高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物公开课课件ppt

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物公开课课件ppt，共38页。PPT课件主要包含了铁的钝化应用等内容，欢迎下载使用。

1.进一步认识铁及其化合物的化学性质和Fe3+的检验方法，能由氢氧化亚铁性质实验分析并设计出制备氢氧化亚铁的实验，构建“铁三角”转化关系模型。 2.以铁及其化合物的性质为例，能从物质类别和元素价态的视角建立含变价元素物质的转化关系，丰富研究物质的思路和方法。 3.通过阅读硫酸亚铁药片说明书，培养获取信息和初步加工信息的能力，学会设计简单实验的方法。并从实际条件出发，解决生产、生活中的简单问题，进一步感受化学与生活的紧密联系和对人类所作的贡献。
♦已知铁直接与35%硝酸反应是很快的，但将一小块纯 铁放入盛70%浓硝酸的小烧杯中(室温)，铁在浓硝酸不 溶解。再用胶头滴管缓慢地向烧杯中加蒸馏水，直加到 溶液体积是原酸液的2倍，浓度约为35%，铁在这稀释后的硝酸还是不溶解。那么为什么浓度从70%慢慢降为35%就不反应了呢？困惑的法拉第拿起玻璃棒，想去翻动一下铁块，看看它是否出了什么问题。当它刚用玻璃棒的尖端触到铁块时，烧杯里发生了异常现象—铁块迅速地反应起来，就这样这种奇异的钝化现象被法拉第发现了，后来人们称这个实验为法拉第钝化实验。
铁单质的还原性和Fe3+的氧化性
活动一、探究铁单质的还原性
任务一、实验探究：铁与硝酸溶液、硫酸铜溶液反应的现象，并分析其原理是什么？完成下表内容。
铁丝表面有红色物质生成,溶液颜色变浅。
Fe+CuSO4=Cu+FeSO4
金属铁可以从盐溶液中置换出比它更不活泼的金属。
铁丝不断溶解，产生大量气泡，在试管口变为红棕色，溶液变为棕黄色。
Fe+4HNO3(稀）=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O2NO+O2=2NO2
铁单质可以被稀硝酸氧化成Fe3+盐
先无明显现。加热会继续反应，生成红棕色气体和棕黄色溶液。
先无明显现。加热继续反应，生成有刺激性气味的气体和棕黄色溶液。
铁遇冷浓硫酸钝化，加热继续反应。
室温，铁遇浓硝酸会发生钝化。
任务二、问题探究：将铁丝插入稀硫酸和稀硝酸的混合溶液中，可能发生哪些化学反应，其先后顺序时什么？
①足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：Fe＋NO3－＋4H＋==Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe==3Fe2＋、Fe＋2H＋==Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，该反应不再发生)。
②由于铁是变价金属元素，它与氧化性不同的氧化剂反应时，其产物中铁元素的化合价不同：Fe被弱氧化剂如S、I2、H＋、Fe3＋、Cu2＋等氧化为Fe2＋；Fe被强氧化剂如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4(△)等氧化为Fe3＋。
【典例1】下列有关铁的说法正确的是(　　) A．Fe在稀硝酸中发生钝化 B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可用于除去工业废气中的Cl2 C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色 D．镀锌铁不如镀锡铁耐腐蚀
【解析】常温下，Fe在浓硝酸中发生钝化反应，A项错误；铁和亚铁离子能将氯气还原为氯离子，从而除去工业废气中的氯气，B项正确；FeCl2溶液中含Fe2＋，NH4SCN可用于检验Fe3＋，向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液不会显红色，C项错误；镀锌铁因Zn比Fe活泼，镀层破损时Zn被腐蚀，镀锡铁因Fe比Sn活泼，因而镀层破损时是铁被腐蚀，所以镀锌铁比镀锡铁更耐腐蚀，D项错误。
【典例2】将0.02ml铁分别投入足量的下列物质中，在一定条件下 充分反应，产生氢气最多的是（ ） A．2ml/L稀硫酸 B．18.4ml/L硫酸 C．5ml/L硝酸 D．灼热的水蒸气
活动二、探究Fe3+的氧化性
任务一、实验探究：根据表格内容，完成相关实验，观察实验现象，并分析实验原理。
溶液颜色逐渐变深，滴加淀粉溶液后变蓝色
铜片逐渐溶解，棕黄色的溶液逐渐变为蓝色
2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
Fe3＋具有氧化性，能将碘离子氧化成I2，I2使淀粉变蓝色
2Fe3++2I-=2Fe2++I2,I2遇淀粉变蓝色
任务二、问题探究：Fe3＋具有氧化性，有何特点和规律？
①金属阳离子被还原不一定得到金属单质,如Fe3+被还原可以生成Fe,也可以被还原生成Fe2+。
②保存亚铁盐时,为了防止被氧化为铁盐,通常在溶液中加少量铁粉或铁钉。
④Na2FeO4具有很强的氧化性，非常有效地杀灭水中的病菌和病毒。 与此同时，自身被还原生成Fe(OH)3胶体能高效地除去水中的微细悬浮物。因此Na2FeO4既是 自来水的净水剂，又是消毒剂。
【典例1】取某含铁元素的固体A进行如下实验：
根据下列转化关系，下列叙述不正确的是( ) A．试剂1是KSCN溶液 B．试剂2可以是新制氯水 C．溶液B中只有Fe3＋无Fe2＋ D．溶液C到溶液F红色加深的原因是溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成 Fe3＋，使Fe3＋浓度增大
【典例2】将金属铁、铜投入FeCl3溶液中充分反应，下列对反应情况 设想的评价正确的是( )
亚铁盐的氧化性和还原性
活动一、探究亚铁盐的氧化性和还原性
任务一、实验探究：根据表格内容，完成相关实验，观察实验现象，分析实验原理。
浅绿色溶液逐渐变为无色，同时有黑色固体生成
铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色
Fe2＋＋Zn=Fe＋Zn2+
2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋
溶液由浅绿色变为棕黄色
溶液的紫色逐渐褪去，后溶液呈现血红色
5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++Mn2++4H2OFe3++ 3SCN-= Fe(SCN)3
Fe2＋＋Cl2=Fe3+＋2Cl-
Fe2＋具有还原性；Fe3＋与KSCN溶液反应成血红色溶液
任务二、问题探究：某溶液中加KSCN溶液，颜色无变化，再加氯水溶液变红，说明什么？发生的反应是什么？若溶液变红，然后加足量Fe粉，红色又褪去，说明什么？写出反应的离子方程式。
①颜色无变化，再加氯水溶液变红，说明原溶液中无Fe3＋，有Fe2＋，2Fe2＋＋Cl2==2Fe3＋＋2Cl－。
②若溶液变红，然后加足量Fe粉，红色又褪去，说明原溶液中有Fe3＋，2Fe3＋＋Fe==3Fe2＋。
【典例1】把表面有少量氧化物的铜片和铁片一起放入盐酸中，充 分反应后，所得溶液中的金属离子为（ ） A．Fe3＋和Cu2＋ B．Fe2＋和Cu2＋ C．Fe2＋和Fe3＋ D．Fe2＋
【解析】本题涉及的物质的性质有：CuO与盐酸的反应，Fe、Fe2O3与盐酸的反应，Fe3＋与Fe、Cu的反应，Fe与Cu2＋的反应等。表面氧化物较少，溶于盐酸后，生成的Fe3＋和Cu2＋较少，分别被Fe还原为Fe2＋和Cu，Cu与盐酸不反应，Fe与盐酸反应生成Fe2＋。
【典例2】已知氯气有强氧化性，能氧化Fe2+、Br-、I-等。又已知还原性 I->Fe2+>Br-。向含有Fe2+、I-、Br-的溶液中通入一定量氯气后，对所得溶 液中离子的成分分析正确的是（ ） A．I-、Fe3+、Cl- B．Fe2+、Cl-、Br- C．Fe2+、Fe3+、Cl- D．Fe2+、I-、Cl-
【解析】在氧化还原反应中，氧化剂先氧化还原性强的离子，再氧化还原性弱的离子，只含有I-、Fe2+、Br-溶液中通入氯气后，碘离子先被氧化，其次是亚铁离子，最后是溴离子。溶液中含有I-，就不会出现Fe3+， I-、Fe3+、Cl-不能共存，故A错误；通入氯气后，当亚铁离子存在，则溴离子一定不会参与反应，氯气做氧化剂，对应产物是氯离子，故B正确；当溶液中存在亚铁离子时，则一定会存在溴离子，故C错误；当溶液中存在亚铁离子时，则一定会存在溴离子，故D错误。
活动二、Fe(OH)2的制备
任务一、问题探究：为了提高皮革的耐曲折强度以及耐化学药剂和微生物的作用，常常使用绿矾作为鞣革剂。绿矾晶体(FeSO4·7H2O)由于保存不妥或长久放置，容易被空气中的氧气氧化而变质。为探究绿矾样品的变质情况，化学兴趣小组的同学设计了下列实验方案。 可供选择的试剂：硫氰化钾溶液、酸性高锰酸钾溶液、氯水、氢氧化钠溶液、氯化钡溶液、铁粉，请参与完成方案设计。 实验准备：取少量绿矾样品，用蒸馏水在烧杯中配成溶液。 ①如何证明绿矾已被氧化？ ②如何证明绿矾已完全被氧化 ③为了防止绿矾溶液被氧化，如何操作？
①取少量溶液，加入几滴硫氰化钾溶液，若观察到溶液变红色，则证明绿矾样品已被氧化。
②取少量溶液，加入几滴酸性高锰酸钾溶液，若观察到溶液不褪色，则证明绿矾样品完全被氧化。
③向溶液中加入适量铁粉。
原因：亚铁离子容易被空气中的氧气氧化成铁离子，与KSCN溶液反应生成红色的Fe(SCN)3溶液。
原因：若硫酸亚铁部分被空气中的氧气氧化成硫酸铁，仍能使酸性高锰酸钾溶液褪色，若全部被氧化成硫酸铁，则不与酸性高锰酸钾溶液反应褪色。
原因：实验室保存亚铁盐溶液常用方法，2Fe3＋＋Fe==3Fe2＋。
任务二、结合Fe(OH)2容易被空气中的氧气氧化成Fe(OH)3的性质，思考制备Fe(OH)2有哪些方法？
①有机覆盖层法：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苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。
②还原性气体保护法：用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。
③电解法：用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖一层苯(或煤油)，如图3所示。
【典例1】下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　) A．①②③ B．①②④ C．①②③④ D．②③④
【解析】Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，发生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O = 4Fe(OH)3。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。①、②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无法避免氧气与氢氧化亚铁的反应；④中液面加苯阻止了空气进入，能较长时间看到白色沉淀，选B。
【典例2】实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2，为了使生成的产物不 容易被氧化，下列说法不正确的是 ( ) A．配制FeCl2溶液和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸 B．可在FeCl2溶液的上面加一层苯，以隔绝空气 C．向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴不能伸入溶液内 D．产生Fe(OH)2沉淀后，不能振荡试管
【解析】A对，FeCl2溶液和烧碱溶液要现用现配，且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气，确保Fe(OH)2在无氧环境中生成。B对，在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层油，以隔绝空气。C错，向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中，防止氢氧化钠溶液接触空气而溶有氧气。D对，产生Fe(OH)2沉淀后，振荡，会增大沉淀与空气接触机会，使沉淀更易被氧化。
♦Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。
【小结】制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)
♦为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。
♦为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。
♦为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。
1．下列说法错误的是( ) A．浓硫酸在空气中敞口放置一段时间，浓度变小 B．铁片投入冷的浓硝酸中，铁片不溶解 C．钢片投入浓硝酸中，产生红棕色气体 D．石蕊溶液滴入稀硫酸中，溶液变蓝
【解析】A．浓硫酸具有吸水性，在空气中敞口放置一段时间，吸收空气中的水蒸气，浓度变小，故A正确；B．铁片投入冷的浓硝酸中，铁片钝化，铁片不溶解，故B正确；C．钢片投入浓硝酸中发生反应，硝酸被还原为红棕色二氧化氮气体，故C正确；D．石蕊遇酸变红，石蕊溶液滴入稀硫酸中，溶液变红，故D错误；选D。
2．在硫酸铁溶液中，加入a g铜完全溶解后再加入b g铁，充分反应后 得到c g残余固体，且a＞c，则下列说法中正确的是( )A．残余固体可能为铁和铜的混合物 B．最后得到的溶液可能含有Fe3＋C．残余固体是铁，溶液中一定不含Cu2＋ D．残余固体全部是铜
【解析】加入的a g铜由于发生反应：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋而全部溶解，如果这部分铜在加入b g铁后恰好被全部还原出来，则c应与a相等，题给条件中知a＞c，说明加入的a g铜没有全部被还原，溶液中还有Cu2＋，同时也说明加入的铁不足，加入的铁被氧化成Fe2＋；而Fe3＋由于不能与单质铜共存，在溶液中已经不再存在；则c g残余固体是铜，溶液中还存在Cu2＋、Fe2＋这2种金属阳离子，D项正确。
3．将过氧化钠投入FeCl2溶液中，可观察到的实验现象是（ ）A．有无色气体和白色沉淀生成 B．有无色气体和红褐色沉淀生成C．无气体产生，有沉淀生成 D．有气体产生，无沉淀生成
【解析】将过氧化钠投入FeCl2溶液中，过氧化钠会和水反应生成无色气体氧气和氢氧化钠，同时氧化亚铁离子生成铁离子，再结合氢氧根离子生成红褐色的Fe(OH)3沉淀，所以可以看到的现象是：有无色气体和红褐色沉淀生成，B正确。合理选项是B。
4．甲同学用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2；乙同学用如图装置制备Fe(OH)2，为了生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是( )A.配制溶液所用的蒸馏水通常要煮沸B.甲同学可在溶液的上面加一层植物油，以隔绝空气C.甲同学向溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴可以伸入到液面下D.乙同学应该先关闭止水夹，一段时间以后再打开止水夹
【解析】配制溶液时为防止水中溶解的氧气氧化亚铁离子，应先加热煮沸蒸馏水除去溶解氧，A正确；植物油的密度比水小，浮在水面上，可以起到隔绝空气的作用，防止亚铁离子被氧化，B正确；向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液，应将胶头滴管尖嘴直接伸入液面下再挤出烧碱溶液，C正确；实验过程中应先打开止水夹，让产生的氢气排尽装置内的空气，以防亚铁离子被氧化，D错误。
只具有还原性：弱氧化剂（如S）氧化成Fe2+，强氧化剂（如 HNO3)氧化成Fe3+。
具有氧化性，能还原S2-、I-、Cu等生成Fe2+，遇强氧化剂（如 Na2O2)可被氧化成FeO42-。
遇强氧化剂（如HNO3、酸性KMnO4溶液等）表现还原性，遇强还原剂（如Zn、H2等）表现氧化性。