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

铁及其化合物 第一课时 铁的单质、氧化物 新课导入 网上曾经流传出一段视频，有网友竟用吸铁石从麦片中吸出了铁粉。 这是不法商家添加的吗？如果不是，那厂家在食品中添加铁粉的目的是什么？ 铁元素在自然界中又是以什么形式存在呢？ 铁的存在 单质(陨铁) 化合态(矿石中+2价和+3价） 地壳中铁的含量居第四位 O、Si、Al、Fe、Ca 铁的冶炼 3CO+Fe2O3 == 2Fe+3CO2 高温 还 原 剂 氧 化 剂 H2、C、活泼金属单质，如Mg、Al等 除CO外，还有哪些还原剂能将铁从铁矿石中还原出来？ Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3 高温 铝热反应 常见铁矿石 赤铁矿(Fe2O3) 磁铁矿(Fe3O4) 菱铁矿(FeCO3) 黄铁矿(FeS2) 铁的物理性质 银白色固体，有金属光泽，具有良好的延展性，是电和热的良导体，能被磁体吸引。 下图利用了铁的哪些物理性质？铁还有哪些物理性质？ 其导电性不如铜和铝， 其熔、沸点较高。 铁的化学性质 我们已经学习过金属钠的化学性质，请分析金属铁可能具有的化学性质。 铁具有还原性，作为还原剂能与许多物质发生化学反应。 1.与非金属单质反应 3Fe + 2O2 === Fe3O4 点燃 2Fe + 3Cl2 === 2FeCl3 ∆ Fe + S === FeS ∆ 铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体 铁在氯气中燃烧，生成棕褐色的烟 铁的化学性质 2.与酸反应 Fe + 2HCl = FeCl2+H2↑ Fe + H2SO4 = FeSO4+H2↑ 离子方程式：Fe + 2H+= Fe2++H2↑ 1)常温下，Fe遇浓硫酸，表面生成一层致密的氧化膜，即发生钝化。 Fe + 4HNO3(稀)= Fe(NO3)3 +NO↑ +2H2O 2)常温下，Fe遇稀硝酸 酸 氧化性酸 非氧化性酸 如：稀盐酸，稀硫酸 如：硝酸，浓硫酸 现象：固体逐渐溶解，产生气泡，溶液变为浅绿色 铁的化学性质 3.与盐溶液反应 Fe 铁与不同氧化剂反应生成的铁的化合物中，铁元素的化合价是如何变化的？你能发现什么规律吗？ Fe + CuSO4 = FeSO4+Cu Fe3+ Fe2+ H+、Cu2+、S、I2 浓硫酸、HNO3、Cl2 现象：铁表面有紫红色固体析出 弱氧化剂 强氧化剂 铁的化学性质 炽热的铁水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，不得留有水。 2. 预测铁与水反应的产物是什么？从物质的类别和元素的价态的变化完成对反应的预测。 1. 铁和水在常温下能反应吗？如何提供水蒸气？如何提供反应所需的高温？ 3. 如何验证铁与水反应生成的气体产物？ 高温下铁粉与水蒸气反应的可能产物 还原 铁粉 FeO Fe2O3 Fe3O4 Fe(OH)2 Fe(OH)3 黑色 黑色 红棕色 黑色 白色 红褐色 受热 不分解 受热 易被氧化 稳定 稳定 不稳定 500 ℃ 分解为Fe2O3 ①先点燃 处的酒精灯， 再点燃 处的酒精灯。 实验探究高温下铁粉与水蒸气的反应 实验装置如图所示： ②用燃着的火柴接触肥皂泡，观察到的 现象是 ， 证明生成了 。 ③反应生成黑色磁性氧化物(Fe3O4)，化学方程式为 _______________________________。 湿棉花 肥皂泡燃烧，听到爆鸣声 3Fe＋4H2O(g) ==== Fe3O4＋4H2 高温 H2 铁粉 生成水蒸气 提供高温条件 储存并检验气体（H2） 实验装置的改进 金属与水反应的规律 K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au 与冷水剧烈反应，生成碱与氢气 能与热水反应，生成碱与氢气 高温下与水蒸气反应，生成氧化物与氢气 不与水反应 判断正误 (1)铁是人体中必需微量元素 (2)铁与AgNO3、ZnCl2等盐溶液均能发生反应生成Fe2＋ (3)常温下，铁与水反应生成氢氧化亚铁与氢气 (4)铁在氧气中燃烧或与水蒸气反应生成Fe3O4 (5)分离铁粉与铜粉的混合物时，只能用化学方法 × √ × √ √ × 课堂小结 Fe 弱氧化剂 强氧化剂 O2或H2O(g) Fe3O4 还原性 H+、Cu2+、S、I2 浓硫酸、HNO3、Cl2 Fe3+ Fe2+ 铁及其化合物 第二课时 铁的氧化物、氢氧化物 铁的氧化物 铁的氧化物 FeO 黑色固体 Fe2O3 红棕色固体 Fe3O4 黑色晶体 俗名 —— 铁红 磁性氧化铁 铁的化合价 +2 +3 +2，+3 根据性质 分类 碱性氧化物 碱性氧化物 —— 水溶性 不溶于水 不溶于水 不溶于水 铁的氧化物的性质 Fe2O3 +3 Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O 物质类别： 元素价态： 碱性氧化物 氧化性 FeO 物质类别： 元素价态： 碱性氧化物 FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O 氧化性 还原性 FeO + CO == Fe + CO2 高温 6FeO + O2 == 2Fe3O4 △ +2 基于物质的类别和元素的价态预测物质的性质 Fe2O3 + 3CO == 2Fe + 3CO2 高温 Fe2O3 + 2Al == 2Fe + Al2O3 高温 铁的氧化物 FeO 黑色固体 Fe2O3 红棕色固体 Fe3O4 黑色晶体 稳定性 稳定 稳定 与CO反应 与非氧化性酸反应 主要用途 —— FeO + 2H+ ═ Fe2+ + H2O Fe2O3 + 6H+ ═ 2Fe3+ + 3H2O Fe3O4 + 8H+ ═Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O 油漆、涂料、油墨和 橡胶的红色颜料 磁性材料等 6FeO+O2== 2Fe3O4 ∆ 铁的氧化物 FeO+CO == Fe+CO2 高温 Fe2O3+3CO == 2Fe+3CO2 高温 Fe3O4+4CO == 3Fe+4CO2 高温 铁的氢氧化物 铁元素的氢氧化物有两种，氢氧化亚铁[Fe(OH)2 ]、和氢氧化铁[Fe(OH)3 ] Fe(OH)2 Fe(OH)3 铁的氢氧化物 如何制备Fe(OH)3 、Fe(OH)2 ？说出你选择此法的理由 金属的氢氧化物通常有以下几种方案： 1.单质和水反应 2.氧化物和水反应 3.可溶性盐和碱溶液反应 根据铁和水蒸气的反应，可知方案1不可行；根据铁的氧化物的水溶性，可知方案2不可行，因此采用方案3 钠与水反应 氧化钙与水反应 硫酸铜与氢氧化钠反应 实验3-1制备铁的氢氧化物 在两支试管里分别加入少量的FeCl3和FeSO4溶液，然后滴入NaOH溶液，观察并描述发生的现象(P71) 。 操作 现象 化学 方程式 实验结论 有红褐色沉淀生成 FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaCl Fe(OH)2很不稳定，极易转化为Fe(OH)3 4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH)3 产生白色絮状沉淀，迅速变为 灰绿色，最终变为红褐色沉淀 FeSO4+2NaOH = Fe(OH)2↓+Na2SO4 制备纯净氢氧化亚铁 由实验3-1可知，白色的Fe(OH)2会被溶解在溶液中的O2氧化。那么在实验室里，如何得到Fe(OH)2呢？ 需要做到溶液中不含O2； 生成的Fe(OH)2隔绝O2 关键是防止O2的干扰 4Fe(OH)2+O2+2H2O == 4Fe(OH)3 制备纯净氢氧化亚铁 把NaOH溶液或配制FeSO4溶液用的蒸馏水加热煮沸除去溶解氧 加热煮沸 现配现用 加铁粉 方法一：除去氧气 胶头滴管 伸入液面以下 制备纯净氢氧化亚铁 吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在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 方法二：有机物液封隔氧法 制备纯净氢氧化亚铁 用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀 方法三：氢气除氧隔氧法(还原性气体保护法) 试剂滴加的自动化 氢气的两个作用： 1.排尽装中的氧气，使反应物处于无氧环境 2.利用氢气产生的压强差将 Ⅰ 装置中生成的亚铁盐压入装置 Ⅱ 中产生Fe(OH)2 过量 注意：预留一部分Fe或稀硫酸使其继续反应生成氢气，从而产生压强差 铁的氢氧化物 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 溶解性 难溶于水 难溶于水 类别 二元弱碱 三元弱碱 与非氧化性酸 稳定性 制法 转化关系 Fe(OH)2 +2H＋ == Fe2＋+2H2O Fe(OH)3 +3H＋ == Fe3＋+3H2O Fe2＋+2OH- == Fe(OH)2 ↓ Fe3＋+3OH- == Fe(OH)3 ↓ 4Fe(OH)2+O2+2H2O== 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 == Fe2O3+3H2O Fe(OH)2 == FeO + H2O(隔绝空气) ∆ ∆ Fe(OH)2 在空气中灼烧能得到FeO固体吗？ 元素 化合价 物质的类别 0 +3 +2 单质 氧化物 碱 盐 Fe FeO Fe2O3 Fe3O4 O2和H2O 纯氧中燃烧 水蒸气高温 O2不足 CO C H2 Al Fe3+ Fe2+ Fe(OH)3 Fe(OH)2 酸 酸 酸 酸 碱 碱 O2 铁及其化合物 第三课时 铁盐、亚铁盐 常见铁盐和亚铁盐 FeSO4 FeCl2 Fe2(SO4)3 FeCl3 Fe2+：浅绿色 Fe3+：棕黄色 铁盐和亚铁盐 从物质类别的角度 亚铁盐 铁 盐 FeCl2 FeCl3 碱 Fe(OH)2 Fe(OH)3 从化合价和物质类别角度，预测亚铁盐和铁盐的性质 既具有还原性，又具有氧化性 氧化性 +2 +3 FeCl2 FeCl3 从化合价的角度 碱 鉴别铁盐和亚铁盐 Fe2+：浅绿色 Fe3+：棕黄色 方法一：观察法 鉴别铁盐和亚铁盐 Fe2+ Fe(OH)2 Fe(OH)3 OH- O2 Fe3+ Fe(OH)3 OH- 方法二：加碱法 鉴别铁盐和亚铁盐 滴入KSCN溶液 FeCl3溶液 FeCl2溶液 溶液呈血红色 溶液颜色无变化 Fe3+ + 3SCN- == Fe(SCN)3 (血红色络合物) Fe3+与SCN-反应显血红色，故检验Fe3+通常用KSCN溶液 方法三：加KSCN溶液（实验3-2） 实验3-3Fe2+和Fe3+的转化 FeCl3溶液 加入过量铁粉 滴入KSCN溶液 取上层清液滴入氯水 溶液由棕黄色变为浅绿色 无明显现象 溶液呈血红色 2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋ 2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl- 在盛有2mLFeC13，溶液的试管中加入少量铁粉，振荡试管。充分反应后，滴入几滴KSCN溶液，观察并记录现象。把上层清液倒入另一支试管中，再滴入几滴氯水，又发生了什么变化？ Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3 Fe2+和Fe3+的转化 Fe3＋具有氧化性，能被还原剂还原为Fe2＋ 提供试剂：O2、酸性KMnO4溶液、新制氯水、NaClO溶液、铁粉、铜片、H2S、KI溶液、淀粉溶液、硝酸、浓硫酸、双氧水。 2Fe3+＋Fe == 3Fe2+ 2Fe3+＋Cu == 2Fe2+＋Cu2+ 2Fe3+＋2I- == 2Fe2+＋I2 Fe3＋ 2Fe3+＋S2- == 2Fe2+＋S↓ (S2-少量) Fe Cu S2- I- 氧化性 判断氧化性强弱顺序 强制弱 Fe2+和Fe3+的转化 Fe2＋具有还原性，能被氧化剂氧化为Fe3＋ 提供试剂：O2、酸性KMnO4溶液、新制氯水、NaClO溶液、铁粉、铜片、H2S、KI溶液、淀粉溶液、硝酸、浓硫酸、双氧水。 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝ 2Fe3＋＋2H2O 2Fe2+＋Cl2＝2Fe3+＋2Cl－ 5Fe2＋＋8H＋＋MnO4－＝ 5Fe3＋＋Mn2+＋4H2O Fe2＋ Cl2 H2O2 还原性 酸性KMnO4 Fe2+和Fe的转化 Fe2＋具有氧化性，能被还原剂还原为Fe Fe2＋＋Zn == Fe＋Zn2+ 氧化性：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋(酸)＞Fe2＋＞Zn2＋＞Al3＋ 拓展：Fe2＋的检验方法 3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- ══ Fe3[Fe(CN)6]2↓（滕式蓝） Fe2+可用铁氰化钾K3[Fe(CN)6]检验，生成蓝色沉淀 铁氰化亚铁 ①KSCN 溶液 无明显现象 血红色溶液 ②氯水 ②KSCN 溶液 ①氯水 血红色溶液 无明显现象 方案1 方案2 利用下列两种方案检验某溶液中的 Fe2+ ，哪种设计实验证明其中存在 Fe2+，并说明理由。 理由：方案2若原溶液中含有Fe3+，滴加氯水，加入KSCN溶液同样可以变红色。而方案1先滴加KSCN溶液无明显变化，说明原溶液中不含Fe3+，再滴加氯水，溶液变红，说明原溶液中含有Fe2+。 归纳总结：Fe2+、Fe3+的检验 1. Fe3+的检验方法 2. Fe2+的检验方法 ②加NaOH溶液：产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色 ①加KSCN溶液，无明显现象，加氯水，溶液变为红色 ③加入酸性KMnO4 溶液： 5Fe2++MnO4- +8H+ = 5Fe3++Mn2++4H2O 溶液紫红色褪去（无其他还原性离子,如Cl-存在） ①加KSCN溶液： ②加NaOH溶液： Fe3+ + 3SCN- == Fe(SCN)3 溶液变为血红色 ③淀粉-KI试纸： Fe3+ + 3OH- == Fe(OH)3↓ 2Fe3+ + 2I- == 3Fe2+ + I2 产生红褐色沉淀 变蓝 思考：溶液中有Fe2+、Fe3+，如何检验？ 可以滴加适量酸性KMnO4溶液或者溴水，溶液褪色说明含有Fe2+ ①Fe2+对检验Fe3+无干扰 可以滴加KSCN溶液或者淀粉-KI溶液检验Fe3+ ②Fe3+对检验Fe2+有干扰 知识迁移 1.为什么在配制FeSO4溶液时，通常还要往溶液中加入铁钉或铁粉？ Fe2＋易被氧化成Fe3＋ 2Fe3＋＋Fe == 3Fe2＋ Fe2+ Fe3+ 还原剂 VC 2.服用补铁药时，医生常建议与维生素C（还原性）一起服用效果会更好，维生素C起什么作用？ Fe3+氧化性的应用—刻蚀铜电路板(P74) 原理：2Fe3＋＋Cu = 2Fe2＋ ＋Cu2＋ 【应用】电子工业中常用覆铜板（以绝缘板为基材，一面或两面覆以铜箔，经热压而成的一种板状材料）为基础材料制作印刷电路板，印刷电路板广泛用于电视机、计算机、手机等电子产品中。 【问题】为使使用后的“腐蚀液” 能得到充分利用，如何回收得到 Cu 和 FeCl3 CuCl 2 FeCl 2 FeCl 3 腐蚀液 Fe 过滤 过滤 Cl2/H2O2 FeCl 3 Cu Fe FeCl 2 盐酸 Cu FeCl 2 如何检验食品中的铁元素？(P76) 菠菜中铁元素的检验方法 取样 研磨 溶解 过滤 检验 思考：稀硝酸的作用？离子方程式 3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++NO↑+2H2O 先加稀硝酸 再加KSCN Fe2+、Fe3+的离子的共存 ①Fe2＋、Fe3＋与OH─ 因反应生成沉淀而不能大量共存 ②Fe3＋与S2─ 、I─ 、HS─ 、SO32─，Fe2＋与ClO─ 、Mn(H＋)在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存 ③Fe3＋与SCN─发生反应生成难电离的Fe(SCN)3，不能大量共存 除杂 3.如何除去Fe2+中的Cu2+? 4.如何除去铜粉中的铁粉？ 1.如何除去Fe3+中的Fe2+(另一种离子为CI)? 2.如何除去Fe2+中的Fe3+(另一种离子为SO42-)？ 加氯水 加铁屑 加铁屑 加CuSO4、稀盐酸、稀硫酸 2Fe2+＋Cl2 = 2Fe3+＋2Cl－ 2Fe3+＋Fe = 3Fe2+ 2Fe3+＋Cu = 2Fe2+＋Cu2+ Fe + Cu2+ = Fe2++Cu Fe + 2H+= Fe2++H2↑ Fe +2 Fe2+ +3 Fe3+ ① 弱氧化剂 S、Cu2+、H+、Fe3+、I2 ④ 还原剂 Zn、CO、C、H2 ③ 强氧化剂 Cl2、Br2、HNO3、H2O2、KMnO4 ⑥ 还原剂 Fe、Cu、I-、S2- ② 强氧化剂 Cl2、Br2、HNO3、KMnO4 ⑤ 还原剂 CO、C、H2 还原性 氧化性 既有氧化性又有还原性 课堂小结 Lavf58.48.100 (6)1 mol Fe与水蒸气高温下反应转移 mol电子 Lavf58.29.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.44.100 $$