3-3铁及其重要化合物

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1、第三节铁及其重要化合物第三节铁及其重要化合物1.了解了解Fe及其化合物的主要性质与应用。及其化合物的主要性质与应用。2.以以Fe2、Fe3的相互转化为例，理解变价金属的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原性。元素的氧化还原性。3掌握掌握Fe2、Fe3的检验及其有关实验。的检验及其有关实验。4以铁及其化合物知识为载体，综合考查氧化还以铁及其化合物知识为载体，综合考查氧化还原反应、电化学、盐类水解及除杂等。原反应、电化学、盐类水解及除杂等。1以氧化以氧化还还原反原反应应、离子反、离子反应应的理的理论论和和视视角并角并联联系系“铝铝三角三角”来学来学习铁习铁及其化合物，及其化合物，特特别别是是F

2、e、Fe2、Fe3之之间间的相互的相互转转化化关系关系(“铁铁三角三角”)。2采用采用“对对比法比法”认识铁认识铁的化合物。的化合物。3用用“实验实验法法”直直观观了解了解亚铁盐亚铁盐、铁盐铁盐的状的状态态，离子的，离子的颜颜色以及色以及Fe2和和Fe3相互相互转转化化时时的的现现象。象。一、单质铁的性质一、单质铁的性质1 1、 铁铁元素的原子元素的原子结结构与自然界的存在构与自然界的存在铁铁元素位于周期表周期族，原子元素位于周期表周期族，原子结结构示意构示意图为图为 ：铁铁在地在地壳壳中的含量中的含量仅仅次于次于 、 、 居第居第 位，位，它它是一是一种历种历史悠久、史悠久、应应用最广泛、用

3、量最大的金用最广泛、用量最大的金属；属；在在自然界中主要以自然界中主要以 形式存在，如磁形式存在，如磁铁铁矿矿（主要成分（主要成分为为 ）、）、 赤赤铁矿铁矿（主要成（主要成分分为为 ）、黄铁矿黄铁矿(主要成分为主要成分为 )、菱铁矿菱铁矿（主要成分为（主要成分为 ）、黄铜矿黄铜矿（主要成分为（主要成分为 ）、辉铜矿辉铜矿（主（主要成分为要成分为 ）、。）、。Fe2O3Fe3O4化合态化合态FeS2FeCO3CuFeS2Cu2S氧氧2 8 14 2+26四四硅硅铝铝四四2 2、物理性、物理性质质：纯净纯净的的铁铁具有具有光亮的光亮的 光光泽泽、密度大，熔、密度大，熔沸点高，延展性、沸点高，延展

4、性、导电导电、导热导热性性较较好、能被好、能被 吸引。吸引。思考：纯铁抗蚀能力特别强，而我们常见的铁思考：纯铁抗蚀能力特别强，而我们常见的铁并非如此，为什么？并非如此，为什么？银白色银白色磁铁磁铁3 3、化学性、化学性质质铁铁是是 的金属，通常的金属，通常显显+2、+3价价思考：比思考：比较较Fe3+与与Fe2+的的电电子排布式，子排布式，谁稳谁稳定？定？较活泼较活泼纯铁不含杂质，不能形成原电池，因此不会发生纯铁不含杂质，不能形成原电池，因此不会发生电化学腐蚀电化学腐蚀 故抗蚀能力很强故抗蚀能力很强常见的铁不纯含有杂质，在与水常见的铁不纯含有杂质，在与水、氧气作用下发氧气作用下发生原电池反应生

5、原电池反应（1）与非金属单质反应）与非金属单质反应与与O2反反应应： 现现象象： . . 与与Cl2反应：反应： 现现象象： .与与S反应：反应：现现象象： .与与I2反应：反应：3Fe2O2 Fe3O4 纯氧中：纯氧中：火星四射火星四射剧烈燃烧产生棕色的烟剧烈燃烧产生棕色的烟2Fe3Cl2 2FeCl3 FeS FeSFeI2 FeI2发出红热现象发出红热现象（2）与水反应）与水反应与水蒸汽反应与水蒸汽反应 常温下，铁与水不起反应，但潮湿的空常温下，铁与水不起反应，但潮湿的空气里，铁易被腐蚀，形成铁锈。气里，铁易被腐蚀，形成铁锈。反应方程式为：反应方程式为： 3Fe+4H3Fe+4H2 2O

6、(g) FeO(g) Fe3 3O O4 4+4H+4H2 2高温高温（3）与酸反应）与酸反应非氧化性酸（如稀硫酸、盐酸）非氧化性酸（如稀硫酸、盐酸） 现象：现象： Fe+2HCl FeCl2+H2产生气泡，生成浅绿色溶液产生气泡，生成浅绿色溶液 2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3 = Fe2O3xH2O+(3-x)H2O氧化性酸：氧化性酸：常温下，常温下，铁铁遇遇浓浓硫酸、硫酸、浓浓硝酸会硝酸会 （a） 与过量稀与过量稀HNO3反应反应（b） 过量的过量的Fe与稀与稀 HNO3反应反应 Fe+4HNO3 Fe(NO3)

7、3+NO+2H2O现象：现象：（铁不足）生成无色气体，在试管中变红（铁不足）生成无色气体，在试管中变红 棕色，得到棕黄色溶液棕色，得到棕黄色溶液3Fe+8HNO3 3Fe(NO3)2+2NO+4H2O现象：现象：(铁过量铁过量)生成无色气体，在试管中变红棕色，生成无色气体，在试管中变红棕色，得到浅绿色溶液得到浅绿色溶液氧化物薄膜，化学上称为钝化，属于氧化物薄膜，化学上称为钝化，属于化学化学变化变化生成一层致密的生成一层致密的分析铁与稀分析铁与稀HNOHNO3 3反应的关键反应的关键一是明确哪种物质过量，一是明确哪种物质过量， （c） 与与浓浓HNO3共共热热 （4）与盐溶液反应）与盐溶液反应思

8、考：铁与其他物质反应时，何时生成思考：铁与其他物质反应时，何时生成+2价铁的价铁的化合物？何时生成化合物？何时生成+3价铁的化合物？价铁的化合物？Fe与较强的氧化剂反应生成与较强的氧化剂反应生成+3价化合物；价化合物；Fe与较弱的氧化剂反应生成与较弱的氧化剂反应生成+2价化合物。价化合物。Fe+Cu2+ Cu+Fe2+与与FeCl3溶液溶液反应：反应： 与与CuSO4溶液溶液反应：反应：2Fe3+Fe 3Fe2+Fe+6HNO3 Fe(NO3)3+3NO2+3H2O 在溶液中在溶液中Fe3被未反应的铁粉完全还原为被未反应的铁粉完全还原为Fe2提供水蒸气提供水蒸气提供水蒸气提供水蒸气二二、 铁铁

9、的化合物的化合物1、铁的氧化物、铁的氧化物氧化亚铁氧化亚铁氧化铁氧化铁四氧化三铁四氧化三铁化学式化学式FeOFe2O3Fe3O4名称名称(俗名俗名)色、色、态态溶解性溶解性金属价金属价态态铁铁 红红磁性氧化铁磁性氧化铁 黑色粉末黑色粉末 红棕色粉末红棕色粉末 黑色晶体黑色晶体 +2、+3+3+2都难溶于水都难溶于水与与HCl反反应应与与HNO3反反应应与与HI反反应应FeO+2H+Fe2+H2O Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O Fe3O4+8H+Fe2+2Fe3+4H2O3FeO+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO+5H2OFe2O3+6HNO3=2Fe(NO3)3+3H2O3Fe3

10、O4+28HNO3=9Fe(NO3)3+NO+14H2O同同HClFe2O3+6HI=2FeI2+3H2O+I2Fe3O4+8HI=3FeI2+I2+4H2O与与还还原原剂剂反反应应H2COAl稳稳定性定性用途用途H2+FeOFe+H2O8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O32Al+Fe2O32Fe+Al2O32Al+3FeO3Fe+Al2O33H2+Fe2O32Fe+3H2O4H2+Fe3O43Fe+4H2OCO+FeOFe+CO23CO+Fe2O32Fe+3CO24CO+Fe3O43Fe+4CO2不稳定不稳定稳稳 定定稳稳 定定6FeO+O22Fe3O4作色素作色素、用于瓷器、用于瓷器制

11、作中使釉呈绿色。制作中使釉呈绿色。用于颜料用于颜料、用于用于金属冶炼，轻工业金属冶炼，轻工业、用于电磁领域用于电磁领域高温高温高温高温高温高温2、铁的氢氧化物、铁的氢氧化物化学式化学式Fe(OH)2 Fe(OH)3 名称名称金属价金属价态态物物理理性性质质色、色、态态水溶性水溶性酸碱性酸碱性氢氧化亚铁氢氧化亚铁氢氧化铁氢氧化铁+2+3白白 色色 固固 体体红褐色红褐色固体固体 均均难溶于水难溶于水 弱碱性弱碱性 与与酸酸反反应应盐盐酸酸硝酸硝酸氢碘酸氢碘酸稳稳定性定性转化关系转化关系实验实验室制室制备备3Fe(OH)2+NO3-+10H+3Fe3+NO+8H2O Fe(OH)3+3H+Fe3+

12、3H2O 4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3 2Fe(OH)3 Fe2O33H2OFe2+2OH-Fe(OH)2 (隔绝空气隔绝空气) Fe3+3OH-Fe(OH)3 受热易分解受热易分解空气中，空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象，现象是是白色絮状沉淀白色絮状沉淀迅速变成迅速变成灰绿灰绿色，最后变成色，最后变成红褐红褐色，反应方程式色，反应方程式为为4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3 Fe(OH)2+2H+Fe2+2H2O Fe(OH)2+2H+Fe2+2H2O Fe(OH)3+3H+Fe3+3H2O 2F

13、e(OH)3+6H+2I-2Fe2+I2+6H2O 思考：思考： 如何避免制取如何避免制取Fe(OH)2时时Fe2+被氧化被氧化变质变质？如何制备氢氧化铁胶体？如何制备氢氧化铁胶体？亚铁盐溶液中加少量铁屑以防止亚铁盐溶液中加少量铁屑以防止 Fe2+被氧化被氧化，避免生成的避免生成的 Fe(OH)2 沉淀接触沉淀接触 O2 而被氧化而被氧化向沸水向沸水中中滴加几滴饱和氯化铁溶液，持续煮沸至溶液呈滴加几滴饱和氯化铁溶液，持续煮沸至溶液呈红褐色，即中止加热。红褐色，即中止加热。Fe3+3H2O（沸水）（沸水） Fe(OH)3(胶体）胶体）+3H+驱氧法驱氧法：如用：如用煮沸煮沸过的过的NaOH溶液和

14、溶液和新制新制的亚的亚铁盐溶液。铁盐溶液。隔氧法隔氧法：如用：如用长滴管长滴管吸取吸取NaOH溶液后溶液后插入亚插入亚铁盐溶液面下铁盐溶液面下加入；又如加入；又如在液面上加在液面上加某些合适的某些合适的有机溶剂液封有机溶剂液封。还原法还原法：在：在FeSO4溶液中溶液中加入加入Fe钉钉，或者用，或者用Fe与稀与稀H2SO4反应新制的反应新制的FeSO4溶液，溶液，生成生成的的H2又可又可驱赶驱赶O2。思考：通过哪些方法可避免生成思考：通过哪些方法可避免生成Fe(OH)2中会有中会有Fe(OH)3？提示：关键在于无孔不入的提示：关键在于无孔不入的O2及及Fe3+存在。存在。4Fe(OH)2 +

15、O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3知识梳理题型构建下列各下列各图图示中能示中能较长时间较长时间看到看到Fe(OH)2白色沉淀白色沉淀的是的是_(填序号填序号)。解析因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。、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；的原理为铁作阳极产生Fe2，与电解水产生的OH结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；中液面加苯阻止了空气进入；由于带入空气中的氧气，能迅

16、速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。典例典例导导悟悟1典例典例导导悟悟2 用下面三种方法均可制得用下面三种方法均可制得Fe(OH)2白色沉淀。白色沉淀。方法一用不含方法一用不含Fe3的的FeSO4溶液与不含溶液与不含O2的蒸的蒸馏馏水配制的水配制的NaOH溶液反应制备。溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液溶液时还时还需要加需要加入入_。(2)除去蒸馏水中溶解的除去蒸馏水中溶解的O2常采用常采用_的方法。的方法。(3)生成生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用白色沉淀的操作是用长长滴管吸取不滴管吸取不含含O2的的NaOH溶液，插入溶液，插

17、入FeSO4溶液液面下，再溶液液面下，再挤挤出出NaOH溶液，这样操作的理由是溶液，这样操作的理由是_。 稀稀H2SO4、铁屑、铁屑煮沸煮沸避免生成的避免生成的Fe(OH)2沉淀接触沉淀接触O2而被氧化而被氧化稀稀H2SO4和和铁铁屑屑煮沸煮沸过过的的NaOH溶液溶液检验试检验试管管出口出口处处排出的排出的H2的的纯纯度，当排出的度，当排出的H2已已经经纯净时纯净时再再夹紧夹紧止水止水夹夹试试管管中反中反应应生成的生成的H2充充满满了了试试管管和和试试管管，且外界，且外界O2不易不易进进入入FeFe2e = Fe2BC隔绝空气，防止生成的隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化被氧化加热煮沸，

18、排出溶解的加热煮沸，排出溶解的O2BC白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色三三、Fe2+、Fe3+的性的性质质及及检验检验1、Fe2+ 的性的性质质1 1）水溶液是水溶液是 色色2 2）与与KSCN溶液溶液 ，再滴，再滴 则变红则变红3 3）与与OH反反应应 现现象：象： 反反应应方程式：方程式： 4 4）既有既有 又有又有 ，但主要体，但主要体现现 。Fe2+ 可被可被强强氧化氧化剂剂（如（如 ）可将）可将Fe2+氧化成氧化成Fe3+。浅绿色浅绿色不反应不反应氯水氯水白色沉淀白色沉淀迅速变成灰绿色迅速变成灰绿色最终红褐色最终红褐色4Fe(OH)2+2H

19、2O+O24Fe(OH)3 氧化性氧化性还原性还原性还原性还原性氧化为三价铁氧化为三价铁氯气、高锰酸钾、过氧化氢等氯气、高锰酸钾、过氧化氢等写出下列反应的化学方程式或离子方程式写出下列反应的化学方程式或离子方程式 ：锌与氯化亚铁溶液：锌与氯化亚铁溶液： 硝酸亚铁与稀硝酸：硝酸亚铁与稀硝酸： 氯化亚铁酸性溶液与氧气：氯化亚铁酸性溶液与氧气： 氯化亚铁酸性溶液与双氧水：氯化亚铁酸性溶液与双氧水： 溴化亚铁溶液与少量氯气：溴化亚铁溶液与少量氯气： Fe2+ Zn = Zn2+Fe 2Fe2+Cl22Fe3+2Cl- 4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O 3Fe2+ + 4H+ +NO3-(稀稀)

20、3Fe3+NO+2H2O 2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O溴化亚铁溶液与足量氯气：溴化亚铁溶液与足量氯气： 溴化亚铁溶液与单质溴：溴化亚铁溶液与单质溴： 碘化亚铁溶液与少量氯气：碘化亚铁溶液与少量氯气： 碘化亚铁溶液与足量氯气：碘化亚铁溶液与足量氯气： 氯化亚铁溶液与过氧化钠：氯化亚铁溶液与过氧化钠： 2Fe2+4Br-+3Cl2=2Fe3+2Br2+6Cl- 2Fe2+Br2=2Fe3+2Br- 2I-+Cl2=I2+2Cl-2Fe2+4I-+3Cl2=2Fe3+2I2+6Cl- 4Fe2+4Na2O2+6H2O=4Fe(OH)3+O2+8Na+2、Fe3 +的性的性质质1 1

21、）水溶液是水溶液是 色色2 2）与与KSCN溶液溶液 反应反应 ，现象：，现象： 反反应应方程式方程式 3 3）与与OH反反应应 现现象：象： 反反应应方程式：方程式： 4 4）只有只有 性，性，Fe3+可被可被还还原原剂剂（如（如 ）可将）可将Fe3+还还原成原成Fe2+。溶液呈红色溶液呈红色黄色或棕黄色黄色或棕黄色 发生络合发生络合Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3产生红褐色沉淀产生红褐色沉淀Fe3+3OH-=Fe(OH)3氧化氧化锌、铁、铜、硫化氢、碘化氢锌、铁、铜、硫化氢、碘化氢写出下列反应的化学方程式或离子方程式写出下列反应的化学方程式或离子方程式 ：氯化铁溶液与铜：氯化铁溶液与铜

22、： 氯化铁溶液与足量的锌：氯化铁溶液与足量的锌： 氯化铁溶液与铁：氯化铁溶液与铁： 氯化铁溶液与硫化氢：氯化铁溶液与硫化氢： 2Fe3+H2S2Fe2+S+2H+ 2Fe3+Fe3Fe2+ 2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+ 2Fe3+3Zn2Fe+3Zn2+ 氯化铁溶液与氢碘酸：氯化铁溶液与氢碘酸： 氯化铁溶液与二氧化硫：氯化铁溶液与二氧化硫： 氯化铁溶液与碳酸氢钠溶液：氯化铁溶液与碳酸氢钠溶液： 氯化铁溶液与偏铝酸钠溶液：氯化铁溶液与偏铝酸钠溶液： 2Fe3+2I-2Fe2+I2 2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+SO42-+4H+ Fe3+3HCO3-Fe(OH)3+3CO2Fe3+3A

23、lO2-+6H2O=Fe(OH)3+3Al(OH)35 5）Fe3+有有较较强强水解能力。水解能力。水解方程式水解方程式为为： 。FeCl3溶液加热浓缩时，因溶液加热浓缩时，因Fe3+水解和水解和HCl的挥发，的挥发，得到的固体为得到的固体为Fe(OH)3，如灼烧后得到红色的，如灼烧后得到红色的Fe2O3固体。但固体。但Fe2(SO4)3溶液蒸干时，因硫酸是溶液蒸干时，因硫酸是难挥发性酸，将不能得到难挥发性酸，将不能得到Fe(OH)3固体固体思考思考：能用加热蒸发：能用加热蒸发FeCl3溶液得获得溶液得获得FeCl3固固体吗？体吗？Fe2(SO4)3呢？呢？Fe3+3H2O Fe(OH)3+3

24、H+ 3、Fe2和Fe3检验1直接观察颜色Fe2溶液呈浅绿色，Fe3溶液呈棕黄色。2利用显色反应(形成络离子)3利用利用Fe(OH)3沉淀的颜色沉淀的颜色4利用利用Fe3的氧化性的氧化性5利用Fe2的还原性FeFe、FeFe2 2、FeFe3 3的相互转化的相互转化“铁三角铁三角”关关系系FeFe3Fe2+S、I2、H+、Cu2+、Ag+Cl2、Br2、O2、浓、浓H2SO4、HNO3Fe2O3：C、CO、H2、Al Fe3+：Al、Fe等还原等还原FeO：C、CO、H2、Al Fe2+：Al、Fe等还原等还原Cl2、Br2、O2、浓、浓H2SO4、HNO3酸性酸性KMnO4、Na2O2、H2

25、O2等等Fe、Cu、I等等四、小结四、小结问题思考问题思考 怎样保存铁盐和亚铁盐？怎样保存铁盐和亚铁盐？典例导悟典例导悟3 3要要证证明某溶液中不含明某溶液中不含Fe3而可能含有而可能含有Fe2进进行如行如下下实验实验操作操作时时，最佳，最佳顺顺序序为为()加入足量加入足量氯氯水水 加入足量加入足量KMnO4溶液溶液 加入少量加入少量NH4SCN溶液溶液A B C DCFe2的盐溶液：加少量铁粉，防止的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2被氧被氧化；加少量相应的酸，防止化；加少量相应的酸，防止Fe2水解。水解。Fe3的盐溶液：加少量相应的酸防止的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe3水水解。解。 练习练习2：根据下列框图回答问题根据下列框图回答问题（答题时，方程式中的（答题时，方程式中的M、E用所用所对应的元素符号表示）：对应的元素符号表示）：