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《铁的单质、氧化物和氢氧化物》教案

[核心素养发展目标]1.结合生活中的铁制品应用，了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途，培养化学服务社会的责任意识。2.通过探究实验，认识铁单质与水蒸气反应的条件，对比钠与水的反应，加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识，培养宏观辨识与微观探析的能力。3.通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。

一、铁的单质

1．铁元素的存在及使用

(1)存在：铁在自然界中可以以单质形态(陨铁)存在，但主要以＋2价和＋3价化合物的形态存在，地壳中含量居第四位，仅次于氧、硅和铝。

(2)工业炼铁的原理(以Fe2O3为例)

3CO＋Fe2O3eq\o(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2。

2．铁的物理性质

铁有延展性、导热性、导电性，但其导电性不如铜和铝，铁还能被磁体吸引。其熔、沸点较高，熔点：1535℃、沸点：2750℃，密度：7.86g·cm－3。

3．铁的化学性质

(1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应

化学性质

化学方程式举例

①Fe与非金属单质反应

②Fe与非氧化性酸反应(H2SO4)

Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑

③Fe与盐溶液反应(CuSO4)

Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4

结论：Fe在反应中作还原剂，遇到较强的氧化剂(如Cl2等)生成＋3价铁的化合物，遇到较弱的氧化剂(如稀硫酸等)生成＋2价铁的化合物。

(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应

实验装置

操作现象

用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H2

实验结论

在高温下，铁能与水蒸气反应，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高温))Fe3O4＋4H2

提示：湿棉花的作用是受热时提供反应所需的水蒸气。

(1)由于铁性质比较活泼，所以自然界中没有游离态的铁单质()

(2)氯化亚铁既可由铁与盐酸反应制取也可由铁与氯气化合制取()

(3)由于钠与水反应生成NaOH和H2，所以铁与水蒸气反应生成Fe(OH)3和H2()

答案(1)×(2)×(3)×

利用如图装置也可以实现Fe与水蒸气的反应

(1)反应开始时，应先点燃处的酒精灯，其目的是，若点燃顺序反了，可能有什么后果？

提示b用水蒸气排装置内的空气

①Fe与O2生成了Fe3O4，无法与水蒸气反应；

②Fe与水蒸气反应生成H2，在高温下与空气中的O2反应可能发生爆炸。

(2)此装置如何检验Fe与水蒸气反应生成的气体产物？

提示用小试管收集一试管气体，点燃，听到轻微噗声，证明生成了H2。

二、铁的氧化物和氢氧化物

1．铁的氧化物

物质

氧化亚铁(FeO)

氧化铁(Fe2O3)

四氧化三铁(Fe3O4)

俗称

铁红

磁性氧化铁

颜色、状态

黑色粉末

红棕色粉末

黑色晶体(有磁性)

溶解性

不溶于水

铁的价态

＋2

＋3

＋2、＋3

与H＋反应的离子方程式

FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O

6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O

Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O

稳定性

6FeO＋O2eq\o(=====,\s\up7(△))2Fe3O4

稳定

稳定

与CO、C、H2反应

生成单质铁及CO2或H2O

用途

Fe2O3常用作红色油漆与涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料

2.铁的氢氧化物

(1)铁的氢氧化物的制备

实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示：

①图甲实验中观察到的现象是有红褐色沉淀生成，反应的离子方程式是Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。

②图乙实验中先观察到有白色沉淀生成，在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，有关反应的离子方程式是Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)；

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。

(2)Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较

化学式

Fe(OH)2

Fe(OH)3

物质类别

二元弱碱

三元弱碱

颜色状态

白色固体

红褐色固体

溶解性

不溶于水

不溶于水

与非氧化性强酸反应

Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O

Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O

稳定性

Fe(OH)2eq\o(=====,\s\up7(△))FeO＋H2O

(隔绝空气)

2Fe(OH)3eq\o(=====,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O

(1)磁铁矿的主要成分是Fe3O4()

(2)FeO在空气中加热生成Fe2O3()

(3)Fe3O4中铁的化合价有＋2和＋3价，是一种混合物()

(4)Fe(OH)3不能利用化合反应生成()

(5)由于Fe(OH)2易被氧化，所以在制备时要隔绝空