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第3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
导入
铁的氧化物图片。
一、铁的氧化物
[问题思考]铁元素可以氧化亚铁(FeO)、氧化铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4)。推测这三种氧化物化学性质的相同点和不同点,并说出推测依据。
(1)从物质类别的角度分析,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。
(2)从元素价态的角度分析，FeO、Fe3O4既有氧化性,又有还原性，Fe2O3具有氧化性。
一、铁的氧化物
1.铁的氧化物:
一、铁的氧化物
[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。
一、铁的氧化物
小试牛刀
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
A
一、铁的氧化物
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.Fe2O3
D
一、铁的氧化物
3.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·3Fe2O3
C.FeO·2Fe2O3
D.2FeO·Fe2O3
B
二、铁的氢氧化物的制备及性质
制备金属的氢氧化物通常有以下几种方案:
方案1：单质和水反应。
方案2：氧化物和水反应。
方案3：可溶性盐和碱溶液反应。
方案4：电解法(如电解饱和食盐水制氢氧化钠)(暂不考虑)。
二、铁的氢氧化物的制备及性质
[问题思考]铁元素有哪些氢氧化物,分别该如何制取 选择此种制取方法的理由是什么？
铁元素的氢氧化物有两种———氢氧化亚铁和氢氧化铁。
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,由相应的可溶性盐和碱溶液反应制得。
二、铁的氢氧化物的制备及性质
[实验探究]铁的氢氧化物的制备
1.实验内容:
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。
二、铁的氢氧化物的制备及性质
2.实验现象及分析:
反应 FeCl3溶液+NaOH溶液 FeSO4溶液+NaOH溶液
实验现象
离子方程式
生成红褐色沉淀
先生成白色絮状沉淀,之后迅速变
为灰绿色,最后变为 红褐色沉淀
Fe3+ +3OH Fe(OH)3↓
Fe2+ +2OH Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3
二、铁的氢氧化物的制备及性质
3.实验讨论:
(1)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 段时间后还会有红褐色物质生成呢
白色的Fe(OH)2被溶解在溶液中的氧气氧化成了红褐色的Fe(OH)3。
二、铁的氢氧化物的制备及性质
3.实验讨论:
(2)由实验可知,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,如何得到纯净的Fe(OH)2呢
实验室中想要得到Fe(OH)2的关键是要防止氧气的干扰。
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将胶头滴管伸入液面以下,减少接触空气中的氧气。
二、铁的氢氧化物的制备及性质
3.实验讨论:
(2)由实验可知,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,如何得到纯净的Fe(OH)2呢
方法:
①将吸有 3 mL 8mol/L NaOH 溶液(煮沸过)的长胶头滴管伸入新制的 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 8mol/L煮沸后的 NaOH 溶液,用长滴管吸入新制的 0.1 mol/L FeSO4溶液,伸入 NaOH 溶液液面以下,挤出FeSO4溶液。
二、铁的氢氧化物的制备及性质
4.改进实验:
(1)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FeSO4溶液的液面下,挤出NaOH溶液。显然加入煤油或苯,隔绝空气的效果会更好。
二、铁的氢氧化物的制备及性质
(2)下图为改进后的实验方案, 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
图①铁粉和稀硫酸反应得到 H2,装置内充
满了H2,生成的Fe(OH)2没有与 O2接触。
图②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。
二、铁的氢氧化物的制备及性质
小试牛刀
在如图所示的装置中,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________________。
铁屑、稀H2SO4
NaOH溶液
二、铁的氢氧化物的制备及性质
(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
________________________________________________
______________________________。
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。
二、铁的氢氧化物的制备及性质
5.制备Fe(OH)2的注意事项:
(1)Fe2+必须是新配制的,并且需要加入Fe粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+。
(2) 除去溶液中溶解的O2,其方法是加热煮沸NaOH 溶液。
(3)为了防止滴加NaOH 溶液时带入空气,滴管末端要插入试管内的液面以下,再挤出NaOH 溶液。
(4)必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。
(5)在试管上面先充满氢气,保持“还原气氛”,可以有充足的时间观察到白色的Fe(OH)2 絮状沉淀生成。
二、铁的氢氧化物的制备及性质
6. 铁的氢氧化物的性质
总结
1.铁的氧化物
总结
2.铁的氢氧化物
课堂练习
1.下列有关铁的氢氧化物的说法中,错误的是 ( )
A.Fe(OH)2是一种黑色固体,不稳定,在空气中易被氧化转变为红
褐色固体
B.Fe(OH)2 具有还原性,在空气中易被氧化为Fe(OH)3
C.Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性,受热能分解
D.Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明,能产生丁达尔现象
A
课堂练习
2.我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪已随美国 发现号航天飞
船升入太空,开始了探索宇宙中是否存 在“反物质”的研究工作。
根据你所学的知识推测用于 制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材
料是 ( )
C
A.FeO
B.Fe2O3
C.Fe3O4
D.Fe(OH)3
课堂练习
3. 某小组利用如图所示装置较长时间观察到了白色Fe(OH)2沉淀。
下列说法不正确的是( )
A.连接好装置后,需检查装置的气密性
B.小烧杯中水的作用是液封,防止空气进入试管
C.铁粉的主要作用是将可能生成的Fe3+还原为Fe2+
D.实现较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀要做到
排除O2的干扰
C
课堂练习
4. 醋酸亚铬[(CH3COO)2Cr·2H2O]为砖红色晶 体,
难溶于冷水,易溶于酸,在气体分析中用作氧气吸
收剂。一般的制备方法是先在封闭体系中利用
金属锌做还原剂,将三价铬还原为二价铬;二价铬
再与醋酸钠 溶液作用即可制得醋酸亚铬。实验
装置如图所示。回答下列问题:(已知:Cr2+的溶液
呈蓝色、Cr3+的溶液呈绿色)
(1)实验中所用蒸馏水均需经煮沸后迅速冷却,目的是______________________ 。
仪器a的名称是___________________ 。
去除水中溶解的氧气
分液(或滴液)漏斗
课堂练习
4. (2)将过量的锌粒和氯化铬固体置于c中,加入少
量蒸馏水,按图连接好装置,打开 K1、K2,关闭 K3。
①c中溶液由绿色逐渐变为亮蓝色,该反应的离子
方程式为_________________________________。
②同时c中有气体产生,该气体的作用是
________________。
Zn+2Cr3+ Zn2+ +2Cr2+
排除c中的空气
课堂练习
4. (3)打开 K3,关闭 K1和 K2。c中亮蓝色溶液流 入d,其原
因是_____________________________________________;
d中析出砖红色沉淀,为使沉淀充分析出并分离,需采用的操
作是__________ 、__________洗涤、干燥。
(4)指出装置d可能存在的缺点__________________
_______________________________ 。
c中产生了大量的H2,使c中的压强大于大气压
冰浴冷却
过滤
可能使醋酸亚铬与空气接触
装置d为敞开体系,
谢谢观看
Thank you

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