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化学
第三章 铁 金属材料
章末复习
学习目标
1.从物质的类别看,研究铁、铝及其化合物的共性及特殊性;从化合价的角度看,分析不同价态的含铁物质的氧化性和还原性,并能推导相关物质的性质及用途。
2.了解常见的化学计算类型和技巧。
了解化学计算中的常用方法。
氢氧化亚铁的制备;铁离子、亚铁离子的检验;铁离子的氧化性;亚铁 离子的氧化性及还原性;Fe、Fe2+、Fe3+之间的转化关系。
重点、难点:
学习重难点
金属光泽:多数金属呈银白色,如铁、镁等,但铜呈紫红色,金呈黄色。金属光泽是因为金属中的自由电子能够吸收并反射可见光。
导电性:金属内部存在大量自由电子,在电场作用下,这些自由电子会定向移动,形成电流,所以金属是良好的导体,如铜、铝常被用于制作电线。
1.金属在物理性质方面有哪些通性?
自主学习
导热性:自由电子在受热时,能量增加,运动速度加快,与金属离子碰撞传递热量,使金属有良好的导热性,例如生活中用的铁锅。
延展性:金属原子之间是金属键,在外力作用下,金属原子层之间可以相对滑动,而金属键不会被破坏,使金属能被拉伸成丝(延性)或压成薄片(展性),像金可以被制成很薄的金箔。
自主学习
1.金属在物理性质方面有哪些通性?
金属与非金属反应,如金属钠和氯气反应生成氯化钠:2Na + Cl2===2NaCl。
金属与酸反应(金属活动性顺序中氢之前的金属),例如锌和稀硫酸反应:Zn + H2SO4=ZnSO4+H2↑。
金属与盐反应(活泼金属置换不活泼金属),比如铁和硫酸铜溶液反应:Fe + CuSO4=FeSO4+Cu。
自主学习
2.金属在化学性质方面有哪些通性?
强还原性:铝原子最外层电子数为3,易失去电子,是一种活泼金属。在化学反应中常体现强还原性,例如铝热反应2Al + Fe2O3====== Al2O3+2Fe,此反应中铝能将氧化铁中的铁置换出来。
与碱反应产生氢气:铝能与强碱溶液反应,这是它区别于大多数金属的特性,如2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na[Al(OH )4]+3H2↑。
自主学习
①铝单质的特性:
3.铝的单质和氧化物有哪些特性?
高温
两性氧化物:既能与酸反应,如Al2O3+6HCl = 2AlCl3+3H2O;又能与碱反应,如Al2O3+2NaOH+4H2O = 2Na[Al(OH )4]+H2O。这是氧化铝区别于其他普通金属氧化物(如氧化铁、氧化铜等碱性氧化物)的重要特性。
自主学习
3.铝的单质和氧化物有哪些特性?
②氧化铝的特性:
在化学方程式中,化学计量数之比等于各物质的物质的量之比。
例如,对于化学方程式2H2+O2=====2H2O,H2、O2、H2O的化学计量数之比 为21:2。这意味着,当反应按照这个化学方程式进行时,参加反应的氢气、氧气和生成的水的物质的量之比也是2∶1∶2。
如果已知一种物质的物质的量,就可以根据化学计量数之比求出其他物质的物质的量。比如,若有4mol氢气完全反应,根据H2、O2的化学计量数之比为2∶1,可以算出消耗氧气的物质的量是2mol。
自主学习
4.化学方程式中的化学计量数与物质的量有什么联系?
点燃
课堂探究
一、铁及其化合物
铁和稀盐酸反应的实验视频
与氧化性物质反应,单质铁体现还原性。
【问题1-1】从化合价角度,分析单质铁能和哪些物质反应?
一、铁及其化合物
课堂探究
Fe2+既有氧化性,也有还原性,Fe2+既可以和氧化性物质反应,也可以和还原性物质反应。
课堂探究
一、铁及其化合物
【问题1-2】从化合价角度,分析Fe2+具有什么性质?可以与哪类物质反应?
Fe3+只有氧化性,只能与还原性物质反应。
课堂探究
一、铁及其化合物
【问题1-3】从化合价角度,分析Fe3+具有什么性质 可以与哪类物质反应
课堂探究
一、铁及其化合物
【问题1-4】在下面框图上完成下列物质之间的转化:
课堂探究
已知有以下物质相互转化,试回答下列问题:
(1)写出B的化学式: ,D的化学式: 。
(2)写出由E转变成F的化学方程式: 。
(3)写出用KSCN溶液鉴别G溶液的离子方程式: 。 向G溶液中加入A,发生反应的离子方程式为: 。
一、铁及其化合物
FeCl2
KCl
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
Fe3++3SCN-==Fe (SCN)3
2Fe3++Fe==3Fe2+
常见物质的特征颜色有哪些?
(1)有色固体
红色:Cu;砖红色:Cu2O;红棕色:Fe2O3;红褐色:Fe(OH)3;淡黄色:S或Na2O2;蓝色:Cu(OH)2;紫黑色:KMnO4、I2;黑色:炭粉、CuO、FeO;白色沉淀:Fe(OH)2、Mg(OH)2、CaCO3、BaSO4、AgCl、BaSO3。
(2)有色溶液
Fe2+(浅绿色)、Fe3+(棕黄色)、Cu2+(蓝色)、Mn(紫红色)、Fe(SCN)3(红色)。
课堂探究
一、铁及其化合物
【练习2】根据下列实验装置和操作,回答有关问题。按图中所示装置,用两种不同的操作分别进行实验,观察B装置中的现象。
课堂探究
一、铁及其化合物
(1)先夹紧止水夹a,再使A装置中开始反应。实验中B装置中观察到的现象是
。B装置中发生反应的离子方程式是 。
(2)打开止水夹a,使A装置开始反应一段时间后,再夹紧止水夹a,实验中观察到的现象是 。
。
B装置中发生反应的离子方程式是 。
课堂探究
一、铁及其化合物
有白色沉淀生成,并迅速变为灰绿色,最后变成红褐色
2OH +Fe2+===Fe(OH)2↓ 、4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
a打开时,观察到B容器中管口有气泡产生,
再夹紧a时,溶液进入B容器产生白色沉淀,且长时间不变
2OH-+Fe2+===Fe(OH)2
【思考】氢氧化亚铁制备时的注意事项有哪些
制备Fe(OH)2时,在操作中要防止与空气接触,这样才能得到白色的Fe(OH)2沉淀。
【练习3】电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。
课堂探究
一、铁及其化合物
(1)检验溶液中Fe3+存在的试剂是 ,证明Fe3+存在的现象是 。
(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式: 。
KSCN溶液
溶液变成红色
2FeCl3+Cu==2FeCl2+CuCl2
【思考】Fe2+和Fe3+的效验方法有哪些
鉴别方法 Fe2+ Fe3+
直接观察颜色 浅绿色 棕黄色
利用显色反应 (与KSCN溶 液的反应) 加入KSCN溶液后不变红,再滴入几滴氯水,溶液变红 加入KSCN溶液后变为红色
与NaOH反应产生的沉淀颜色 产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变成红褐色 立即产生红褐色沉淀
课堂探究
一、铁及其化合物
课堂探究
铝和盐酸反应的实验视频
二、铝及其化合物
课堂探究
铝三角的转化
二、铝及其化合物
课堂探究
【问题2-1】在下面框图上完成下列物质之间的转化:
二、铝及其化合物
课堂探究
【例题1】
向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224 mL(标准状况)的气体。向所得溶液中加入KSCN溶液,无红色出现,混合物中铁元素的质量分数为( )
A.81.4%
B.77.8%
C.68.6%
D.无法计算
A
三、常用的化学计算类型与技巧
课堂探究
【练习1】
在硫酸、明矾和硫酸铝组成的混合溶液中,c(Al3+)=0.3 mol·L-1,c(SO2-4)=0.7 mol·L-1,c(H+)=0.1 mol·L-1,则c(K+)为( )
A.0.15 mol·L-1
B.0.2 mol·L-1
C.0.3 mol·L-1
D.0.4 mol·L-1
D
三、常用的化学计算类型与技巧
(1)质量(元素)守恒。
(2)得失电子守恒。
在氧化还原反应中,氧化剂得电子总数等于还原剂失电子总数。
(3)电荷守恒。
①电解质溶液中,阴离子所带负电荷总数等于阳离子所带正电荷总数;
②离子方程式中,反应物所带电荷总数与生成物所带电荷总数相等,且电性相同。
【总结归纳】守恒法在化学方程式计算中的应用:
课堂探究
三、常用的化学计算类型与技巧
课堂探究
三、常用的化学计算类型与技巧
【例题2】
把足量的铁粉投入硫酸和硫酸铜的混合溶液中,充分反应后,剩余金属粉末的质量与原加入铁粉的质量相等,则原溶液中H+与的物质的量浓度之比为
( )
A.1∶4
B.2∶7
C.1∶2
D.3∶8
A
课堂探究
三、常用的化学计算类型与技巧
【练习2】
把4.48 L(标准状况)CO2通过一定质量的固体Na2O2后,收集到3.36 L(标准状况)气体,则这3.36 L气体的质量是( )
A.3.8 g
B.5.6 g
C.4.8 g
D.6.0 g
D
课堂探究
三、常用的化学计算类型与技巧
根据化学反应前后物质的有关物理量发生的变化,找出所谓的“理论差量”,如反应前后的质量差、物质的量的差、气体体积差等。该差量与反应物的有关量成正比。差量法就是借助这种比例关系求解的方法。
【总结归纳】差量法在化学方程式计算中的应用:
课堂探究
三、常用的化学计算类型与技巧
课堂探究
三、常用的化学计算类型与技巧
【例题3】
用CO还原10.0 g某磁铁矿石样品(所含的杂质不参加反应),生成的CO2再与过量的石灰水反应,得到12.8 g沉淀。求该磁铁矿石中Fe3O4的质量分数是多少?
课堂探究
三、常用的化学计算类型与技巧
可以得出如下关系式:
Fe3O4~4CO2~4CaCO3
232 400
m(Fe3O4) 12.8 g
解得m(Fe3O4)=7.424 g,w(Fe3O4)=×100%=74.24%。
答:该磁铁矿石中Fe3O4的质量分数为74.24%。
Fe3O4+4CO===3Fe+4CO2、CO2+Ca(OH)2 ==CaCO3+H2O
高温
【练习3】
某二价金属碳酸盐和碳酸氢盐的混合物与足量盐酸反应,消耗的H+和产生的CO2的物质的量之比为6∶5,则该混合物中碳酸盐和碳酸氢盐的物质的量之比为( )
A.1∶1
B.1∶2
C.1∶35
D.1∶4
B
课堂探究
三、常用的化学计算类型与技巧
当已知物和未知物之间是靠多个反应来联系时,只需直接确定已知量和未知量之间的比例关系,即“关系式”,就可求得未知量。
【总结归纳】关系式法在化学方程式计算中的应用:
课堂探究
三、常用的化学计算类型与技巧
课堂探究
三、常用的化学计算类型与技巧
【练习1】
铁铝合金是一种新型高温结构材料,取一定量的铁铝合金完全溶于盐酸中,然后通入过量的氯气,再加入过量的烧碱溶液,溶液中能够存在较多的阳离子为( )
A.Na+、Fe3+、Al3+、H+
B.Na+、Fe2+、Al3+
C.Na+、Fe3+
D.Na+
D
课堂练习
【练习2】
已知铁氰化钾溶液遇Fe2+会生成蓝色沉淀,将一定量的SO2通入FeCl3溶液中,取混合溶液,分别进行下列实验,能证明SO2与FeCl3溶液发生氧化还原反应的是( )
选项 操作 现象
A 加入NaOH溶液 生成红褐色沉淀
B 加入Ba(NO3)2溶液 生成白色沉淀
C 加入KMnO4酸性溶液 溶液紫色褪去
D 加入K3[Fe(CN)6](铁氰化钾)溶液 生成蓝色沉淀
D
课堂练习
【练习3】
某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:
(1)分别取一定量的氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 mol·L-1的溶液。在 FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。
(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化,FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为
。
(3)乙组同学认为甲组同学的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是 。
课堂练习
防止Fe2+被氧化
2Fe2++Cl2===Fe3++2Cl-
隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
课堂小结
一、铁及其化合物
1.常见物质的特征颜色
2.氢氧化亚铁制备时的注意事项
3.Fe2+和F的检验方法
二、铝及其化合物
三、常用的化学计算类型与技巧
谢谢大家