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高中化学必修一 专题3.1.2 铁的氧化物和氢氧化物
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这是一份高中化学必修一 专题3.1.2 铁的氧化物和氢氧化物，共23页。
第三章 铁 金属材料 第一节 铁及其化合物 第2课时 铁的氧化物和氢氧化物 【学习任务一】对比学习，构建物质学习模型 【思考】铁元素可以形成三种氧化物，分别是氧化亚铁（ FeO ）、氧化铁（Fe2O3）和四氧化三铁（Fe3O4）。观察三者的外观，并对其作出描述。推测这三种氧化物有什么相同的化学性质和不同的化学性质，并说出你的推测依据？ 推测：从分类的角度分析，三者都是金属氧化物，都能与酸反应。三者都难溶于水，不与水反应。 从价态的角度分析， FeO、 Fe3O4既有氧化性又有还原性， Fe2O3主要有氧化性。 1、铁的氧化物FeO Fe2O3Fe3O4+2 +3 +2、+3 铁红磁性氧化铁 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 均不溶于水（1）物理性质（2）化学性质不稳定稳定稳定在空气中加热生成Fe3O4均为碱性氧化物FeO + 2H+ =Fe2+ +H2OFe2O3 +6H+ =2Fe3+ +3H2OFe3O4 +8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ +4H2O 复杂氧化物在高温下易氧化成Fe2O3红色油漆和涂料、炼铁原料制录音磁带和电讯器材，打印机或复印机的墨粉 一种颜料与另一种颜料之间的颜色差异是由于颗粒的形状和表面结构的不同。 【方法导引】 认识元素及其化合物性质的视角物质类别和元素价态，是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。基于物质类别和元素价态，可以预测物质的性质。例如，对于Fe2O3,从物质类别来看，它属于金属氧化物，据此可以预测它可能与酸发生反应;从元素价态来看，Fe2O3 中铁元素的化合价是+3价，为铁元素的高价态，据此可以预测它具有氧化性，可能与具有还原性的物质发生反应。基于物质类别和元素价态，还可以设计物质间转化的途径。例如，要想从单质铁获得FeSO4，既可以基于物质类别设计从金属单质与酸反应获得，也可以通过金属单质与盐的置换反应获得;还可以基于元素价态设计单质铁与+3价铁反应得到+2价铁。1.下列关于铁的氧化物说法正确的是( )A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,可能是来自氧化亚铁B.Fe2O3是红棕色粉末,俗称磁性氧化铁,常用作红色油漆和涂料C.Fe3O4中Fe元素的化合价有+2价和+3价,因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物D.FeO在空气中受热，能迅速被氧化成Fe2O3【评价任务一】 A 2.我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”:“粤中洋行有舶上铁丝.....日久起销,用刀刮其销,....所刮下之销末,名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指( )A.Fe B.FeCl3 C. FeO D.Fe2O33.铁的常见化合价有+2价和+3价。据研究,铁在浓硝酸中发生钝化时,可生成一种化学式为Fe8O11的化合物,它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为（ ）A.FeO·3Fe2O3 B.2FeO·3Fe2O3C.FeO·2Fe2O3 D.2FeO·Fe2O3D B 【学习任务二】实验探究，构建物质学习模型 【思考】铁元素有哪些氢氧化物，该如何制取？说出你选择此法的理由。 铁元素的氢氧化物有两种，氢氧化亚铁和氢氧化铁。它们可以分别由相应的可溶性盐和碱溶液反应制得。金属的氢氧化物通常有以下几种方案：1.单质和水反应2.氧化物和水反应3.可溶性盐和碱溶液反应4.电解法（如电解饱和食盐水制氢氧化钠）----暂不考虑根据铁和水蒸气的反应，可知方案1不可行；根据铁的氧化物的水溶性，可知方案2不可行，因此采用方案3。【实验3-1 】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。加入NaOH溶液现象离子方程式FeCl3溶液产生红褐色沉淀Fe3++3OH－=Fe(OH)3↓生成的白色絮状沉淀Fe2＋+2OH－==Fe(OH)2↓(白色) 为什么在FeSO4溶液中加入NaOH溶液时，生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，过一段时间后还会生成红褐色物质呢？4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3迅速变成灰绿色，最后变成红褐色2、铁的氢氧化物由实验3-1可知，白色的Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化。那么，在实验室里，如何得到Fe(OH)2呢?【思考与讨论】 【分析】 Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化，因此实验室中得到Fe(OH)2的关键是防止氧气的干扰。其中包括溶液中的氧气的干扰与空气中的氧气的干扰。【措施】 1.在新制的FeSO4溶液中加入少量铁粉;2. 将NaOH溶液煮沸，减少溶解在溶液中的氧气含量;3. 将胶头滴管伸入到液面以下，减少带入空气中的氧气。方法：①将吸有3mL8mol/L的NaOH溶液(煮沸过)的长胶头滴管伸人到新制的0.5 mol/L FeSO4溶液的液面以下，挤出NaOH溶液。②在试管中加入5 mL 8 mol/L煮沸后的NaOH溶液，用长滴管吸人新制的0.1 mol/L FeSO4溶液，伸人到NaOH溶液液面以下，挤出FeSO4溶液。【思考】上述实验还能进一步改进吗？ 如图，若向盛有FeSO4溶液的试管里加入少量煤油或苯，再将吸有NaOH溶液的长滴管伸入到FeSO4溶液的液面下，挤出NaOH溶液。显然加入煤油或苯，则隔绝空气的效果会更好。【思考】还有没有其他改进方案？ 【讨论】下图为实验方案改进，请讨论图①的防氧化原理。图②的防氧化原理和图①类似，如何操作才能达到目的？ 铁粉和硫酸反应得到H2，装置充满了H2，生成的Fe(OH)2没有与O2接触。 打开止水夹a,检验试管B出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，夹紧止水夹a。在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备Fe(OH)2 。（1）在试管A里加入的试剂是 。（2）在试管B里加入的试剂是 。（3）为了制得Fe(OH)2沉淀，在试管A和B中加入试剂，塞紧塞子，打开止水夹一会儿。再夹紧止水夹之前的实验步骤是 。（4）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是 。铁屑、 稀H2SO4 NaOH溶液 检验试管B出口处排出的氢气的纯度,当排出的H2 纯净时，再夹紧止水夹。试管A中反应生成的H2充满了试管A和试管B， 且外界空气不容易进入。 【评价任务二】 【讨论】铁的氢氧化物有哪些性质？请完成以下表格。 Fe(OH)3 Fe(OH)2 红褐色固体 白色固体 均不溶于水 Fe(OH)3 + 3H+ =Fe3+ + 3H2OFe(OH)2 + 2H+ =Fe2+ + 2H2O4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O=4Fe(OH)3 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 【评价任务三】教材P72 (1)写出B和D的化学式:B__________; D___________。FeCl2 KCl 2)写出E转变成F的化学方程式______________________________【评价任务三】教材P72 (3)向G溶液中加入A，写出反应的离子方程式_______________________【评价任务三】教材P72
第三章 铁 金属材料 第一节 铁及其化合物 第2课时 铁的氧化物和氢氧化物 【学习任务一】对比学习，构建物质学习模型 【思考】铁元素可以形成三种氧化物，分别是氧化亚铁（ FeO ）、氧化铁（Fe2O3）和四氧化三铁（Fe3O4）。观察三者的外观，并对其作出描述。推测这三种氧化物有什么相同的化学性质和不同的化学性质，并说出你的推测依据？ 推测：从分类的角度分析，三者都是金属氧化物，都能与酸反应。三者都难溶于水，不与水反应。 从价态的角度分析， FeO、 Fe3O4既有氧化性又有还原性， Fe2O3主要有氧化性。 1、铁的氧化物FeO Fe2O3Fe3O4+2 +3 +2、+3 铁红磁性氧化铁 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 均不溶于水（1）物理性质（2）化学性质不稳定稳定稳定在空气中加热生成Fe3O4均为碱性氧化物FeO + 2H+ =Fe2+ +H2OFe2O3 +6H+ =2Fe3+ +3H2OFe3O4 +8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ +4H2O 复杂氧化物在高温下易氧化成Fe2O3红色油漆和涂料、炼铁原料制录音磁带和电讯器材，打印机或复印机的墨粉 一种颜料与另一种颜料之间的颜色差异是由于颗粒的形状和表面结构的不同。 【方法导引】 认识元素及其化合物性质的视角物质类别和元素价态，是学习元素及其化合物性质的重要认识视角。基于物质类别和元素价态，可以预测物质的性质。例如，对于Fe2O3,从物质类别来看，它属于金属氧化物，据此可以预测它可能与酸发生反应;从元素价态来看，Fe2O3 中铁元素的化合价是+3价，为铁元素的高价态，据此可以预测它具有氧化性，可能与具有还原性的物质发生反应。基于物质类别和元素价态，还可以设计物质间转化的途径。例如，要想从单质铁获得FeSO4，既可以基于物质类别设计从金属单质与酸反应获得，也可以通过金属单质与盐的置换反应获得;还可以基于元素价态设计单质铁与+3价铁反应得到+2价铁。1.下列关于铁的氧化物说法正确的是( )A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,可能是来自氧化亚铁B.Fe2O3是红棕色粉末,俗称磁性氧化铁,常用作红色油漆和涂料C.Fe3O4中Fe元素的化合价有+2价和+3价,因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物D.FeO在空气中受热，能迅速被氧化成Fe2O3【评价任务一】 A 2.我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”:“粤中洋行有舶上铁丝.....日久起销,用刀刮其销,....所刮下之销末,名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指( )A.Fe B.FeCl3 C. FeO D.Fe2O33.铁的常见化合价有+2价和+3价。据研究,铁在浓硝酸中发生钝化时,可生成一种化学式为Fe8O11的化合物,它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为（ ）A.FeO·3Fe2O3 B.2FeO·3Fe2O3C.FeO·2Fe2O3 D.2FeO·Fe2O3D B 【学习任务二】实验探究，构建物质学习模型 【思考】铁元素有哪些氢氧化物，该如何制取？说出你选择此法的理由。 铁元素的氢氧化物有两种，氢氧化亚铁和氢氧化铁。它们可以分别由相应的可溶性盐和碱溶液反应制得。金属的氢氧化物通常有以下几种方案：1.单质和水反应2.氧化物和水反应3.可溶性盐和碱溶液反应4.电解法（如电解饱和食盐水制氢氧化钠）----暂不考虑根据铁和水蒸气的反应，可知方案1不可行；根据铁的氧化物的水溶性，可知方案2不可行，因此采用方案3。【实验3-1 】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。加入NaOH溶液现象离子方程式FeCl3溶液产生红褐色沉淀Fe3++3OH－=Fe(OH)3↓生成的白色絮状沉淀Fe2＋+2OH－==Fe(OH)2↓(白色) 为什么在FeSO4溶液中加入NaOH溶液时，生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，过一段时间后还会生成红褐色物质呢？4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3迅速变成灰绿色，最后变成红褐色2、铁的氢氧化物由实验3-1可知，白色的Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化。那么，在实验室里，如何得到Fe(OH)2呢?【思考与讨论】 【分析】 Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化，因此实验室中得到Fe(OH)2的关键是防止氧气的干扰。其中包括溶液中的氧气的干扰与空气中的氧气的干扰。【措施】 1.在新制的FeSO4溶液中加入少量铁粉;2. 将NaOH溶液煮沸，减少溶解在溶液中的氧气含量;3. 将胶头滴管伸入到液面以下，减少带入空气中的氧气。方法：①将吸有3mL8mol/L的NaOH溶液(煮沸过)的长胶头滴管伸人到新制的0.5 mol/L FeSO4溶液的液面以下，挤出NaOH溶液。②在试管中加入5 mL 8 mol/L煮沸后的NaOH溶液，用长滴管吸人新制的0.1 mol/L FeSO4溶液，伸人到NaOH溶液液面以下，挤出FeSO4溶液。【思考】上述实验还能进一步改进吗？ 如图，若向盛有FeSO4溶液的试管里加入少量煤油或苯，再将吸有NaOH溶液的长滴管伸入到FeSO4溶液的液面下，挤出NaOH溶液。显然加入煤油或苯，则隔绝空气的效果会更好。【思考】还有没有其他改进方案？ 【讨论】下图为实验方案改进，请讨论图①的防氧化原理。图②的防氧化原理和图①类似，如何操作才能达到目的？ 铁粉和硫酸反应得到H2，装置充满了H2，生成的Fe(OH)2没有与O2接触。 打开止水夹a,检验试管B出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，夹紧止水夹a。在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备Fe(OH)2 。（1）在试管A里加入的试剂是 。（2）在试管B里加入的试剂是 。（3）为了制得Fe(OH)2沉淀，在试管A和B中加入试剂，塞紧塞子，打开止水夹一会儿。再夹紧止水夹之前的实验步骤是 。（4）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是 。铁屑、 稀H2SO4 NaOH溶液 检验试管B出口处排出的氢气的纯度,当排出的H2 纯净时，再夹紧止水夹。试管A中反应生成的H2充满了试管A和试管B， 且外界空气不容易进入。 【评价任务二】 【讨论】铁的氢氧化物有哪些性质？请完成以下表格。 Fe(OH)3 Fe(OH)2 红褐色固体 白色固体 均不溶于水 Fe(OH)3 + 3H+ =Fe3+ + 3H2OFe(OH)2 + 2H+ =Fe2+ + 2H2O4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O=4Fe(OH)3 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 【评价任务三】教材P72 (1)写出B和D的化学式:B__________; D___________。FeCl2 KCl 2)写出E转变成F的化学方程式______________________________【评价任务三】教材P72 (3)向G溶液中加入A，写出反应的离子方程式_______________________【评价任务三】教材P72
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