教师高中化学鲁科版必修一教学参考铁和其化合物省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第二章第四讲第二章第四讲 铁及其化合物铁及其化合物 第1页金属复习思绪金属复习思绪单质单质氧化物氧化物对应水化物对应水化物盐（一些主盐（一些主要）要）研究内容：研究内容：存在存在结构结构性质：物理性质、化学性质性质：物理性质、化学性质用途用途改变改变制备制备第2页在地壳中含量为第在地壳中含量为第_位位铁铁1 1、在周期表中、在周期表中位置位置第四面期第第四面期第VIII族，属过渡元素族，属过渡元素2 2、存、存在在游离态：少许存在于陨石中游离态：少许存在于陨石中化合态：化合态：3 3、物理性质、物理性质纯铁有很强抗腐蚀能力，能被磁铁吸引和磁纯铁有很强抗腐蚀能力，能被磁铁吸引和磁化化。一、铁存在、物理性质一、铁存在、物理性质+2、+3四四赤铁矿（赤铁矿（）、磁铁矿（）、磁铁矿（）、黄铁矿（）、黄铁矿（）、）、绿矾绿矾 ()()等等原子结构示意图原子结构示意图含有含有银白色银白色金属光泽和良好延展性，金属光泽和良好延展性，=7.86gcm-3，熔点熔点1535是电和热良导体是电和热良导体第3页4 4、铁化学性质、铁化学性质 (1)(1)铁与非金属单质反应反应铁与非金属单质反应反应:O2、Cl2、Br2、I2、S2Fe+3Cl2=2FeCl3点燃点燃3Fe+2O2Fe3O4Fe+SFeSFeI2FeI2注意：常温下铁被腐蚀生成铁锈，成份为注意：常温下铁被腐蚀生成铁锈，成份为Fe2O3nH2O2Fe+3Br22FeBr3第4页(2)(2)与水反应与水反应 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2高温高温对比对比2Na+2H2O=2NaOH+H22Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2常温下，纯铁与水不反应常温下，纯铁与水不反应高温时，与水蒸气反应高温时，与水蒸气反应第5页(3)与酸反与酸反应应与非氧化性酸反与非氧化性酸反应产应产生生氢氢气气如与稀如与稀H2SO4、盐盐酸（酸（浓浓、稀）反、稀）反应应离子方程式离子方程式Fe+2H+=Fe2+H2与氧化性酸反与氧化性酸反应应不生成不生成H2常温下，铁遇常温下，铁遇浓浓硫酸和硫酸和浓浓硝酸硝酸钝化钝化。Fe2H2SO4(浓浓)FeSO4SO22H2O2Fe6H2SO4(浓浓)Fe2(SO4)33SO26H2O若若Fe少许少许若若Fe过量过量要注意要注意Fe2+是是Fe3+和过量和过量Fe反应产物。反应产物。Fe和浓和浓H2SO4反应反应第6页3Fe8H2NO3=3Fe22NO4H2OFe4HNO3=Fe3NO2H2OFe和浓和浓HNO3反应反应Fe和稀和稀HNO3反应反应若若Fe少许少许若若Fe过量过量若若Fe少许少许若若Fe过量过量Fe6H3NO3Fe33NO23H2OFe4H2NO3Fe22NO22H2O第7页(4)与与盐盐溶液反溶液反应应与与CuSO4溶液：溶液：_。与与FeCl3溶液：溶液：_。2Fe3Cu=Cu22Fe22Fe3Fe=3Fe2提醒提醒因为铁是变价金属元素，它与氧化性不一样氧化因为铁是变价金属元素，它与氧化性不一样氧化剂反应时，其产物中铁元素化合价不一样：剂反应时，其产物中铁元素化合价不一样：(1)Fe被弱氧化剂如被弱氧化剂如S、I2、H、Fe3、Cu2等氧化为等氧化为Fe2；(2)Fe被强氧化剂如被强氧化剂如Cl2、Br2、HNO3、浓、浓H2SO4()等氧等氧化为化为Fe3。思索：思索：铁在相关反应中，其产物价铁在相关反应中，其产物价态为何不一样？有什么规律？态为何不一样？有什么规律？第8页二、铁主要化合物二、铁主要化合物 1.1.铁氧化物铁氧化物氧化物氧化物氧化亚铁氧化亚铁三氧化二铁三氧化二铁四氧化三铁四氧化三铁化学式化学式FeOFeOFeFe2 2O O3 3FeFe3 3O O4 4颜色状态颜色状态 粉末粉末 粉末粉末（有磁性）（有磁性）俗名俗名无无铁红铁红磁性氧化铁磁性氧化铁溶解性溶解性难溶于水难溶于水难溶于水难溶于水难溶于水难溶于水铁化合价与与HCl反反应应黑色黑色红棕色红棕色黑色晶体黑色晶体+2+3+2，+3FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2OFe3O4可写作可写作FeOFe2O3,但但Fe3O4不是不是FeO和和Fe2O3混合物混合物,Fe3O4是是纯净物纯净物第9页与与HNO3反反应应与与HI反反应应与与Al反反应应与与CO反反应应空气中稳定性3FeO10HNO3=3Fe2NO5H2O3Fe3O428HNO3=9Fe3NO14H2OFe2O33CO2Fe3CO2不稳定不稳定稳定稳定稳定稳定Fe2O36H=2Fe33H2OFeO2H=Fe2H2OFe2O36H2I=2Fe2I23H2O6FeOO22Fe3O42Al+Fe2O3Al2O3+3Fe8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe第10页Fe(OH)2Fe(OH)3色色态态 色固体色固体,难难溶溶于水于水 色固体色固体难难溶溶于水于水与与盐盐酸反酸反应应与与HNO3反反应应与与HI反反应应受受热热分解分解Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O白白 红褐红褐 3Fe(OH)210HNO3=3Fe3NO8H2O2Fe(OH)36H2I=2Fe2I26H2O二、铁主要化合物二、铁主要化合物 2.2.铁氢氧化物铁氢氧化物Fe(OH)33H=Fe33H2OFe(OH)22H=Fe22H2O2Fe(OH)3Fe2O33H2O第11页化学式化学式Fe(OH)2Fe(OH)3制法制法可溶性可溶性亚铁盐亚铁盐与碱溶与碱溶液反液反应应可溶性可溶性铁盐铁盐与碱溶液反与碱溶液反应应二者关系空气中，Fe(OH)2能够快速地被氧气氧化成_现象是_，Fe2+2OH-Fe(OH)2Fe3+3OH-Fe(OH)3生成生成白色沉淀白色沉淀快速变成快速变成灰绿色灰绿色,最终变成最终变成红褐色红褐色沉淀沉淀4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3 Fe(OH)3Fe3+3NH3H2O=Fe（OH）3+3NH4+第12页Fe弱氧化剂弱氧化剂H+、Cu2+、Fe3、S、I2还原剂还原剂Zn、Al、H2、CO强氧化剂：浓硫酸、强氧化剂：浓硫酸、HNO3、Cl2、Br2还原剂还原剂Fe、Cu、Zn、H2S、S2、SO2、l强氧化剂：强氧化剂：HNO3、Cl2、Br2、MnO4一一(H+)、O2、H2O2Fe2+Fe3+还原剂还原剂Al、H2、CO、C三、铁三三、铁三角角第13页1 1、FeFe只有只有还还原性原性强氧化剂强氧化剂Cl2、Br2、热浓、热浓H2SO4、HNO3等等弱氧化剂弱氧化剂S、I2、H、Cu2、Fe3等等Fe（+3）Fe（+2）FeFeFe反应后形成产物呈何价态，普通由以下原因来决定：反应后形成产物呈何价态，普通由以下原因来决定：第14页例：例：Fe2+Zn=Zn2+FeAl、CO、Zn等等Fe2+FeBr2、Cl2、O2、浓、浓H2SO4、HNO3等等MnO4-(H+)、H2O2、ClO-等等Fe2+Fe3+弱弱氧化性：氧化性：遇强还原剂时被还原成单质铁遇强还原剂时被还原成单质铁 强强还原性：还原性：遇较强氧化剂时被氧化成三价铁化合物遇较强氧化剂时被氧化成三价铁化合物2.2.+2+2价铁离子价铁离子 强还原性、弱氧化性强还原性、弱氧化性第15页2Fe2Cl2(Br2)=2Fe32Cl(Br)2Fe2+ClO-+2H2Fe3+Cl-2H2O5Fe28HMnO4=5Fe3Mn24H2O2Fe2H2O22H=2Fe32H2O3Fe24HNO3=3Fe3NO2H2O4Fe24HO2=4Fe32H2O常常见见Fe2转转化成化成Fe3离子方程式：离子方程式：第16页2Fe3+2I-2Fe2+I22Fe3+SO2+2H2O2Fe2+SO42-+4H+2Fe3+S2-2Fe2+S2Fe3+H2S2Fe2+S+2H+2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+2Fe3+Fe3Fe2+I-、SO2、S2-、H2S、Cu、Fe等等（溶液中）（溶液中）2Fe3+2Fe2+3.+3价铁离子价铁离子只含有氧化性只含有氧化性常常见见Fe3转转化成化成Fe2离子方程式离子方程式Al、CO、C、H2等等Fe3+FeFe2O33CO2Fe3CO22Al+Fe2O3Al2O3+2Fe （1 1）(2)(2)第17页Fe3+与与S2-、HS-、SO32、HSO3、I-，Fe2+与与NO3一一(H+)、MnO4一一(H+)、ClO-在溶液中因在溶液中因氧化还原反应氧化还原反应不能不能大量共存。大量共存。（1）判断离子共存）判断离子共存Fe2+、Fe3+均易水解，写出水解方程式，同时与均易水解，写出水解方程式，同时与CO32-、HCO3-、Al(OH)4等在溶液中等在溶液中双水解双水解不能大量共存。不能大量共存。四、铁三角应用四、铁三角应用2Fe3+3CO32-+3H2O2Fe(OH)3+3CO2Fe3+3Al(OH)4-3Al(OH)3+Fe(OH)(OH)3 3 Fe3+3+3HCO+3HCO3 3-Fe(OH)(OH)3 3+3CO+3CO2 2 Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+Fe2+2H2OFe(OH)2+2H+第18页Fe2+亚铁盐亚铁盐Fe3+铁盐铁盐加少许铁屑（预防加少许铁屑（预防Fe2+被氧化）被氧化）加少许对应酸加少许对应酸（预防（预防Fe2+水解）水解）Fe(NO3)2例外例外加少许对应酸加少许对应酸（预防（预防Fe3+水解）水解）(2)(2)盐溶液配制与保留盐溶液配制与保留第19页Fe3+3H2O（沸水）（沸水）Fe(OH)3(胶体）胶体）+3H+制取制取Fe(OH)3胶体胶体HClHCl气流中气流中 FeCl36H2OFeCl3+6H2O制备无水制备无水FeCl3(3)(3)物质制备物质制备加过量铁粉过滤加过量铁粉过滤 加氯水或加氯水或H2O2 加过量铁粉过滤加过量铁粉过滤(4)除杂除杂Fe2+(Fe3+)FeCl3(FeCl2)FeCl2(CuCl2)第20页五、五、FeFe3+3+、FeFe2+2+离子检验离子检验FeFe3+3+：加入：加入KSCNKSCN溶液，呈溶液，呈血红色，血红色，说明有说明有FeFe3+3+Fe33SCNFe(SCN)3(血血红红色色)FeFe3+3+溶液颜色：棕黄色或黄色溶液颜色：棕黄色或黄色FeFe2+2+溶液颜色：浅绿色溶液颜色：浅绿色FeFe2+2+：先加：先加KSCNKSCN溶液无现象，再加氯水，溶液变溶液无现象，再加氯水，溶液变成血红色。说明有成血红色。说明有FeFe2+2+Fe33SCNFe(SCN)3(血血红红色色)2Fe2Cl2=2Fe32Cl方法一方法一：物理物理方法方法化学方法化学方法第21页FeFe2+2+：加入氢氧化钠溶液，有白色絮状沉淀：加入氢氧化钠溶液，有白色絮状沉淀生成，在空气中快速变成生成，在空气中快速变成灰绿色灰绿色，最终变成，最终变成红红褐色，褐色，说明有说明有FeFe2+2+4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3灰绿色灰绿色白色白色 红褐色红褐色FeFe3+3+：加入氢氧化钠溶液，有加入氢氧化钠溶液，有红褐色沉淀红褐色沉淀生成，生成，说明有说明有FeFe3+3+Fe3+3OH-=Fe(OH)3(红褐色红褐色)方法二：方法二：Fe22OH=Fe(OH)2(白色沉淀白色沉淀)第22页FeFe3+3+：加入苯酚溶液，呈：加入苯酚溶液，呈紫色紫色，说明有，说明有FeFe3+3+FeFe2+2+：加入酸性加入酸性KMnKMn0 04 4溶液，溶液，紫色紫色退去，说明有退去，说明有FeFe2+2+方法三方法三思索：溶液中同时有思索：溶液中同时有Fe2+、Fe3+怎样检验？怎样检验？加入加入KSCNKSCN溶液，呈溶液，呈血红色，血红色，说明有说明有FeFe3+3+加入酸性加入酸性KMnKMn0 04 4溶液，溶液，紫色紫色退去，说明有退去，说明有FeFe2+2+第23页可采取办法可采取办法:1.用新配制用新配制FeSO4溶液溶液(溶解溶解FeSO4蒸馏水煮沸除去蒸馏水煮沸除去O2、加少许稀硫酸和一枚铁钉加少许稀硫酸和一枚铁钉)；2.在在FeSO4溶液液面上加入隔氧剂溶液液面上加入隔氧剂(如苯、植物油如苯、植物油)；3.碱液也要煮沸以除去溶解于水中碱液也要煮沸以除去溶解于水中O2；4.将吸有碱液胶头滴管插入亚铁盐溶液液面下。将吸有碱液胶头滴管插入亚铁盐溶液液面下。Fe(OH)2含有较强还原性，易被空气中含有较强还原性，易被空气中氧气氧化试验关键之处是隔绝空气、防氧气氧化试验关键之处是隔绝空气、防止接触止接触O2，预防，预防Fe2+和和Fe(OH)2被氧化被氧化重点突破：重点突破：Fe(OH)2制取方法制取方法第24页(2)在如图所表示装置中，用在如图所表示装置中，用NaOH溶液、溶液、铁屑、稀铁屑、稀H2SO4等试剂制备等试剂制备为了制得为了制得Fe(OH)2白色沉淀，在试管白色沉淀，在试管和和中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后试验步骤是试验步骤是_这么生成这么生成Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，沉淀能较长时间保持白色，理由是理由是_【答案答案】检验试管检验试管出口处排出出口处排出H2纯度，当排出纯度，当排出H2已经已经纯净时再纯净时再夹紧止水夹。夹紧止水夹。试管试管中反应生成中反应生成H2充满了试管充满了试管和试管和试管，且外界且外界O2不易进入不易进入。第25页电电解一段解一段时间时间后，能后，能够够看到看到U形管中有白色形管中有白色Fe(OH)2 2沉淀生成，沉淀生成，铁铁做阳极，石墨棒做阴极，做阳极，石墨棒做阴极，电电解液是解液是NaCl溶液、溶液、NaOH溶液溶液U形管中加入植物油目形管中加入植物油目标标是隔是隔绝绝空气。空气。此此时时将将电电源反接，源反接，则则会看到白色沉淀快速会看到白色沉淀快速变为变为灰灰绿绿色，色，最最终变终变成成红红褐色。褐色。(3)利用电解试验能够制得纯净利用电解试验能够制得纯净Fe(OH)2白色沉淀如图所表示，白色沉淀如图所表示，已知两电极材料分别为石墨和铁已知两电极材料分别为石墨和铁第26页 当当电电解液解液选选取取NaOHNaOH溶液溶液时时，在阳极，在阳极处马处马上上产产生白色生白色沉淀，当沉淀，当选选其它溶液其它溶液时时，只有迁移后二者相遇，只有迁移后二者相遇时时才才能能产产生沉淀生沉淀(大约在电池中部大约在电池中部)；阳极：阳极：Fe2e=Fe2，阴极：阴极：2H2O2e=H22OH或或电电解解质质溶液能直接提供溶液能直接提供OH当当Fe2与与OH接触接触时时，Fe22OH=Fe(OH)2当反接电源后，阳极当反接电源后，阳极4OH4e=2H2OO2，产产生生O2马马上把上把Fe(OH)2氧化氧化为为Fe(OH)3。方案解析方案解析第27页FeFe及化合物知识网络及化合物知识网络FeFe3O4FeCl2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)3H2O(g)COHClCl2HClHClCl2FeNaOHNaOHHClHClO2+H2O第28页