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.doc
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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.doc
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