第7讲 铁及其化合物-【创新讲义】2023-2024学年高一化学同步精品讲义（人教版2019必修第一册）

第七讲 铁及其化合物 1. 结合生活中的铁制品应用,了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途,培养化学服务社会的责任意识。 2. 通过探究实验,认识铁单质与水蒸气反应的条件,对比钠与水的反应,加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识,培养宏观辨识与微观探析的能力。 3. 通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。 4. 依据化合价理论,结合实验探究,掌握Fe、Fe2+、Fe3+相互转化的途径,强化变化观念。 5. 通过实验探究学会Fe2+、Fe3+的检验方法,培养证据推理意识,提升实验探究能力与创新意识。 铁及其化合物属于高中元素化学的重要组成部分,前边我们已经学习了氯及其化合物的重要内容,掌握了学习元素化学的基本方法与技巧,铁及其化合物这部分内容是前边内容的延续,其中单质铁参与不同物质反应后的产物、氢氧化物的颜色及转化、Fe2+、Fe3+ 的检验及相互转化等属于重点内容。 知识点一:铁的单质、氧化物及氢氧化物 一、铁的单质 1、铁元素的存在及使用 (1)存在:铁在自然界中可以以单质形态(陨铁)存在,但主要以+2价和+3价化合物的形态存在,地壳中含量居第四位,仅次于氧、硅和铝。 (2)工业炼铁的原理(以Fe2O3为例) 3CO+Fe2O32Fe+3CO2。 2、铁的物理性质 铁有延展性、导热性、导电性,但其导电性不如铜和铝,铁还能被磁体吸引。其熔、沸点较高,熔点:1 535 ℃、沸点:2 750 ℃,密度:7.86 g·cm-3。 3、铁的化学性质 (1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应 化学性质 化学方程式举例 ①Fe与非金属单质反应 ②Fe与非氧化性酸反应(H2SO4) Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ ③Fe与盐溶液反应(CuSO4) Fe+CuSO4===Cu+FeSO4 结论:Fe在反应中作还原剂,遇到较强的氧化剂(如Cl2等)生成+3价铁的化合物,遇到较弱的氧化剂(如稀硫酸等)生成+2价铁的化合物。 (2)实验探究铁粉与水蒸气的反应 实验装置 操作现象 用火柴点燃肥皂液,听到爆鸣声,证明生成了H2 实验结论 在高温下,铁能与水蒸气反应,化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 提示:湿棉花的作用是受热时提供反应所需的水蒸气。 二、铁的氧化物和氢氧化物 1、铁的氧化物 物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 俗称 铁红 磁性氧化铁 颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性) 溶解性 不溶于水 铁的价态 +2 +3 +2、+3 与H+反应的离子方程式 FeO+2H+===Fe2++H2O 6H++Fe2O3===2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O 稳定性 6FeO+O22Fe3O4 稳定 稳定 与CO、C、H2反应 生成单质铁及CO2或H2O 用途 Fe2O3常用作红色油漆与涂料,赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料 2.铁的氢氧化物 (1)铁的氢氧化物的制备 实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示: ①图甲实验中观察到的现象是有红褐色沉淀生成,反应的离子方程式是Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓。 ②图乙实验中先观察到有白色沉淀生成,在空气中迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,有关反应的离子方程式是Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色); 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。 (2)Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 物质类别 二元弱碱 三元弱碱 颜色状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶于水 不溶于水 与非氧化性强酸反应 Fe(OH)2+2H+=== Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O 稳定性 Fe(OH)2FeO+H2O (隔绝空气) 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O 例1.下列说法正确的是( ) A.我国在战国中期就开始使用铁制品 B.自然界中的铁元素只存在于化合物中 C.铁能与所有金属的盐溶液反应生成亚铁盐和金属 D.高炉炼铁是用还原剂将铁从它的化合物中还原出来 例2.下列有关铁的化合物的说法不正确的是( ) A.Fe(OH)2不稳定,具有较强的氧化性 B.FeO、Fe2O3均为碱性氧化物,均可与盐酸反应 C.Fe(OH)3可通过化合反应得到,Fe(OH)2则不能 D.Fe3O4为磁性氧化铁,其中铁的化合价为+2和+3 例3.氢氧化亚铁制备实验的改进 方案一:有机覆盖层法 (1)配制NaOH和FeSO4溶液的蒸馏水要经过 ,目的是: 。 (2)在FeSO4溶液表面覆盖一层苯,作用是: 。 方案二:还原性气体保护法 在如图所示的装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2S