溶液时将胶头滴管伸入液面以下 FeSO4溶液必须现配现用 （防止其变质产生Fe3+） 配制NaOH溶液用的蒸馏水加热煮沸除去溶解氧 二、铁氢氧化物的制备 知识精研 2. 铁氢氧化物的制备 【任务2-5】为了进一步有效防氧化，对Fe(OH)2制备实验进行了改进， 分析下列改进方案的原理 方案一 改进方法 改进原理 配制试剂的蒸馏水要煮沸 在Fe(OH)2溶液的液面上加少量苯（或植物油） 胶头滴管插入液面下加入NaOH溶液 除去反应试剂中溶有的氧气 隔绝试剂与空气的接触 减小试剂与空气的接触 二、铁氢氧化物的制备 知识精研 2. 铁氢氧化物的制备 【任务2-5】为了进一步有效防氧化，对Fe(OH)2制备实验进行了改进， 分析下列改进方案的原理 方案二 方案原理： ① 先滴加__________ 稀硫酸 制备FeSO4 生成H2，排出装置内空气 ② 收集H2并________ 当H2纯净时，则证明空气已排尽 验纯 ③ 再滴加_____________ NaOH溶液 与FeSO4反应制备Fe(OH)2 二、铁氢氧化物的制备 知识精研 2. 铁氢氧化物的制备 【任务2-5】为了进一步有效防氧化，对Fe(OH)2制备实验进行了改进， 分析下列改进方案的原理 方案原理： ① 先_______a处止水夹 ② 收集H2并________ ③ 再_______a处止水夹 方案三 A中生成的H2通过止水夹进入B试管，该过程排出装置内空气； 同时A试管内生成FeSO4 打开 验纯 当H2纯净时，则证明空气已排尽 关闭 A中持续生成的H2“无路可去”，使A中气压增大，将管内FeSO4溶液压入B试管，生成Fe(OH)2 二、铁氢氧化物的制备 析典破难 ①稀硫酸和铁粉生成H2，氢气排除了装置中的空气，在滴加氢氧化钠溶液，可以观察到白色沉淀； ②稀硫酸和铁粉生成H2，打开a止水夹，氢气排除了装置中的空气，过一段时间关闭a止水夹，A中生成硫酸亚铁的试管压强增大，将硫酸亚铁压如B试管，可以观察到白色沉淀； ③与空气直接接触，Fe(OH)2迅速被空气氧化成灰绿色最终变成红褐色的Fe(OH)3，不能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀； ④在硫酸亚铁溶液上面加苯液封，隔绝空气，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀 方法总结 【例1】下列各图示中能较长时间观察到Fe(OH)2的是（ ) A．①②③ B．①②④ C．①②③④ D．②③④ B 析典破难 （1）配制NaOH溶液的蒸馏水提前煮沸，主要目的是除去水中溶解的O2，而非CO2。因为O2会氧化生成的Fe(OH)2，使其迅速变色 （2）FeSO4溶液加热会加速Fe2+被空气中O2氧化为Fe3+，同时促进Fe2+水解，导致溶液变质，因此配制时不能加热 方法总结 【例2】实验室可用如图装置制备 。下列说法正确的是（ ) A．配制NaOH溶液的蒸馏水要提前煮沸，是为了除去其中溶解的CO2 B．配制FeSO4溶液时，为加快溶解速度，可以加热 C．滴加NaOH溶液后应振荡试管促进反应进行 D．实验前在FeSO4溶液上面加一层煤油，则可获得较长时间存在的白色沉淀 D 析典破难 【例3】（25-26高二下·河北保定·期末）实验室用如图装置来制取 ，关于该实验的说法中正确的是（ ) A．组装好仪器后，实验操作的第一步是向装置中加入对应的试剂 B．引发B中产生Fe(OH)2的操作是关闭K C．从反应开始至关闭K时，C中集气瓶收集到的气体是纯净的氢气 D．打开B中瓶塞，可看到B中白色沉淀迅速变为红褐色沉淀 B 铁氢氧化物的 化学性质 03 知识精研 三、铁氢氧化物的化学性质 1.预测铁氢氧化物的化学性质 【任务3-1】从物质类别和铁元素化合价的角度综合分析， Fe(OH)2与Fe(OH)3具有哪些化学性质？ 预测角度 类 价 均属于难溶弱碱 难溶碱 氧化物 水 ▲ 酸 碱 盐 水 Fe(OH)2中Fe元素为+2价，易被氧化 Fe(OH)3中Fe元素为+3价，在空气中较稳定 知识精研 三、铁氢氧化物的化学性质 2. 铁氢氧化物的分解反应 【任务3-2】根据难溶碱受热分解的规律， 归纳整理Fe(OH)2、Fe(OH)3受热分解的化学方程 难溶碱 氧化物 水 ▲ Fe(OH)2分解： Fe(OH)2 === FeO + H2O ▲ Fe(OH)3分解： 2Fe(OH)3 === Fe2O3 + 3H2O ▲ O2 由于Fe(OH)2极易被O2氧化为Fe(OH)3，因此Fe(OH)2在空气中受热分解时会先生成Fe(OH)3再分解，最终产物也是Fe2O3 知识精研 二、铁的氢氧化物 3. 铁氢氧化物的化学性质归纳 Fe(OH)2 Fe(OH)3 制备方法 加热分解 与酸反应 转化关系 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓ Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓ Fe(OH)2 +2H+ = Fe2+ +2H2O Fe(OH)3+ 3H+ = Fe3++ 3H2O Fe(OH)2 === FeO + H2O ▲ 2Fe(OH)3 === Fe2O3 + 3H2O ▲ 析典破难 （1）双氧水具有氧化性，可以将二价铁氧化为三价 （2）双氧水又被叫做“绿色氧化剂”，其还原产物为水，不引入杂质也不产生污染 方法总结 【例1】为了使 Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3，而又不引入杂质，应向悬浊液中加入 ( ) A. HNO3 B. H2O2 C. Na2O2 D. NaOH B 析典破难 （1）本实验采用密度比水小的煤油，减少空气中O2在溶液中的溶解以及生成的Fe(OH)2与空气接触，以防止Fe(OH)2氧化变质 （2）Fe在O2中燃烧生成Fe3O4，Fe(OH)2被O2在溶液中氧化生成Fe(OH)3，所以Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得 方法总结 【例2】(24-25高一上·湖南岳阳市岳阳县第一中学·期末)有关铁及其化合物的说法中，错误的是（ ) A．生铁和钢都是铁碳合金，钢的含碳量更高，性能更好 B．由图示操作可制取Fe(OH)2 C． Fe(OH)2是一种白色固体，不稳定，在空气中易被氧化成灰绿色，最后变为红褐色 D．Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得 A 知识融通 能力跃迁 1、 (24-25高一上·湖南永州·期末)近年来我国大力弘扬中华优秀传统文化，体现了中华民族的文化自信。下列有关说法不正确的是（ ） A．古壁画颜料中所用的铁红，常用作油漆、油墨和橡胶的颜料，其成分为Fe3O4 B．“煮豆持作羹，漉之以为汁”的“漉汁”涉及的基本操作是过滤 C．“月照花林皆似霰”与“日照香炉生紫烟”都是描述丁达尔效应的诗句 D．《梦溪笔谈·器用》中“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”的“剂钢”是指铁的合金 A 能力跃迁 2、(24-25高一上·湖南岳阳汨罗第一中学·期末)《新修本草》中描述“青矾”为“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃……烧之赤色……”。 青矾加热时的反应为 。下列说法正确的是（ ） A．产物中含有2种酸性氧化物 B．所得赤色物质为FeSO4 C．反应为分解反应 D．铁元素被还原 C 能力跃迁 3、建筑用的红砖和青砖，其颜色是由其中含有的不同价态的铁的氧化物所致。我国古代砖瓦建筑能够保持到现在的，几乎无一例外是由青砖建成的。有人提出以下可能的原因：你认为合理的是（ ） ①青砖中含的是FeO；②青砖中含的是Fe2O3；③Fe2O3遇长期酸雨侵蚀会风化溶解使砖瓦强度降低；④ Fe2O3性质稳定；⑤FeO性质稳定 A．①③⑤ B．②③④ C．③⑤ D．①②③④ B 能力跃迁 4、下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是（ ） D 能力跃迁 5、一种制备Fe(OH)2的改进装置如图所示。下列说法错误的是（     ） A．配制FeSO4溶液时需加入铁粉 B．实验时先注入稀硫酸，再注入NaOH溶液和FeSO4溶液 C．装置N的作用是液封，并判断装置M中的空气是否排尽 D．用铁粉代替Na2CO3粉末，也能排尽空气 D 能力跃迁 6、如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。 (1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________，A中反应的离子方程式是______________________________________________。 (2)实验开始时先将止水夹E______(打开/关闭)，C中收集到气体的主要成分是________。 (3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：__________________________________________________。 (4)拔去装置B中的橡皮塞使空气进入，写出有关化学方程式：_____________________________。 铁屑 Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑ 打开 氢气 关闭止水夹E，使FeSO4溶液压入B瓶中进行反应 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3 感谢观看 人教版必修第一册 高效培优系列 分层精准培优，助力全面提升 Lavf59.6.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.58(gap_fixed:False) $