铁和铁化合物教案

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1、铁和铁的化合物铁和铁的化合物 1复习重点复习重点 1铁单质的化学性质 2铁的重要化合物的氧化还原性； 3Fe(） 、Fe()的相互转化是高考的热点。 2难点聚焦难点聚焦 一、铁的结构和性质一、铁的结构和性质1.1. 铁是 26 号元素，位于第四周期第族，属于过渡元素。 原子结构示意图：主要化合价：+2，+32.2.铁在金属的分类中属于黑色金属，重金属，常见金属。纯净的铁是光亮的银白色金 属，密度为 7.86g/3,熔沸点高，有较好的导电、传热性，能被磁铁吸引，也能被磁化。 还原铁粉为黑色粉末。 3.铁是较活泼的金属元素，在金属活动性顺序表中排在氢的前面。 跟非金属反应： 点燃 点燃 3Fe+2

2、O2 = Fe3O4 2Fe+3Cl2 =2FeCl3 Fe+S= FeSFe+I2= FeI2 跟水反应： 3Fe+4H2O= Fe3O4+4H2 跟酸作用：Fe+2H+=Fe2+H2(遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化；与氧化性酸反应不产生 H2，且氧化性酸过量时生成 Fe3+) 与部分盐溶液反应：Fe+Cu2+=Fe2+Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+ 3.生铁与钢的比较铁的合金生铁钢含碳量2%4.3%0.03%2%其它杂质含硅、锰、硫、磷较 多含硅、锰少量，硫和磷 几乎没有机械性能硬而脆、无韧性硬而韧、有弹性机械加工可铸不可锻可铸、可锻、可压延4.炼铁和炼钢的比较炼铁炼钢原料铁矿石、焦炭、石灰石

3、、空 气生铁、空气（或纯氧、氧化铁） 、生石灰、 脱氧剂化学 原理在高温下用还原剂从铁矿石 里还原出来在高温下用氧化剂把生铁里过多的碳和 其它氧化为气体或炉清除去主 要还原剂的生成C+O2CO2氧化：2Fe+O22FeO高 温反 应CO2+C2CO高 温铁的还原Fe2O3+3CO2Fe+3CO2高 温炉渣的生成CaCO3CaO+CO2高 温CaO+SiO2CaSiO3高 温FeO 氧化铁水里的 Si、Mn、C 等。如C+FeOFe+CO高 温造渣：生成的硅锰氧化物得铁水里的 硫、磷跟造渣材料反应形成炉渣排出。 脱氧，并调整 Mn、Si 含量2FeO+Si2Fe+SiO2高 温主要 设备高炉转炉

4、1.过渡元素位于周期表中中部从BB 族十个纵行，分属于第四周期至第七周期。 过渡元素都是金属，又叫过渡金属。 过渡金属的密度一般比较大，熔沸点较高，有较高的硬度、较好的延展性和机械加工 性能，较好的导电、导热性能和耐腐蚀性能。 过渡元素的原子最外层电子数不超过两个，在化学反应中，最外层和次外层都容易失 去电子，因此过渡元素有可变化合价。所以当 Fe 与弱氧化剂反应时，只失去最外层上的 2 个电子，形成 Fe2+；当 Fe 与强氧化剂反应时，还能进一步失去次外层上的一个电子，形成 Fe3+。这就是铁在其化合物中通常显+2 价或+3 价的原因。则 Fe 发生化学反应能得到+2 价 还是+3 价，需

5、看参加反应的氧化剂的强弱，有时还要看反应物的量之间的关系。 例如：铁在 O2中燃烧的，一定要在集气瓶低留有少量的水或一层沙子，防止瓶子被 炸裂；Fe 与 S 反应中 Fe 只能失去其最外层的 2 个电子而变成+2 价，反应开始后撤去酒 精灯，反应可以继续进行，说明反应放热；Fe 在 Cl2中燃烧时不但能失去最外层的 2 个 电子，而且还可失去次外层的 1 个电子后成+3 价，说明氧化性 Cl2S；在高温时能与 C、P、Si 等化合。 2.铁的合金 一般地说，含碳量在 2%4.3%的铁的合金叫做生铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰 以及少量的硫、磷等，它可铸不可煅。根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、

6、铸造生铁和球 墨铸铁等几种。 一般地说，含碳量在 0.03%2%的铁的合金叫做钢。钢坚硬有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。 钢的分类方法很多，如果按化学成分分类，钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。碳素 钢就是普通的钢。合金钢也叫特种钢，是在碳素钢是适当地加入一种或几种，如锰、铬、 镍、钨、铜等合金元素而制成的。合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能。 3.炼铁 (1)反应原理：利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂(主要是 CO)把铁从铁矿 石里还原出来。 (2)原料：铁矿石、焦炭、石灰石和空气 (3)设备：高炉 (4)生产过程 还原剂的生成C+O2 CO2 CO2+C 2CO点 燃 铁矿

7、石还原成铁Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 除脉石、炉渣的形成CaCO3CaO+CO2高 温SiO2+CaOCaSiO3高 温4.炼钢 (1)设备：氧气顶吹转炉 (2)主要原料：炼钢生铁、生石灰、氧气。 (3)反应原理：利用氧化还原反应，在高温下，用氧化剂把生铁中过多的碳和其它杂质 氧化为气体或炉渣除去。 (4)炼钢时的主要反应：氧化剂的生成，热能的来源 2Fe+O22FeO高 温降低碳的含量 C+FeOCO+Fe高 温除去 S、P 等杂质 加硅铁、锰铁、铝除剩余 FeO脱氧2FeO+Si2Fe+SiO2高 温二、铁的氧化物和氢氧化物二、铁的氧化物和氢氧化物 1.铁的氧化物的比较铁的氧 化

8、物FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁色、态黑色粉末黑色晶体红棕色粉末铁的价态+2+3+2、+3水溶性难溶于水稳定性不稳定性6FeO+O2=2Fe3O4稳定稳定与酸的反 应FeO+2H+=Fe2+H2OFe2O3+6H+=2Fe3+ +3H2OFe3O4+8H+=2Fe3+ Fe2+4H2O 与 CO 的 反应FexOy+yCO=xFe+yCO2制取高温熔融，过量 的铁与氧气反应2Fe+O2=2FeOFe(OH)3的分解2Fe(OH)3=Fe2O3 +3H2O铁在氧气中燃烧3Fe+2O2=Fe3O42.铁的氢氧化物的比较Fe(OH)2Fe(OH)3物理性质白色，难溶于水的固体红褐色，难

9、溶于水的固体化学性质（1）与非氧化性强酸反应Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O (2)与氧化性酸反应3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO +8H2O （3）空气中放置被氧化4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3（1）与酸反应Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O （2）受热分解2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O制备煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧 气煮沸 NaOH 溶液，赶走溶解 的氧气配制 FeSO4溶液，加 少量的还原铁粉用长滴管将 NaOH 溶液送入 FeSO4溶液液面 以下Fe2+2OH-=Fe(OH)2将 NaOH 溶液滴入 Fe2(SO4)3溶液

10、中 Fe3+3OH-=Fe(OH)31. Fe3O4是复杂的化合物，经研究证明，在 Fe3O4晶体中有 1/3 的 Fe 是+2 价，有 2/3 的 Fe 是+3 价，可看成 FeOFe2O3，实际应写成 Fe(FeO2)2,即铁酸亚铁盐，不是一般的氧 化物。 2.Fe(OH)2和 Fe(OH)3从溶液中析出的现象不同，前者是白色絮状沉淀，后者是红褐色 沉淀。而 Fe(OH)2极不稳定，易被氧化成 Fe(OH)3，反应现象是：白色灰绿色红褐色。 若要观察到白色的 Fe(OH)2沉淀，需要创造以下条件： （1）排除亚铁盐溶液里的 Fe3+离子，以免 Fe3+离子直接与 OH-结合生成 Fe(OH

11、)3。 （2）尽量排除溶液中溶解的氧气（绝对排除是办不到的） ，以减慢生成的 Fe(OH)2被 氧化成 Fe(OH)3的速度。 反应要用新制备的亚铁盐溶液，并放入少量的铁以防止 Fe3+离子产生。亚铁盐溶液与 碱溶液在混合前分别加热以排除溶有的空气，然后，把碱溶液沿着试管壁加入盛亚铁盐溶 液的试管中，或把滴管尖嘴直接插入液面下再加入碱溶液，可观察到白色絮状沉淀。 三、三、FeFe、FeFe2+2+和和 FeFe3+3+之间相互转化及检验之间相互转化及检验 从 Fe、Fe2+和 Fe3+的结构可知:Fe 只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化 性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的

12、氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不 同价态的铁相互转化，如下图（常称为铁三角）：Fe Cl2 CO Fe3+ CO O2 Zn Cu2+ H2 HNO3 I-、I2、S Al KMnO4 ClCl2 2、O O2 2、HNOHNO3 3、KMnOKMnO4 4、H H2 2O O2 2 Fe2+ Fe、Cu、I-、S2-、H2S Fe3+ （溶液为绿色） （溶液为棕黄色） 1.学习铁及其化合物的性质要注意： (1)抓价态：从铁元素三种价态的相互转化(铁三角关系)去认识铁及其化合物间的氧化 还原反应规律. (2)想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧 化

13、亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有 的性质. 2.铁元素的原子在化学反应中，当遇弱氧化剂(如 S、H+、Cu2+、I2等)时，铁只能失去 最外层的两个电子，而生成+2 价铁的化合物，当遇到强氧化剂(如 Cl2、Br2、HNO3等)时， 铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成+3 价铁的化合物.3.具体反应有：（1）Fe2+Fe3+2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-（在亚铁盐溶液中通入氯气，溶液由浅绿色变为棕黄色） 。 4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O（亚铁盐溶液在空气中容易变质，如绿矾露置于空气中则是： 12FeSO4+3O2=4Fe2(

14、SO4)3+2Fe2O3）3Fe2+NO3-+4H+=3Fe3+2H2O+NO 5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+4H2O+Mn2+ 如在 FeCl2溶液中滴加酸性 KMnO4溶液，溶液由浅绿色变棕黄色，在酸性 KMnO4溶液滴 加 FeCl2溶液，溶液由紫红变棕黄。2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O （2）Fe3+Fe2+ 2Fe3+S2+=2Fe2+S,如在 FeCl3溶液中滴加适量的 Na2S 溶液,溶液变浑浊，滤去沉淀 则滤液为浅绿色；如加入过量的 Na2S 溶液， ，则又有黑色沉淀生成（FeS） ，向 Fe3+溶液中 通入 H2S 气体的离子方程式为：2Fe2+H2

15、S=2Fe3+2H+S。 2Fe3+SO32+2H2O=2Fe2+SO42-+2H+ 2Fe3+Fe=3Fe2+,在 FeSO3溶液中往往要加铁的原因是可以防止 Fe2+被氧化为 Fe3+。 2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,电路板的制作是利用 FeCl3溶液与裸露的铜反应。 2Fe3+2I=2Fe2+I2 4.Fe2+和 Fe3+的检验 （1）Fe2+的检验： 方法一：滴加 KSCN 溶液，无明显现象，再滴加新制氯水，溶液立即变红色。 方法二：滴加 NaOH 溶液,生成白色絮状沉淀，该沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐 色。 （2）Fe3+的检验： 方法一：滴加 KSCN 溶液或 NH4SCN 溶液，溶液立即变为血红色。 方法二：滴加 NaOH 溶液,出现红褐色沉淀。 1.FeFe2+2+和和 FeFe3+3+的相互转化的相互转化 Fe2+有还原性，高锰酸钾、重铬酸钾、过氧化氢等氧化剂能把它氧化成 Fe3+：Mn