人教版 (2019)必修 第一册第二节 金属材料图片ppt课件

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知识点一 铁的单质　铁的氧化物
知识点二 铁的氢氧化物
基础落实•必备知识全过关
1.铁的存在与性质(1)铁的存在与冶炼①铁元素的存在
②铁的冶炼a.我国在春秋初年就掌握了冶铁技术。战国中期以后,铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。b.工业炼铁的原理是用　　　　的方法把铁从铁矿石中提炼出来。 
(2)铁的性质①铁的物理性质铁有　　　　性和　　　　性。铁能　　　　,但该性质不如铜和铝。铁能被磁体吸引。 可用于鉴别或分离,如分离 铁粉和铜粉②铁的化学性质a.铁与非金属单质、酸、盐溶液的反应
b.实验探究铁粉与水蒸气的反应
3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
2.铁的氧化物(1)物理性质的比较
(2)化学性质①稳定性:FeO不稳定,在空气中受热生成　　　　。 ②与酸反应:FeO、Fe2O3都属于　 　　　　,分别与强酸(如盐酸)反应的离子方程式为　　　　　　 　　　　、　　　　　 　　　　　　　。 
FeO+2H+ ══Fe2++H2O
Fe2O3+6H+ ══ 2Fe3++3H2O
名师点拨常见的铁矿磁铁矿(主要成分为Fe3O4),赤铁矿(主要成分为Fe2O3),黄铁矿(主要成分为FeS2)。教材拓展自然界中元素的含量
名师点拨工业炼铁的反应①C+O2(足量) CO2;②CO2+C 2CO;③3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2。特别提醒铁与O2反应(1)常温下:铁在潮湿的空气中被腐蚀生成铁锈的主要成分为Fe2O3·xH2O。(2)点燃时:铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4:3Fe+2O2 Fe3O4。
教材拓展金属与水反应的规律1.K、Ca、Na与冷水剧烈反应,生成可溶性碱和H2。2.Mg和冷水缓慢反应,与沸水迅速反应;A1与冷水难反应,与沸水能反应,生成不溶性碱和H2。3.Zn、Fe、Sn、Pb与高温水蒸气反应,生成不溶性氧化物和H2。4.Cu、Hg、Ag、Pt、Au不与水反应。
深度思考Fe3O4可以写作FeO·Fe2O3,试写出Fe3O4与盐酸反应的离子方程式。
提示 Fe3O4+8H+ ══ Fe2++2Fe3++4H2O。
重难突破•能力素养全提升
探究角度1铁单质的性质例1(教材改编题)“嫦娥五号”带回了月球样品,主要为月壤,月壤颗粒中含有丰富的铁元素。铁在一定条件下与下列物质反应,产物中存在+3价铁元素的是(　　)A.氯气B.硫酸铜C.稀硫酸D.浓盐酸
解析 铁在氯气中加热生成氯化铁:2Fe+3Cl2 2FeCl3,故A正确;铁与硫酸铜溶液发生置换反应:Fe+CuSO4 ══ FeSO4+Cu,故B错误;铁与稀硫酸发生置换反应:Fe+H2SO4 ══ FeSO4+H2↑,故C错误;浓盐酸具有弱氧化性,能与Fe发生置换反应生成+2价铁,故D错误。
图解要点　铁与不同物质反应的价态变化
[对点训练1](2024·浙江杭州高一检测)下列有关金属及其化合物的说法正确的是(　　)A.钠在空气中燃烧生成白色固体Na2O2B.过量铁粉在氯气中燃烧,可以生成FeCl2C.铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和H2D.铁在潮湿的空气中不发生任何反应
解析 钠在空气中燃烧的产物是过氧化钠,过氧化钠是淡黄色固体,故A错误;氯气的氧化性较强,无论铁粉是否过量,铁在氯气中燃烧均生成FeCl3,故B错误;铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,故C正确;铁在潮湿的空气中会生锈形成Fe2O3,故D错误。
思维模型　从元素价态角度认识铁的化学性质
探究角度2铁的氧化物例2(2024·山东济南高一检测)下列关于铁的氧化物说法错误的是(　　)A.铁的氧化物在通常状况下都是有色固体B.四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物,它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2+和Fe3+C.FeO在空气中加热生成Fe2O3D.工业上常使用铁的氧化物作为原料冶炼铁
解析 铁的氧化物在通常状况下都是有色固体,如氧化铁是红棕色固体,氧化亚铁和四氧化三铁都是黑色固体,故A正确;四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物,可看作是由FeO、Fe2O3组成的化合物,它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2+和Fe3+,B正确;FeO在空气中加热生成Fe3O4,故C错误;工业上常使用铁的氧化物作为原料,用一氧化碳冶炼铁,故D正确。
【变式设问】(1)区分氧化亚铁、四氧化三铁的最简单方法是什么?
(2)铁元素的三种氧化物都能与酸反应生成盐和水,它们都是碱性氧化物吗?若不是,请说明理由。
提示 利用磁铁吸引,能被吸引的为四氧化三铁。
提示 氧化铁、氧化亚铁属于碱性氧化物,四氧化三铁不是碱性氧化物,因为四氧化三铁与酸反应生成两种盐——铁盐和亚铁盐。
[对点训练2]关于氧化铁、氧化亚铁、四氧化三铁三种氧化物的下列说法不正确的是(　　)A.铁元素化合价不完全相同B.氧元素的化合价完全相同C.氧化亚铁俗称铁红,为红棕色固体D.铁在氧气中燃烧的产物为黑色固体
解析 铁的三种氧化物中氧元素的化合价完全相同,都为-2价;铁元素的化合价不完全相同,氧化铁中铁为+3价,氧化亚铁中铁为+2价,四氧化三铁中铁为+2价和+3价。氧化铁俗称铁红,是一种红棕色的固体;铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,是一种黑色固体。
思维模型　从物质中铁元素的价态认识铁的氧化物
1.铁的氢氧化物的生成与转化——实验3-1在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液,然后各滴入一定量的NaOH溶液。
(1)FeCl3溶液和NaOH溶液混合 用于Fe3+的检验现象:　　　　　　　　　　　　; 化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
FeCl3+3NaOH ══ Fe(OH)3↓+3NaCl
Fe3++3OH- ══ Fe(OH)3↓　
(2)FeSO4溶液和NaOH溶液混合 用于Fe2+的检验现象:　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　。 化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　; 　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 
生成白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,一段时间后变成红褐色　
FeSO4+2NaOH ══ Fe(OH)2↓+Na2SO4　
4Fe(OH)2+O2+2H2O ══ 4Fe(OH)3
2.Fe(OH)2与Fe(OH)3的性质
在空气中迅速被O2氧化
Fe2O3+3H2O
Fe(OH)2+2H+══Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+ ══ Fe3++3H2O
深度思考教材中描述“铁有两种氢氧化物,它们可以分别由相对应的可溶性盐与碱溶液反应而制得”。能否利用上面实验方法在空气中制备氢氧化亚铁?
提示 不能。因为生成的氢氧化亚铁会迅速被氧化。
教材拓展成功制取氢氧化亚铁的四个关键(1)Fe2+极易被空气中的氧气氧化,所以FeSO4溶液要现用现配。(2)为了防止Fe2+被氧化,配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要尽可能除去O2。(3)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。(4)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(如苯),以隔绝空气。
探究角度1铁的氢氧化物的性质例1向含有1 ml FeSO4的溶液中投入一小块金属钠,反应完全后,滤出沉淀并洗涤,然后在空气中灼烧沉淀得到的固体物质是(　　)A.FeOB.Fe C.Fe(OH)3D.Fe2O3
解析 金属钠投入溶液中生成氢氧化钠和氢气,氢氧化钠与FeSO4溶液反应生成Fe(OH)2,在空气中灼烧Fe(OH)2沉淀时,Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3, Fe(OH)3再分解生成Fe2O3和H2O。
【变式设问】(1)上述溶液中投入金属钠反应可观察到的现象是什么?
(2)写出在空气中灼烧沉淀的化学方程式。
提示 钠浮在水面上四处游动,熔化成银白色的小球,发出“嘶嘶”的响声,在溶液中产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。
提示 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O。
[对点训练1](2024·北京海淀区高一检测)在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。下列关于该反应的叙述不正确的是(　　)A.生成物为氢氧化铁B.该反应是化合反应C.该反应是氧化还原反应D.氢氧化亚铁做氧化剂
解析 由题意可知,氢氧化亚铁白色沉淀转化为红褐色沉淀,生成物是氢氧化铁,故A正确;题中转化符合化合反应的特征,该转化涉及的反应是化合反应,故B正确;该反应中有元素化合价变化,是氧化还原反应,故C正确;在4Fe(OH)2+2H2O+O2 ══ 4Fe(OH)3中,氢氧化亚铁做还原剂,O2做氧化剂,故D错误。
探究角度2Fe(OH)2的制备例2(2024·河南郑州高一检测)化学小组设计如图所示的装置用来制取Fe(OH)2并观察其在空气中被氧化时的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 ml·L-1的硫酸,其他试剂任选。
填写下列空白:(1)B中盛一定量的NaOH溶液,A中应预先加入的试剂是　　　,A中反应的离子方程式是　　 　　 　　。 
Fe+2H+ ══Fe2++H2↑
(2)实验开始时先将止水夹E　　 (填“打开”或“关闭”),C中收集到的气体的主要成分是　　　　　。 (3)简述生成Fe(OH)2的操作过程:　　　　　　　 　　　　　　　　　　　。(4)拔去B装置中的橡皮塞,使空气进入,写出有关反应的化学方程式:　　　　　 　　　 　　　　　。 
关闭止水夹E,随着反应的进行,A中压强增大,把FeSO4溶液压入B瓶中进行反应
解析 实验开始时先打开止水夹E,让生成的H2把A、B装置中的空气排出,让Fe(OH)2在H2气氛中生成,以便较长时间观察到Fe(OH)2的颜色。H2充满B装置后关闭止水夹E,A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B装置中与NaOH反应。
图解要点　解答还原性气体(H2)保护法制备Fe(OH)2的思维流程
第一步:打开止水夹E,打开分液漏斗的活塞,滴入稀硫酸,利用生成的氢气排尽装置A、B中的空气
第二步:关闭止水夹E,装置A中气压增大,将A中液体(硫酸亚铁溶液)压入B中与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2沉淀
【变式设问】(1)如果去除C装置,B中的氢氧化亚铁沉淀能否长时间存在?
(2)该题第(3)小题操作后为什么烧瓶A中的溶液能够进入装置B?
提示 不能。空气中的氧气会从导气管进入装置B,从而使其中的氢氧化亚铁被氧化。
提示 关闭止水夹E,产生的氢气使烧瓶A内压强增大,在气压作用下FeSO4溶液被压入B中进行反应。
[对点训练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,下列做法不正确的是(　　)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溶液的上面加一层植物油,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 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,A正确;在FeCl2溶液的上面加一层植物油,可以隔绝空气,B正确;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,防止氢氧化钠溶液在滴入时接触空气而溶有氧气,C错误;产生Fe(OH)2沉淀后,若振荡试管,会增大沉淀与空气接触的机会,使沉淀更易被氧化,D正确。
归纳总结　制备Fe(OH)2的两种方法
学以致用•随堂检测全达标
题组1铁的存在与铁单质的性质1.(2024·山东威海高一检测)中国早在春秋时期已掌握冶铁技术。下列关于铁的叙述正确的是(　　)A.纯铁为灰黑色B.铁锈的主要成分为Fe3O4,不能保护内层金属C.铁在干燥的空气里不易被氧化D.在加热条件下铁与氯气反应生成FeCl2和FeCl3
解析 纯铁为银白色,铁粉为黑色,A错误;铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O,不是Fe3O4,B错误;铁在干燥的空气里不易被氧化,在潮湿的空气中易被氧化而腐蚀,C正确;氯气具有强氧化性,能把变价金属氧化到最高价,铁与氯气反应只能生成FeCl3,D错误。
2.铁在一定条件下的反应如图所示。请填写下列空白:(1)晋代的《抱朴子》中有记载“以曾青涂铁,铁赤色如铜”,这已成为现代湿法冶金的先驱。曾青就是胆矾,即五水硫酸铜。将铁放在胆矾溶液(古人称为胆水)中,可以得到金属铜,请写出该反应的化学方程式:　　　　　　　 　　　　。 
(2)工业上,向500~600 ℃的铁屑中通入Cl2生产FeCl3,每生产1 kg FeCl3,消耗Cl2的物质的量为　　　　　(计算结果保留2位小数)。 (3)实现Fe转化为Fe2+,可选用___________________________________________　　　　　(填化学式)溶液。 (4)高温下,Fe粉与水蒸气反应的化学方程式为　 。
Fe+CuSO4══FeSO4+Cu　
HCl(或H2SO4、FeCl3、CuSO4等)(合理即可)
3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
解析 (1)将铁放在胆矾溶液(古人称为胆水)即硫酸铜溶液中,可以得到金属铜,化学方程式为Fe+CuSO4 ══ FeSO4+Cu。(3)Fe→Fe2+说明Fe被氧化,可选用盐酸、稀硫酸、FeCl3溶液、CuSO4溶液等氧化剂。(4)铁粉在高温条件下与水蒸气反应生成H2和Fe3O4,故反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。
题组2铁的氧化物3.(2024·云南昆明高一检测)中国科学院地质与地球物理研究所的科学家宣布,“祝融号”火星车探地雷达探测数据显示在其所在的乌托邦平原地表下方大约35米处,存在着大量神秘的多边形楔形物。火星外表是红色的,这是因为火星表面含有大量的(　　)A.氧化铜B.氧化铁C.碳酸钙D.四氧化三铁
解析 氧化铜是黑色的,A不符合题意;氧化铁是红棕色的,B符合题意;碳酸钙是白色的,C不符合题意;四氧化三铁是黑色的,D不符合题意。
4.铁的氧化物在自然界中有着广泛的应用。有关铁的氧化物的说法不正确的是(　　)A.赤铁矿的主要成分是Fe2O3,Fe2O3是红棕色的,常用作红色油漆和涂料C.FeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水,但都能与盐酸反应生成相应的盐D.FeO不溶于水,不属于碱性氧化物
解析 FeO不溶于水,但能与酸反应生成盐和水,属于碱性氧化物。
题组3铁的氢氧化物的性质及制备5.有关铁及其化合物的说法错误的是(　　)A.铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态存在B.由图示操作可制取Fe(OH)2C.Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得D.Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明,能发生丁达尔效应
解析 陨铁中的铁为单质铁,是游离态的铁元素,故A错误;Fe(OH)2易被氧化,煤油可以隔绝空气,故B正确;铁与氧气化合生成四氧化三铁,氢氧化亚铁与氧气、水化合生成氢氧化铁,故C正确;氢氧化铁胶体呈红褐色、透明,胶体能发生丁达尔效应,故D正确。
6.某课外活动小组设计了如图所示的实验装置进行实验,回答下列问题:
(1)开始实验时弹簧夹e是打开的,锥形瓶A中发生反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　,B中试剂瓶中的现象是　　　　　　　　　　　　　　　。 
Fe+2H+ ══ Fe2++H2↑　
(2)数分钟后关上弹簧夹e,则可以观察到的现象是　　　　　　　　　　　　　　　,B中试剂瓶中反应的离子方程式是　　　　　　　 　　　　　　　。 (3)如果开启活塞f放掉约 的液体,此时B中试剂瓶中可能出现的现象是　　　　　　　 　　　　　　　　,该过程中试剂瓶中反应的化学方程式是　　 　　　　　　　　　　　　　。 
A中溶液进入B中,产生白色沉淀
OH-+H+ ══ H2O、Fe2++2OH- ══ Fe(OH)2↓　
沉淀逐渐变为灰绿色,一段时间后变为红褐色