内容正文:
3.1 铁及其化合物(第二课时)
第三章 铁 金属材料
铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐
学习目标
1.通过实验探究铁的氢氧化物、铁盐和亚铁盐的化学性质,并能用化学方程式或离子方程式表示。
2.通过学习铁及其化合物,学会从物质类别和元素价态的视角认识具有变价元素物质间的转化关系,并建立认识模型,丰富研究物质的思路和方法。
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分别由相对应的可溶性盐与碱溶液反应而制的
铁是典型的变价金属元素
金属单质
Fe
FeO
Fe3O4
Fe2O3
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Fe2+
Fe3+
金属氧化物
碱
盐
金属及其化合物的研究方法
铁的两种氢氧化物如何制得呢?
×
3
实验3-1——氢氧化铁和氢氧化亚铁的生成
实验操作 将 NaOH 溶液滴入 FeCl3 溶液中
实验现象
实验原理
产生红褐色沉淀
Fe3+ + 3OH- === Fe(OH)3↓
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实验操作 将 NaOH 溶液滴入 FeSO4 溶液中
实验现象
实验原理
产生白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O === 4Fe(OH)3
为什么会产生此实验现象?
实验3-1——氢氧化铁和氢氧化亚铁的生成
Fe2+ + 2OH- === Fe(OH)2↓
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思考与讨论:由实验3-1可知,白色的Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化。那么在实验室里,如何得到Fe(OH)2呢?
措施:①煮沸蒸馏水和NaOH溶液赶走溶解氧;
③将吸有NaOH溶液的长滴管插入FeSO4 溶液的液面以下,再将NaOH溶液挤出,并在FeSO4 溶液液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应。
②用Fe粉和稀H2SO4配置新FeSO4 溶液
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实验室制备Fe(OH)2时,因Fe(OH)2极易与O2、H2O反应生成Fe(OH)3,所以应注意隔绝空气。
一、铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色状态 ____色固体 ____色固体
化合价 +2 +3
溶解性 难溶于水
白
红褐
与非氧化性酸反应
稳定性
Fe(OH)2 === FeO+H2O(隔绝空气)
△
2Fe(OH)3 === Fe2O3 + 3H2O
△
Fe(OH)2+2H+===Fe2++H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
转化
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
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二、铁盐和亚铁盐
常见的铁盐有Fe2(SO4)3、FeCl3 等,常见的亚铁盐有FeSO4、FeCl2 等
如何鉴别铁盐( )和亚铁盐( )溶液?
Fe3+
Fe2+
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观察法 溶液呈棕黄色,证明含有Fe3+;溶液呈浅绿色,证明含有Fe2+。
NaOH产生白色絮状沉淀,且沉淀迅速转变为灰绿色,最终变为红褐色,证明含有Fe2+。产生红褐色沉淀证明含有Fe3+
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
溶液变成红色
盐溶液
添加试剂 Fe2+ Fe3+
KSCN
实验3-2
可用来检验Fe3+
溶液不变色
Fe2+
Fe3+
NaOH溶液
Fe(OH)2
Fe(OH)3
Fe(OH)3
产生白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
红褐色沉淀
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通过实验我们可以看到,含有三价铁的盐溶液遇到硫氰化钾溶液时变成红色,我们可以利用这个反应检验三价铁的存在.如何检验二价铁?实验3-3
溶液呈红色
可用来检验Fe2+
FeCl2溶液
加KSCN溶液
上层清夜加氯水
FeCl3溶液
加铁粉
反应的离子方程式:2Fe3++Fe===3Fe2+
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
现象:溶液由棕黄色变为浅绿色;加入KSCN溶液,溶液不变色
实验3-3
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
Fe3+ Fe2+
还原剂
氧化剂
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通过这个实验我们知道铁盐遇到的还原剂会被还原成亚铁盐,亚铁盐在较强的氧化剂作用下会被氧化成铁盐,即Fe3+和Fe2+在一定条件下是可以相互转化的
可用来检验二价铁,还可以加双氧水
①Fe2+对检验Fe3+无干扰,可以滴加KSCN溶液检验Fe3+;
②Fe3+对检验Fe2+有干扰,不能采用加KSCN溶液的方法。
检验Fe2+,通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去说明含有Fe2+
思考:
(1)同时含有Fe2+和Fe3+的溶液,我们如何检验Fe2+、Fe3+?。
反应原理:5Fe²⁺+MnO₄⁻+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂O
思考与讨论:
(1)Fe、FeSO4和Fe2(SO4)3三种物质中,哪种物质可做氧化剂,哪种可做还原剂,哪种既可做氧化剂又可做还原剂?举例写出相应反应的离子方程式,并加以说明。
(2)请你用图示的方法归纳Fe、Fe2+和Fe3+三者之间的相互转化关系,并与同学讨论。
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1. Fe2(SO4)3可做氧化剂
①与Fe反应:______________________________。
②与Cu反应:______________________________。
2Fe3++Fe===3Fe2+
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
2. FeSO4 既可以做氧化剂又可以做还原剂
①与Cl2反应:____________________________________。
②与Zn反应:____________________________________。
3. Fe可以做还原剂
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Fe2++Zn===Fe+Zn2+
Fe+2Fe3+===3Fe2+
①与Fe3+:__________________________________。
2Fe+3Cl2 ===== 2FeCl3
②与Cl2:_______________________________________。
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(2)Fe、Fe2+、Fe3+的转化关系图(铁三角)
(强氧化剂)
(还原剂)
(还原剂)
(强还原剂)
氧化性
常见氧化剂的氧化性强弱关系:
K+ <Ca2+ <Na+ <Mg2+ <Al3+< Zn2+< Fe2+ < Pb2+<H+<Cu2+ <Fe3+< Ag+ ;
MnO4->Cl2>Br2>Fe3+>I2>S
常见还原剂的还原性强弱关系:S2- >SO32->I->Fe2+>Br->Cl->F- ;
Fe>Cu
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三、Fe、Fe2+、Fe3+的转化(铁三角)
1. Fe只有还原性,可以被氧化成+2价或+3价的铁
①Fe能被Fe3+、Cu2+、H+、S等较弱氧化剂氧化为Fe2+
与Fe3+:__________________________________
与Cu2+:__________________________________
Fe+2Fe3+===3Fe2+
Fe+Cu2+===Fe2++Cu
2. Fe只有还原性,可以被氧化成+2价或+3价的铁
②Fe能被Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等强氧化剂氧化为Fe3+
与Cl2:______________________________________
2Fe+3Cl2 ===== 2FeCl3
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三、Fe、Fe2+、Fe3+的转化(铁三角)
3. Fe2+既有氧化性又有还原性,主要表现还原性
①还原性:Fe2+能被Cl2、O2、HNO3、H2O2、KMnO4(H+)等氧化为Fe3+
与Cl2:_____________________________________________
与O2:______________________________________________
与HNO3:___________________________________________
与H2O2:____________________________________________
与KMnO4(H+):______________________________________
②氧化性:Fe2+能被Zn、Al、CO、H2等还原为Fe
如与Zn:Fe2++Zn===Fe+Zn2+
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O
3Fe2++NO3-+4H+===3Fe3++NO↑+2H2O
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
5Fe2++MnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O
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三、Fe、Fe2+、Fe3+的转化(铁三角)
4. Fe3+具有较强的氧化性
①能被Fe、Cu、S2-(H2S)、I-(HI)还原成Fe2+
与Fe:_____________________________________________
与Cu:______________________________________________
与I-(HI):___________________________________________
②能被C、CO、H2、Zn等还原成Fe
如与Zn反应:2Fe3++3Zn===2Fe+3Zn2+
2Fe3++Fe===3Fe2+
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
2Fe3++2I-===2Fe2++I2
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