高中化学鲁科版 (2019)必修 第一册第3章 物质的性质与转化第1节 铁的多样性备课课件ppt

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学业要求1．根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，掌握亚铁盐、铁盐的物理性质、化学性质和典型实验现象，能书写主要的化学方程式和离子方程式，培养实验探究与创新意识的核心素养。2．能通过实验探究和交流研讨、掌握Fe、FeO、Fe2O3、Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质和典型实验现象，能书写主要的化学方程式和离子方程式，逐步提升科学探究和创新能力。
一、铁元素的存在1．含量铁元素在地壳中的含量仅次于________、________和铝。2．存在形态(1)以游离态存在：如________。(2)以化合态存在：主要以________价铁的化合物存在。如黄铁矿(____________)、赤铁矿(____________)、磁铁矿(Fe3O4)等。
二、Fe2＋、Fe3＋的性质1．组成及实例
2.性质的预测与探究(1)预测。①研究物质性质的两个基本角度
②亚铁盐和铁盐性质的预测——化合价角度
(2)探究——以FeSO4、FeCl3为例。①知识支持：Fe3＋和KSCN溶液发生反应，生成________溶液。②可供选择的试剂：FeSO4溶液、FeCl3溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KI溶液、0.1 ml·L－1 KSCN(硫氰酸钾)溶液、稀硫酸、淀粉溶液、NaOH溶液、铁粉、锌片、铜片。
④结论：ⅰ.亚铁盐具有还原性，能被常见的氧化剂氧化，如能使酸性KMnO4溶液________，能被氯气氧化，离子方程式为________________________；亚铁盐具有氧化性，能被常见的还原剂还原，如与Zn反应的离子方程式为____________________。ⅱ.铁盐具有氧化性，能被常见的还原剂还原，如与Cu反应的离子方程式为________________________；与Fe反应的离子方程式为__________________；与KI溶液反应的离子方程式为________________________。
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
三、铁单质的性质1．物理性质铁单质为光亮的________色金属，密度较大，熔点为1 538 ℃，纯铁有很强的抗腐蚀力。有良好的________性和________性，导电性比铜、铝差，能被磁铁吸引。
3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2
2Al＋Fe2O3 2Fe＋Al2O3
四、铁的氧化物——FeO、Fe2O3、Fe3O4性质的比较
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
五、铁的氢氧化物——Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质比较
Fe(OH)2＋2HCl===FeCl2＋2H2O
Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O
2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O
[即学即练]1．判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3都可以通过化合反应制取。(　　)(2)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(　　)(3)向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋。(　　)(4)赤铁矿的主要成分是Fe3O4，磁铁矿的主要成分是Fe2O3，FeO俗称铁红。(　　)
(5)Fe3O4、FeO遇非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)发生非氧化还原反应。(　　)(6)Fe(OH)2在空气中加热得到FeO。(　　)(7)Fe3O4只有氧化性，没有还原性。(　　)(8)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，所以不能通过化合反应制取Fe(OH)3。(　　)
2．下列物质中，不能由金属跟非金属单质直接化合得到的是(　　)A．Na2O2 B．NaClC．FeCl2 D．Fe3O4
解析：过氧化钠可由钠和氧气在加热条件下直接化合得到；氯化钠可由钠和氯气在加热条件下直接化合得到；氯化亚铁无法由金属铁跟Cl2直接化合得到，铁和氯气在加热条件下会生成氯化铁；四氧化三铁可由铁和氧气在点燃条件下直接化合得到。
3．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是(　　)
4．将铁粉放入盐酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液组成的混合液中，充分反应后，铁粉有剩余，则此时溶液中含有的大量阳离子是(　　)A．Cu2＋和Fe2＋ B．Fe2＋和Mg2＋C．Fe3＋和Fe2＋ D．H＋和Cu2＋
解析：混合溶液中加入铁粉发生如下反应：2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，铁和MgCl2溶液不能反应，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu，由于铁粉有剩余，故此时溶液中阳离子主要有Mg2＋和Fe2＋。
6.下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中，不正确的是(　　)A．氢氧化亚铁易被空气氧化B．氢氧化亚铁为灰绿色沉淀C．可利用右图所示装置制备氢氧化亚铁D．实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸
解析：氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，故A项正确；氢氧化亚铁为白色沉淀，不是灰绿色，故B项错误；氢氧化亚铁的制备要隔绝空气，可将氢氧化钠溶液滴入硫酸亚铁溶液中，故C项正确；将硫酸亚铁滴入氢氧化钠溶液中可制取Fe(OH)2，氢氧化钠溶液预先煮沸可以将其中的空气排净，故D项正确。
一 Fe2＋、Fe3＋的性质与检验[例1]　现有FeCl2和FeCl3的混合溶液，利用此溶液进行下面的实验。请回答下列问题：(1)探究Fe3＋的氧化性：取适量溶液于试管中，滴加几滴淀粉－KI溶液，反应现象为____________，离子方程式为___________________。(2)探究Fe2＋的还原性：取适量溶液于试管中，滴加几滴酸性KMnO4溶液，反应现象为______________________，反应的离子方程式为______________________________________。(3)制取FeCl3溶液：取适量溶液于试管中，向该溶液中加入试剂________(填名称)，离子方程式为____________________________。(4)制取FeCl2溶液：取适量溶液于试管中，向该溶液中加入试剂________(填名称)，离子方程式为____________________________。
2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋
酸性高锰酸钾溶液紫色褪去　
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　
状元随笔　(1)酸性KMnO4溶液既能氧化Fe2＋又能氧化Cl－，但是Fe2＋的还原性强于Cl－，因此滴加几滴酸性KMnO4溶液，只与Fe2＋反应。(2)除去FeCl3溶液中混有的FeCl2，可向溶液中加入足量氯水，使FeCl2转化为FeCl3。 (3)除去FeCl2溶液中混有的FeCl3，可向溶液中加入足量铁粉，使FeCl3转化为FeCl2。
[提升1]　证明某溶液只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是(　　)A．先滴加氯水，再滴加硫氰酸钾溶液后显红色B．先滴加硫氰酸钾溶液不显红色，再滴加氯水后显红色C．先加入铁粉，再滴加硫氰酸钾溶液不显红色D．只需要滴加硫氰酸钾溶液
解析：先滴加氯水，再滴加硫氰酸钾溶液后显红色，可能是原溶液中的Fe2＋被氯水氧化为Fe3＋或原溶液中本来就含有Fe3＋，故A错误；先滴加硫氰酸钾溶液不显红色，说明原溶液中不含有Fe3＋，再滴加氯水后显红色，说明Fe2＋被氯水氧化为Fe3＋，Fe3＋与SCN－反应使溶液显红色，原溶液中一定存在Fe2＋，故B正确；先加入铁粉，再滴加硫氰酸钾溶液不显红色，说明原溶液可能含有Fe2＋、Fe3＋，故C错误；只滴加硫氰酸钾溶液，若溶液不变色，说明原溶液中不含有Fe3＋，但无法确定是否含有Fe2＋，故D错误。
关键能力1.铁盐、亚铁盐的性质(1)Fe2＋既具有还原性又具有氧化性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe。①当Fe2＋遇到强氧化剂时，被氧化为Fe3＋，如2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。②当Fe2＋遇到C、Al、Zn、CO等还原剂时，可以被还原为Fe，如Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe，FeO＋CO Fe＋CO2。(2)Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe。①Fe3＋被C、CO、Al等还原为Fe，如Fe2O3＋3CO 2Fe＋3CO2，Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3。②Fe3＋被Fe、Cu等还原为Fe2＋，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
2．含铁物质的分离与提纯
3.Fe2＋、Fe3＋的检验方法
状元随笔　Fe2＋的检验：加入K3[Fe(CN)6]溶液，产生带有特征蓝色的沉淀，说明有Fe2＋。
二 Fe(OH)2的制备[例2]　用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。Ⅰ.方法一：用FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。(1)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。(2)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长胶头滴管吸取不含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_____________________________。
避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
解析：Ⅰ.(1)常采用煮沸的方法除去蒸馏水中的O2。(2)因为Fe(OH)2在空气中易被O2氧化为Fe(OH)3，所以在制备Fe(OH)2时，若向FeSO4溶液中直接滴加NaOH溶液，会带入空气使制取的Fe(OH)2被氧化；若将盛有NaOH溶液的长胶头滴管插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，可以防止滴加NaOH溶液时带入空气，避免生成的Fe(OH)2接触O2。
Ⅱ.方法二：在如图所示装置中，用不含O2的NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4制备Fe(OH)2。(1)在试管A中加入的试剂是____________________。(2)在试管B中加入的试剂是__________________。(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管A和B中加入试剂，塞紧塞子，打开止水夹后的实验步骤是_________________________________________________。(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是______________________________________________。
不含O2的NaOH溶液
检验试管B出口处氢气的纯度，当排出的H2纯净时，再关闭止水夹
两试管中充满H2，且外界空气不易进入，可防止Fe(OH)2被氧化
解析：Ⅱ.制备Fe(OH)2时利用Fe与H2SO4反应产生的H2排尽装置中的空气，收集氢气验纯后，关闭止水夹，试管A中产生H2，压强增大，将A中溶液压入B中与NaOH溶液反应制备Fe(OH)2，Fe(OH)2沉淀在H2的氛围中不易被氧化，能较长时间保持白色。
[提升2]　如图所示，此装置可用来制取Fe(OH)2并观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 ml·L－1的硫酸溶液，其他试剂任选。填写下列空白：
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是________________________。(2)实验开始时先将活塞a________(填“打开”或“关闭”)。(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：_____________________________________。(4)实验完毕，打开b处活塞，通入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为____________________________。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
关闭活塞a，使FeSO4溶液压入B中进行反应
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析：在加药品时应先加固体，故A中应预先加入铁屑，铁屑与硫酸反应产生H2，产生的H2可排尽装置中的空气。关闭活塞a后，A中产生的H2将FeSO4溶液压入B中，在B中发生反应Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓，Fe(OH)2易被空气中的O2氧化，发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。若要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排尽装置中的O2或空气，并保证Fe(OH)2与O2或空气隔绝。
(5)下列各图示装置________(填序号)中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。
状元随笔　使Fe(OH)2能较长时间存在的关键在于反应物中基本不含氧气；反应体系能与空气隔离。
关键能力Fe(OH)2的制备1．制备原理用亚铁盐溶液与强碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。2．注意事项Fe(OH)2极易被空气氧化，制备前应尽可能地使所用溶液中不含氧气，制备过程中应尽可能地避免引入氧气或使生成Fe(OH)2的环境与空气隔绝。
3．操作要点(1)两种溶液均要现配现用，且所用蒸馏水应先煮沸，以排出溶解在水中的氧气。(2)利用油膜将水溶液与空气隔离开，或利用还原性气体将水溶液与空气隔开。(3)利用长胶头滴管将碱溶液直接送入盐溶液中(不是从容器口上方滴下)。
4．两种经典的制备装置(1)有机溶剂覆盖法：装置如图甲所示，实验中将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层密度小于水且不溶于水的液体如苯或煤油(不能用密度大于水的CCl4)，以防止空气中的氧气与Fe(OH)2接触发生反应。(2)还原性气体保护法：装置如图乙所示，实验中先打开止水夹a，利用A中生成的H2将装置内的空气排尽，一段时间后，夹住a，利用生成的H2将A中的亚铁盐溶液压入到B中与NaOH溶液反应。利用上述装置制备Fe(OH)2，可得到在较长时间内稳定存在的Fe(OH)2白色沉淀。
1．将下列物质溶于稀盐酸后，滴加硫氰酸钾(KSCN)溶液没有颜色变化，再加入氯水即呈红色的是(　　)A．Fe B．Fe2O3C．FeCl3 D．Fe(OH)3
解析：加入KSCN时溶液无明显现象，则溶液中没有Fe3＋，加入氯水后溶液变为红色，说明加入氯水后溶液中生成了Fe3＋，故原溶液中含有Fe2＋。
2．下列物质能通过化合反应直接制得的是(　　)①FeCl2　②FeCl3　③HClA．只有①② B．只有②C．只有①③ D．①②③
解析：Fe＋2FeCl3===3FeCl2、2Fe＋3Cl2 2FeCl3、H2＋Cl2 2HCl。
3．已知硝酸能将Fe2＋氧化为Fe3＋。某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定，实验过程及现象如图所示：现对A、B、C、D作出的如下推断中，不正确的是(　　)A．盐A一定是FeCl3B．白色沉淀B是AgClC．滤液C中一定含Fe3＋D．无法确定A中是否含有Fe2＋
解析：生成白色沉淀证明A中含Cl－，B为AgCl，A与酸化的AgNO3溶液反应生成C，C遇KSCN生成D(红色溶液)，则C中一定含Fe3＋，A中也可能含Fe2＋。因为A中加入了酸化的硝酸银溶液，相当于有硝酸存在，硝酸可以把Fe2＋氧化成Fe3＋。
4．有关铁与水反应的说法中，正确的是(　　)A．在任何条件下，铁与水均不发生反应B．Fe与热水反应可生成可燃性的H2C．在高温时，铁与水蒸气反应的方程式为2Fe＋3H2O(g) Fe2O3＋3H2D．铁与高温水蒸气反应后生成的固体溶于H2SO4，所得溶液能使酸性高锰酸钾褪色
解析：Fe不能与热水反应，但能与高温水蒸气反应生成Fe3O4和H2，溶于稀硫酸后的溶液中含有Fe2＋，能使KMnO4溶液褪色。
5．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是(　　)A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋B．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋
解析：加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，则溶液中一定存在Fe2＋，一定不存在Fe3＋，由于Mg(OH)2也是白色沉淀，因此无法确定是否存在Mg2＋，所以D项正确。
6．如图所示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)A．①②③④ B．①②③C．①②④ D．②③④
解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。④中上面的苯阻止了空气进入。