3.1 铁及其化合物-【新课程能力培养】2024-2025学年高中化学必修第一册学习手册（人教版）

学 高中化学必修第一册 （人教版） 学 习 目 标 1. 了解铁元素在自然界中的存在形态， 以及 与人体健康的关系。 2. 能根据物质类别和元素价态列举铁元素的 典型代表物， 以及它们的主要物理、 化学 性质； 能描述有关实验现象， 并根据实验 现象辨识物质。 3. 学会从物质类别和元素价态的角度分析、 研究含有变价元素物质性质的方法， 并 建立含有变价元素物质间转化关系的认 识模型。 知 识 梳 理 知识点 1 铁在自然界中的存在形态 铁元素在自然界中主要以 +2 价和 +3 价 化合物的形态存在于矿石中 ， 如磁铁矿 （ Fe 3 O 4 ）、 赤铁矿 （ Fe 2 O 3 ）、 菱铁矿 （ FeCO 3 ）、 硫铁矿 （ FeS 2 ） 等。 在陨铁中， 铁以单质形 态存在。 铁元素在地壳中的含量为 4.75% ， 仅次 于氧、 硅、 铝， 居第四位。 知识点 2 铁的单质 1. 物理性质 纯净的铁是光亮的银白色金属， 具有良 好的导热性和延展性， 导电性比铜、 铝差， 能被磁体吸引， 有很强的铁磁性， 属于磁性 材料。 纯铁具有很强的抗腐蚀性， 其熔点为 1538 ℃ ， 沸点为 2861 ℃ ， 密度为 7.87 g/cm 3 。 2. 化学性质 铁属于较活泼金属， 能与多种物质发生 化学反应， 生成不同价态的氧化产物： 当铁与氧化性较强的氧化剂 （如 Cl 2 、 浓硝酸等） 反应时， 铁一般被氧化成 +3 价 产物： Fe-3e - →Fe 3+ ； 当铁与氧化性较弱的 氧化剂 （如 S 、 H + 、 不活泼金属阳离子等） 反应时， 铁被氧化成 +2 价产物： Fe-2e - → Fe 2+ 。 这也是铁在置换反应中生成 +2 价产物的 原因。 （ 1 ） 与非金属单质反应 第一节 铁及其化合物 第三章 铁 金属材料 温馨提示 铁在自然界中主要以化合态存在的 主要原因是铁属于较活泼金属， 容易与 空气中的氧气和水等物质反应生成铁的 化合物。 52 学 第三章 铁 金属材料 ① 与 O 2 反应 铁在纯氧中燃烧， 生成黑色 Fe 3 O 4 ： 3Fe＋2O 2 点燃 Fe 3 O 4 ② 与 Cl 2 反应 铁在氯气中燃烧， 产生棕褐色烟： 2Fe＋3Cl 2 点燃 2FeCl 3 ③ 与 S 反应 铁粉与硫粉混合加热， 生成黑色 FeS ： Fe＋S △ FeS （ 2 ） 与非氧化性酸反应 铁可与稀盐酸 、 稀硫酸等发生置换 反应： Fe＋2H + Fe 2+ ＋H 2 ↑ （ 3 ） 与盐反应 铁可将活泼性不如它的金属从其盐溶液 中置换出来， 如铁能与 CuSO 4 、 AgNO 3 等溶 液发生反应： Fe＋Cu 2+ Fe 2+ ＋Cu Fe＋2Ag + Fe 2+ ＋2Ag 也可以与含 Fe 3+ 的盐溶液反应： Fe＋2Fe 3+ 3Fe 2+ （ 4 ） 与水反应 铁可与炽热的水蒸气反应： 3Fe＋4H 2 O （ g ） 高温 Fe 3 O 4 ＋4H 2 ↑ 知识点 3 铁的氧化物 1. 铁的三种常见氧化物 教材拓展 Fe 3 O 4 中的铁既有 +2 价， 又有 +3 价。 其中， 1 3 的铁为 +2 价， 2 3 的铁为 +3 价， 可看作是由 FeO 和 Fe 2 O 3 按 1 ∶ 1 的物质 的量比形成的复合氧化物： FeO · Fe 2 O 3 。 但不可以看作是 FeO 和 Fe 2 O 3 的混合物， 也不可以看作 “偏铁酸亚铁” ［ Fe （ FeO 2 ） 2 ］。 温馨提示 通过铁在反应 ①②③ 的产物中的化 合价可以看出， 氧化性： Cl 2 ＞O 2 ＞S 。 需要注意的是， 物质的氧化性或还 原性除与物质的本性有关以外， 还与温 度、 浓度等外界条件有关。 比如在地康 法制氯气 ： 4HCl＋O 2 CuCl 2 450 ℃ 2H 2 O＋2Cl 2 中 ， 氧化性： O 2 ＞Cl 2 。 教材拓展 非氧化性酸是指酸根不具有氧化性 的酸， 如盐酸、 稀硫酸、 碳酸、 醋酸等。 氧化性酸是指酸根具有氧化性的酸， 如次氯酸、 硝酸、 浓硫酸等。 常温下 ， 铁在浓硫酸或浓硝酸中 ， 表面会被氧化而生成一层致密的氧化物 薄膜， 这层薄膜阻止了酸与内层金属的 进一步反应， 这一现象叫钝化。 在加热 条件下， 铁会与浓硫酸或浓硝酸进一步 反应。 温馨提示 在金属活动性顺序表中， Fe 排在 H 的前面， 说明 Fe 能置换出 H 2 。 但在日常 生活中， 用铁锅烧水、 做饭， 并未发现 有 H 2 生成， 主要原因是反应温度不够。 53 学 高中化学必修第一册 （人教版） 2. 铁的氧化物的化学性质 （ 1 ） 稳定性 FeO 不稳定， 在空气中受热， 易被迅速 氧化为 Fe 3 O 4 ： 6FeO＋O 2 △ 2Fe 3 O 4 Fe 2 O 3 和 Fe 3 O 4 在空气中较稳定。 （ 2 ） 与非氧化性酸反应 FeO 和 Fe 2 O 3 均属于碱性氧化物， 能与 非氧化性酸反应， 生成亚铁盐和铁盐， 如与 盐酸反应： FeO＋2H + Fe 2+ ＋H 2 O Fe 2 O 3 ＋6H + 2Fe 3+ ＋3H 2 O （ 3 ） 氧化性 在加热或高温条件下 ， FeO 、 Fe 2 O 3 、 Fe 3 O 4 可被 H 2 、 C 、 Al 、 CO 等还原为 Fe 。 如 与 CO 反应： Fe 3 O 4 ＋4CO 高温 3Fe＋4CO 2 知识点 4 铁的氢氧化物 铁的氢氧化物有两种： 氢氧化亚铁和氢 氧化铁。 知识点 5 铁盐和亚铁盐 1. 铁盐的性质 常见的铁盐有 Fe 2 （ SO 4 ） 3 、 FeCl 3 等， Fe 3+ 名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁 化学式 FeO Fe 2 O 3 Fe 3 O 4 俗名 — 铁红 磁性氧化铁 颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 Fe 的价态 +2 +3 +2 、 +3 溶解性 不溶于水， 与水不反应 教材拓展 尽管 Fe 3 O 4 可看作是由 FeO 和 Fe 2 O 3 形成的复合氧化物： FeO · Fe 2 O 3 ， 但 Fe 3 O 4 并不属于碱性氧化物。 Fe 3 O 4 不但不溶于 水， 也难溶于酸， 与稀盐酸几乎不发生 反应。 工业上， 有一种叫做 “烤蓝” 的防 腐蚀处理工艺， 其原理就是用化学方法 在钢铁制品表面生成一定厚度和强度的 致密的氧化层， 氧化层的成分主要就是 Fe 3 O 4 。 名称 氢氧化亚铁 氢氧化铁 化学 式 Fe （ OH ） 2 Fe （ OH ） 3 颜色 状态 白色固体 红褐色固体 溶解 性 不溶于水 不溶于水 与酸 反应 Fe （ OH ） 2 ＋2H + Fe 2+ ＋ 2H 2 O Fe （ OH ） 3 ＋3H + Fe 3+ ＋ 3H 2 O 稳定 性 在潮湿的空气中易被 氧化： 4Fe （ OH ） 2 ＋O 2 ＋2H 2 O 4Fe （ OH ） 3 受热易分解： 2Fe （ OH ） 3 △ Fe 2 O 3 + 3H 2 O 制备 可溶性亚铁盐与碱反 应： Fe 2+ ＋2OH - Fe （ OH ） 2 ↓ 可溶性铁盐 与 碱 反 应： Fe 3+ ＋3OH - Fe （ OH ） 3 ↓ 温馨提示 FeSO 4 溶液与 NaOH 溶液反应生成的 白色絮状 Fe （ OH ） 2 沉淀极易被溶解在溶液 中的氧气氧化而迅速变成灰绿色 ， 随 着氧化程度的加深， Fe （ OH ） 2 逐渐减少， Fe （ OH ） 3 逐渐增多， 沉淀最终变为红褐色。 54 学 第三章 铁 金属材料 的水溶液呈棕黄色。 （ 1 ） 与碱反应 如与 NaOH 溶液反应产生红褐色沉淀： Fe 3+ ＋3OH - Fe （ OH ） 3 ↓ （ 2 ） 显色反应 含 Fe 3+ 的溶液遇 SCN - 变血红色： Fe 3+ ＋nSCN - ［ Fe （ SCN ） n ］ 3-n （ n＝1~6 ） （ 3 ） 氧化性 从化合价角度分析， Fe 3+ 的价态较高， 具有氧化性， 可与 Fe 、 Cu 、 I - 等多种还原性 物质发生反应， 如： 2Fe 3+ ＋Fe 3Fe 2+ 2Fe 3+ ＋Cu 2Fe 2+ ＋Cu 2+ 2Fe 3+ ＋2I - 2Fe 2+ ＋I 2 在后续课程中还会学习到 H 2 S 、 SO 2 等 也能还原 Fe 3+ 。 2. 亚铁盐的性质 常见的亚铁盐有 FeSO 4 、 FeCl 2 等， Fe 2+ 的水溶液呈浅绿色。 （ 1 ） 与碱反应 如与 NaOH 溶液反应产生白色沉淀： Fe 2+ ＋2OH - Fe （ OH ） 2 ↓ （ 2 ） 氧化性 （ Fe 2+ →Fe ） 可氧化金属活动性顺序表中排在 Fe 前 面的金属单质， 如 Mg 、 Al 、 Zn 等： 2Al＋3Fe 2+ 2Al 3+ ＋3Fe Zn＋Fe 2+ Zn 2+ ＋Fe （ 3 ） 还原性 （ Fe 2+ →Fe 3+ ） 可被 Cl 2 、 Br 2 、 O 2 、 H 2 O 2 、 HNO 3 、 酸性 KMnO 4 等强氧化剂氧化为 Fe 3+ ， 如： 2Fe 2+ ＋Cl 2 2Fe 3+ ＋2Cl - 4Fe 2+ ＋O 2 ＋4H + 4Fe 3+ ＋2H 2 O 2Fe 2+ ＋H 2 O 2 ＋2H + 2Fe 3+ ＋2H 2 O 与酸性 KMnO 4 、 HNO 3 等氧化剂的反应 会在后续课程中陆续学习到。 要 点 精 析 要点 1 Fe 的性质 典例 1 下列有关铁及其化合物的说法 中正确的是 （ ） A. 铁的化学性质比较活泼， 所以铁在 自然界中全部以化合态存在 B. 铁在纯氧或氯气中燃烧， 所得产物 中铁的化合价均为 +3 价 C. 工业上可用铁质容器储存浓硫酸和 浓硝酸， 原因是铁在常温下与两种酸不反应 D. 工业上可用 CO 在高温条件下还原含 Fe 2 O 3 的铁矿石炼铁 解析 铁在自然界中主要以化合物的形 态存在， 但铁在陨铁中以游离态存在， A 错 误； 铁在纯氧中燃烧生成 Fe 3 O 4 ， 其中铁既 有 +2 价， 又有 +3 价， 而铁在氯气中燃烧生 成 FeCl 3 ， 只有 +3 价， B 错误； 常温下， 铁 在浓硫酸、 浓硝酸中钝化， 发生的是氧化还 原反应， C 错误； 高温下， CO 可将 Fe 2 O 3 还 温馨提示 该反应的灵敏度较高， 哪怕是几乎 无色的含 Fe 3+ 的溶液滴入 KSCN 溶液都 会呈血红色， 可用于 Fe 3+ 的检验。 温馨提示 因 Fe 2+ 易被空气中的 O 2 氧化， 所以 配制或保存亚铁盐溶液时一般需要加入 铁粉或铁钉。 55 学 高中化学必修第一册 （人教版） 原为单质铁， D 正确。 答案 D 典例 2 常温下， 铁与水几乎不反应， 但在高温下， 铁能与水蒸气反应， 生成四氧 化三铁和氢气。 请设计实验， 证明铁粉与水 蒸气能够发生反应， 并且产生了氢气。 （ 1 ） 铁粉与水蒸气反应的化学方程式是 ， 该反应的基本反应类型是 。 （ 2 ） 某实验小组同学用如图所示装置进 行实验 （ D 可以重复利用）， 请你协助该小 组同学完成以下实验： ① 实验结束后， 发现 B 中铁粉全部转化 产生了黑色块状固体， 为了证明黑色固体不 是铁粉， 该实验小组同学取黑色固体进行实 验， 请你帮他们完成下列实验报告： ② 为了除去 B 中出来的水蒸气， 该小组 同学在 C 中首先连接了 D 作为洗气装置对 氢气进行干燥， 则 D 瓶中填装的药品可以 是 。 ③ 为了收集和验证所产生的氢气， 该小 组同学使用 D 作为气体的收集装置， 则气 体应该从 （填 “ a ” 或 “ b ”） 口 通入。 解析 （ 1 ） 铁粉与水蒸气在高温下反 应， 生成四氧化三铁和氢气， 因反应物和生 成物都是单质和化合物， 符合置换反应的特 点， 所以属于置换反应。 （ 2 ） ① 根据铁和 四氧化三铁的不同性质鉴定： 铁和盐酸反应 生成气体， 四氧化三铁遇酸不生成气体， 也 可用加入硫酸铜溶液无红色物质析出鉴别； ② 浓硫酸可干燥氢气， 故可填浓硫酸； ③ 氢 气的密度比空气小， 收集到的氢气在集气瓶 的上部， 故要从短管通入， 填 b 。 答案 （ 1 ） 3Fe＋4H 2 O （ g ） 高温 Fe 3 O 4 ＋4H 2 置换反应 （ 2 ） ① ② 浓硫酸 ③b 要点 2 Fe 的氧化物的性质 典例 3 下列说法正确的是 （ ） A. 铁锈的主要成分是 Fe 2 O 3 B. Fe 2 O 3 为碱性氧化物， 可与水反应生 成 Fe （ OH ） 3 C. 赤铁矿的主要成分是 Fe 3 O 4 D. Fe 3 O 4 中铁元素有 +2 价和 +3 价， Fe 3 O 4 是混合物 解析 铁锈的主要成分是 Fe 2 O 3 ， A 正 确； Fe 2 O 3 为碱性氧化物， 但不与水反应， B 错误； 赤铁矿的主要成分是 Fe 2 O 3 ， C 错误； Fe 3 O 4 中铁元素有 +2 价和 +3 价， 但其为化合 物， 是纯净物， D 错误。 答案 A 实验操作 实验现象 实验结论 黑色固体 不是铁粉 A B C D a b 实验操作 实验现象 实验结论 取少量黑色固体 加入足量的稀盐 酸， 充分反应 无气泡产生 黑色固体 不是铁粉 56 学 第三章 铁 金属材料 要点 3 制备 Fe （ OH ） 2 的方法 因为 Fe （ OH ） 2 很容易被 O 2 氧化， 所以， 用 FeSO 4 溶液和 NaOH 溶液制备 Fe （ OH ） 2 时 要注意与空气隔绝： （ 1 ） 配制 FeSO 4 溶液和 NaOH 溶液的蒸 馏水应煮沸除去 O 2 后冷却再使用； （ 2 ） 在 FeSO 4 溶液的液面上覆盖苯或汽 油等比水轻的有机溶剂， 以隔绝 O 2 ； （ 3 ） 加 NaOH 溶液时， 将胶头滴管插入 FeSO 4 溶液液面以下， 释放溶液。 如图， 由于苯的液封作 用， 防止了生成的 Fe （ OH ） 2 被氧化， 因而可较长时间观 察到白色的 Fe （ OH ） 2 沉淀。 典例 4 在下图所示的装置中， 用 NaOH 溶液、 铁屑、 稀硫酸等试剂制备 Fe （ OH ） 2 。 （ 1 ） 在试管 Ⅰ 里加入的试剂是 ， 在试管 Ⅱ 里加入的试剂是 。 （ 2 ） 为了制得 Fe （ OH ） 2 白色沉淀， 在试 管 Ⅰ 和 Ⅱ 中加入试剂， 打开止水夹， 塞紧塞 子后的实验步骤是 。 （ 3 ） 这样生成的 Fe （ OH ） 2 沉淀能较长时 间保持白色， 理由是 。 解析 根据所提供的试剂， 需用铁屑与 稀硫酸反应制 FeSO 4 ， 并利用反应生成的氢 气将 FeSO 4 溶液压入盛有 NaOH 溶液的试管 中反应制取 Fe （ OH ） 2 。 在两支试管中， 试管 Ⅱ 是开口式， 无法用生成的氢气将 FeSO 4 溶 液压入试管 Ⅰ 中， 所以， 制取 FeSO 4 应在试 管 Ⅰ 中 ， 而试管 Ⅱ 中则应盛有不含 O 2 的 NaOH 溶液。 打开止水夹时， 铁屑与稀硫酸 反应生成的氢气可以排出试管 Ⅰ 中的空气， 并进入试管 Ⅱ 中， 排出试管 Ⅱ 中的空气； 关 闭止水夹时， 试管 I 中生成的氢气无法逸 出， 使试管 Ⅰ 中压强增大， 便可将 FeSO 4 溶 液压入试管 Ⅱ 中， 生成 Fe （ OH ） 2 。 在此过程 中， 液体始终处于 H 2 存在的环境中， 避免 了与 O 2 的接触， 从而使生成的 Fe （ OH ） 2 沉 淀能较长时间保持白色。 答案 （ 1 ） 稀硫酸和铁屑 煮沸过的 NaOH 溶液 （ 2 ） 检验试管 Ⅱ 出口处排出的 H 2 的纯 度， 当排出的 H 2 已经纯净时再夹紧止水夹 （ 3 ） 试管 Ⅰ 中反应生成的 H 2 充满了试 管 Ⅰ 和试管 Ⅱ ， 且外界 O 2 不易进入 变式训练 1 用下图所示装置可制取 Fe （ OH ） 2 和观察 Fe （ OH ） 2 在空气中被氧化时的颜色变化。 实 验时必须使用铁屑、 6 mol/L 硫酸溶液， 其 他试剂任选。 NaOH 溶液 苯 FeSO 4 溶液 Ⅰ Ⅱ 止水夹 思维延伸 基于制备 Fe （ OH ） 2 需排除 O 2 ， 还可 用以下方法： Ⅰ Ⅱ 先通 H 2 （或 N 2 ）， 排尽装置中的空气 FeSO 4 溶液 后通 H 2 （或 N 2 ） 至 管 I 中 出 现 白色沉淀 NaOH 溶液 57 学 高中化学必修第一册 （人教版） （ 1 ） B 中盛有一定量的 NaOH 溶液， A 中应预先加入的试剂是 ， A 中反应 的化学方程式为 。 （ 2 ） 实验开始时应先将活塞 E （填 “打开” 或 “关闭”）， 其目的是 ； 在 C 中收集到的气 体主要为 。 （ 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， 看到的现象是 ； 写出有关反应的化学方程式： 。 要点 4 不同价态铁之间的转化 铁的常见价态有三种： 0 、 +2 、 +3 。 0 价铁具有还原性； +2 价铁既具有氧化性 ， 又具有还原性； +3 价铁具有氧化性。 三种 价态的铁之间具有如下转化关系： （ 1 ） Fe→Fe （ Ⅱ ） Fe 可被氧化性比较弱的非金属单质 （如 S 、 I 2 ）、 非氧化性酸溶液 （如盐酸、 稀 H 2 SO 4 ）、 不活泼金属的盐溶液 （如 CuSO 4 溶 液） 等氧化为 Fe （ Ⅱ ）。 （ 2 ） Fe （ Ⅱ ） →Fe （ Ⅲ ） Fe （ Ⅱ ）可被 Cl 2 、 Br 2 、 HNO 3 、 浓硫酸、 KMnO 4 、 H 2 O 2 等强氧化剂氧化为 Fe （ Ⅲ ）。 其中， HNO 3 、 浓硫酸等强氧化剂会在后续 课程中学习。 （ 3 ） Fe→Fe （ Ⅲ ） Fe 可被 Cl 2 、 Br 2 、 HNO 3 等强氧化剂氧 化为 Fe （ Ⅲ ）。 （ 4 ） Fe （ Ⅲ ） →Fe （ Ⅱ ） Fe （ Ⅲ ）可被 Fe 、 Cu 、 I - 、 SO 2 、 H 2 S 等还 原剂还原为 Fe （ Ⅱ ）。 （ 5 ） Fe （ Ⅱ ） → Fe Fe （ Ⅱ ）可被 Al 、 Zn 、 C 、 CO 、 H 2 等强 还原剂还原为 Fe 。 （ 6 ） Fe （ Ⅲ ） → Fe Fe （ Ⅲ ）可被 Al 、 Zn 、 C 、 CO 、 H 2 等强 还原剂还原为 Fe ， 当然这些还原剂也可以 将 Fe （ Ⅱ ）还原为 Fe 。 典例 5 人体正常的血红蛋白中含有二价 铁 ［ Fe （ Ⅱ ）］。 若误食亚硝酸盐 （如 NaNO 2 ）， 会导致血红蛋白中 Fe （ Ⅱ ）转化为三价铁 ［ Fe （ Ⅲ ）］ 而中毒。 解毒的方法是服用维生 素 C 。 下列有关叙述正确的是 （ ） A. Fe （ Ⅱ ）是还原剂 B. 亚硝酸盐是还原剂 C. Fe （ Ⅱ ）被还原 D. 亚硝酸盐被氧化 解析 血红蛋白中 Fe （ Ⅱ ）转化为 Fe （ Ⅲ ）， 发生的是氧化反应， 氧化剂为亚硝酸盐。 答案 A A B C E 水 Fe Fe （ Ⅱ ） Cl 2 、 Br 2 、 H 2 O 2 、 HNO 3 、 KMnO 4 等 Fe 、 Cu 、 I - 、 SO 2 、 H 2 S 等 Fe （ Ⅲ ） C 、 C O 、 A l 、 Z n 等 H + 、 C u 2 + 、 S 、 I 2 等 C l 2 、 B r 2 、 H N O 3 等 C 、 C O 、 A l 、 Z n 等 58 学 第三章 铁 金属材料 典例 6 将单质 Fe 粉 、 Cu 粉与 FeCl 3 溶液、 FeCl 2 溶液、 CuCl 2 溶液一起放进某容 器内充分反应， 根据下述不同情况， 在横线 上填写金属单质或金属离子。 （ 1 ） 若 Fe 粉有剩余， 则容器内不可能 有 。 （ 2 ） 若 FeCl 3 有剩余， 则容器内还含有 ， 一定没有 。 （ 3 ） 若 Cu 粉和 CuCl 2 有剩余， 则容器 内不可能有 。 解析 容器中发生的反应有 Fe＋2Fe 3+ 3Fe 2+ ， Cu＋2Fe 3+ Cu 2+ ＋2Fe 2+ ， Fe＋Cu 2+ Cu＋ Fe 2+ 。 （ 1 ） 若 Fe 有剩余， 则容器内不可能 有 Fe 3+ 和 Cu 2+ 。 （ 2 ） 若 FeCl 3 有剩余， 则容 器内还含有 Cu 2+ 和 Fe 2+ ， 一定没有 Fe 和 Cu 。 （ 3 ） 若 Cu 粉和 CuCl 2 有剩余， 则容器内不 可能有 Fe 3+ 和 Fe 。 答案 （ 1 ） Fe 3+ 、 Cu 2+ （ 2 ） Cu 2+ 、 Fe 2+ Fe 、 Cu （ 3 ） Fe 3+ 、 Fe 要点 5 Fe 3+ 与 Fe 2+ 的检验 检验 Fe 3+ 和 Fe 2+ 常用以下三种方法： 方法 Ⅰ 观察法 含 Fe 3+ 的溶液一般为棕黄色。 但有些物 质的溶液也呈棕黄色， 如溴水等。 含 Fe 2+ 的溶液一般为浅绿色。 但 Fe 2+ 浓 度较低时， 溶液接近无色， 观察法不准确。 方法 Ⅱ 加碱 （ NaOH ） 法 含 Fe 3+ 的溶液加入 NaOH 溶液产生红褐 色 ［ Fe （ OH ） 3 ］ 沉淀。 Fe 2+ ＋3OH - Fe （ OH ） 3 ↓ （红褐色） 含 Fe 2+ 的溶液加入 NaOH 溶液有特殊的 颜色变化： 生成的白色沉淀［ Fe （ OH ） 2 ］迅速 变为灰绿色， 最后变为红褐色 ［ Fe （ OH ） 3 ］。 但 Fe 2+ 浓度较低且溶液中同时含有 Fe 3+ 时， 白色沉淀容易被红褐色沉淀遮盖， 不容易观 察到颜色变化。 Fe 2+ ＋2OH - Fe （ OH ） 2 ↓ （白色） 4Fe （ OH ） 2 ＋O 2 ＋2H 2 O 4Fe （ OH ） 3 （红褐 色） 方法 Ⅲ 显色法 （加 KSCN 等） 含 Fe 3+ 的溶液滴入 KSCN 溶液时， 溶液 迅速变为红色。 此反应非常灵敏。 Fe 3 + ＋nSCN - ［ Fe （ SCN ） n ］ 3 -n （ n ＝1 ~6 ） （红色） 含 Fe 2+ 的溶液滴入 KSCN 溶液无明显现 象， 再滴入氯水或双氧水等， 溶液迅速变为 红色。 2Fe 2+ ＋Cl 2 2Fe 3+ ＋2Cl - Fe 3+ ＋nSCN - ［ Fe （ SCN ） n ］ 3-n （ n＝1~6 ） （红色） 典例 7 某同学为了检验家中的一瓶补 铁药 （成分为 FeSO 4 ） 是否变质， 查阅了有 关资料， 得知 Fe 2+ 能被酸性高锰酸钾溶液氧 化而使高锰酸钾溶液褪色， 并结合已学的知 识设计了如下实验： 将药片除去糖衣研细后， 溶解过滤， 取 滤液分别加入两支试管中， 在一支试管中滴 入酸性高锰酸钾溶液， 在另一支试管中滴入 KSCN 溶液。 请你填出该同学实验中出现以下现象时 应得出的结论： （ 1 ） 若滴入酸性高锰酸钾溶液褪色， 而 滴入 KSCN 溶液不变红， 结论是 。 59 学 高中化学必修第一册 （人教版） （ 2 ） 若滴入酸性高锰酸钾溶液不褪色， 而滴入 KSCN 溶液变红， 结论是 。 （ 3 ） 若滴入酸性高锰酸钾溶液褪色， 且 滴入 KSCN 溶液变红， 结论是 。 （ 4 ） 能不能将 KMnO 4 和 KSCN 滴入同 一试管中进行验证？ 为什么？ 试进行解释： 。 解析 加 KMnO 4 溶液只要褪色就说明 含有 Fe 2+ ， 而加入 KSCN 溶液变红则说明含 有 Fe 3+ ， 所以前三问的答案很容易得出， 而第 （ 4 ） 问中的原因可归结为两条， 一是 KMnO 4 溶液呈紫红色 ， 影响观察 ［ Fe （ SCN ） n ］ 3 -n （ n＝1~6 ） 的红色， 二是 KSCN 具有较强的还 原性 ， 可以被 KMnO 4 氧化 ， 影响 Fe 2 + 的 检验。 答案 （ 1 ） 没有变质 （ 2 ） 完全变质 （ 3 ） 部分变质 （ 4 ） 不能。 原因： 一是 KMnO 4 溶液呈 紫红色， 影响 Fe 3+ 的检验； 二是 KSCN 具有 还原性， 影响 Fe 2+ 的检验 变式训练 2 铁是人体必需的微量元素， 治疗缺铁性 贫血的常用方法是服用补铁药物。 “速力 菲” （主要成分： 琥珀酸亚铁， 呈暗黄色） 是市场上一种常见的补铁药物， 该药品不溶 于水， 但能溶于人体中的胃酸。 某同学为了 检测 “速力菲” 药片中 Fe 2+ 的存在， 设计并 进行了如下实验： （ 1 ） 试剂 X 是 。 （ 2 ） 加入 KSCN 溶液后， 在未加新制氯 水的情况下， 溶液中也产生了红色， 其可能 的原因是 。 （ 3 ） 在实验中发现放置一段时间后， 溶 液的颜色会逐渐褪去。 为了进一步探究溶液 褪色的原因， 甲、 乙、 丙三位同学首先进行 了猜想： 思维延伸 1. 用 KSCN 溶液检验 Fe 2+ 时， 应先 加入 KSCN 溶液 （无明显现象）， 后加入 氯水或双氧水等氧化剂。 但氧化剂不能 是 KMnO 4 ， 一方面 KMnO 4 溶液本身显紫 红色， 对红色有干扰； 另一方面 KMnO 4 具有强氧化性， 能氧化 KSCN 。 2. 检验含有 Fe 3+ 的溶液中的 Fe 2+ 时， 可采取滴加酸性 KMnO 4 溶液的方法， 因 为 Fe 2+ 能使紫色 KMnO 4 溶液褪色， 发生 的反应： 5Fe 2+ ＋MnO － 4 ＋8H + 5Fe 3+ ＋Mn 2+ ＋4H 2 O 药 片 淡绿色 溶液 淡红色 溶液 碾碎， 加入试剂 X 隔绝空气静置过滤 KSCN 溶液 新制氯水 溶液 褪色 红色 溶液 一段时间后 编号 猜想 甲 溶液中的 Fe 3+ 又被还原为 Fe 2+ 乙 溶液中的 SCN - 被过量的氯水氧化 丙 新制的氯水具有漂白性， 将该溶液漂白 60 学 第三章 铁 金属材料 学 习 目 标 1. 了解合金的概念， 能从元素组成上对铁合 金进行分类， 认识不同类型金属材料组 成、 性能与应用的联系。 2. 了解两性氧化物的概念， 掌握铝和氧化铝 的主要性质及转化关系。 3. 理解物质的量应用于化学方程式计算的原 理， 学会常用的计算方法。 知 识 梳 理 知识点 1 合金 金属材料包括纯金属和它们的合金。 日 常使用的金属材料， 大多数属于合金。 1. 合金 合金是由两种或两种以上的金属或金属 与非金属融合而成的具有金属特性的物质。 2. 合金的性质 合金具有许多优良的物理、 化学或机械 性能。 合金的性能与成分金属 （或非金属） 第二节 金属材料 基于乙同学的猜想， 请设计实验方案， 验证乙同学的猜想是否正确。 写出有关的实 验操作、 预期现象和结论。 （不一定填满， 也可以补充） 变式训练答案 1. （ 1 ） 铁屑 Fe＋H 2 SO 4 FeSO 4 ＋H 2 ↑ （ 2 ） 打开 排出系统中的空气 H 2 （ 3 ） 关闭活塞 E ， A 中压强增大， 将 FeSO 4 溶液压入 B 瓶中进行反应 （ 4 ） 白色沉淀迅速变成灰绿色， 最后变成红 褐色 4Fe （ OH ） 2 ＋O 2 ＋2H 2 O 4Fe （ OH ） 3 2. （ 1 ） 稀盐酸 （或稀硫酸） （ 2 ） 少量的 Fe 2+ 被空气中的氧气氧化成 Fe 3+ （ 3 ） （其他合理答案也可） 编号 实验操作 预期现象和结论 教材拓展 合金中一定含金属元素。 合金不是 一般概念上的混合物， 甚至可以是纯净 物， 如金属互化物合金黄铜。 两种金属能够通过熔炼工艺制成合 金的前提是两种金属都能在一定温度范 围内熔化， 若一种金属的熔点高于另一 种金属的沸点， 则两者不能形成合金。 编号 实验操作 预期现象和结论 ① 取少量褪色 后 的 溶 液 ， 加 入 KSCN 溶液 如果溶液变红色， 说明乙同 学的猜想是合理的； 如果溶 液不变红色， 说明乙同学的 猜想是不合理的 或 取少量褪色 后 的 溶 液 ， 加 入 FeCl 3 溶液 如果溶液仍不变红色， 说明 乙同学的猜想是合理的； 如 果溶液变红色， 说明乙同学 的猜想是不合理的 61