高中化學蘇教版必修專題9金屬與人類文明探究鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化 優(yōu)秀

第二單元探究鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化專題九從礦物到基礎(chǔ)材料—探究鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化鐵單質(zhì)隕鐵主要化合態(tài)、少量是游離態(tài)化合態(tài)——磁鐵礦(Fe3O4)赤鐵礦(Fe2O3)1.鐵的存在游離態(tài)——隕鐵（天石，地殼中無單質(zhì)鐵）鐵是銀白色有金屬光澤的金屬，質(zhì)軟，熔沸點高，具有良好的導電、導熱、延展性，可被磁鐵吸引，也可被磁化，鐵粉呈黑色2.物理性質(zhì)磁鐵礦(Fe3O4)赤鐵礦(Fe2O3)

一、鐵3.化學性質(zhì)(1)與非金屬單質(zhì)反應+3+23Fe+2O2Fe3O4點燃較活潑，易失電子，常顯+2和+3價現(xiàn)象：劇烈燃燒火星四射，生成黑色固體（集氣瓶底部放細沙或少量水，防止炸裂）現(xiàn)象：劇烈燃燒，產(chǎn)生棕褐色的煙得出結(jié)論：氧化性Cl2>S2Fe+3Cl22FeCl3

點燃Fe+SFeS

典型的變價金屬(2)與水蒸汽的反應鐵的還原性比鈉、鎂、鋁弱3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑高溫(3)與酸的反應

①與非強氧化性酸反應（如鹽酸、稀硫酸等）Fe+2H+Fe2++H2↑Fe+2HClFeCl2+H2↑Fe+H2SO4FeSO4+H2↑思考：比較鈉、鎂、鋁分別與水反應的條件、現(xiàn)象

Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O3Fe+8H++2NO3-3Fe2++2NO↑+4H2O

②與強氧化性酸反應常溫下，鐵遇到冷的濃硫酸或濃硝酸發(fā)生鈍化，加熱后反應繼續(xù)進行，反應不會產(chǎn)生氫氣。HNO3過量：Fe過量：

Fe+4H++NO3-Fe3++NO↑+2H2O

3Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O（如濃硫酸、濃硝酸、稀硝酸）(4)與鹽溶液的反應

鐵可以將活潑性排在其后面的金屬從其鹽溶液中置換出來。Fe+Cu2+Fe2+＋Cu

鐵還可以與Fe3＋發(fā)生歸中反應生成Fe2＋2Fe3++Fe3Fe2+2FeCl3+Fe3FeCl2FeFe2+Fe3+Fe3O4

（Fe2+/Fe3+）Cl2、Br2、濃硫酸、濃、稀HNO3O2

、H2O(g)I2、S、H+、Cu2＋、Fe3+強氧化劑弱氧化劑常溫，濃硫酸、濃硝酸鈍化鐵的性質(zhì)總結(jié)名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵俗稱化學式色態(tài)化合價水溶性類型鐵紅磁性氧化鐵Fe3O4(FeO·Fe2O3)Fe2O3

FeO黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體+2，+3都不溶于水也不與水反應堿性氧化物+2+3二、鐵的氧化物——FeO不穩(wěn)定，在空氣里受熱能迅速被氧化成Fe3O4Fe2O3

常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料——化學性質(zhì)1.與酸反應FeO3FeO+10HNO3(稀)3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O+3+23FeO+10H++NO3-3Fe3++NO↑+5H2OFeO+2HClFeCl2+H2OFe2O3

+3Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2OFe2O3+6H+

2Fe3++3H2OFe3O4(FeO·Fe2O3)Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2OFe3O4+8H+

2Fe3++Fe2+

+4H2OFeO和Fe2O3是堿性氧化物，F(xiàn)e3O4不是2.與還原劑反應Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2高溫Fe3O4＋4CO3Fe＋4CO2高溫三、鐵的氫氧化物Fe(OH)2不溶于水的白色固體Fe(OH)3不溶于水的紅褐色固體1.物理性質(zhì)2.化學性質(zhì)(1)與非氧化性酸反應Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+Fe3++3H2O(2)穩(wěn)定性4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O3+3H2O△(3)Fe(OH)2和Fe(OH)3制備原理：②Fe2++2OH-Fe(OH)2↓①Fe3++3OH-Fe(OH)3↓現(xiàn)象：生成成紅褐色沉淀現(xiàn)象：先產(chǎn)生白色沉淀，在空氣中迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3(4)Fe(OH)2制備條件的控制成功關(guān)鍵：①所用溶液中不含氧氣等氧化性物質(zhì)；②在反應過程中要采取措施，保證生成的Fe(OH)2在密閉的、隔絕空氣的體系中，防止其被氧化，這樣可長時間觀察到白色的沉淀；具體方法：①FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配，常在溶液中加入鐵粉、鐵屑或鐵釘，防止FeSO4被氧化變質(zhì)；②配制溶液用的蒸餾水和NaOH溶液要煮沸，除去溶解氧；Fe2+極易被氧化③為防止滴加NaOH溶液時帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長滴管深入FeSO4溶液液面以下，再擠出；④向盛有FeSO4溶液的試管中加入密度比水小不與水互溶的液態(tài)有機物，以隔絕空氣，如煤油、苯、汽油，不能加CCl4；唯一深入液面下④將反應體系置于還原性氣體氛圍中。a.先在裝置Ⅰ中產(chǎn)生FeSO4溶液;b.利用產(chǎn)生的H2排盡整個裝置中的空氣;c.待檢驗H2的純度后，再關(guān)閉止水夾K；d.利用產(chǎn)生的H2把FeSO4溶液壓入裝置Ⅱ中與NaOH溶液反應。步驟：取燒杯盛25mL蒸餾水，加熱至沸騰，向其中逐滴加入5～6滴飽和FeCl3

溶液，

繼續(xù)煮沸至液體呈紅褐色，觀察所得紅褐色液體即是Fe(OH)3

膠體?！?/p>

FeCl3+3H2O==Fe(OH)3(膠體)+3HCl(4)Fe(OH)3膠體的制備四、鐵鹽和亞鐵鹽1.亞鐵鹽(Fe2+)非常淺的淺綠色Fe2+處于中間價態(tài)，既有氧化性又有還原性，主要顯示還原性，能被O2、Cl2、H2O2、Br2、HNO3、KMnO4(H+)等強氧化劑氧化為Fe3+Fe2++ZnFe+Zn2+氧化性還原性2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O3Fe2++NO3-+4H+3Fe3++NO↑+2H2O5Fe2++MnO4-+8H+5Fe3++Mn2++4H2O氯水溴水褪色還原產(chǎn)物為水紫紅色褪去注意：①Fe2+與強氧化性離子因發(fā)生氧化還原反應在溶液中不共存②還可用鐵氰化鉀溶液{六氰合鐵酸鉀K3[Fe(CN)6]}檢驗離子Fe2+，若產(chǎn)生藍色沉淀，說明含有Fe2+2.鐵鹽(Fe3+)棕黃色Fe3+處于最高價態(tài)，只有氧化性，在溶液中能被Fe、Cu、I-、S2-、SO2等還原Fe+2FeCl33FeCl2Fe+2Fe3+3Fe2+2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+制作印刷電路板2Fe3++2I-2Fe2++I2能使淀粉-KI試紙變藍2Fe3++S2-2Fe2++S↓2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++SO42-+4H+特性：Fe3++3SCN-

Fe(SCN)3

配制亞鐵鹽溶液加入鐵粉、鐵屑或鐵釘防止氧化在含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液，反應混合液立刻顯示血紅色，而Fe2+遇KSCN溶液不顯血紅色，這種方法常用于檢驗溶液中是否存在Fe3+血紅色，不電離，不沉淀Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl23.檢驗Fe3+和Fe2+(1)觀察法Fe2+：淺綠色Fe3+：棕黃色(2)加堿法(NaOH)Fe2+：先產(chǎn)生白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色Fe3+：直接產(chǎn)生紅褐色沉淀(3)加KSCN溶液法Fe2+：Fe3+：加入KSCN溶液直接出現(xiàn)血紅色2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-Fe3++3SCN-

Fe(SCN)3

Fe2++2OH-Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3加入KSCN溶液無明顯變化，再滴入新制氯水出現(xiàn)血紅色可先加KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，再加入新制氯水或H2O2溶液，出現(xiàn)血紅色，不能加酸性高錳酸鉀溶液，對Fe(SCN)3

血紅色有干擾；常見的檢驗情況①證明溶液中無Fe3+而有Fe2+②證明溶液中既有Fe3+又有Fe2+分別檢驗兩種離子，可先取溶液加KSCN溶液，出現(xiàn)血紅色證明有Fe3+；再重新取原溶液，加入酸性高錳酸鉀溶液，紫紅色褪色說明有Fe2+Fe2+Fe3+弱還原劑強氧化劑Fe弱氧化劑強氧化劑強還原劑強還原劑4.Fe、Fe2+和Fe3+相互轉(zhuǎn)化五、應用1.氧化鐵作為顏料，常被用作防銹漆；2.鐵鹽被用作凈水劑；3.四氧化三鐵被用作磁性材料；4.鐵元素是人體不可缺少的微量元素。1.家庭養(yǎng)殖花草時，有時會施用綠礬(FeSO4·7H2O)來提供營養(yǎng)。(1)你認為它應該如何保存？(2)現(xiàn)由于保管不善和放置時間過長，懷疑它已經(jīng)變質(zhì)，試設(shè)計實驗驗證之。(3)如果已經(jīng)變質(zhì)，為了不影響使用效果，你認為應采用何種措施？2.為除去廢水中Fe2+,常將廢水中的Fe2+氧化成Fe3+,再調(diào)pH使Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3析出。寫出通入氯氣使亞鐵離子氧化為鐵離子的離子方程式：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-已知：Fe3+在pH大于1.9開始沉淀，大于等于3.7沉淀完全Fe2+在pH大于5.85開始沉淀，大于等于8.35沉淀完全3.下列離子方程式正確的為:()A、鐵和氯化鐵溶液反應：Fe+Fe3+==2Fe2+B、三氯化鐵和硫氰化鉀溶液反應：

Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3C、銅投入氯化鐵溶液:Cu+Fe3+==Fe2++Cu2+D、氯化亞鐵溶液可與雙氧水反應：

2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2OD4.將鐵片投入到下列溶液中，不放出氣體并且使鐵片質(zhì)量減輕的是（）A.CuSO4溶液B.H2SO4溶液AgNO3溶液D.FeCl3溶液D5.除去下列物質(zhì)中混有的少量雜質(zhì)應用怎樣化學方法，寫出有關(guān)反應的離子方程式。（1）銅粉中混有鐵粉:

、

。（2）鐵粉中混有鋁粉:

、

。（3）FeCl3溶液中混有FeCl2:

、

。（4）FeCl2溶液中混有CuCl2或FeCl3

、

。Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑加入過量NaOH2Fe2＋＋Cl2＝2Fe3＋＋2Cl－

Cu2＋＋Fe＝Fe2＋＋Cu

加入過量鹽酸2Al＋2OH－＋2H2O＝2AlO2－＋3H2↑

通入Cl2加入過量Fe1.銅的存在：主要化合態(tài)、少量是游離態(tài)孔雀石(Cu2(OH)2CO3

)黃銅礦(CuFeS