第二节 铁和铁的化合物[教学目的]1. 铁的原子结构和化合价2. 铁的单质,氧化物,氢氧化物的性质3. "铁三角"〔即 Fe、Fe2+ 、Fe3+之间的相互转化〕4. Fe2+ 、Fe3+的检验5. 通过介绍我国悠久的炼铁史,对学生进行爱国主义教育[教学重点]铁及其化合物的化学性质[教学难点] "铁三角"〔即 Fe 、Fe2+ 、Fe3+之间的相互转化〕[教学过程]第一课时[引言]人类使用铁已有4500年的历史了目前已发现的金属虽然已有90种,但其中应用最广泛、用量最多的仍然是铁小到铁钉,大到桥梁、铁道、舰船、车辆和各种机械等,都需要大量的钢铁来制造就连动植物体也含有铁,人体缺铁会导致缺铁性贫血,钢铁的生产和使用是人类进步和社会进步的重要标志那么,是哪个国家、哪个民族首先使用铁呢?我国的劳动人民在春秋时期就会冶铁,出土最早的铁器为春秋时国比欧洲早近20XX,并且我国铁矿石的储量居世界第一,从1996年开始我国年钢产量连续超1亿吨,居世界首位我们为我国悠久的炼铁史和发达的钢铁工业而感到自豪和骄傲!这节课我们一起来学习铁和铁的化合物知识第二节 铁和铁的化合物一 铁在元素周期表的位置及原子结构<1>铁在元素周期表的位置:铁位于第四周期第Ⅷ族。
<2>铁的原子结构示意图: 铁的原子结构有哪些特点?从原子结构示意图上看,和主族元素不同,Fe的次外层电子未达到饱和,不仅最外层上2个电子是价电子,而且次外层也有价电子,当铁与弱氧化剂反应时,只能失去最外层上2个电子形成Fe2+,当跟强氧化剂反应时,还能进一步失去次外层上的一个电子而形成Fe3+ Fe-2e-=Fe2+Fe-3e-=Fe3+所以,铁在其化合物常呈+2价或+3价二 铁的性质〔一〕物理性质学生回忆初中所学铁的知识、观看实物、联系生活实际〔如铁锅导热〕,总结出铁的物理性质:铁是银白色金属,熔点,沸点较高;抗腐蚀能力强;具有较好的导电性,导热性和延展性;易被磁性物质吸引和磁化〔二〕化学性质:在金属活动顺序表里,它列在氢的前面,铁是比较活泼的金属1、与非金属反应: <1>与O2反应 常温下,铁在干燥的空气中不易反应 加热时,铁在氧气中燃烧 3Fe + 2O2 Fe3O4 在潮湿的空气中,易被氧化<2>与S反应Fe+S FeS <3>与Cl2反应[演示实验4-7]课本P92现象:生成棕黄色的烟,溶于水得黄色溶液反应方程式:2Fe+3Cl2 2FeCl3 氧化性强弱比较: S。
2.铁与水的反应在常温下,铁和水不反应但在水和空气里的氧气、二氧化碳的共同作用下,铁很容易生锈而被腐蚀[演示实验4-8]课本P93铁粉与水蒸气反应的实验收集气体,做爆鸣实验, 得出有H2生成反应方程式:3Fe+4H2O Fe3O4+4H23 铁与酸的反应<1>与非氧化性酸反应铁与稀盐酸、稀硫酸反应均生成+2价铁盐,溶液变为浅绿色,有H2产生Fe+2HCl=FeCl2 +H2↑Fe+H2SO4=FeSO4 +H2↑[设问]铁和稀硝酸的反应呢?<2>铁与氧化性酸反应[探索实验]把稀HNO3溶液吸入装有细铁丝的长胶头滴管里,并迅速放入试管并塞紧,观察每一过程的实验现象,并做好记录[观察现象后分析]①滴管液面为什么会下降?② 为什么到液面全部下降后有红棕色气体产生?③ 为什么溶液变成棕黄色?④ 为什么一定要把塞子塞紧?⑤ 我们知道,稀HNO3具有较强的氧化性,而铁具有还原性,写出反应的化学方程式 与稀HNO3的反应:稀HNO3过量:Fe +4HNO3 <稀> =Fe3 +NO↑+2H2O由实验可知,铁遇强氧化剂可失去电子被氧化成+3价的铁,说明铁有还原性因反应生成NO、NO2污染物,实验应放在密闭容器里进行。
[设问]铁与稀硝酸反应在任何情况下都生成的是Fe3+吗?铁粉过量会出现什么情况?Fe3+具有氧化性,Fe具有还原性,还有中间价态Fe2+,所以要发生氧化还原反应铁粉过量: 2 Fe3 +Fe = 3 Fe2总反应:3Fe +8HNO3 <稀> =3Fe3 +2NO↑+4H2O 常温下,铁遇冷的浓硝酸和浓硫酸发生钝化,但在加热的情况下仍能发生反应4 铁与某些盐溶液的反应Fe+CuSO4=FeSO4 +Cu <置换反应>Fe +2Fe=3Fe[巩固练习1 铁片投入下列溶液后,金属片减轻,但无气体放出的是:A、冷、浓HNO3 B、Cu2 溶液 C、稀HNO3 D、Fe3溶液2下列各物质中,不能直接由组成它的两种元素的单质化合而得到的是:A、FeS B、Fe3O4 C、FeCl3 D、FeCl23 根据下列反应:〔1〕Fe+CuCl2 = Cu + FeCl2 ;〔2〕2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2判断Cu2+、Fe2+、Fe2+、氧化性的顺序是:A、Fe3+> Fe2+ > Cu2+ B、Fe2+> Cu2+> Fe3+ C、Cu2+> Fe2+ > Fe3+ D、Fe3+> Cu2+> Fe2+ [小结]引导学生通过讨论总结出铁具有较强还原性,有变价。
铁具有较强还原性弱氧化剂〔I2、H+、Cu2+等〕强氧化剂〔Cl2、Br2、HNO3等〕FeFe2+Fe3+O2、H2O1 Fe Fe2+弱氧化剂 Fe+S FeS Fe + I2=FeI2Fe + 2H+===Fe2+ + H2↑Fe + Cu2+=Fe2+ + Cu2 FeFe3+ 强氧化剂2Fe+3Cl2 2FeCl3 2Fe + 3Br2=2FeBr32Fe +6H2SO4<浓>Fe23 +3SO2↑+6H2OFe +4HNO3<浓>Fe3 + NO2↑+ 2H2O5Fe+3MnO4--+24H+=3Mn2+ +5Fe3+ +12H2O3 FeFe2+和Fe3+3Fe + 2O2 Fe3O43Fe+4H2O Fe3O4+4H2第二课时二 铁的重要化合物(一) 铁的氧化物1 物理性质阅读课本P94:铁的氧化物有氧化亚铁、氧化铁和四氧化三铁等氧化亚铁: 一种黑色粉末,它不稳定,在空气里加热,即迅速被氧化成四氧化三铁氧化铁: 一种红棕色粉末,俗称铁红,它可用作油漆的颜料等四氧化三铁: 具有磁性的黑色晶体,俗称磁性氧化铁。
存在着铁的两种不同价态的离子,其中1/3 是Fe2+,2/3是Fe3+,四氧化三铁可以看成是氧化亚铁跟氧化铁组成的化合物铁的氧化物都不溶于水,也不跟水起反应2. 化学性质<1> 与非氧化性酸反应 离子方程式:FeO + 2H+=Fe2+ + H2OFe2O3 +6H+=2Fe3+ +3H2OFe3O4 + 8H+=Fe2+ +2Fe3+ +4H2O<2> FeO、 Fe3O4可与硝酸、浓硫酸、高锰酸钾等氧化剂的反应.3FeO+10HNO3 <稀> =3Fe3 +NO↑+5H2OFe3O4+10HNO3 <浓> =3Fe3 +NO2↑+5H2O<3> 三种氧化物可以与 C、Si、CO、H2、Al等还原剂的反应3CO+ Fe2O3=== 2Fe+3CO2Al + Fe2O3===Al2O3 + Fe铁的氧化物比较:名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁俗名------铁红磁性氧化铁化学式FeOFe2O3Fe3O4铁的化合价+2+3+2,+3色态黑色粉末红棕色粉末黑色粉末,有磁性水溶性不溶不溶不溶稳定性不稳定,在空气中加热转化成Fe3O4稳定稳定磁性无无有与盐酸反应FeO + 2HCl =FeCl2 + H2OFe2O3 + 6HCl =2FeCl3 + 3H2OFe3O4 + 8HCl =FeCl2 + 2FeCl3 + 4H2O生成反应2Fe + O2 == 2FeO<钢炉中>2Fe3 ===2Fe2O3 + 3H2O3Fe + O2 == Fe3O43Fe + 4H2O ==2Fe2O3 + 4H2用途――油漆颜料、炼铁〔钢〕磁粉、炼铁其它FexOy + yCO ==== y CO2 + xFe<炼铁过程><二> 氢氧化物铁的氢氧化物有:〔Fe2〕和〔Fe3〕。
都可用相应的可溶性盐跟碱溶液起反应而制得1. Fe3[演示实验4-9]在试管里注入少量FeCl3溶液,再逐滴滴入NaOH溶液观察发生的现象:FeCl3+3NaOH == Fe3↓+3NaClFe3+ +3 OH-- ===Fe3↓<红褐色沉淀> 〔现象特殊, 用于鉴别〕从实验可以看到,滴入NaOH溶液时,立即生成了红褐色Fe3的的沉淀加热Fe3,它就失去水而生成红棕色的氧化铁粉末2Fe3=Fe2O3 +3 H2OFeCl3溶液中加入氨水: Fe3+ +3 NH3.H2O=Fe3↓+3 NH4+2. Fe2[演示实验4-10]在试管里注入少量新制备的FeSO4溶液,用胶头滴管吸取NaOH溶液,将滴管尖端插入试管里溶液液面下,慢慢挤出NaOH溶液〔防止二价铁被氧化〕,观察发生的现象从实验可以看到,挤入NaOH溶液后,开始的时候析出一种白色的絮状沉淀,这就是Fe2FeSO4+2NaOH = Fe2↓+Na2SO4Fe2++2OH- = Fe2↓但这白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色这是因为氢氧化亚铁在空气里氧化成了Fe3。
4Fe2+O2+2H2O == 4Fe3↓沉淀颜色及其变化: 白色 灰绿 红褐色〔现象特殊,用于鉴别〕Fe3和Fe3都可与酸反应生成相应的盐Fe3和Fe3的性质比较:名称氢氧化铁氢氧化亚铁化学式Fe3Fe2属性弱碱弱碱色态不溶于水的红褐色固体不溶于水的白色固体稳定性不稳定:Fe3=Fe2O3+3H2O极不稳定:4Fe2 + O2 + 2H2O = 4Fe3试剂均不能由化合反应得到可溶性的铁盐与碱溶液可溶性的亚铁盐与碱溶液反应Fe3++ 3OH-= Fe3↓Fe3+ + 3NH3·H2O =Fe3↓+ 3NH4+Fe2+ + 2OH- = Fe2↓Fe3+ + 2NH3·H2O =Fe2↓+ 2NH4+现象红褐色沉淀白色絮状沉淀→灰绿色→红褐色与酸反应Fe3+ 3。