第13讲 铁的单质 氧化物和氢氧化物-【暑假自学课】2022年高一化学暑假精品课（人教版2019）

第13讲 铁的单质 氧化物和氢氧化物 【学习目标】 1．知道铁在自然界中的存在形态。 2．知道铁的物理性质，从氧化还原反应原理理解铁的化学性质。 3．了解铁的氧化物类别、性质及应用， 4．学会制备Fe(OH)2，理解Fe(OH)2、Fe(OH)3的化学性质。 【基础知识】 一、铁的单质 1．存在 游离态 陨铁中的铁以单质形态存在 化合态 以＋2价和＋3价化合物的形态存在 2．物理性质 银白色金属，耐腐蚀，有良好的导热性和延展性，能被磁铁吸引。 铁能与哪些物质发生化学反应？生成物中铁的化合价有何不同？ 实验装置 操作及现象 用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，反应后试管内固体仍为黑色 实验结论 红热的铁能与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 3．化学性质 通性 非金属单质 弱氧化剂 Fe＋SFeS 强氧化剂 2Fe＋3Cl22FeCl3（产生棕黄色的烟） 非氧化性酸 HCl 稀硫酸 Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑ 盐 CuSO4溶液 Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋Cu 水 高温水蒸气 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 特性 钝化 室温下，铁在浓硫酸、浓硝酸中，表面形成一层致密的氧化物膜，保护内部的金属不再与酸反应 ①铁的钝化是化学变化，而非物理变化。钝化条件——室温，如加热铁是可以反应的。 ②稀的硝酸可以与铁反应，如少量的铁与稀硝酸反应为3Fe＋8HNO3(稀)＝3Fe(NO3)3＋2NO↑＋4H2O。 ③Fe与H2O的反应：Fe不与冷水、热水反应，在常温下Fe暴露在空气中产生铁锈(Fe2O3·xH2O)；Fe与水蒸气在高温时反应生成的是Fe3O4而不是Fe2O3。 烧制砖瓦时，用富含铁元素黏土做成的坯经过烘烧后，铁的化合物氧化为红色的氧化铁(Fe2O3)，而制得红色的砖瓦。 烘烧完全后向窑内添加大量的煤炭后封窑约1天后，从窑顶向下慢慢浇水7天。水蒸气和窑内高温的炭发生化学反应 ，密闭的窑内会产生大量的还原气体H2和CO，它们把红色Fe2O3又逐渐还原成为青灰色的FeO，而制得青砖。 二、铁的氧化物 1．物理性质和用途 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 铁红 磁性氧化铁 矿石 赤铁矿 磁铁矿 颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 化合价 ＋2 ＋3 ＋2，＋3 溶解性 均不溶于水 用途 红色油漆和涂料 磁性材料 2．化学性质 （1）稳定性：FeO不稳定，Fe2O3和Fe3O4很稳定。 （2）FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物 （2022年贵州省铜仁市期末）我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪随美国发现号航天飞机升入太空，开始了探索宇宙中是否存在“反物质”和“暗物质"的研究工作。根据所学的知识推测制造阿尔法磁谱仪核心部件的材料是 A．Fe B．FeO C．Fe2O3 D．Fe3O4 生成红褐色沉淀 Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓ 白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 Fe3＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3 三、铁的氢氧化物 （1）物理性质 物质 颜色 状态 溶解性 Fe(OH)2 白色 固体 难溶于水 Fe(OH)3 红褐色 固体 难溶于水 （2）化学性质 ①Fe(OH)3不一定以沉淀的形式存在，如氢氧化铁胶体溶液。 ②不同金属形成氢氧化物沉淀的pH是不同的，利用此性质可进行金属离子的分离提纯。 （2022年吉林省吉林市期末）某小组同学为了获取在制备Fe(OH)2的过程中，沉淀颜色的改变与氧气有关的实验证据，用图1所示装置进行了如下实验(夹持装置已略去，气密性已检验)。 【进行实验】实验步骤： I．向三颈瓶中加入饱和FeSO4溶液，按图1所示连接装置； II．打开磁力搅拌器，立即加入10%NaOH溶液； III．采集三颈瓶内空气中O2含量和溶液中O2含量(DO)的数据。 实验现象：生成白色絮状沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后部分变为红褐色。 实验数据： 【解释与结论】 ①搅拌的目的是___________________________________。 ②白色沉淀变为红褐色沉淀的化学方程式为___________________________________________。 ③通过上述实验，可得到“在制备Fe(OH)2过程中，沉淀颜色改变与氧气有关”的结论，其实验证据是______________________________