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2019-2020年高考化學(xué) 第二節(jié) 幾種重要的金屬化合物 第3課時教案 三維目標(biāo) 知識與技能 1.了解FeO、Fe2O3、Fe3O4的性質(zhì)和應(yīng)用。 2.掌握Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)方法及相互轉(zhuǎn)化。 3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制備和性質(zhì)。 4.通過演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力、動手能力及分析綜合能力。 過程與方法 1.利用列表比較的方法，掌握鐵的重要化合物的性質(zhì)。 2.通過實(shí)物展示、演示和學(xué)生實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，啟發(fā)、誘導(dǎo)學(xué)生突破難點(diǎn)、鞏固重點(diǎn)。 情感、態(tài)度與價值觀 1.結(jié)合鐵的重要化合物性質(zhì)的教學(xué)，對學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義教育。 2.通過啟發(fā)、誘導(dǎo)、觀察、動手、討論，提高學(xué)生思維能力和靈活分析、解決問題的能力。 教學(xué)重點(diǎn) 鐵的氧化物、氫氧化物的性質(zhì) 教學(xué)難點(diǎn) Fe(OH)2的制備，F(xiàn)e2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化 教具準(zhǔn)備 投影儀、FeCl3溶液、FeSO4溶液、2 molL-1 NaOH溶液、氨水、2 molL-1鹽酸、KSCN溶液、FeO、Fe2O3、Fe3O4、鐵粉、氯水、試管、膠頭滴管、藥匙 教學(xué)過程 師：上一課時我們學(xué)習(xí)了鋁的重要化合物，請大家回顧Al2O3和Al(OH)3有哪些重要的化學(xué)性質(zhì)？實(shí)驗(yàn)室怎樣制備Al(OH)3?為何不用NaOH溶液制備Al(OH)3? 生：Al2O3、Al(OH)3都具有兩性，既能與酸反應(yīng)生成鹽和水，也能和堿反應(yīng)生成鹽和水。 實(shí)驗(yàn)室常用氨水和鋁鹽溶液反應(yīng)制備Al(OH)3;不用NaOH溶液是因?yàn)锳l(OH)3能被NaOH溶液溶解。 師：鐵是過渡元素中的主要代表元素，前面我們了解了鐵單質(zhì)的有關(guān)性質(zhì)，這一節(jié)課我們共同學(xué)習(xí)鐵的重要化合物。 ［板書］ （三）鐵的重要化合物 師：大家回顧前面我們學(xué)習(xí)鈉和鋁的重要化合物時的學(xué)習(xí)次序是怎樣的？ 生：先學(xué)習(xí)氧化物，再學(xué)習(xí)氫氧化物，最后學(xué)習(xí)鹽的代表。 師：很好，鐵的重要化合物的學(xué)習(xí)次序與前面是一致的。 ［板書］1.鐵的氧化物 ［投影］鐵的氧化物性質(zhì)比較表，備填（表一） FeO Fe2O3 Fe3O4 顏色、狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體 溶解性 不溶于水 不溶于水 不溶于水 俗名 — 鐵紅 磁性氧化鐵 與酸反應(yīng) FeO+2H+====Fe2++H2O Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O — 鐵的化合價 +2 +3 +2、+3 重要用途 6FeO+O22Fe3O4 制紅色油漆和涂料、煉鐵 — 教師出示鐵的三種氧化物讓學(xué)生觀察，并分別驗(yàn)證其溶解性、與酸反應(yīng)等性質(zhì)，講解分析，依次填充表格（也可指名板演）。 ［總結(jié)］ FeO、Fe2O3是堿性氧化物，都能與酸反應(yīng)生成鹽和水，F(xiàn)e3O4是一種復(fù)雜的化合物，可以看作是FeOFe2O3，但Fe3O4是純凈物不是混合物。 ［板書］2.鐵的氫氧化物 師：根據(jù)鐵元素的常見化合價，鐵應(yīng)該有哪些氫氧化物？ 生：有Fe(OH)2和Fe(OH)3。 ［投影］ 出示鐵的氫氧化物性質(zhì)比較表，備填（表二） 物質(zhì) 制法、性質(zhì) Fe(OH)3 Fe(OH)2 實(shí)驗(yàn)室制備 Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓ Fe2++2OH-====Fe(OH)2↓ 顏色、狀態(tài) 紅褐色固體 白色固體、在空氣中迅速變灰綠最終變紅褐色 溶解性 不溶于水 不溶于水 與酸反應(yīng) Fe(OH)3+3H+====Fe3++3H2O Fe(OH)2+2H+====Fe2++2H2O 穩(wěn)定性 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3 教師邊講解、邊演示、邊填表（也可以讓學(xué)生填寫）。 師：Fe(OH)2在空氣中極易被氧化，實(shí)驗(yàn)室中如何采取一定措施制得白色的Fe(OH)2沉淀呢？大家討論。 生：把膠頭滴管插入溶液深處滴加NaOH溶液，因?yàn)槿芤荷钐幦芙獾腛2較少;用煮沸的蒸餾水配制FeSO4、NaOH溶液，煮沸可以使溶解的O2被趕出；配好的FeSO4溶液上面滴加少量汽油，隔絕空氣，防止FeSO4被氧化。 師：同學(xué)們回答得很好，以上都是實(shí)驗(yàn)中常采取的措施，還有一些方法可采用，參見隨堂練習(xí)。 ［例題剖析］ （例1）(xx山東東營模擬，22)用下面兩種方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。 方法一：用不含F(xiàn)e3+的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。 (1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需加入________________________。 (2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用____________的方法。 (3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是________________________。 方法二：在如右圖裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。 (1)在試管Ⅰ里加入的試劑是_____________________。 (2)在試管Ⅱ里加入的試劑是_____________________。 (3)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟是__________________________________________。 (4)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是_________________________。 解析：首先要抓住氫氧化亞鐵的性質(zhì)，即易氧化，遇氧氣迅速生成氫氧化鐵。方法一是教材中的方法，為防止氧化，膠頭滴管反常規(guī)操作，或在溶液中加入還原性物質(zhì)如鐵粉。 方法二將原來的方法進(jìn)行了改進(jìn)，去掉了原有的膠頭滴管，創(chuàng)設(shè)了新情景，要求學(xué)生在已經(jīng)掌握制備氫氧化亞鐵的實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)原理的基礎(chǔ)上，說明方法二制備氫氧化亞鐵的原理，同時也考查了對啟普發(fā)生器的原理的理解。 答案：方法一：(1)稀H2SO4、鐵屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2 方法二：(1)稀H2SO4、鐵屑 (2)NaOH溶液 (3)檢驗(yàn)試管Ⅱ出口處排出的氫氣的純度。當(dāng)排出的H2純凈時，再夾緊止水夾 (4)試管Ⅰ中反應(yīng)生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，外界空氣不容易進(jìn)入 3.鐵鹽和亞鐵鹽 ［投影］出示FeCl3溶液和FeCl2作性質(zhì)比較表 (表三) 物質(zhì) 性質(zhì) FeCl2溶液 FeCl3溶液 顏色 淺綠色 棕黃色 加KSCN溶液 無明顯現(xiàn)象 Fe3++3SCN-====Fe(SCN)3變紅色 加NaOH溶液 Fe2++2OH-====Fe(OH)2↓ 生成的白色沉淀迅速變灰綠，最終變紅褐色 Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓紅褐色 加氯水 2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-變黃色再加KSCN溶液變紅 — 加鐵粉 —— 2Fe3++Fe====3Fe2+棕黃變淺綠再加KSCN溶液不變紅 教師邊講邊演示，組織同學(xué)依次填充表格內(nèi)容。 講述：Fe2+Fe3+ (1)Fe2+Fe3+ 師：Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+，化合價升高，應(yīng)投入氧化劑與亞鐵鹽反應(yīng)，常用的氧化劑有哪些呢？Fe2+具有什么性質(zhì)呢？ 生：Cl2、O2(教師補(bǔ)充HNO3、KMnO4、H2O2等)，F(xiàn)e2+具有還原性。 師：Fe3+Fe2+鐵的化合價降低，應(yīng)投入還原劑與鐵鹽溶液反應(yīng)，常用的還原劑有哪些呢？上述轉(zhuǎn)化說明Fe3+有什么性質(zhì)呢？ 生：金屬單質(zhì)（教師補(bǔ)充，S2-、I-、H2S都有較強(qiáng)還原性），F(xiàn)e3+具有氧化性。 ［小結(jié)］ 鐵三角 ［例題剖析］ （例2）將Fe粉、Cu粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反應(yīng)(假定容器不參與反應(yīng))，試判斷下列情況下溶液中存在的金屬離子和金屬單質(zhì)。 (1)若鐵粉有剩余，則容器中不可能有______________。 (2)若氯化銅有剩余，則容器中還可能有______________。 (3)若氯化鐵和氯化銅都有剩余，則容器中不可能有______________，一定有______________。 (4)若氯化鐵有剩余，則容器中不可能有______________。 解析：該題屬物質(zhì)共存問題，解答該題應(yīng)首先弄清物質(zhì)間可能發(fā)生的反應(yīng)，凡相互間能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，就不可能(大量)共存。該題涉及的反應(yīng)有： ①Fe+2FeCl3====3FeCl2 ②Fe+CuCl2====Cu+FeCl2 ③Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2 (1)若Fe粉有剩余，則容器中就不可能有Fe3+、Cu2+，因?yàn)樗鼈兡馨l(fā)生上述①②反應(yīng)。 (2)若CuCl2有剩余，則容器中不可能有Fe，可能有Fe2+、Fe3+，一定有Fe2+。 (3)若FeCl3和CuCl2均有剩余，則容器中不可能有Fe、Cu，可能有Fe2+。 (4)若FeCl3有剩余，則容器中不可能有Fe、Cu。 答案： (1)Fe3+、Cu2+ (2)Fe2+、Fe3+或Cu、Fe2+ (3)Fe、Cu Fe2+ (4)Fe、Cu 點(diǎn)評:此題實(shí)質(zhì)是對“鐵三角”的考查。解題時要掌握單質(zhì)鐵、銅、鋅等金屬和Fe2+具有還原性，不能在強(qiáng)氧化性條件下存在；Cu2+、Fe3+、H+等具有氧化性，不能在強(qiáng)還原性條件下存在。通過已知條件，結(jié)合可能發(fā)生的反應(yīng)，進(jìn)行對金屬離子和金屬單質(zhì)的判斷，有時還要考慮金屬(如Zn、Fe、Cu)與Fe3+反應(yīng)的先后順序。 板書設(shè)計 （三）鐵的重要化合物 1.鐵的氧化物 鐵的氧化物性質(zhì)比較（見表一） 2.鐵的氫氧化物 鐵的氫氧化物性質(zhì)比較（見表二） 3.鐵鹽和亞鐵鹽（見表三） 小結(jié)：鐵三角（見圖） 活動與探究 1.AlCl3、Al2(SO4)3凈水效果比較。 把混有少量泥沙的渾濁水分別加入到3支試管中，向其中2支試管中分別加入AlCl3、Al2(SO4)3溶液，振蕩，靜置，觀察。 不加試劑 加入AlCl3 加入Al2(SO4)3 2分鐘 4分鐘 6分鐘 結(jié)論 2.FeCl3、Fe2(SO4)3凈水效果比較。 把混有少量泥沙的渾濁水分別加入到3支試管中，向其中2支試管分別加入FeCl3、Fe2(SO4)3溶液，振蕩，靜置，觀察。 不加試劑 加入AlCl3 加入Al2(SO4)3 2分鐘 4分鐘 6分鐘 結(jié)論 隨堂練習(xí) 1.將8 g鐵片放入100 mL 硫酸銅溶液中，當(dāng)溶液中的Cu2+全部被還原時，“鐵片”的質(zhì)量變?yōu)?.2 g，則原硫酸銅溶液的物質(zhì)的量濃度為（ ） A.0.5 mol L-1 B.0.25 mol L-1 C.0.025 mol L-1 D.0.125 mol L-1 答案:C 2.下列各組離子能大量共存于同一溶液中的是（ ） A.Fe2+，Ca2+，，Cl－ B.Fe3+，NH+4，Cl－，I－ C.Fe2+，H+，，Cl－ D.Fe3+，Na+，，OH－ 答案:A 3.鐵屑溶于過量的稀硫酸，過濾后向?yàn)V液中加入適量的硝酸，再加入過量的氨水，有紅褐色沉淀生成。過濾，加熱沉淀物至質(zhì)量不再發(fā)生變化，得到紅棕色的殘渣。上述沉淀和殘渣分別為（ ） A.Fe(OH)3；Fe2O3 B.Fe(OH)2；FeO C.Fe(OH)2；Fe(OH)3；Fe3O4 D.Fe2O3；Fe(OH)3 答案:A 4.把a(bǔ) g鐵鋁合金粉末溶于足量鹽酸中，加入過量NaOH溶液。過濾出沉淀，經(jīng)洗滌、干燥、灼燒，得到紅色粉末的質(zhì)量仍為a g，則原合金中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為（ ） A.70％ B.52.4％ C.47.6％ D.30％ 答案:A 5.某溶液中含有大量Fe2+、Fe3+、Mg2+和NH+4，其c(H+)=10－2 mol L－1。在該溶液中可以大量存在的陰離子是（ ） A. B. C.SCN－ D. 答案:A 6.在氯化鐵、氯化銅和鹽酸混合溶液中加入鐵粉，待反應(yīng)結(jié)束，所剩的固體濾出后能被磁鐵吸引，則反應(yīng)后溶液中存在較多的陽離子是（ ） A.Cu2+ B.Fe3+ C.Fe2+ D.H+ 答案:C 7.用Fe與含a mol H2SO4的稀硫酸恰好完全反應(yīng)，F(xiàn)eO與含b mol H2SO4的稀硫酸恰好完全反應(yīng)，混有少量FeO的Fe與含c mol H2SO4的稀硫酸恰好完全反應(yīng)，并欲制得等量的綠礬，則下列關(guān)系正確的是（ ） A.a=b=c B.a＞b＞c C.b＞a＞c D.c＞b＞a 答案:A 8.A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)，它們的組成中有一種元素是相同的?，F(xiàn)有以下事實(shí)：①A、B都難溶于水，A在空氣中易氧化成B；②B受熱可分解生成C；③足量的F加入到D的溶液中，充分振蕩后生成了淺綠色的E溶液；④往D的溶液中滴入AgNO3溶液，可生成難溶于稀HNO3的白色沉淀，往KSCN溶液中滴入D的溶液振蕩呈紅色。據(jù)上述事實(shí)，(1)推斷A~F的化學(xué)式分別為A.____________、B.____________、C.____________、D.____________、E.____________、F.____________。 (2)請寫出①③涉及的化學(xué)方程式。 答案:(1) Fe(OH)2 Fe(OH)3 Fe2O3 FeCl3 FeCl2 Fe (2)①4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3 ③2FeCl3+Fe====3FeCl2 習(xí)題詳解 1.答案：2Na2O2+2CO2====2Na2CO3+O2 2.答案：強(qiáng)酸 強(qiáng)堿 兩性 兩性 點(diǎn)撥：Al2O3和Al(OH)3是典型的兩性物質(zhì)，都既能與強(qiáng)酸反應(yīng)又能與強(qiáng)堿反應(yīng)。其中Al2O3為兩性氧化物，Al(OH)3為兩性氫氧化物。 3.答案：產(chǎn)生白色沉淀 沉淀不溶解 產(chǎn)生白色沉淀 沉淀溶解變?yōu)槌吻迦芤? 點(diǎn)撥：在MgCl2溶液中加入少量NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)：Mg2++2OH-====Mg(OH)2↓，故有白色沉淀生成；繼續(xù)加入NaOH溶液，Mg(OH)2不溶解；在AlCl3溶液中加入少量NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)Al3++3OH-====Al(OH)3↓，產(chǎn)生白色沉淀，繼續(xù)加入NaOH溶液，Al(OH)3會繼續(xù)與其反應(yīng)：Al(OH)3+OH-====+2H2O，沉淀會溶解變?yōu)槌吻迦芤骸? 4.答案：D 點(diǎn)撥：A選項(xiàng)中，Na與H2O反應(yīng)生成NaOH和H2;B選項(xiàng)中Na2O2與H2O反應(yīng)生成NaOH和O2；C選項(xiàng)中Ca(OH)2和Na2CO3溶液反應(yīng)生成NaOH和CaCO3;D選項(xiàng)中的兩種物質(zhì)不反應(yīng)。 5.答案：B 點(diǎn)撥：Al3+可以在酸性條件下存在，在堿性條件下會生成Al(OH)3，選項(xiàng)中，Cl-、H+、Na+都可與Al3+共存，OH-能與Al3+反應(yīng)生成Al(OH)3。 6.答案：B 點(diǎn)撥：Ba(OH)2溶液和稀硫酸反應(yīng)生成BaSO4白色沉淀；與MgCl2溶液反應(yīng)生成Mg(OH)2白色沉淀，符合題干要求。 7.答案：C 點(diǎn)撥：檢驗(yàn)FeCl2是否變質(zhì)，主要是看Fe2+是否被氧化為Fe3+，即直接檢驗(yàn)溶液中Fe3+的存在。選擇NaOH可以與Fe3+生成紅褐色沉淀Fe(OH)3，但其中Fe2+會生成Fe(OH)2沉淀，F(xiàn)e(OH)2會由白色變灰綠色最終會變成紅褐色的Fe(OH)3，會干擾實(shí)驗(yàn)；Fe粉也可以與Fe3+反應(yīng)而溶解其中，但現(xiàn)象不易觀察；石蕊不能作為檢驗(yàn)Fe3+的試劑；只有KSCN溶液是最好的檢驗(yàn)Fe3+的試劑，加入若呈現(xiàn)血紅色，則證明Fe3+存在，反之而不能。 8.答案：D 9.答案：D 10.答案：被氧化：2FeCl2+Cl2====2FeCl3 被還原：Zn+FeCl2====ZnCl2+Fe 11.答案：Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2 Cu元素化合價由0變?yōu)?2，F(xiàn)e元素由+3價變?yōu)?2價 點(diǎn)撥：刻制印刷電路板是工業(yè)利用Cu與FeCl3溶液的反應(yīng)進(jìn)行生產(chǎn)的，其反應(yīng)原理為：Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2，離子反應(yīng)：Cu+2Fe3+====2Fe2++Cu2+。Cu元素化合價由0變?yōu)?2，被氧化；Fe元素從+3價降到+2價，被還原。 12.答案：先生成白色沉淀，后迅速變灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色 FeSO4+2NaOH====Fe(OH)2 ↓+Na2SO4 4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3 點(diǎn)撥：在FeSO4溶液中加入NaOH溶液，會發(fā)生反應(yīng)：Fe2++2OH-====Fe(OH)2↓，F(xiàn)e(OH)2為白色沉淀，但它很容易被空氣中的O2氧化，即4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3↓,但顏色變化是由白色迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色。 13.答案：設(shè)NaHCO3受熱分解生成Na2CO3的質(zhì)量為x 2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O 284 106 33.6 g x x==21.2 g Na2CO3物質(zhì)的量為=0.2 mol 答：剩余21.2 g Na2CO3,物質(zhì)的量為0.2 mol。 14.略