高中化學(xué)人教版 (2019)必修第一冊第二節(jié) 金屬材料教學(xué)課件ppt-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

[情景切入]人類在四千五百多年前就開始使用鐵器。鐵是目前產(chǎn)量最大，使用最廣泛的金屬。金屬材料對于促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展、改善人類生活發(fā)揮了巨大作用。讓我們走進(jìn)教材，學(xué)習(xí)鐵、金屬材料。
[知識導(dǎo)航]本章從物質(zhì)類別和元素化合價的角度認(rèn)識物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系；認(rèn)識不同類型合金的性能和用途。本章知識在結(jié)構(gòu)上分為二節(jié)：第一節(jié)主要學(xué)習(xí)鐵及其化合物——鐵的單質(zhì)、鐵的重要化合物；第二節(jié)主要學(xué)習(xí)金屬材料——鐵合金、鋁和鋁合金、新型合金、物質(zhì)的量在化學(xué)方程式計(jì)算中的應(yīng)用。
[學(xué)法指導(dǎo)]1．遷移應(yīng)用·學(xué)新知依據(jù)金屬的物理通性和化學(xué)通性，掌握鐵的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。2．明確分類·學(xué)性質(zhì)從物質(zhì)類別的視角，學(xué)習(xí)鐵的氧化物及鐵的氫氧化物的性質(zhì)。3．理解本質(zhì)·重應(yīng)用從化合價變化的角度掌握Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。
4．把握內(nèi)涵·懂本質(zhì)從新的角度和視野去學(xué)習(xí)鋁及其氧化物可以與堿發(fā)生反應(yīng)。5．結(jié)合實(shí)踐·助理解以金屬材料的發(fā)展為例，運(yùn)用發(fā)展的觀點(diǎn)去學(xué)習(xí)合金的發(fā)展過程，正確認(rèn)識化學(xué)的價值。6．聯(lián)系實(shí)際·釋疑惑知道金屬材料包括純金屬及其合金，了解合金的性能及用途。
第1課時　鐵的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物
純凈的鐵是光亮的銀白色金屬，密度較大，熔點(diǎn)為1 535℃，沸點(diǎn)為2 750℃。純鐵的抗蝕力很強(qiáng)，它有良好的延展性和導(dǎo)熱性，導(dǎo)電性比銅、鋁差，能被磁鐵吸引。鐵的化合物很多。鐵的氧化物主要有黑色的氧化亞鐵、紅棕色的三氧化二鐵和具有磁性的黑色的四氧化三鐵。含有鐵元素的鹽有硫酸亞鐵、氯化鐵等。鐵的氫氧化物為氫氧化亞鐵和氫氧化鐵。氫氧化亞鐵是白色固體，不溶于水，很不穩(wěn)定，容易被氧化。硫酸亞鐵與NaOH溶液反應(yīng)生成的氫氧化亞鐵沉淀，在空氣中迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。
這是因?yàn)闅溲趸瘉嗚F被空氣中的氧氣氧化成了紅褐色的氫氧化鐵，發(fā)生的反應(yīng)為：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3?????以上化合物具有怎樣的性質(zhì)，讓我們一起學(xué)習(xí)鐵的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物。
1．光亮的鐵絲在空氣中能否燃燒？鐵絲在純氧中燃燒的現(xiàn)象如何？請寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式。______________________________________________________________________________________________2．將幾滴FeCl3飽和溶液滴入沸騰的蒸餾水中，繼續(xù)加熱至液體呈________色，停止加熱。所得液體即為________________。
鐵絲在空氣中不能燃燒。鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體?！?br/>一、鐵的單質(zhì)1．鐵元素的存在(1)人類最早使用的鐵，是來自太空的________。鐵在自然界中以單質(zhì)形態(tài)存在于隕鐵中。鐵元素主要以_______價和_______價化合物的形態(tài)存在于礦石中。(2)在地殼中鐵元素的含量僅次于______、______和______，居第______位。鐵礦石的主要成分是_________，丹霞地貌的巖層因含_________而呈紅色。
2．鐵的應(yīng)用歷史(1)我國在________初年就掌握了冶鐵技術(shù)。________中期以后，鐵制工具在社會生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大的作用。(2)現(xiàn)代工業(yè)煉鐵的原理是用________的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來。化學(xué)方程式為_____________________________。3．物理性質(zhì)鐵有__________和__________，鐵能導(dǎo)電，但導(dǎo)電性不如銅和鋁。鐵能被磁鐵吸引。
4．鐵的化學(xué)性質(zhì)(1)鐵與非金屬單質(zhì)、酸、鹽溶液的反應(yīng)
①鐵與氯氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________。②加熱條件下，鐵與弱氧化性的S單質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式：__________________。③鐵與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)的離子方程式：_____________________________。④鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的離子方程式：____________________________。
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　
(2)實(shí)驗(yàn)探究鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)
點(diǎn)撥：1.鐵在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng)。2．實(shí)驗(yàn)中濕棉花的作用是提供水蒸氣。
二、鐵的重要化合物1．鐵的氧化物點(diǎn)撥：FeO、Fe2O3屬于堿性氧化物，F(xiàn)e3O4不屬于堿性氧化物。
2Fe3＋＋3H2O　
2．鐵的氫氧化物(實(shí)驗(yàn)探究鐵的氫氧化物的生成與轉(zhuǎn)化)在兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液。
(1)在FeCl3溶液中滴入NaOH溶液，生成__________沉淀，原因是_________________________________(填反應(yīng)的離子方程式)。(2)在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，生成________絮狀沉淀，原因是_________________________________(填反應(yīng)的離子方程式)，沉淀迅速變成灰綠色，最后會有紅褐色沉淀生成，原因是________________________________________(填反應(yīng)的化學(xué)方程式)。
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓　
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓　
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3　
(3)Fe(OH)2與Fe(OH)3的制備與性質(zhì)
在空氣中迅速被O2氧化　
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O　
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O　
1．錄音磁帶是在醋酸纖維、聚酯纖維等纖維制成的片基上均勻涂上一層磁性材料——磁粉制成的。制取該磁粉的主要物質(zhì)是(　　)A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．Al2O3解析：Fe3O4具有磁性，磁粉的主要成分是Fe3O4，所以選C。
2．(2021·武漢高一檢測)紅珊瑚棲息于200～2 000米深的海域，它與琥珀、珍珠被統(tǒng)稱為有機(jī)寶石。紅珊瑚呈紅色是因?yàn)樵诤５组L期積淀某種元素，該元素是(　　)A．NaB．FeC．ZnD．Cu
3．下列關(guān)于鐵與水蒸氣反應(yīng)的說法中不正確的是(　　)A．反應(yīng)中有氫氣產(chǎn)生B．此反應(yīng)需在加熱條件下才能發(fā)生C．生成的鐵的化合物中鐵全部呈＋3價D．該反應(yīng)中水作氧化劑解析：鐵與水蒸氣在高溫條件下反應(yīng)生成H2和Fe3O4，反應(yīng)中水作氧化劑，鐵的化合價為＋2和＋3，故選C。
4．下列物質(zhì)中，在一定條件下能將鐵元素從0價轉(zhuǎn)變?yōu)椋?價的是(　　)A．氯氣B．鹽酸C．稀硫酸D．硫酸銅溶液解析：氯氣與鐵在點(diǎn)燃的條件下反應(yīng)生成氯化鐵，A正確；鹽酸與鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵和氫氣，得到的是＋2價鐵，B錯誤；稀硫酸與鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣，得到的是＋2價鐵，C錯誤；硫酸銅溶液與鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和銅，得到的是＋2價鐵，D錯誤。
問題探究：在兩支試管里分別加入少量的FeCl3和新制FeSO4溶液，然后滴入NaOH溶液，觀察并記錄現(xiàn)象。
Fe(OH)3和Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)室制法
思考探究下列問題：1．兩試管中有什么現(xiàn)象？久置于空氣中又有什么現(xiàn)象？2．在制備Fe(OH)2時，為什么要用新制的FeSO4溶液并將吸有NaOH溶液的膠頭滴管尖嘴插入液面以下？3．在實(shí)驗(yàn)中，若想長時間觀察到生成的白色Fe(OH)2沉淀，除使用新制FeSO4溶液外，還應(yīng)創(chuàng)造一個怎樣的反應(yīng)環(huán)境？
探究提示：1.甲中生成紅褐色沉淀，久置不變色；乙中生成白色沉淀，且沉淀迅速變成灰綠色，過一段時間后有紅褐色物質(zhì)生成。2．用新制的FeSO4溶液為了防止Fe2＋被氧化成Fe3＋；滴管尖嘴插入液面以下是為了防止生成的Fe(OH)2與O2接觸而被氧化。3．因?yàn)镕e(OH)2易被氧氣氧化而發(fā)生顏色變化，故應(yīng)盡可能創(chuàng)造無氧環(huán)境以防止Fe(OH)2被氧化。
知識歸納總結(jié)：1．防止Fe(OH)2氧化的方法(1)含F(xiàn)e2＋的溶液必須是新制的，并放入Fe粉，以防Fe2＋被氧化成Fe3＋。(2)除去溶液中溶解的O2，其方法是加熱煮沸NaOH溶液。(3)長膠頭滴管末端插入試管內(nèi)的液面以下。(4)在FeSO4溶液液面上加植物油或苯進(jìn)行液封。(5)在容器內(nèi)充滿H2等氣體，保證無O2環(huán)境。
2．實(shí)驗(yàn)室制備Fe(OH)2裝置的改進(jìn)
改進(jìn)后裝置①優(yōu)點(diǎn)：配制溶液的蒸餾水煮沸，除去溶解的氧氣，然后用苯液封，防止空氣溶解，裝有NaOH溶液的滴管插入液面下慢慢擠出溶液，這些操作均能防止Fe(OH)2與氧氣接觸，避免其被氧化，因此能較長時間觀察到白色沉淀。裝置②優(yōu)點(diǎn)：鐵粉與稀硫酸反應(yīng)生成的氫氣排除了裝置內(nèi)的空氣，同時試管內(nèi)剩余的氫氣起到保護(hù)氣的作用，防止了Fe(OH)2與氧氣接觸，避免其被氧化，因此能較長時間觀察到白色沉淀。
下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是(　　)?????A．①②　　　　B．①③　　　　C．②③　　　　D．①②③
解析：因?yàn)镕e(OH)2易被氧氣氧化成Fe(OH)3，故要長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的空氣或氧氣。裝置①是先用H2將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中；③中液面上加苯阻止了空氣進(jìn)入；②由于能接觸到空氣，故不能較長時間觀察到白色沉淀。
〔素養(yǎng)應(yīng)用〕如圖所示裝置可用來制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時顏色的變化。實(shí)驗(yàn)時必須使用鐵屑和6 ml·L－1的硫酸，其他試劑任選。
填寫下列空白：(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是________，A中反應(yīng)的離子方程式是_____________________________。(2)實(shí)驗(yàn)開始時先將止水夾E________(填“打開”或“關(guān)閉”)，C中收集到氣體的主要成分是______。(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程：____________________________ ___________________。(4)拔去裝置B中的橡皮塞，使空氣進(jìn)入，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：________________________________________。
關(guān)閉止水夾E，使FeSO4溶液壓入B瓶中進(jìn)行反應(yīng)　
解析：實(shí)驗(yàn)開始時先打開E，讓H2把A、B裝置中的空氣排出，讓Fe(OH)2在H2氣氛中生成，以便較長時間觀察Fe(OH)2的顏色。H2充滿B后關(guān)閉E，A中的FeSO4溶液沿豎直長導(dǎo)管進(jìn)入B瓶，與NaOH反應(yīng)?？諝膺M(jìn)入裝置B后，F(xiàn)e(OH)2被氧化為Fe(OH)3。
鐵及其化合物的性質(zhì)在運(yùn)用中的常見誤區(qū)誤區(qū)1：誤認(rèn)為Fe3O4是混合物。Fe3O4可寫成FeO·的形式，但只含有一種成分，故為純凈物，屬于復(fù)雜氧化物。誤區(qū)2：誤認(rèn)為Fe與Cl2反應(yīng)的產(chǎn)物可能為FeCl2或FeCl3。Fe與Cl2反應(yīng)的產(chǎn)物是FeCl3，與Cl2量的多少無關(guān)，反應(yīng)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋只能在溶液中進(jìn)行。誤區(qū)3：誤認(rèn)為Fe與酸的反應(yīng)都是置換反應(yīng)。Fe與非氧化性酸的反應(yīng)是置換反應(yīng)，生成鹽和H2，與氧化性酸(如HNO3、濃H2SO4)的反應(yīng)不是置換反應(yīng)，不能生成H2。
誤區(qū)4：誤認(rèn)為Fe2O3、Fe(OH)3與HI(已知：HI溶液具有強(qiáng)酸性，I－具有還原性)的反應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)。Fe2O3、Fe(OH)3與HI的反應(yīng)并非簡單的復(fù)分解反應(yīng)，而是氧化還原反應(yīng)，如2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I(xiàn)2＋6H2O。
1．下列變化中，加入鐵粉不可能實(shí)現(xiàn)的是(　　)A．Ag＋→AgB．Fe3＋→Fe2＋C．H＋→H2D．Fe(OH)2→Fe(OH)3解析：AgNO3溶液中加鐵粉可置換出Ag，A項(xiàng)正確；2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，B項(xiàng)正確；稀H2SO4中加鐵粉生成H2，C項(xiàng)正確；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，D項(xiàng)不可實(shí)現(xiàn)，選D。
2.下列關(guān)于氫氧化亞鐵及其制備方法的敘述中，不正確的是(　　)A．氫氧化亞鐵易被空氣氧化B．氫氧化亞鐵為灰綠色絮狀沉淀C．可利用如圖所示裝置制備氫氧化亞鐵D．實(shí)驗(yàn)中所用氫氧化鈉溶液應(yīng)預(yù)先煮沸
解析：氫氧化亞鐵(純凈的)是白色絮狀沉淀，易被氧氣氧化，B項(xiàng)錯誤；實(shí)驗(yàn)室可利用亞鐵鹽溶液與堿溶液反應(yīng)制備氫氧化亞鐵，例如用FeSO4溶液與NaOH溶液反應(yīng)來制備Fe(OH)2，為了防止Fe(OH)2被溶解在溶液中的氧氣氧化，所用氫氧化鈉溶液應(yīng)預(yù)先煮沸將氧氣排出，然后利用題給裝置制備Fe(OH)2，且滴加NaOH溶液的膠頭滴管應(yīng)插入FeSO4溶液中，當(dāng)制得的Fe(OH)2部分被氧化時，沉淀呈灰綠色。故A、C、D三項(xiàng)均正確。
3．鐵屑溶于過量稀硫酸，過濾后向?yàn)V液中加入過量氨水，有白色沉淀生成，過濾，在空氣中加熱沉淀至質(zhì)量不再發(fā)生變化為止，得到紅棕色殘?jiān)?。上述沉淀和殘?jiān)謩e是(　　)A．Fe(OH)3　Fe2O3B．Fe(OH)2　Fe2O3C．Fe(OH)2　Fe(OH)3D．Fe(OH)2　Fe3O4
4．某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)對氯氣與鐵的反應(yīng)及產(chǎn)物進(jìn)行了如下探究：
已知KSCN溶液與Fe3＋溶液反應(yīng)生成紅色的絡(luò)合物。試劑X中溶質(zhì)的化學(xué)式為________；固體產(chǎn)物的成分可能為_____(填字母)。A．Fe和FeCl3B．FeCl2和FeCl3C．Fe、FeCl2和FeCl3D．Fe和FeCl2(4)加入少許植物油的作用是_____________________________，加入新制氯水后溶液紅色加深的原因：____________________________ (用離子方程式表示)。
隔絕空氣，防止Fe2＋被氧化　
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－　
解析：(1)濃硫酸具有吸水性，能作氯氣的干燥劑，堿石灰具有堿性而吸收氯氣，飽和食鹽水吸收氯化氫而抑制氯氣溶解。裝置的連接順序?yàn)闅怏w的制取→洗氣→干燥→氯氣和鐵的反應(yīng)→尾氣處理。(2)Fe在氯氣中燃燒生成棕黃色煙，冷卻易生成固體，導(dǎo)氣管口較細(xì)，易堵塞，所以硬質(zhì)玻璃管與收集器之間沒有用導(dǎo)管連接。(3)Fe3＋和KSCN反應(yīng)生成絡(luò)合物而使溶液呈紅色，所以試劑X為KSCN溶液；固體和氯氣反應(yīng)時可能沒有完全反應(yīng)，剩余的Fe和稀鹽酸、氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵，固體產(chǎn)物的成分可能為Fe和FeCl3，A選項(xiàng)正確。

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