【暑假基础练】第10讲 实验活动2 铁及其化合物的性质 2025-2026学年高一上学期化学人教版(2019)必修第一册

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 第10讲 实验活动2 铁及其化合物性质

 

铁的氧化物

常见的铁的氧化物有三种:氧化亚铁、氧化铁和四氧化三铁。铁的氧化物的性质比较如下表:

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

与H+反应的离子方程式

FeO+2H+===Fe2++H2O

Fe2O3+2H+===2Fe3++3H2O

Fe3O4+8H+ ===Fe2++2Fe3++3H2O

与CO、C、H2反应

生成单质铁及CO2或H2O

用途

可在化妆品、刺青墨水中用作色素;用于瓷器制作

Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料,赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料

用作磁性材料、颜料、磨料等;磁铁矿(主要成分是Fe3O4)也是炼铁的原料

 

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①铁锈的主要成分是氧化铁,而不是四氧化三铁。

②FeO、Fe3O4遇非氧化性酸(如HCl)时发生非氧化还原反应,但遇氧化性酸(如HNO3)时发生氧化还原反应,+2价的铁均被氧化成+3价。

③Fe3O4中铁元素的化合价可看作既有+2价,又有+3价,且显+2价与+3价的铁的物质的量之比为1∶2。因此 Fe3O4与盐酸、稀硫酸反应时,生成的Fe2+、Fe3+的物质的量之比为1∶2。

④Fe3O4的组成可用 FeO·Fe2O3表示,但不代表Fe3O4是由FeO和Fe2O3组成的混合物,Fe3O4有固定的组成,是一种纯净物。

⑤由于Fe3O4与非氧化性酸反应生成铁盐和亚铁盐,故Fe3O4不属于碱性氧化物,而 FeO、Fe2O3属于碱性氧化物。

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2.铁的氢氧化物

铁有两种氢氧化物,它们可以分别由相对应的可溶性盐与碱溶液反应制得。

(1)铁的氢氧化物的制备

 

Fe(OH)3

Fe(OH)2

实验操作

 

 

实验现象

 

 

 

 

 

 

首先生成白色絮状沉淀,然后沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色

化学方程式

FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl

FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

实验结论

Fe(OH)3与Fe(OH)2分别可用相对应的可溶性盐与碱溶液反应制得,且Fe(OH)2容易被氧化成Fe(OH)3

铁合金

1.铁碳合金

种类

含碳量

性能

用途

生铁

2%~4.3%

硬度大、抗压,性脆,可以铸造成型

制造机座、管道等

钢

0.03%~2%

有良好的延展性,机械性能好,可以锻轧和铸造

制造机械和交通工具等

2.钢的分类

钢是用量最大、用途最广的合金,根据其化学成分,可以分为碳素钢和合金钢。

(1)碳素钢:碳素钢又叫碳钢、普碳钢,含有少量的碳、硅、猛、硫、磷。根据含碳量不同,碳素钢可以分为:

分类

含碳量

主要特性

主要用途

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低碳钢

低于0.3%

韧性、焊接性好,但强度低

制钢板、钢丝和钢管等

中碳钢

0.3%~0.6%

强度高,韧性和加工性好

制钢轨、车轮和建材等

高碳钢

高于0.6%

硬而脆,热处理后弹性好

制器械、弹簧和刀具等

(2)合金钢:合金钢也叫特种钢,是在碳素钢里适量地加入一种或者几种合金元素,使钢的组织结构发生变化,从而使钢具有各种特殊性能。

分类

主要合金元素

主要特性

主要用途

锰钢

Mn

韧性好,硬度高

制钢轨、轴承、钢模、挖掘机铲斗、坦克装甲

不锈钢

Cr、Ni

抗腐蚀能力强

制医疗器材、容器、反应釜、厨房用具

硅钢

Si

导磁性好

制变压器、发电机和电动机中的铁芯

钨钢

W

耐高温,硬度大

制刀具

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