铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物 课件 -2026-2027学年高一上学期化学鲁科版必修第一册

第2课时铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物课标定向1.结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解铁、铁的氧化物、铁的氢氧化物的物理性质及化学性质。(科学探究与创新意识)2.能从物质类别和价态两个视角研究物质,认识含铁物质在生产和生活中的应用,建立含铁物质性质和应用间的关系。(科学态度与社会责任)学习任务一铁的单质【新知导学】一、铁的物理性质色、态_______固体,有金属光泽熔、沸点熔、沸点_____,熔点为1535℃,沸点为2750℃密度7.86g·cm-3金属通性良好的导电、导热、延展性,但导电性比铜、铝___特性能被_____吸引银白色较高差磁铁二、从两个角度认识铁的化学性质1.从物质类别的角度认识铁的化学性质从铁单质类别角度,铁具有_____的通性:(1)与非金属单质反应①与O2反应:____________________,现象:__________________,生成_____固体物质。②与Cl2反应:____________________,现象:________________________。金属3Fe+2O2 Fe3O4剧烈燃烧,火星四射黑色2Fe+3Cl22FeCl3剧烈燃烧,生成棕褐色的烟(2)与酸反应与非氧化性酸,如盐酸、稀硫酸反应的离子方程式:___________________。(3)与盐溶液反应与CuSO4溶液反应(离子方程式):___________________。

[思考]在富含油脂的食品中,常用铁粉作抗氧化剂,原因是什么?提示:铁粉能有效防止其因氧化而变质。Fe+2H+===Fe2++H2↑Fe+Cu2+===Fe2++Cu

上述反应中,铁的化合价的变化有何异同?为什么会有这样的异同?提示:+3

+2

+2

+2。铁与氧化性较弱的氧化剂反应,铁失去2个电子生成+2价铁的化合物,与氧化性较强的氧化剂反应,铁失去3个电子生成+3价铁的化合物。[结论](2)铁和水蒸气的反应实验现象①用火柴点燃肥皂液,听到_____声②固体仍为_____实验结论产物为__________实验原理(化学方程式)___________________________爆鸣黑色H2和Fe3O43Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2[思考](1)肥皂液在该实验中起什么作用?提示:肥皂液起“收集”氢气的作用。(2)湿棉花在该实验中起什么作用?提示:在受热时提供反应所需的水蒸气。【总结升华】铁的化学性质[特别提醒]铁的变价【即学即练】1.易错辨析(1)Fe粉具有还原性,可用作抗氧化剂。()提示:Fe粉能够与空气中的氧气发生反应,失去电子,表现还原性,因此可用作抗氧化剂,除去氧气,防止物质氧化变质。(2)给定条件下,能实现转化:Fe FeCl2 Fe(OH)2。()提示:Cl2的氧化性很强,与变价金属反应产生高价态。Fe与Cl2在点燃时反应产生FeCl3,不能产生FeCl2,因此不能在给定条件下实现物质之间的转化关系。√×(3)铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4。

()提示:铁在纯氧中与氧气发生燃烧反应产生Fe3O4,在高温下Fe和水蒸气反应得到Fe3O4和H2。(4)Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3。()提示:因为碘单质的氧化性弱于三价铁,故Fe与I2反应生成FeI2。√×2.下列关于铁的性质的叙述不正确的是(

)A.铁在氧气中燃烧生成的氧化物的主要成分是Fe3O4B.铁丝不论在空气中还是在纯氧中都不会燃烧C.因为铁在潮湿的空气中生成的氧化物非常疏松,不能保护内层的金属,故铁制品需要涂保护层D.铁与稀硫酸反应的离子方程式:Fe+2H+===Fe2++H2↑【解析】选B。铁在氧气中可燃烧生成氧化物,其主要成分是Fe3O4,A不符合题意;铁丝在空气中不燃烧,呈红热状态,在纯氧中可以燃烧,生成黑色固体Fe3O4,B符合题意;铁在潮湿的空气中会生锈,其主要成分是Fe2O3,由于非常疏松,不能将内层金属铁与空气隔绝,故需涂保护层,C不符合题意;铁的活动性排在H之前,稀硫酸为非氧化性酸,二者反应的离子方程式为Fe+2H+===Fe2++H2↑,D不符合题意。学习任务二铁的氧化物和铁的氢氧化物【新知导学】一、铁的氧化物1.物理性质化学名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁铁元素化合价_____________俗称—________________色、态___色粉末_____色粉末___色晶体用途瓷器的色素油漆、涂料、作红色颜料磁性材料+2+3+2、+3铁红磁性氧化铁黑红棕黑[思考]Fe3O4中Fe2+、Fe3+的个数之比是多少?提示:Fe3O4中Fe2+、Fe3+的个数之比是1∶2,利用原子守恒和电荷守恒。[特别提醒]Fe3O4不属于碱性氧化物,有固定的组成,属于纯净物,不是混合物。Fe3O4可看成FeO·Fe2O3。2.化学性质(1)从物质类别的角度,铁的氧化物都能和酸反应生成相应的盐和水。分别写出FeO、Fe2O3及Fe3O4与盐酸反应的离子方程式:①_____________________②________________________③_____________________________FeO+2H+===Fe2++H2OFe2O3+6H+===2Fe3++3H2OFe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O(2)从化合价的角度,铁的氧化物都具有_______,其中FeO中Fe元素价态为+2价,化合价还可以升高,具有_______。①FeO不稳定,在空气中受热被氧化生成Fe3O4,FeO在反应中表现_______。②铝热反应氧化铁粉末与铝粉在高温下发生反应,并放出大量的热,反应的化学方程式为Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3,此反应可用于_________,Fe2O3在反应中表现_______。氧化性还原性还原性焊接钢轨氧化性[思考]若将氧化铁换成氧化镁能否发生上述铝热反应呢?提示:否。因为金属的活泼性:Mg>Al,故Al不能和MgO发生铝热反应置换出金属Mg。二、铁的氢氧化物1.制备实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁的装置如图所示:序号甲乙现象__________________有_________生成,在空气中迅速变成_____色,最后变成_______离子方程式_____________________________________________;_______________________________有红褐色沉淀生成白色沉淀灰绿红褐色Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

[总结]项目Fe(OH)2Fe(OH)3颜色____________溶解性难溶难溶状态固体固体白色红褐色2.化学性质(1)与强酸(非氧化性酸)的反应Fe(OH)2与盐酸反应的离子方程式:__________________________,Fe(OH)3与盐酸反应的离子方程式:__________________________。(2)热稳定性(不稳定)Fe(OH)3受热分解的化学反应方程式:_______________________。(3)相互转化在空气中,Fe(OH)2能够迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,_______________。化学方程式为______________________________Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O2Fe(OH)3

Fe2O3+3H2O最后变成红褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3【教材微拓】(溯源教材·P89交流·研讨)铝热剂与铝热反应(1)铝热剂是指铝粉和某些金属氧化物的混合物,如铝粉与Fe3O4、Cr2O3、V2O5等。反应的化学方程式如下:8Al+3Fe3O4

9Fe+4Al2O3,2Al+Cr2O3

2Cr+Al2O3,10Al+3V2O5

6V+5Al2O3。(2)铝热反应:铝热剂在高温条件下发生剧烈反应并放出大量热的化学反应。(3)实验操作步骤:将铝粉和氧化铁粉充分混合→装于湿润的纸漏斗中→撒上氯酸钾,插入镁条→点燃镁条。如图所示:①铝热反应的特点是反应放出大量的热,使生成的金属呈液态。②氯酸钾和镁条的作用:助燃剂,镁条燃烧放热达到反应所需要的高温条件,氯酸钾受热分解产生氧气,促进燃烧。【总结升华】1.铁的氧化物物质名称氧化亚铁四氧化三铁氧化铁化学式FeOFe3O4Fe2O3俗名—磁性氧化铁铁红色态黑色粉末黑色晶体红棕色粉末Fe价态+2+2,+3+3物质名称氧化亚铁四氧化三铁氧化铁与HCl反应FeO+2H+===Fe2++H2OFe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2OFe2O3+6H+===2Fe3++3H2O与H2反应FexOy+yH2

xFe+yH2O与CO反应FexOy+yCO

xFe+yCO22.铁的氢氧化物物质名称氢氧化铁氢氧化亚铁化学式Fe(OH)3Fe(OH)2色、态红褐色固体白色固体水溶性均不溶于水与盐酸反应Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2OFe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O稳定性2Fe(OH)3

Fe2O3+3H2O在空气中易被氧化为Fe(OH)3转化关系4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

[特别提醒](1)Fe3O4是一种特殊的氧化物,既有+2价铁,也含有+3价铁,并且+2价和+3价铁的个数比为1∶2。(2)已知:HI溶液具有强酸性,I-具有还原性,+3价的铁具有强氧化性,所以Fe2O3、Fe(OH)3与HI的反应并非简单的复分解反应,而是氧化还原反应,如2Fe(OH)3+6H++2I-===2Fe2++I2+6H2O。【即学即练】1.易错辨析(1)氧化铁、氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物。()提示:氧化铁、氧化亚铁都能与酸反应生成盐和水,符合碱性氧化物的定义。(2)Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3,所以不能通过化合反应制得Fe(OH)3。()提示:Fe(OH)3可以通过化合反应4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3来制备。(3)Fe(OH)2在空气中加热,可得到FeO。()提示:Fe(OH)2具有还原性,在空气中加热最终可得到Fe2O3。√××2.下列关于铁的重要化合物说法正确的是(

)A.Fe(OH)2是灰绿色沉淀B.既可以通过复分解反应,又可以通过化合反应制备FeCl3C.Fe(OH)3胶体的制备方法是将饱和FeCl3滴入NaOH溶液中D.Fe2O3可以与水反应生成Fe(OH)3【解析】选B。Fe(OH)2是白色沉淀,在被氧化过程中会呈现灰绿色,故A错误;Fe2(SO4)3与BaCl2反应可生成FeCl3,属于复分解反应,Fe与Cl2反应生成FeCl3,属于化合反应,故B正确;Fe(OH)3胶体的制备方法是将饱和FeCl3滴入沸水中继续加热至红褐色,故C错误;Fe2O3与水不反应,故D错误。探究性实验(二)

Fe(OH)2的制备[情境]氢氧化亚铁的制备:下图是制备Fe(OH)2的改进方案:【问题探究】【探究点一】操作改进1.实验室在配制制取Fe(OH)2所需要的FeSO4、NaOH溶液时,所用蒸馏水需要事先煮沸,为什么?提示:去除溶解在水中的氧气。2.用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时应该注意什么?提示:由于Fe2+具有较强的还原性,易被氧化为Fe3+,故最好在配好的溶液中加一枚铁钉或适量铁屑以防止其氧化。3.当向FeSO4溶液中滴加NaOH溶液时,需要用胶头滴管插入FeSO4溶液液面以下,再挤出NaOH溶液(如图所示)这样操作的原因是什么?装置中苯的作用是什么?提示:空气中含有大量的O2,为防止生成的Fe(OH)2沉淀与空气接触,需将吸取NaOH溶液的胶头滴管放入液面以下后再挤出;苯的作用是隔绝空气,防止Fe2+被氧化。4.是否可将装置中的苯换成四氯化碳来隔离空气?提示:可换成煤油和植物油,但不能换成四氯化碳,因为四氯化碳的密度比水大,不能起到隔离空气的目的。【探究点二】装置改进1.对于改进装置②,实验开始时,应该如何向试管中加入试剂?为什么?提示:应该先加入稀硫酸,一段时间后再加入NaOH溶液;目的是利用产生的H2赶尽溶液中的空气及液面上方空气。2.改进装置②能较长时间观察到白色沉淀的原因是什么?提示:铁粉与稀硫酸反应生成的H2排出了装置内的空气,同时试管内剩余的H2起到保护气的作用,防止Fe(OH)2与O2接触被氧化,因此能较长时间观察到白色沉淀。3.改进装置③中,如何操作就能长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀?提示:先打开止水夹a,利用反应产生的H2将装置内的空气排出,待导管b排出的气体验纯后,再关闭止水夹a,产生的H2使试管A中气压大于外界气压,把试管A中的液体压入试管B中,新生成的FeSO4与NaOH溶液反应得到Fe(OH)2白色沉淀。即操作方法为先打开止水夹a,待导管b排出的气体验纯后,再关闭止水夹a。[归纳总结]防止Fe2+和Fe(OH)2被氧化的具体措施(1)硫酸亚铁溶液应现配现用。(2)在配制氢氧化钠溶液时,不要摇动容器,以减少空气的溶入,也可将氢氧化钠溶液加热煮沸。(3)胶头滴管中最好吸满氢氧化钠溶液,滴管尖端应伸入硫酸亚铁溶液的液面以下。(4)不要将滴管中的溶液全部挤出,以防空气进入溶液引起氧化。【变式演练】图为Fe(OH)2制备实验的改进装置,使用该装置将能在较长时间内观察到白色絮状沉淀。关于此实验,下列说法正确的是(

)A.装入药品后应关闭止水夹,等反应完成后再打开止水夹B.此装置是通过H2的排出使A中压强减小,从而将B中的烧碱吸入A中产生Fe(OH)2C.H2的作用是排尽装置内的空气和将A中溶液压入B中D.在药品用量上硫酸应过量,使铁粉能充分反应完【解析】选C。装入药品后应该打开止水夹,让铁与稀硫酸反应生成的氢气将装置中空气排净,避免后来生成的氢氧化亚铁被氧化,故A项错误;该装置是利用铁与稀硫酸反应生成的氢气将A中硫酸亚铁溶液压入B中,从而使硫酸亚铁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁,故B项错误;根据实验装置可知,本实验中氢气的作用有先将装置中空气排净,然后关闭止水夹后将A中液体压入B中,故C项正确;亚铁离子易被氧化,为了避免硫酸亚铁被氧化,该实验中铁粉应该过量,故D项错误。课堂检测1.(2025·文昌高一检测)我国宋代《开宝本草》中记载了中药材铁华粉的制作方法:取钢煅作叶,如笏或团,平面磨错令光净,以盐水洒之,于醋瓮中阴处埋之一百日,铁上衣生,铁华成矣。下列说法错误的是(

)A.“取钢煅作叶,如笏或团”说明金属铁有较好的延展性B.“平面磨错令光净”的目的是除去表面的铁锈C.“铁上衣生”的原因是铁被氧气氧化D.中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁【解析】选C。把钢煅作或长或圆的叶子形状,说明金属铁有良好的延展性,故A正确;中药材铁华粉的主要成分是醋酸亚铁,故开始要除去铁锈,防止三价铁影响产物纯度,故B、D正确;金属铁在醋瓮中密封保存,隔绝空气,不能与氧气反应,故C错误。2.在稀硫酸中加入适量铁粉,反应完全后再加入适量氢氧化钠溶液,放置片刻,从反应体系中观察到颜色变化是(

)A.无色→灰绿色→红褐色B.无色→浅绿色→白色→灰绿色→红褐色C.灰绿色→绿褐色→蓝色D.无色→白色→浅绿色→灰绿色→红褐色【解析】选B。稀硫酸是无色溶液,加入铁粉发生反应:Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑生成硫酸亚铁溶于水,溶液中的Fe2+呈浅绿色;加入氢氧化钠溶液后,有离子反应:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓。氢氧化亚铁为难溶于水的白色沉淀,易跟空气中的氧气发生反应:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3;氢氧化铁是红褐色沉淀,当氢氧化亚铁没有完全被氧化时,观察到的颜色是灰绿色。3.有一块铁的“氧化物”样品,用140mL5.0mol·L-1盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收0.56LCl2(标准状况下),恰好使其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则该样品可能的化学式为(

)A.Fe4O5

B.Fe3O4

C.Fe5O7

D.Fe2O3

4.有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应,观察Fe(OH)2颜色的实验。实验时,往100mL的大试管中先加40mL煤油,取2粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡皮塞,通过长颈漏斗加入FeSO4溶液(不含Fe3+)使煤油的液面至橡胶塞,并夹紧弹簧夹(如图所示)。下列说法错误的是(

)A.用过氧化钠代替钠也可以观察到此现象B.大试管下层溶液出现白色沉淀,并可持续较长时间C.长颈漏斗中的液面会上升且钠在煤油和FeSO4溶液的液面分界处上下浮动D.该反应同时也能说明钠不能与硫酸亚铁溶液发生置换反应生成铁单质【解析】选A。过氧化钠与水反应可以生成氧气,氧气能将氢氧化亚铁氧化生成氢氧化铁而不能长时间观察到白色沉淀,A错误;钠与水反应生成氢氧化钠,氢氧化钠与硫酸亚铁反应生成氢氧化亚铁白色沉淀,由于没有氧气的存在,所以可以长时间观察到白色沉淀,B正确;钠与溶液中的水反应生成氢气,导致钠在煤油和FeSO4溶液的液面分界处上下浮动,且气体将试管中的液体压入长颈漏斗,因此长颈漏斗中的液面上升,C正确;该反应中无铁单质生成,即钠不能与硫酸亚铁溶液发生置换反应生成Fe单质,D正确。5.(2025·石嘴山高一检测)某化工厂欲以工业生产废料(金属铁、铝及其氧化物)为原料制取PAFC(聚合氯化铁铝)[AlFe(OH)n