3.1铁及其化合物 培优讲义 2024-2025学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

3.1 铁及其化合物

 

学生姓名：              科目：              日期：              审核人：        

 

教学内容

一、铁的单质

铁是一种具有良好延展性和导热性的金属，能被磁铁吸引。铁的化学性质比较活泼，能与许多物质发生化学反应。

 

铁与氧化剂反应:与弱氧化剂反应生成亚铁离子，与强氧化剂直接生成铁离子。

 

二．铁与水的反应

在常温下，Fe与H2O不起反应，也不能与热水反应，但在高温下，铁能与水蒸气反应

【实验探究】铁与水蒸气反应的实验探究

铁与水蒸气的反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2

注意：

①反应物中水为气体，所以生成的H2不加“↑”

②生成物是Fe3O4

实验操作	实验现象	实验结论
如图所示，在装置的试管中依次放入湿棉花和还原铁粉，加热，把生成的气体通入蒸发皿中的肥皂液中，一段时间后，用坩埚钳夹取火柴点火	红热的铁与水蒸气反应放出气体；蒸发皿中产生大量肥皂泡，点燃放出的气体，能燃烧或发生爆鸣；反应后，试管中固体仍呈黑色	铁是一种较活泼的金属，在高温下，铁能跟水蒸气发生反应

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

【同步训练】

1．铁与下列物质反应时，能生成氢气的是（   ）

①氧气  ②水蒸气  ③稀硫酸  ④硫酸铜溶液

A．①②      B．①④      C．②③      D．①②④

2．在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。 应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。请回答该实验中的问题。

 

 

 

 

 

 

 

（1）写出该反应的反应方程式                                       ；并指明该氧化还原反应的还原剂是      ，氧化剂是       。

（2）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是                               

                  ；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是                           。

（3）试管中收集气体是      ，如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行        。

 

三 铁的重要化合物

（一）铁的氧化物

铁元素的主要化合价为＋2价和＋3价，可以形成三种氧化物FeO、Fe2O3、Fe3O4

（1）FeO：黑色固体

（2）Fe2O3：红棕色粉末，俗称铁红，是铁锈和赤铁矿的主要成分，常用作红色油漆和涂料

（3）Fe3O4：黑色晶体，具有磁性，是一种复杂的化合物，俗称磁性氧化铁

说明：

①FeO和Fe2O3是碱性氧化物，都能与酸反应，分别生成亚铁盐和铁盐：

FeO＋2HCl === FeCl2＋H2O          FeO＋2H+ === Fe2+＋H2O

Fe2O3＋6HCl === 2FeCl3＋3H2O       Fe2O3＋6H+ === 2Fe3+＋3H2O

②铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应

【同步训练】

★1．下列有关说法正确的是（   ）

A．FeO可用作红色油漆和涂料            B．氢氧化铝可用于治疗胃酸过多

C．铁是地壳中含量最多的金属元素        D．硫酸铜溶液可用于制杀菌剂

2．下列氧化物投入稀盐酸中，能形成无色透明溶液的是（   ）

A．MgO     B．CuO     C．Fe2O3     D．FeO

3．检验钢质设备完好性的方法之一是：在被怀疑有裂纹处涂上6 mol/L盐酸，过一段时间若观察到有粗线裂纹，表明该处原先确有看不见的细裂纹，产生粗裂纹的主要原因是（   ）

A．原裂纹处有碳积存            B．裂纹处表面积很大，反应快

C．裂纹处的尘埃起催化作用      D．裂纹处有氧化铁积存，并与盐酸作用生成可溶性氯化物

 

 

（二）铁的氢氧化物

1．【实验探究】铁的氢氧化物的制备与性质的实验探究

实验操作	实验现象	实验结论
向盛有少量FeCl3溶液试管中滴入NaOH溶液适量	盛FeCl3溶液的试管中立即产生红褐色沉淀	Fe(OH)3和Fe(OH)2可分别用相应的可溶性盐与可溶性碱反应制得
向盛有少量FeSO4溶液试管中滴入NaOH溶液适量	盛FeSO4溶液的试管中，先生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色

FeCl3＋3NaOH === 3NaCl＋Fe(OH)3↓       3Fe3+＋3OH－=== Fe(OH)3↓（红褐色）

FeSO4＋2NaOH === Na2SO4＋Fe(OH)2↓      Fe2+＋2OH－=== Fe(OH)2↓（白色）

说明：通常状况下，Fe(OH)3性质稳定，Fe(OH)2性质不稳定，能继续反应：

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O === 4Fe(OH)3

注意：Fe(OH)2很容易被氧化，即使是水中溶解极少量的氧气也能将其氧化，所以看不到有白色的Fe(OH)2沉淀，而是一开始就是灰白，后变灰绿，最后变为红褐色

【同步训练】

★1．将过氧化钠投入FeCl2溶液中，可观察到的实验现象是（   ）

A．有无色气体产生                  B．没有沉淀生成

C．有白色沉淀生成                  D．有红棕褐色沉淀生成

2．如图所示，该装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 mol/L的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：

（1）B中盛一定量的NaOH溶液，A中预先加入的试剂是         。A中反应的离子方程式是：                                          。

（2）实验开始时应先将活塞E         （填打开或关闭），C中收集到的气体的主要成分是         。

（3）简述生成Fe(OH)2的操作过程：              

                                                                                               。

（4）拔去装置B中的橡胶塞，使空气进入。写出有关反应的化学方程式：

                                                                              。

 

2．Fe(OH)3和Fe(OH)2都不溶性碱；二者都能与酸发生反应，生成盐和水：

Fe(OH)3＋3HCl === FeCl3＋3H2O       Fe(OH)3＋3H+ === Fe3+＋3H2O

Fe(OH)2＋2HCl === 2FeCl2＋2H2O      Fe(OH)2＋2H+ === Fe2+＋2H2O

【同步训练】

1．某溶液中有Mg2+、Fe2+、Fe3+和Al3+四种阳离子，若向其中加入过量的NaOH溶液，微热并搅拌，过滤，在滤渣中再加入过量的盐酸，所得溶液中大量增加的阳离子是（   ）

A．Mg2+     B．Fe2+     C．Fe3+     D．Al3+

★2．某溶液中有Mg2+、Fe2+、Fe3+和Al3+四种阳离子，若向其中加入过量的NaOH溶液，微热并搅拌，过滤，在滤渣中再加入过量的盐酸，所得溶液中大量减少的阳离子是（   ）

A．Mg2+     B．Fe2+     C．Fe3+     D．Al3+

 

 

3．Fe(OH)3的分解反应

Fe(OH)3在通常状况下性质稳定，但在受热时易发生分解反应，生成红棕色的

Fe2O3和H2O：2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O

 

 

（三）铁盐和亚铁盐

1．【实验探究】Fe3+检验的实验探究

实验操作	实验现象	实验结论
向盛有5 mL FeCl3溶液的试管中滴入几滴KSCN溶液	溶液变红色	Fe3+与SCN－反应生成红色物质
向盛有5 mL FeCl2溶液的试管中滴入几滴KSCN溶液	溶液无明显现象	无显色反应

FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为：Fe3+＋SCN－=== Fe(SCN)3（络合物，血红色）

说明：

①该性质可用于溶液中Fe3+的检验：往溶液中滴加KSCN溶液，若溶液变红色，则溶液中含有Fe3+

②Fe3+与SCN－在溶液中不能共存

2．【科学探究】Fe3+和Fe2+的相互转化的实验探究

实验操作	实验现象	实验结论
向盛有2 mL FeCl3溶液的试管中加入少量铁粉，充分振荡，反应后，滴入几滴KSCN溶液	溶液由棕黄色变为浅绿色	Fe3+有氧化性 2Fe3+＋Fe === 3Fe2+
往上述溶液中加入几滴氯水（氯气的水溶液）	溶液变为红色	Fe2+有还原性 2Fe2+＋Cl2 === 2Fe3+＋2Cl－

说明：

①氧化性较强的物质遇到还原性较强的物质时，有可能发生氧化还原反应。Fe3+遇到较强的还原剂时，会被还原为Fe2+；而Fe2+在较强的氧化剂作用下会被氧化为Fe3+。Fe2+与Fe3+在一定条件下可以相互转化

 

 

 

【同步训练】

1．要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+。进行如下实验操作时最佳顺序为（   ）

①加入足量氯水  ②加入足量KMnO4溶液  ③加入少量KSCN溶液

A．③①     B．③②     C．①③     D．①②③

2．甲、乙、丙三种物质之间有如下转化关系：

 

 

 

（1）若乙溶液中加入KSCN溶液，有血红色出现，则甲物质是：           。

写出“甲→乙”转化的离子方程式：                                      。

（2）若甲是不溶于水的白色粉末状物质，既能溶于盐酸又能溶于氢氧化钠溶液，则乙是         。写出“乙→丙”转化的离子方程式：                                      。

 

2．【科学探究】Fe3+和Fe2+的相互转化的实验探究

实验操作	实验现象	实验结论
向盛有2 mL FeCl3溶液的试管中加入少量铁粉，充分振荡，反应后，滴入几滴KSCN溶液	溶液由棕黄色变为浅绿色	Fe3+有氧化性 2Fe3+＋Fe === 3Fe2+
往上述溶液中加入几滴氯水（氯气的水溶液）	溶液变为红色	Fe2+有还原性 2Fe2+＋Cl2 === 2Fe3+＋2Cl－