专题9 第二单元 探究铁及其化合物的转化 课件 苏教版（2019）必修第二册

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专题9 金属与人类文明第二单元探究铁及其化合物的转化 自然界蕴藏着大量的金属化合物，为了更好地开发和利用这些自然资源，探索金属及其化合物的转化规律至关重要。在人类的生产、生活实践中，为了合理利用已经获得的金属及其化合物，必须深入了解它们的性质和反应。金属种类多，性质也有差异，必须结合具体的金属进行分析。本单元侧重探究铁及其化合物转化的思路。反应的合理选择物质转化首先必须明确目标产物是什么。有了目标产物，可以依据产物特性选择反应原料和可能的反应路径，确定反应的类型和反应条件，依据所发生的化学反应和产物分离的要求合理选择反应的装置等。铁元素有多种不同价态的存在形式和不同的物质类型，如单质、氧化物、氢氧化物和硫酸盐等。这些物质具有不同的性质，在一定条件下能相互转化。下面以铁及其化合物为例，尝试探索物质之间转化路径的设计。铁的物理性质：熔点： 1535℃沸点： 2750℃密度: 7.8g/cm3色泽：纯铁具有银白色金属光泽延展性：良好传导性：良好的导电、导热性 从理论上看，上述3条反应路径都可以制备氯化铁：路径 (1)，在点燃条件下氯气将铁氧化为+3价的铁化合物，并从反应炉中排出，经冷凝后得到固体三氯化铁；路径(2)，用盐酸溶解铁，生成的FeCl2在溶液中被Cl2氧化为FeCl3，分离提纯后得到产物；路径(3)，在一定条件下用空气将铁氧化成氧化铁，再将氧化铁溶解在盐酸中得到氯化铁，分离提纯后得到产物。铁、氯化亚铁与氯气的反应如下:1、用于制药、农药、粉末冶金、热氢发生器、凝胶推进剂、燃烧活性剂、催化剂、水清洁吸附剂、烧结活性剂、粉末冶金制品、各种机械零部件制品、硬质合金材料制品等。2、纯铁用于制发电机和电动机的铁芯，还原铁粉用于粉末冶金，钢铁用于制造机器和工具。此外，铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等。3、用作还原剂。用于铁盐制备。还用于制备电子元器件。4、用作营养增补剂（铁质强化剂）。5、在胶黏剂中用作环氧胶黏剂的填料，配制铸件修补胶。常作为还原剂使用。在电子工业、粉末冶金、机械工业中具有广泛的用途。铁的用途学科提炼物质制备反应路线的选择实际制备物质时，必须根据反应原料、反应条件、反应步骤、产物要求、反应装置、环境保护、生产成本等因素进行综合判断，选择合适、可控的反应路径。在实验室中，可从与Fe3+有关的多种反应中选择合适的反应，以检验溶液中的Fe3+。如在含有Fe3+的溶液中加入氢氧化钠溶液，通过观察是否生成红褐色的氢氧化铁沉淀，便可定性地检验出Fe 3+的存在。这种方法需要加入的碱量较多，现象也容易受到干扰，反应的灵敏度和精确性都不高。缺点：这种方法需要加入的碱量较多，现象也容易受到干扰，反应的灵敏度和精确性都不高。方法导引Fe3+的检验在溶液中，某些金属离子能与一些特定的物质结合生成有颜色的物质，即便金属离子的含量很少，溶液颜色也会因特定物质的加入而发生显著变化。在含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液，反应混合液立刻变成了血红色，而Fe2+遇KSCN溶液不显色。这种方法灵敏度高，常用于检验溶液中是否存在Fe3+。用KSCN溶液检验Fe3+，发生的反应可简单表示为:铁及其化合物的性质实验 【实验1】取两支试管分别编为A、B，向A试管中加入3 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，向B试管中加入3 mL 0.1 mol·L-1 FeCl2 溶液。然后向两试管各滴加2滴硫氰化钾溶液，观察实验现象。现象：A试管溶液变为红色，B试管无明显现象结论：Fe3+ + 3SCN-=Fe(SCN)3【实验2】向实验1的A试管加入过量铁粉，观察实验现象。预测该实验的实验现象。结论：Fe3+具有氧化性，Fe具有还原性：现象：红色褪去Fe3+ + Fe === 2Fe2+【实验3】向实验1的B试管加入少量新制氯水，观察实验现象。现象：加入KSCN溶液后，无明显现象，滴加氯水后溶液呈红色。结论：Fe2+具有还原性：2Fe2+ + Cl2 === 2Fe3+ + 2Cl2-Fe3+的检验方法：Fe2+的检验方法：Fe2+在溶液中容易被一些氧化剂 (如氯水中的Cl2、空气中的O2、H2O2等 )氧化为Fe3+，而Fe粉可以将Fe3+还原为Fe2+。为实现+2价的亚铁盐、+3价的铁盐之间的相互转化，可以选择适当的氧化剂或还原剂。Fe2+和Fe3+之间的转化常发生在溶液中。例如，若要除去废水中的Fe2+ ，我们常先将其氧化为Fe3+，再调节溶液的pH使Fe3+转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀析出，通过过滤的方法将其除去。FeCl3溶液中的Fe3+具有较强的氧化性，能将Cu氧化成Cu2+。在制作印刷电路板时常用到这一反应。Fe、Fe2+、Fe3+常见的转化反应条件的控制化学反应都是在一定条件下发生的。反应条件对化学反应的方向、速率和限度都会有不同程度的影响。在研究物质的性质和制备时，应依据化学反应的规律和反应物、生成物的特点，合理选择并控制好反应条件，才能达到预期的结果。例如，亚铁盐与氢氧化钠溶液反应能生成白色氢氧化亚铁沉淀。亚铁盐非常容易被氧气或其他氧化剂氧化，生成的氢氧化亚铁也很不稳定，容易被空气中的氧气氧化。在实验室中，希望利用亚铁盐与氢氧化钠溶液反应制得氢氧化亚铁，反应的原料必须使用新制的、不含三价铁盐的亚铁盐溶液与不含溶解氧的氢氧化钠溶液；在反应过程中还要采取措施，防止反应混合物与氧气或其他氧化剂接触，才能得到白色氢氧化亚铁沉淀。实验探究取A、B两支试管，分别加入6 mL 0.1 mol.L-1的新制FeSO4溶液。(1)向A试管中滴加 0.1 mol.L-1 NaOH溶液，边滴加边振荡试管，观察实验现象。(2) 用长胶头滴管吸取几滴经过煮沸并冷却的 0.1 mol·L-1 NaOH溶液，将胶头滴管末端伸入B试管中FeSO4溶液的液面之下，慢慢挤出NaOH溶液，观察实验现象。溶液中先有的白色絮状沉淀生成，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色有红褐色沉淀生成实验表明，在不同的反应条件下，FeSO4溶液与NaOH溶液反应的实验现象不同，得到的产物也不同。A试管中开始生成白色絮状的氢氧化亚铁沉淀，并迅速被溶解在溶液中和液面上方的氧气氧化，逐步变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀。 B试管中控制了反应条件，生成物尽量避免与空气中的氧气接触而被氧化，因此可得到白色的氢氧化亚铁絮状沉淀。 在化学研究和化学工业中，控制反应条件十分重要。例如，二氧化硫的催化氧化、氨的合成反应等，都需要严格控制反应的温度、压强，选择合适的催化剂，确定反应物的配比，才能使物质制备的过程得以顺利进行。生活向导铁元素与人体健康在人体膳食结构中，铁元素有血红素铁和非血红素铁。血红素铁是与血红蛋白、肌红蛋白中的卟啉结合的二价铁，而非血红素铁则主要以三价铁形式存在于植物中。血红素铁容易被人体吸收利用，而非血红素铁则需要将三价铁还原为二价铁才能被吸收。维生素C具有还原性，能将三价铁转化为二价铁。因此，营养学家建议进食含铁的植物食品时，补充一定量的维生素C，以促进铁的吸收。为了预防缺铁性贫血，人们应合理进食含铁食物，如动物血、肝脏、骨髓、蛋黄、红枣、大豆、芝麻等。完成课后相关练习谢谢观看谢谢观看