第3章第4节铁及其化合物用途广泛的金属材料.ppt
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1、【考纲点击】1了解金属铁及其重要化合物的主要性质及应用2了解合金的概念及其重要应用,【考情播报】1与生产、生活相联系考查铁及其化合物的重 要应用2结合实验、推断考查Fe(OH)2的制备、Fe2与 Fe3的相互转化及检验3常见铁、铜、铝合金的主要性能及应用.,1物理性质 铁是 金属,熔沸点,抗 性强,能被 磁铁吸引,具有金属的一般物理性质,2化学性质 铁是一种变价金属元素,通常显 价和 价,银白色,较高,腐蚀,2,3,(1)与非金属反应 铁和氧气反应:常温下发生腐蚀生成.点燃条件下生成Fe3O4,化学方程式为:.铁和氯气反应,化学方程式为:.铁和硫反应,化学方程式为:.(2)与H2O(g)反应
2、化学方程式为:.,Fe2O3,3Fe2O2 Fe3O4,2Fe3Cl2 2FeCl3,FeS FeS,3Fe4H2O(g)Fe3O44H2,(3)与酸反应 铁与非氧化性酸(如稀H2SO4、盐酸等)反应生成Fe2,放出H2.其离子方程式为:.铁与氧化性酸反应,不放H2.常温下遇、发生钝化 少量铁与稀HNO3反应:.,浓H2SO4,浓HNO3,Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO,2H2O,Fe2H=Fe2H2,(4)与盐溶液反应 铁和CuSO4溶液反应:.铁和FeCl3溶液反应:.,FeCu2=Fe2CuFe2Fe3=3Fe2,铁反应的产物1铁与不同氧化剂反应的产物判断 由于铁是变价金属元素,它
3、与氧化性不同的氧化剂 反应时,其产物中铁元素的化合价不同:(1)Fe可被S、I2、H、Fe3、Cu2等氧化为Fe2.(2)Fe可被Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4(加热)等氧化为Fe3.(3)Fe与O2(点燃)或H2O(高温)生成Fe3O4.,2铁与稀HNO3反应的分析与产物判断(1)分析关键 明确哪种物质过量 根据两种物质的物质的量分析判断(2)反应原理 HNO3过量:Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O Fe过量时:还发生反应Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2,两 者相加得总化学反应方程式:3Fe8HNO3=3Fe(NO3)2 2NO4H2O,(3)产物判断,Fe若被
4、强氧化剂氧化生成Fe3,在Fe过量时,因发生反应Fe2Fe3=3Fe2,最终生成Fe2.,1下列关于铁的叙述正确的是()铁能被磁铁吸引,但纯铁易腐蚀 在人体的血红蛋白中含有铁元素 铁位于元素周期表中第四周期第B族 铁能在氧气中剧烈燃烧,但不能在水蒸气中燃烧 铁与强氧化剂硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3 不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3 AB C D,解析:当铁中含有杂质时,在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀反应,所以,纯铁的抗腐蚀能力较强;铁位于元素周期表的第族,而不是第B族;铁在氧气中可以剧烈燃烧,而与水蒸气反应则看不到燃烧现象;Fe与HNO3反应的产物可能因铁过量而生成Fe(N
5、O3)2;FeCl2、Fe(OH)3都可通过化合反应Fe2FeCl3=3FeCl2,4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3制得,答案:B,2,3,1.铁的氧化物,黑色粉末,红棕色粉末,黑色晶体,FeO2H,=Fe2,H2O,Fe2O36H,=2Fe3,3H2O,Fe3O48H=Fe22Fe34H2O,FeOCO FeCO2,Fe2O33CO2Fe 3CO2,Fe3O44CO 3Fe4CO2,白,红褐,Fe(OH)22H=Fe22H2O,Fe(OH)33H=Fe33H2O,2.铁的氢氧化物,Fe(OH)33H=Fe33H2O,2Fe(OH)3 Fe2O33H2O,Fe22OH=Fe(OH
6、)2,Fe33OH=Fe(OH)3,白色沉淀,灰绿,红褐,4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,Fe(OH)2制备中的防氧化措施1赶尽空气,应在惰性或还原性气体气氛下反应(如 N2、H2等)2隔绝空气,如用苯、汽油、煤油覆盖在液面上3采用新制备的亚铁盐溶液,溶解亚铁盐时要先将 蒸馏水煮沸除去氧气4向亚铁盐溶液中滴加碱溶液时,将胶头滴管的尖 嘴插入亚铁盐溶液的深部,使Fe(OH)2生成于溶氧 少的部位,Fe(OH)2的制备操作改进型设计,如下图:,根据Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3的过程中的颜色变化可用于物质的推断,2有人设计了如图所示制备氢氧化亚铁的改进实验:,(1)按图所示组装
7、仪器,向一支小的具支试管中加入2 mL 左右稀盐酸,再加入2 mL左右的煤油,玻璃管下端粘住钠粒(用滤纸吸干表面煤油,切去氧化层)(2)将铁丝浸入盐酸,反应放出氢气,待试管内空气排尽后,向上提拉铁丝,使铁丝脱离液面并关闭弹簧夹;用另一根细铁丝沿玻璃管内将钠粒捣入液体中,请回答下列问题:(1)写出该实验中发生反应的化学反应方程式:_.(2)如何检验试管内空气已排尽(回答具体操作)?_.,(3)捣入钠粒后,预测具支试管中的现象:_.(4)已知钠粒的质量约0.05 g,现实验室有以下两种不同浓 度的盐酸,你选择(填A或B).A1.1 mol/L B10 mol/L,解析:(4)B选项中盐酸的量太大,
8、溶液呈酸性,不能生成氢氧化亚铁,也不符合节约药品的原则,答案:(1)Fe+2HCl=FeCl2+H2,2Na+2H2O+FeCl2=Fe(OH)2+2NaCl+H2(也可写成3个:Fe+2HCl=FeCl2+H2,2Na+2H2O=2NaOH+H2,2NaOH+FeCl2=Fe(OH)2+2NaCl.),(2)在具支试管的出口处用向下排空气法收集满一小试管气体,用拇指堵住管口,移向酒精灯火焰,放开拇指,若听到“噗”的一声,则说明空气已排尽(3)钠不停地在界面间上下移动,并有气泡产生,很快有白色沉淀出现(答其他现象如:熔化成闪亮的小球,在煤油与盐酸界面间上下移动,钠粒最后消失等的不扣分)(4)A
9、,1铁盐(1)Fe3主要表现,其溶液是 色(2)Fe3水解使溶液显酸性,离子方程式为:.,Fe33H2O Fe(OH)33H,氧化性,棕黄,(3)铁盐的化学反应 与单质铜、铁反应 离子方程式为:、.与KI溶液反应 离子方程式为:.,2Fe32I=2Fe2I2,2Fe3Cu=2Fe2Cu2 2Fe3Fe=3Fe2,与氨水反应离子方程式为:.与KSCN溶液反应离子方程式为:.与SO2反应离子方程式为:.,Fe33NH3H2O=Fe(OH)3,Fe33SCNFe(SCN)3,2Fe3SO22H2O=2Fe2 4H,2亚铁盐(1)Fe2既有氧化性,又有还原性,但主要表现 性,其 溶液通常显 色(2)亚
10、铁盐溶液在空气中易被 氧化而变质,故保存时要加 入少量的,防止其被氧化,还原,浅绿,O2,铁粉,(3)亚铁盐的化学反应 与Cl2反应 离子方程式为:.与稀HNO3反应 离子方程式为:.与H2O2反应 离子方程式为:.,2Fe2Cl2=2Fe32Cl,3Fe24H=3Fe3NO2H2O,2Fe2H2O22H=2Fe32H2O,Fe3、Fe2的检验和不同价态之间的转化1Fe3、Fe2的检验方法(1)直接观察颜色 Fe2溶液呈浅绿色,Fe3溶液呈棕黄色,(2)利用显色反应(形成络离子),(3)利用Fe(OH)3沉淀的颜色,(4)利用Fe3的氧化性,(5)利用Fe2的还原性,2“铁三角”转化关系及应用
11、(1)转化关系,(2)重要应用 判断离子共存 aFe2、Fe3均水解,与、等因水解相 互促进在溶液中不能大量共存 bFe3与S2、I、HS、,Fe2与(H)、ClO、(H)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存,除杂方法aFe2(Fe3):加Fe粉过滤;bFeCl3(FeCl2):加氯水或H2O2;cFeCl2(CuCl2):加Fe粉,过滤,0价的铁只体现还原性,Fe3一般体现氧化性,Fe2既有氧化性又有还原性,3有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液,用 一种试剂就可把它们鉴别开来,这种试剂是()A盐酸 B烧碱熔液 C氨水 DKSCN溶液,解析:盐酸与五种溶液都不
12、反应;烧碱溶液与NaCl无明显现象,与FeCl2产生白色沉淀,且白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,与FeCl3产生红褐色沉淀,与MgCl2生成白色沉淀,与AlCl3先产生白色沉淀后继续加NaOH沉淀溶解,B选项正确;氨水与MgCl2、AlCl3均产生白色沉淀,无法鉴别MgCl2、AlCl3;KSCN只有与FeCl3产生红色现象,其他物质无法鉴别,答案:B,1合金(1)概念:由 熔 合而成的具有 的物质(2)性能:一般来说,合金的熔点比它的各成分金属的熔 点都,硬度比它的各成分金属的,具有良好 的物理、化学或机械性能,两种或两种以上的金属(或金属与非金属),金属特性,低,大,2常见的金属材
13、料 金属材料包括纯金属和合金,可分为 材料和 材料(1)黑色金属材料钢铁 钢是用量最大,用途最广的合金,黑色金属,有色金属,(2)有色金属材料铜和铝 我国使用最早的合金是,常见的铜合金还有 和 铝合金 a常见种类:硅铝合金、镁铝合金、硬铝(含Al、Cu、Mg、Mn、Si元素),黄铜,白铜,青铜,b性质特征:、易于加工、成本低廉且表面易形成 而具有一定的抗 腐蚀能力 c主要用途:建筑业、容器和包装业、交通运输及 电子行业,密度小,强度高,塑性好,致密的氧化膜,常见合金及其重要应用1铜合金,2.铁合金,3铝合金,合金属于混合物,金属与非金属或金属与金属形成合金时,两者没有发生化学反应,各成分的化学
14、性质没发生改变,4有关合金的叙述正确的是()A合金的密度比其各成分金属小 B合金的抗腐蚀性能都很好 C合金的导电性能比成分金属强 D多数合金比成分金属熔点低,硬度大,解析:合金与其成分金属相比,具有许多优良的物理、化学性质或机械性能,如硬度比它的成分金属大,熔点比它的成分金属低,答案:D,例1(2009江西模拟)某固体X由两种常见元素组成,其中金属元素与另一非金属元素的质量之比为141.在一定条件下X可发生下列转化(如图),有的反应标出全部产物,有的反应只标出部分产物P为混合气体,R是无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体,E是密度最小的常见气体常温下B为液体,C为红褐色沉淀,M为常见金属单质,
15、请填空:,(1)X的化学式为_(2)从不引入杂质的角度考虑,N可以选择下列物质中的 _(填序号)AKMnO4 BHNO3 CH2O2 DCl2(3)写出反应DG的离子方程式:_.(4)写出反应BMDE的化学方程式:_.,思路点拨无机框图题的推断关键在于突破口的选择,本题的突破口则是根据物质的特殊颜色进行推断,课堂笔记由R是无色无味且能使澄清石灰水变浑浊的气体可知R为CO2气体,说明产生的混合气体P中含有CO2,进而推知X中含有碳元素;因C为红褐色沉淀,所以C为氢氧化铁,即A中含有铁离子,X中含有铁元素,根据X中两元素的质量比可知X的化学式为Fe3C;B为水,E为氢气,M为铁,答案(1)Fe3C
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- 及其 化合物 用途 广泛 金属材料
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