福建省三明第一中学2019届高三化学复习课件：研究锂电池原料水合草酸亚铁(共17张PPT)

活动一：制备水合草酸亚铁晶体
FeSO4.7H2O
?
FeC2O4.xH2O
查阅资料： i. pH>4时，Fe2+易被氧气氧化 ii. 草酸亚铁为淡黄色粉末，难溶于水。 ⅲ. H2C2O4的Ka1=5.9×10-2和Ka2=6.5×10-5；FeC2O4·xH2O的Ksp为3.2×10-7。
实验过程中可以选择的药品有：绿矾晶体、H2C2O4、Na2C2O4、稀硫酸
写出加热到400℃时，FeC2O4·2H2O晶体受热分解的化学方程式为：
。
FeC2O4.2H2O =FeO＋CO↑＋CO2 ↑ ＋2H2O
根据图象，如有1．0 g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热，最终残留黑色固体的 质量大于0．4 g。某同学由此得出结论：假设一不成立。你是否同意该同学的结 论 不同意 ，并简述理由 实验未在密闭容器中进行，FeO会被空气进一步氧化。，
活动五：以草酸亚铁晶体为原料模拟莫瓦桑制备自燃铁
排气加热
停热通气
冷却停气
（4）对该实验操作，小组同学归纳了如下一些实验步骤进行选择和组合：
①点燃D处酒精灯；②打开分液漏斗活塞；③关闭A、B之间的活塞开关；
④熄灭酒精灯；⑤往D的玻管内通相对足够时间的气体排出原存留气体；
⑥继续通气体至D的玻管内固体冷却；⑦撤下仪器；
生成铁的其它氧化物。
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
研究思路
以质量不变的元素为研究对象
根据比例求出摩尔质量M
根据M确定分解产物
质量 摩尔质量 物质
起点 1
180
A
0.8 144
B
0.4 72
C
0.43 77.3
FeC2O4.2H2O
Fe( C2O4 )
Fe( O
)
FeO1.33 Fe3O4
研究锂电池原料水合草酸亚铁 案 例
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
考纲对化学实验与探究能力的要求：
（1）掌握化学实验的基本方法和技能，并初步实践化学实 验的一般过程
（2）在解决化学问题的过程中，运用化学原理和科学方法 ，能设计合理方案，初步实践科学探究
➢ 活动一：制备水合草酸亚铁晶体 ➢ 活动二：草酸亚铁晶体的组成测定 ➢ 活动三：定性研究草酸亚铁晶体分解产物 ➢ 活动四：定量研究草酸亚铁晶体分解产物 ➢ 活动五：以草酸亚铁晶体为原料模拟莫瓦桑制备自燃铁
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
活动二：草酸亚铁晶体的纯度测定（含有少量FeSO4）
1、取a克样品，加入适量硫酸溶解 2、用浓度为C的标准KMnO4溶液滴定，消耗溶液体积V1毫升。 3、加入足量的锌粉和稀硫酸，水浴加热到滴入KSCN溶液不变红，过滤
（此时滤液的PH约为2）。 4、滤液用浓度为C的标准KMnO4溶液滴定，消耗溶液体积V2毫升。
物为黑色固体。对黑色固体的组成提出如下假设，请你完成假设二和假设三：
假设一：全部是FeO；
假设二： 全部是Fe3O4
；
假设三： FeO和Fe3O4的混合物
为验证上述假设一是否成立，课题组进行如下研究。
请你完成下表中内容。
实验步骤（不要求具体的操作过程） 预期实验现象和结论
取少量黑色固体，
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
E
F
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
活动三：定性研究草酸亚铁晶体分解产物
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
活动三：定性研究草酸亚铁晶体分解产物
2．研究草酸亚铁晶体热分解的固体产物
在密闭容器中加热到一定温度时，草酸亚铁晶体完全分解，生成几种氧化物，残留
固体检验常见流程
实验步骤（不要求具体的操作过程）
取少量黑色固体，
加入适量的稀盐酸（或稀硫酸） 溶解在溶液中加入KSCN溶液
预期实验现象和结论
若溶液不变红，则假设一成立若 溶液变红，则假设一不成立。
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
固体检验常见流程
颜色状态 俗称 铁化合价 和酸反应
物质性质、反应原理、溶液环境等
物质检验、离子检验
重量法、气体法、滴定法等
理论猜测 实验探究
得出结论
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
问题一、锌粉的作用？ 问题二、样品纯度计算？ 问题三、该实验存在的问题？
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
活动三：定性研究草酸亚铁晶体分解产物
1、设计实验验证草酸亚铁晶体热分解的气体产物 【查阅资料】草酸亚铁晶体热分解的气体产物是H2O，CO，CO2 。 实验过程中所提供的装置如下（可重复使用）：
FeO 黑色固体
Fe2O3 红棕色固体
Fe3O4 黑色固体
+2 产生Fe2+
铁红 +3 产生Fe3+
磁性氧化铁 +3+3+2 难反应
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究草酸亚铁晶体分解产物
文献中查阅到，FeC2O4·2H2O受热分解时，固体质量随温度变化的曲线如下图所示，
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
活动五：以草酸亚铁晶体为原料模拟莫瓦桑制备自燃铁
设计一套先制备氧化亚铁，继后制备自燃铁的装置（铁架台等固定仪器装置在图中 略去未画出）：
问题：如何检查装置气密性？
关键词：封、热、泡、冷、柱
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
⑧打开A、B之间的活塞开关；⑨关闭分液漏斗活塞；
在第一阶段制备FeO中，正确的实验步骤是 ③②⑤⑨①④⑥ ；
继续进行第二阶段制备自燃铁的正确实验步骤是 ⑧⑤①④⑥③⑦
。
（5）该套装置有没有明显的问题？ 有 ，如有，回答如何改进
。
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
总结：研究物质的一般思路
问题一、药品选择？
问题二、反应原理？
晶体制备 组成测定 定性研究 定量研究 拓展研究 归纳总结
活动一：制备水合草酸亚铁晶体
以下是实验室制备草酸亚铁晶体流程
H2SO4 H2C2O4
FeSO4.7H2O
溶解
酸化
制备
①水②无水乙醇 静置过滤 洗涤 晾干得产品
问题三、硫酸酸化的目的是？
问题四、用无水乙醇洗涤的目的是？