【暑假巩固练】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
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 |
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。 |
2.铁的氢氧化物
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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 |
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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
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 |
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
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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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