化学必修 第一册第三章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物课堂教学ppt课件

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第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
新课标人教版必修第一册
1、铁的单质2、铁的重要化合物3、铁的重要化合物与铜
走进《必修1》，探索无机世界的奥秘，从学习铁及其化合物开始！
Fe2O3是红棕色粉末用Fe2O3制成的红棕色涂料 FeO是一种黑色粉末，不稳定，在空气里会迅速被氧化为Fe3O4。 Fe3O4是一种复杂的化合物，是具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁，是磁铁矿的主要成分。
铁与氧气的反应生成Fe3O4
铁的存在：铁在地壳中的含量仅次于铝，主要以+2和+3价化合物的形式存在。
+2 +3 +2 +3
(1)铁的氧化物的性质
FeO ＋ 2H+ === Fe2+＋H2O
Fe2O3 ＋ 6H+ === 2Fe3+ ＋ 3H2O
Fe3O4 ＋ 8H+ === Fe2+ ＋ 2Fe3+ ＋ 4H2O
高温都能被还原剂C、CO等还原成Fe单质
FeO和Fe2O3是碱性氧化物，与非氧化性酸反应生成亚铁盐或铁盐。
Fe3O4实际上属于盐类，可表示为Fe(FeO2)2。
(1)铁的氧化物的性质①与氧化性酸的反应：如与稀硝酸的反应
3FeO ＋NO3- ＋10H+ === 3Fe3+＋NO↑＋5H2O
3Fe3O4＋NO3-＋28H+ === 9Fe3+＋NO↑＋14H2O
②氧化物间的相互转化：Fe2O3 和 Fe3O4 性质稳定， FeO不稳定，受热时讯速被氧化为Fe3O4。
③易被还原：高温时，都能被C、CO、H2等还原剂还原成Fe单质。用 FexOy表示铁的氧化物
ⅱ.铁红：用于制红色油漆、涂料和油墨
(2)铁的氧化物的用途
①氧化铁(Fe2O3) ：红棕色粉末ⅰ.赤铁矿：作为冶炼金属铁的原料
图3-7 (P71)：氧化铁作外墙涂料
③四氧化三铁(俗称磁性氧化铁、Fe3O4)：黑色晶体，用于制录音磁带和电讯器材。
②氧化亚铁(FeO) ：黑色粉末，用作色素；用于化妆品、刺青墨水，使瓷器釉层呈绿色)
FeCl3中有红褐色沉淀； FeSO4中白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
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。
FeSO4＋2NaOH＝Fe(OH)2↓＋3Na2SO4
FeCl3＋3NaOH＝Fe(OH)3↓＋3NaCl
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O ＝4Fe(OH)3
Fe3+＋3OH- ＝Fe(OH)3↓
Fe2+ ＋ 2OH- ＝Fe(OH)2↓
白色絮状沉淀→迅速变成灰绿色→最后变成红褐色
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O ＝4Fe(OH)3
①Fe(OH)2和Fe(OH)3的生成
(1)铁的氢氧化物的制备
图3-8(课本P71)：Fe(OH)2和 Fe(OH)2的生成
思考1、为什么实验中生成Fe(OH)2白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色呢？
反应原理： Fe2+ ＋ 2OH- ===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O ===4Fe(OH)3
思考2、制取Fe(OH)2时应注意什么问题？实验时如何操作？
正二价铁具有还原性，容易被溶解在溶液中的氧气氧化成正三价的铁。
制取Fe(OH)2应防氧化
思考与讨论(课本P72)
②氢氧化亚铁的制备 ——防氧化制备原理：
制备方案：ⅰ.试剂：使用新配制FeSO4溶液(保存时加少量铁粉、滴加几滴稀硫酸)和新配制NaOH溶液。
Fe2+＋2OH-===Fe(OH)2↓
ⅳ.滴加NaOH操作：滴加NaOH溶液的长胶头滴管的尖端插入FeSO4溶液的液面以下。
ⅲ.隔绝空气：在试管中FeSO4溶液液面上预先注入一层植物油(或苯)，防空气中氧气氧化。
ⅱ.蒸馏水：把配制溶液使用的蒸馏水事先加热煮沸一段时间，冷却后用于配制溶液。
常见的几种制备氢氧化亚铁的装置
②氢氧化亚铁的制备 ——防氧化制备装置：
ⅰ.隔绝空气：隔绝空气防氧化
ⅱ.排除空气：排除空气防氧化
思考3、用如图所示的方法制取Fe(OH)2，最终为何没有得到预想中的白色沉淀？
②氢氧化亚铁的制备 —防氧化
Fe2+＋OH- === Fe(OH)2↓
Fe(OH)2同时还发生氧化反应
4Fe(OH)2＋2H2O ＋ O2 === 4Fe(OH)3
思考4、若要制得纯净的Fe(OH)2，最问题的关键是什么？如何解决呢？
白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
滴管插入试管中的液面以下来防氧化
训练1、下列各图示中，能够较长时间的看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)
A．①②　 B．①③ C．②③ D．①②③
Fe(OH)2＋2H+ === Fe2+ ＋2H2O
Fe(OH)3＋3H+ === Fe3+＋3H2O
(2)铁的氢氧化物的性质
①铁氢氧化物与可溶性酸的反应
ⅰ.跟非氧化性酸的反应：如稀硫酸、盐酸
ⅱ. Fe(OH)2跟氧化性酸的反应：如稀硝酸
与非氧化性酸反应，反应前后铁元素的化合价没有变化。
3Fe(OH)2＋10HNO3 ===3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O
3Fe(OH)2＋10H+＋NO3- ===3Fe3+＋NO↑＋8H2O
②铁氢氧化物不稳定性：受热易分解
ⅲ. Fe(OH)3跟还原性酸的反应：如氢碘酸
2Fe(OH)3 ＋ 6H+ ＋2I- === 2Fe2+＋6H2O＋I2
2Fe(OH)3 ＋ 6HI === 2FeI2 ＋ 6H2O＋I2
与氧化性酸反应，铁元素的化合价最终为高价态的+3价。
与还原性酸反应，铁元素的化合价最终为低价态的+2价。
4Fe(OH)2 ＋ O2 ＋ 2H2O === 4Fe(OH)3
白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。
Fe2+ ＋ 2OH- === Fe(OH)2↓
Fe(OH)2 ＋ 2H+ === Fe2+ ＋ 2H2O
Fe(OH)3 ＋ 3H+ === Fe3+ ＋ 3H2O
(1)Fe3+、Fe2+的检验
FeCl3溶液由黄色(或棕黄色)变成红色(或血红色)； FeCl2溶液颜色(浅绿)无明显变化
在2支试管里，分别加入 5ml FeCl2溶液和 5 ml FeCl3溶液，各滴加几滴KSCN溶液，观察现象并记录。
Fe3+＋3SCN- === Fe(SCN)3
图3-9 (P68)：Fe3+、Fe3+的检验
Fe3+ Fe2+
(1)Fe3+、Fe3+的检验
溶液由黄色(或棕黄色)变成红色(或血红色)
溶液颜色(浅绿)无明显变化
① Fe2+的检验方法
ⅰ.用KSCN溶液检验Fe2+
滴入KSCN溶液，溶液颜色无变化；滴加氯水溶液呈血红色。
氯水改为H2O2先变红后褪色，最终溶液呈黄色
ⅱ.用NaOH溶液检验Fe2+
2Fe2+＋Cl2=== Fe3+ ＋2Cl-
滴入NaOH溶液，有白色絮状沉淀，白色沉淀又迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。
Fe2+＋2OH- === Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3
若H2O2代替氯水，必须控制好H2O2溶液的用量。且溶液最终呈黄色， H2O2不能使Fe3+褪色
ⅰ.用KSCN溶液检验Fe2+：滴入KSCN溶液，无明显现象，再滴加氯水，溶液呈红色。
ⅱ.用NaOH溶液检验Fe3+
滴入NaOH溶液，有红褐色沉淀产生
Fe3+＋3OH- === Fe(OH)3↓
② Fe3+的检验方法
③混合离子中Fe3+或Fe2+的检验
ⅰ. Fe3+的检验：含有Fe3+和Fe2+的溶液中，检验Fe3+的存在。
滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，证明有溶液中有Fe3+存在。
Fe2+不影响用KSCN溶液检验Fe3+
ⅱ. Fe2+的检验：含有Fe3+和Fe2+的溶液中，检验Fe2+的存在。
检验方法： 滴加紫红色酸性KMnO4溶液，紫红色褪去溶液呈黄色，证明有溶液中有Fe2+存在。
5Fe2+＋MnO4-＋8H+=== 5Fe3+＋Mn2+＋4H2O
若用氯水和KSCN溶液检验Fe2+，Fe3+影响用KSCN溶液对Fe2+的检验
实验现象：ⅰ.Fe3+被还原：溶液由棕黄色(或黄色)变为浅绿色。滴加几滴KSCN溶液无明显现象。 ⅱ.Fe2+被氧化：溶液(含KSCN)由浅绿变为红色
(2)Fe3+和Fe2+的转化
图3-10 (P68)离子的转化
在盛有 2 ml FeCl3溶液的试管里加入少量铁粉振荡试管。充分反应后，滴入几滴KSCN溶液，观察并记录现象。把上层清液倒入另一支试管中，在滴入几滴氯水，又发生了什么反应。
这里溶液含有KSCN，应该由浅绿色变为血红色。
溶液由棕黄色变为浅绿色。
溶液变为血红色或红色。
2Fe3+ ＋ Fe===3Fe2+
2Fe2+＋Cl2 ===2Fe3+＋2Cl-
Fe3+＋3SCN- ===Fe(SCN)3
①Fe3+被还原： Fe3+具有氧化性，能被Fe单质还原剂还原。
②Fe2+被氧化： Fe2+既有氧化性又有还原性，主要表现还原性，能被Cl2等氧化剂氧化。
2Fe2+＋Cl2==2Fe3+＋2Cl-
Fe3+＋3SCN -==Fe(SCN)3
图3-10 (P68)：离子转化
Fe3+能被Cu单质还原。
2Fe3+ ＋ Cu===2Fe2+ ＋ Cu2+
思考与讨论 (课本P69)
Fe3+ 和Fe2+在一定条件下可以相互转化：
2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl-
讨论1、Fe、FeSO4和Fe2(SO4)3三种物质中，哪种物质可做氧化剂？哪种可做还原剂？哪种既可做氧化剂又可做还原剂？写出相应的化学反应方程式，并加以说明。
Fe2+ ＋Mg===Mg2+ ＋ Fe
讨论2、请用图示方法归纳Fe、Fe3+和Fe2+三者之间的相互转化关系？
请改写成相应的化学反应方程式！
ⅰ. Fe：只具有还原性ⅱ. Fe3+：只具有氧化性ⅲ.Fe2+：既具有氧化性又具有还原性
c .强还原剂：Al、Zn、H2、C、CO等
d.弱还原剂：Fe、Cu、S2-、SO32-、I-等
b.强氧化剂：O2、 Cl2、 Br2、HNO3、H2O2、ClO-、KMnO4(H+) 等
a.弱氧化剂：I2、H+ 、Cu2+ 、Ag+、S 、 Fe3+等
O2 、H2O与Fe在一定条件下反应，生成的产物均是Fe3O4
(1)Fe3O4中的Fe的化合价有+2和+3价，故Fe3O4为混合物(　　)(2)Fe(OH)2在空气中易转化为Fe(OH)3，说明Fe(OH)2易被还原。(　　)(3)Cu与Fe3+的反应为置换反应。(　　)(4)FeCl3与Fe的反应体现了Fe3+的氧化性 (　 )
训练2．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)
训练3．下列关于Fe2+和Fe3+的叙述中，错误的是(　　) A．Fe2+的水溶液为浅绿色 B．Fe3+的水溶液为棕黄色 C．Fe2+具有还原性和氧化性 D．向含Fe3+溶液中滴入含SCN-的溶液，立即出现红色沉淀
(3)含铁物质的分离与提纯
滴加过量氯水或通入过量Cl2。
先加过量铁粉，后过滤。
一般地，加入的试剂要过量，且滴加的试剂与原物质状态不同，便于分离。
①Fe2+保存：应密封保存，加入铁粉(滴几滴对应的酸)防氧化。② Fe3+保存：加入对应的酸，防水解。
H2O2作氧化剂最好，不引入杂质；但价格高。
(4)铁盐、亚铁盐的保存
均能与非氧化性酸反应，其中FeO、Fe3O4能与氧化性酸反应。
Fe3+＋3OH-＝Fe(OH)3↓
(2)铁的氢氧化物的性质 铁的氢氧化物均能与酸反应、具有不稳定性易分解；氢氧化亚铁还能被氧化性酸氧化。
3、铁盐、亚铁盐：Fe3+有氧化性，Fe2+既有氧化性，又有还原性，以还原性为主。
(1)铁离子的检验① Fe3+的检验：用KSCN溶液检验Fe3+②Fe2+的检验：用KMnO4溶液检验Fe2+
(2)铁离子转化：Fe、Fe2+、Fe3+之间在一定条件下可以相互转化。
2Fe3+ ＋ Fe === 3Fe2+
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O ===4Fe(OH)3
练习1、下列物质发生反应时，其离子方程式正确的是( )A. 三氯化铁溶液中加入过量铁粉 Fe3+ ＋ Fe＝2Fe2+B. 向氯化亚铁溶液中通入氯气 2Fe2+ ＋ Cl2 = 2Fe3+ ＋ 2Cl-C. 氯化铁溶液中通入硫化氢 2Fe3+ ＋ S2- = 2Fe2+ ＋ SD. 向盛硫化亚铁的容器中加入稀硝酸 FeS ＋ 2H+＝Fe2+ ＋ H2S↑
练习2、(双选)证明某溶液只含有Fe2+而不含Fe3+的实验方法是( ) A. 先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色 B. 先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色 C. 滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿，最后显红褐色 D. 只需滴加KSCN溶液
练习3．用一种试剂就可将AgNO3、KSCN、稀H2SO4、NaOH四种无色溶液区分开，这种试剂是( ) A．BaCl2溶液 B．FeCl2溶液 C．FeCl3溶液 D．Fe(NO3)3溶液