铁的氢氧化物的制备
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考点15 铁的氢氧化物【知识梳理】一、铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体溶解性难溶于水难溶于水与盐酸反应Fe(OH)2+2H+=== Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+=== Fe3++3H2O受热分解—2Fe(OH)3=====△Fe2O3+3H2O制法可溶性亚铁盐与碱反应:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱反应:Fe3++3OH-=== Fe(OH)3↓二者的关系空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3二、Fe(OH)2的制备(1)有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1所示。
(2)还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如图2所示。
(3)电解法用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖一层苯(或煤油),如图3所示。
【核心归纳】1.FeO和Fe3O4与HNO3反应时,除考虑与H+的反应外,还考虑Fe2+被HNO3氧化成Fe3+。
2.Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与HI反应时,除考虑与H+的反应外,还考虑Fe3+被I-还原为Fe2+。
【对点例题】例1.(2023·河南河南·高一阶段练习)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()A.①②③B.①②④C.①②③④D.②③④【答案】B【解析】Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,发生4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3。
要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。
①、②原理一样,都是先用氢气将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2 处在氢气的保护中;③无法避免氧气与氢氧化亚铁的反应;④中液面加苯阻止了空气进入,能较长时间看到白色沉淀,选B。
铁及其化合物的性质实验报告一、实验目的1、探究铁单质的物理性质和化学性质。
2、了解铁的氧化物(氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁)的性质。
3、掌握铁的氢氧化物(氢氧化亚铁、氢氧化铁)的制备和性质。
4、研究铁离子(Fe³⁺)和亚铁离子(Fe²⁺)的检验方法以及相互转化。
二、实验原理1、铁单质具有良好的导电性、导热性和延展性,能与氧气、酸等发生反应。
2、铁的氧化物中,氧化亚铁(FeO)为黑色粉末,氧化铁(Fe₂O₃)为红棕色粉末,四氧化三铁(Fe₃O₄)为黑色晶体。
它们在一定条件下能与酸等物质发生反应。
3、铁离子(Fe³⁺)溶液呈黄色,遇硫氰酸钾(KSCN)溶液变红;亚铁离子(Fe²⁺)溶液呈浅绿色,能与碱反应生成白色沉淀氢氧化亚铁,氢氧化亚铁不稳定,迅速被氧化为红褐色的氢氧化铁。
三、实验用品1、仪器:试管、胶头滴管、药匙、镊子、酒精灯、火柴、石棉网、三脚架、蒸发皿、玻璃棒。
2、药品:铁丝、铁粉、氧化亚铁粉末、氧化铁粉末、四氧化三铁粉末、稀盐酸、稀硫酸、氢氧化钠溶液、硫氰酸钾溶液、新制氯水。
四、实验步骤1、铁单质的物理性质观察用镊子夹取一段铁丝,观察其颜色、状态,感受其硬度和延展性。
用磁铁靠近铁丝,观察是否被吸引。
2、铁单质与酸的反应在两支试管中分别加入少量铁粉,向其中一支试管中加入稀盐酸,向另一支试管中加入稀硫酸,观察现象。
3、铁的氧化物与酸的反应分别取少量氧化亚铁粉末、氧化铁粉末、四氧化三铁粉末于三支试管中,向每支试管中加入适量稀盐酸,观察现象。
4、氢氧化亚铁的制备与性质在一支试管中加入适量氢氧化钠溶液,用胶头滴管吸取新制的硫酸亚铁溶液,将胶头滴管伸入氢氧化钠溶液液面以下,缓慢挤出硫酸亚铁溶液,观察现象。
5、氢氧化铁的制备与性质在一支试管中加入适量氢氧化钠溶液,滴加氯化铁溶液,观察现象。
6、铁离子(Fe³⁺)和亚铁离子(Fe²⁺)的检验在两支试管中分别加入少量氯化铁溶液和氯化亚铁溶液,向其中一支试管中滴加硫氰酸钾溶液,观察现象。
第三章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物第1课时 铁的单质、氧化物和氢氧化物[核心素养发展目标] 1.结合生活中的铁制品应用,了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途,培养化学服务社会的责任意识。
2.通过探究实验,认识铁单质与水蒸气反应的条件,对比钠与水的反应,加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识,培养宏观辨识与微观探析的能力。
3.通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。
一、铁的单质1.铁元素的存在及使用(1)存在:铁在自然界中可以以单质形态(陨铁)存在,但主要以+2价和+3价化合物的形态存在,地壳中含量居第四位,仅次于氧、硅和铝。
(2)工业炼铁的原理(以Fe 2O 3为例) 3CO +Fe 2O 3=====高温2Fe +3CO 2。
2.铁的物理性质铁有延展性、导热性、导电性,但其导电性不如铜和铝,铁还能被磁体吸引。
其熔、沸点较高,熔点:1 535 ℃、沸点:2 750 ℃,密度:7.86 g·cm -3。
3.铁的化学性质(1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应化学性质化学方程式举例①Fe 与非金属单质反应②Fe 与非氧化性酸反应(H 2SO 4) Fe +H 2SO 4===FeSO 4+H 2↑ ③Fe 与盐溶液反应(CuSO 4)Fe +CuSO 4===Cu +FeSO 4结论:Fe 在反应中作还原剂,遇到较强的氧化剂(如Cl 2等)生成+3价铁的化合物,遇到较弱的氧化剂(如稀硫酸等)生成+2价铁的化合物。
(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应实验装置操作现象用火柴点燃肥皂液,听到爆鸣声,证明生成了H2实验结论在高温下,铁能与水蒸气反应,化学方程式为3Fe+4H2O(g)=====高温Fe3O4+4H2提示:湿棉花的作用是受热时提供反应所需的水蒸气。
(1)由于铁性质比较活泼,所以自然界中没有游离态的铁单质()(2)氯化亚铁既可由铁与盐酸反应制取也可由铁与氯气化合制取()(3)由于钠与水反应生成NaOH和H2,所以铁与水蒸气反应生成Fe(OH)3和H2()答案(1)×(2)×(3)×利用如图装置也可以实现Fe与水蒸气的反应(1)反应开始时,应先点燃处的酒精灯,其目的是,若点燃顺序反了,可能有什么后果?提示b用水蒸气排装置内的空气①Fe与O2生成了Fe3O4,无法与水蒸气反应;②Fe与水蒸气反应生成H2,在高温下与空气中的O2反应可能发生爆炸。
铁的氢氧化物的制备
【问】:同学们还记得Al(OH)3的制备原理吗?
【答】:记得在Al2(SO4)3溶液中加入氨水
【老师】:没错,Al(OH)3的制备原理就是在它的盐溶液中加碱。
其实,不仅Al(OH)3的制备原理是这样,铁的氢氧化物的制备也是这样,这节课我们就着重学习铁的氢氧化物的制备
【板书】:铁的氢氧化物的制备
【老师】:制备Al(OH)3时,当我们往Al2(SO4)3中滴入NH3·H2O,我们只看到了一种白色胶状物质,那我们接下来要制备的Fe(OH)3、Fe(OH)2会不会也是一种白色物质呢
【答】:······
【老师】:那我们就一起来看看它们到底是什么样的物质!现在有老师制备Fe(OH)3. 老师会请一位同学上来观察实验现象,有哪位同学愿意吗?···好,请XXX同学上来,老师制备时你就把你看到的现象告诉下面的同学. 这是FeCl3溶液,这是NaOH溶液,老师往里面加入NaOH溶液,告诉同学们你看到了什么现象
【答】: 红褐色沉淀
【问】:红褐色有再转变成其他颜色吗
【答】:没有
(让学生代表拿下去给其他学生看)
【师】:刚才的实验中反应只生成了一种红褐色沉淀,这说明反应直接生成了Fe(OH)3,而Fe(OH)3没有再转变成其他,既然已经知道了原理,请同学们在本子上写出制备Fe(OH)3的离子方程式
【板书】:Fe3+ + OH—== Fe(OH)3
【师】:同学们都可以写出来吧?···好,制备Fe(OH)3和Al(OH)3时,我们都只看到了单一的实验现象,比如Al(OH)3是白色沉淀,Fe(OH)3是红褐色沉淀,那Fe(OH)2的实验现象会不会也只有一种呢?···这个就需要同学们自己来验证了。
在你们的课桌上老师给你们准备了硫酸亚铁铵溶液和氢氧化钠溶液,你们就利用这两种药品制备Fe(OH)2,并写出离子方程式。
注意,制备时你们要将吸有氢氧化钠溶液的滴管深入试管底部,同时要注意观察这个过程中有没有颜色的变化
【师】:都制备好了吗?请XXX同学说一下你们制备的实验现象
【学】:现有白色沉淀,振荡后变成了灰绿色
【板书】:白
【师】:好,那请你上来把制备的离子方程式写出来
【师】:写对了吗?从刚才这位同学的描述中我们可以知道,反应先生成了一种白色沉淀,接着白色沉淀又变成了灰绿色,同学们知道这是什么原因吗?····事实上Fe(OH)2是一种白色沉淀,但由于Fe(OH)3不稳定,会被空气中的O2氧化,先生成灰绿色沉淀,最终氧化成另一种物质。
但是这个过程需要一定的时间,为了节省时间,又可以看到明显的实验现象,老师给你们准备了H2O2,它的作用和O2一样,现在请同学们加入H2O2,并于老师刚才制备的Fe(OH)3比较一下,看看有什么异同···
【答】:都是红褐色沉淀
【师】:这也就是说Fe(OH)2在H2O2的作用下转化成Fe(OH)3,在这个过程中Fe2+转化成Fe3+,Fe(OH)2充当了还原剂,H2O2充当了氧化剂
【板书】:2Fe(OH)2 + H2O2 == 2Fe(OH)3
【师】:我们都知道空气没有H2O2,但空气中有O2,Fe(OH)2在氧气的氧化作用下最终也会转化成Fe(OH)3
【板书】:4Fe(OH)2 + 2H2O+ O2 == 4Fe(OH)3
【师】:从这个反应是可以清楚的看到Fe(OH)2会被氧气氧化成Fe(OH)3,那我们如何才能得到纯净的Fe(OH)2呢?····请同学们课后思考这个问题,并写出方案。
这节课我们主要学习了铁的氢氧化物的制备原理,我们可以利用这些原理做些什么呢,下节课我们再来接着讲,这节课到此结束!。