高中人教版化學(xué)必修第1冊(cè) 第3章 鐵 金屬材料學(xué)案

第三章鐵金屬材料

［情景切入］

人類在四千五百多年前就開始使用鐵器。鐵是目前產(chǎn)量最大，使用最廣泛的金屬。金屬

材料對(duì)于促進(jìn)生產(chǎn)發(fā)展、改善人類生活發(fā)揮了巨大作用。讓我們走進(jìn)教材，學(xué)習(xí)鐵、金屬材

料。

［知識(shí)導(dǎo)航］

本章從物質(zhì)類別和元素化合價(jià)的角度認(rèn)識(shí)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系；認(rèn)識(shí)不同類型合金的性能

和用途。本章知識(shí)在結(jié)構(gòu)上分為二節(jié)：第一節(jié)主要學(xué)習(xí)鐵及其化合物一鐵的單質(zhì)、鐵的重

要化合物；第二節(jié)主要學(xué)習(xí)金屬材料一鐵合金、鋁和鋁合金、新型合金、物質(zhì)的量在化學(xué)

方程式計(jì)算中的應(yīng)用。

［學(xué)法指導(dǎo)］

1.遷移應(yīng)用?學(xué)新知

依據(jù)金屬的物理通性和化學(xué)通性，掌握鐵的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)。

2.明確分類?學(xué)性質(zhì)

從物質(zhì)類別的視角，學(xué)習(xí)鐵的氧化物及鐵的氫氧化物的性質(zhì)。

3.理解本質(zhì)?重應(yīng)用

從化合價(jià)變化的角度掌握Fe、Fe2\Fe3+的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系。

4.把握內(nèi)涵?懂本質(zhì)

從新的角度和視野去學(xué)習(xí)鋁及其氧化物可以與堿發(fā)生反應(yīng)。

5.結(jié)合實(shí)踐?助理解

以金屬材料的發(fā)展為例，運(yùn)用發(fā)展的觀點(diǎn)去學(xué)習(xí)合金的發(fā)展過程，正確認(rèn)識(shí)化學(xué)的價(jià)值。

6.聯(lián)系實(shí)際?釋疑惑

知道金屬材料包括純金屬及其合金，了解合金的性能及用途。

第一節(jié)鐵及其化合物

第1課時(shí)鐵的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物

學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)

1.了解單質(zhì)鐵、鐵的氧化物性質(zhì)及用途。1.通過對(duì)“鐵及其氧化物”的學(xué)習(xí)，培

2.通過實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)鐵單質(zhì)與水蒸氣的反應(yīng)的條件，養(yǎng)化學(xué)服務(wù)社會(huì)的責(zé)任意識(shí)。

加深對(duì)微觀原子結(jié)構(gòu)決定物質(zhì)宏觀性質(zhì)的認(rèn)識(shí)。2.通過對(duì)“鐵單質(zhì)與水蒸氣反應(yīng)”的學(xué)

3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制備原理及化學(xué)性質(zhì)。習(xí)，培養(yǎng)宏觀辨識(shí)和微觀探究的能力。

新課情境呈現(xiàn)

純凈的鐵是光亮的銀白色金屬，密度較大，熔點(diǎn)為1535℃,沸點(diǎn)為2750℃。純鐵的抗

蝕力很強(qiáng)，它有良好的延展性和導(dǎo)熱性，導(dǎo)電性比銅、鋁差，能被磁鐵吸引。

鐵的化合物很多。鐵的氧化物主要有黑色的氧化亞鐵、紅棕色的三氧化二鐵和具有磁性

的黑色的四氧化三鐵。含有鐵元素的鹽有硫酸亞鐵、氯化鐵等。鐵的氫氧化物為氫氧化亞鐵

和氫氧化鐵。氫氧化亞鐵是白色固體，不溶于水，很不穩(wěn)定，容易被氧化。硫酸亞鐵與NaOH

溶液反應(yīng)生成的氫氧化亞鐵沉淀，在空氣中迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。這是因?yàn)闅?/p>

氧化亞鐵被空氣中的氧氣氧化成了紅褐色的氫氧化鐵，發(fā)生的反應(yīng)為：4Fe(OH)2+O2+

2H2O=4Fe(OH)3

4Fe(OH)2+02+2H2O=4Fe(OH)3

FeSO,7HqFeS04溶液Ee(OH)2Fe(OH)jFeCl,溶液FeClj-6H2O

一些鐵的化合物

以上化合物具有怎樣的性質(zhì)，讓我們一起學(xué)習(xí)鐵的單質(zhì)、氧化物、氫氧化物。

課前素能奠基

知識(shí)回顧

1.光亮的鐵絲在空氣中能否燃燒？鐵絲在純氧中燃燒的現(xiàn)象如何？請(qǐng)寫出相應(yīng)的化學(xué)

方程式。

?鐵絲在空氣中不能燃燒。鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體。3Fe+

點(diǎn)燃

2C)2尸匕3。4。

2.將幾滴FeCh飽和溶液滴入沸騰的蒸儲(chǔ)水中，繼續(xù)加熱至液體呈—紅褐—色，停止

加熱。所得液體即為氫氧化鐵膠體

新知預(yù)習(xí)

一、鐵的單質(zhì)

1.鐵元素的存在

(1)人類最早使用的鐵，是來自太空的一隕鐵_。鐵在自然界中以單質(zhì)形態(tài)存在于隕鐵

中。鐵元素主要以―±2—價(jià)和介化合物的形態(tài)存在于礦石中。

(2)在地殼中鐵元素的含量?jī)H次于3_、、硅,和鋁.，居第.四.位。鐵礦石的

主要成分是Fe2C)3，丹霞地貌的巖層因含*221—而呈紅色。

2.鐵的應(yīng)用歷史

⑴我國在春秋一初年就掌握了冶鐵技術(shù)。一戰(zhàn)國一中期以后,鐵制工具在社會(huì)生產(chǎn)

中發(fā)揮了巨大的作用。

(2)現(xiàn)代工業(yè)煉鐵的原理是用還原的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來?；瘜W(xué)方程式為

3co+Fe2O3^=2Fe+3co2。

3.物理性質(zhì)

鐵有.延展性一和一導(dǎo)熱性，鐵能導(dǎo)電，但導(dǎo)電性不如銅和鋁。鐵能被磁鐵吸引。

4.鐵的化學(xué)性質(zhì)

(1)鐵與非金屬單質(zhì)、酸、鹽溶液的反應(yīng)

與弱氧化劑反應(yīng)

鐵有

具

還/如鹽酸、硫酸銅溶液

原

能

性

，

與

非

些

某

質(zhì)

金

單

屬

溶

酸

鹽

、

液

應(yīng)

反與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)

如氯氣~

①鐵與氯氣反應(yīng)的化學(xué)方程式：2Fe+3cl2^^2FeCb

②加熱條件下，鐵與弱氧化性的S單質(zhì)反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe+S^^FeS

③鐵與稀鹽酸、稀硫酸反應(yīng)的離子方程式：Fe+2H+=Fe2++H?t。

④鐵與硫酸銅溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe+Cu2'=Fe2++Cu。

(2)實(shí)驗(yàn)探究鐵粉與水蒸氣的反應(yīng)

還原鐵粉

濕棉花J

實(shí)驗(yàn)裝置

液

1詼

■1燃著的火柴

操作現(xiàn)象用火柴點(diǎn)燃肥皂液，聽到爆鳴.聲,證明生成了H?

在高溫下，鐵能與水蒸氣反應(yīng)生成H,化學(xué)方程式為3Fe+4H

實(shí)驗(yàn)結(jié)論2

FegQ+dHzo

點(diǎn)撥：1.鐵在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng)。

2.實(shí)驗(yàn)中濕棉花的作用是提供水蒸氣。

二、鐵的重要化合物

1.鐵的氧化物

化學(xué)式FeOFezChFesO4

俗稱鐵紅一.磁性氧化鐵一

顏色和狀態(tài).黑色粉末?紅棕色粉末.黑.色晶體

鐵的價(jià)態(tài).+2價(jià).+3.價(jià)+2價(jià)、+3價(jià)

水溶性一不溶._不溶一_不溶.

+2++3++2+

與鹽酸反應(yīng)(離FeO+2H=Fe+FezCh+6H=2Fe+Fe3O4+8H=Fe

+2Fe3++4HO

子方程式)H2O3H2Q_2

與co的反應(yīng)

Fe.Qy+yCO—―xFe+j>CO2

點(diǎn)撥：FeO、FezCh屬于堿性氧化物，F(xiàn)esCU不屬于堿性氧化物。

2.鐵的氫氧化物(實(shí)驗(yàn)探究鐵的氫氧化物的生成與轉(zhuǎn)化)

在兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeSCU溶液，然后各滴入NaOH溶液。

⑴在FeCb溶液中滴入NaOH溶液，生成.紅褐色一沉淀,原因是—及

^=Fe(OH)3；(填反應(yīng)的離子方程式)。

(2)在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，生成.白色.絮狀沉淀,原因是

=Fe(OH，J(填反應(yīng)的離子方程式),沉淀迅速變成灰綠色，最后會(huì)有紅褐色沉淀生成，

原因是4Fe(OH)，+O2+2H2O=4Fe(OH)3(填反應(yīng)的化學(xué)方程式)。

(3)Fe(OH)2與Fe(OH)3的制備與性質(zhì)

Fe(OH)2Fe(OH)3

顏色白色..紅褐色.

溶解性_難溶于水一一難溶于水一

制備Fe2++2OIT=Fe(OH)21Fe3++3OH——Fe(OH)31

性還原性.在空氣中迅速被。2氧化一

質(zhì)不穩(wěn)定(隔絕空氣加熱)

2Fe(OH)3^^Fe2O3+3H

性Fe(OH)2^^-FeO+

與酸反

+2++3+

Fe(OHh+2H=Fe+2HFe(OH)3+3H=Fe+3HoQ

應(yīng)

預(yù)習(xí)自測(cè)

1.判斷正誤(正確的打“J”，錯(cuò)誤的打“義”)。

(l)Fe與氏0您)反應(yīng)生成Fe2O3和H2(X)

(2)鐵有多種氧化物，且均為黑色固體(X)

(3)Fe3O4中的Fe化合價(jià)有+2和+3價(jià)，F(xiàn)esCU為混合物(X)

(4)Fe(OH)2和Fe(OH)3均為弱堿，均與鹽酸反應(yīng)生成鹽和H2(D(V)

(5)Fe(OH)2易被溶解在溶液中的O2氧化為Fe(OH)3(V)

2.紅珊瑚棲息于200?2000米深的海域，產(chǎn)于臺(tái)灣海峽、中國南海，它與琥珀、珍珠

被統(tǒng)稱為有機(jī)寶石。

II

■

在中國，珊瑚是吉祥富有的象征，一直被用來制作珍貴的工藝品。紅珊瑚是無數(shù)珊瑚蟲

分泌的石灰質(zhì)大量堆積形成的干支狀物，呈紅色是因?yàn)樵诤５组L(zhǎng)期積淀某種元素，該元素是

(B)

A.NaB.Fe

C.ZnD.Cu

解析：鈉元素形成的化合物中無紅色物質(zhì)，A錯(cuò)；鐵元素形成的氧化鐵呈紅色，珊瑚在

生長(zhǎng)過程中吸收氧化鐵形成紅色，B正確；鋅的化合物中無紅色物質(zhì)，C錯(cuò)；海水中銅元素

含量低到儀器檢測(cè)不到，Cu2+在溶液中呈藍(lán)色，D錯(cuò)。

3.下列變化中，加入鐵粉不可能實(shí)現(xiàn)的是(D)

A.Ag+—1-AgB.Fe3+—*Fe2+

+

C.H一?HTD.Fe(OH)2--Fe(OH)3

解析：鐵粉具有還原性，F(xiàn)e(OH)2到Fe(OH)3化合價(jià)升高，被氧化，所以選D。

4.下列關(guān)于鐵與水蒸氣反應(yīng)的說法中不正確的是(C)

A.反應(yīng)中有氫氣產(chǎn)生

B.此反應(yīng)需在高溫條件下才能發(fā)生

C.生成的鐵的化合物中鐵全部呈+3價(jià)

D.該反應(yīng)中水作氧化劑

解析：鐵與水蒸氣反應(yīng)生成H2和Fe3C)4,Fe3()4中鐵元素呈+2、+3價(jià)，反應(yīng)中水作氧

化劑，鐵作還原劑，所以選C。

課堂素能探究

知識(shí)點(diǎn)

Fe(OH)3和Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)室制法

問題探究：在兩支試管里分別加入少量的FeCb和新制FeSCU溶液，然后滴入NaOH溶

液，觀察并記錄現(xiàn)象。

FeCb溶液新制FeSCU溶液

NaOHt

一溶液］

實(shí)驗(yàn)r；_NaOH

0溶液

0新制FeS()4

操作田’溶液

FeCl3

y溶液乙

甲

思考探究下列問題：

1.兩試管中有什么現(xiàn)象？久置于空氣中又有什么現(xiàn)象？

2.在制備Fe(OH)2時(shí)，為什么要用新制的FeSCU溶液并將吸有NaOH溶液的膠頭滴管

尖嘴插入液面以下？

3.在實(shí)驗(yàn)中，若想長(zhǎng)時(shí)間觀察到生成的白色Fe(OH)2沉淀，除使用新制FeSCU溶液外,

還應(yīng)創(chuàng)造一個(gè)怎樣的反應(yīng)環(huán)境？

探究提示：1.甲中生成紅褐色沉淀，久置不變色；乙中生成白色沉淀，且沉淀迅速變成

灰綠色，過一段時(shí)間后有紅褐色物質(zhì)生成。

2.用新制的FeSO4溶液為了防止Fe2+被氧化成Fe3+；滴管尖嘴插入液面以下是為了防

止生成的Fe(OH)2與。2接觸而被氧化。

3.因?yàn)镕e(OH)2易被氧氣氧化而發(fā)生顏色變化，故應(yīng)盡可能創(chuàng)造無氧環(huán)境以防止

Fe(OH)2被氧化。

知識(shí)歸納總結(jié)：

1.防止Fe(OH)2氧化的方法

(1)含F(xiàn)e2+的溶液必須是新制的，并放入Fe粉，以防Fe?+被氧化成Fe3+。

⑵除去溶液中溶解的。2,其方法是加熱煮沸NaOH溶液。

⑶長(zhǎng)膠頭滴管末端插入試管內(nèi)的液面以下。

(4)在FeSO4溶液液面上加植物油或苯進(jìn)行液封。

(5)在容器內(nèi)充滿H2等氣體，保證無02環(huán)境。

2.實(shí)驗(yàn)室制備Fe(OH)2裝置的改進(jìn)

②③

改進(jìn)后裝置①優(yōu)點(diǎn):

配制溶液的蒸儲(chǔ)水煮沸，除去溶解的氧氣,然后用苯液封，防止空氣溶解，裝有NaOH

溶液的滴管插入液面下慢慢擠出溶液，這些操作均能防止Fe(OH)2與氧氣接觸，避免其被氧

化，因此能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀。

裝置②優(yōu)點(diǎn)：

鐵粉與稀硫酸反應(yīng)生成的氫氣排除了裝置內(nèi)的空氣，同時(shí)試管內(nèi)剩余的氫氣起到保護(hù)氣

的作用，防止了Fe(0H)2與氧氣接觸，避免其被氧化，因此能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀。

■典例下列各圖示中能較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(0H)2白色沉淀的是(B)

A.①②B.①③

C.②③D.①②③

解析：因?yàn)镕e(OH)2易被氧氣氧化成Fe(OH)3,故要長(zhǎng)時(shí)間觀察到Fe(OH)2白色沉淀，

就要排除裝置中的空氣或氧氣。裝置①是先用比將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2

處在氫氣的保護(hù)中；③中液面上加苯阻止了空氣進(jìn)入；②由于能接觸到空氣，故不能較長(zhǎng)時(shí)

間觀察到白色沉淀。

〔變式訓(xùn)練〕

二一NaOH溶液

W-FeS()4溶液

下列關(guān)于氫氧化亞鐵及其制備方法的敘述中，不正確的是(B)

A.氫氧化亞鐵易被空氣氧化

B.氫氧化亞鐵為灰綠色絮狀沉淀

C.可利用如圖所示裝置制備氫氧化亞鐵

D.實(shí)驗(yàn)中所用氫氧化鈉溶液應(yīng)預(yù)先煮沸

解析：氫氧化亞鐵(純凈的)是白色絮狀沉淀，易被氧氣氧化，B項(xiàng)錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)室可利用

亞鐵鹽溶液與堿溶液反應(yīng)制備氫氧化亞鐵，例如用FeSC)4溶液與NaOH溶液反應(yīng)來制備

Fe(OH)2,為了防止Fe(OH)2被溶解在溶液中的氧氣氧化，所用氫氧化鈉溶液應(yīng)預(yù)先煮沸將

氧氣排出，然后利用題給裝置制備Fe(OH)2,且滴加NaOH溶液的膠頭滴管應(yīng)插入FeSO4

溶液中，當(dāng)制得的Fe(OH)2部分被氧化時(shí)，沉淀呈灰綠色。故A、C、D三項(xiàng)均正確。

名師博客呈現(xiàn)

鐵及其化合物的性質(zhì)在運(yùn)用中的常見誤區(qū)

誤區(qū)1：誤認(rèn)為Fe3()4是混合物。Fe3C)4可寫成FeOFezCh的形式，但只含有一種成分，

故為純凈物，屬于復(fù)雜氧化物。

誤區(qū)2：誤認(rèn)為Fe與Cb反應(yīng)的產(chǎn)物可能為FeCL或FeCb°Fe與CL反應(yīng)的產(chǎn)物是FeCb，

與CL量的多少無關(guān)，反應(yīng)Fe+2Fe3+=3Fe2+只能在溶液中進(jìn)行。

誤區(qū)3：誤認(rèn)為Fe與酸的反應(yīng)都是置換反應(yīng)。Fe與非氧化性酸的反應(yīng)是置換反應(yīng)，生

成鹽和H2，與氧化性酸(如HNO3、濃H2so0的反應(yīng)不是置換反應(yīng)，不能生成H2。

誤區(qū)4：誤認(rèn)為FezCh、Fe(OH)3與HI(已知：HI溶液具有強(qiáng)酸性，「具有還原性)的反

應(yīng)屬于復(fù)分解反應(yīng)。Fe2O3,Fe(0H)3與HI的反應(yīng)并非簡(jiǎn)單的復(fù)分解反應(yīng)，而是氧化還原反

+2+

應(yīng)，如2Fe(OH)3+6H+2I-=2Fe+l2+6H2O。

課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收

1.常溫下，將鐵片放入下列溶液中，不發(fā)生反應(yīng)的是(C)

A.稀硫酸B.氯水

C.氫氧化鈉溶液D.硫酸銅溶液

解析：稀H2SO4、硫酸銅溶液均與Fe發(fā)生置換反應(yīng)，氯水中有H+,也能與Fe反應(yīng),

所以選c。

2.如圖所示裝置可用來制取和觀察Fe(0H)2在空氣中被氧化時(shí)顏色的變化。實(shí)驗(yàn)時(shí)必

須使用鐵屑和6mol-L1的硫酸，其他試劑任選。

填寫下列空白：

(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是一鐵屑一,A中反應(yīng)的離

子方程式是Fe+2H+=Fe2++H?t。

(2)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先將止水夾E_打開一(填“打開”或“關(guān)閉”)，C中收集到氣體的主要

成分是H2。

(3)簡(jiǎn)述生成Fe(OH)2的操作過程：關(guān)閉止水夾成使FeSCU溶液壓入B瓶中進(jìn)行反

應(yīng)—O

(4)拔去裝置B中的橡皮塞，使空氣進(jìn)入，寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：4Fe(OH)2+

O2+2H2O=4Fe(OH)3。

解析：實(shí)驗(yàn)開始時(shí)先打開E,讓H2把A、B裝置中的空氣排出，讓Fe(OH)2在H2氣氛

中生成，以便較長(zhǎng)時(shí)間觀察Fe(OH)2的顏色。印充滿B后關(guān)閉E,A中的FeSCU溶液沿豎

直長(zhǎng)導(dǎo)管進(jìn)入B瓶，與NaOH反應(yīng)。空氣進(jìn)入裝置B后，F(xiàn)e(OH)2被氧化為Fe(OH)3。

3.已知FesCU是一種復(fù)雜的化合物，其化學(xué)式可改寫為FeOFezCh。對(duì)于Fe與水蒸氣

反應(yīng)后的黑色物質(zhì)，有三個(gè)學(xué)習(xí)小組提出了三種不同的猜想，以下是小組同學(xué)進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)猜

想與探究，請(qǐng)你根據(jù)小組的思路與提示完成相關(guān)空白。

實(shí)驗(yàn)之前查閱資料得知Fe3+的鹽溶液遇到KSCN溶液時(shí)，溶液變成紅色，而Fe?+遇

KSCN溶液無明顯變化。

【猜想】甲組：黑色物質(zhì)是FeO

乙組：黑色物質(zhì)是FesCU

丙組：.黑色物質(zhì)是FeO和Fe3O4的混合物.。

【實(shí)驗(yàn)探究】

(1)丙組認(rèn)為用一種簡(jiǎn)單定性的方法即可判斷甲組的正誤：取生成的黑色物質(zhì)少許于燒

杯中，加稀鹽酸使其完全溶解，再加KSCN溶液以檢驗(yàn)Fe3+,觀察到溶液有無出現(xiàn)—紐

魚—現(xiàn)象即可判斷。

(2)乙組認(rèn)為可通過定量測(cè)定來確定生成的黑色物質(zhì)的組成，以驗(yàn)證該組猜想正確。取

生成的黑色物質(zhì)2.32g溶解于適量稀鹽酸后，加入新制氯水，加入氯水后反應(yīng)的離子方程式

為2Fe2++Cb=2Fe3++2C「,再加入足量NaOH溶液后，過濾、洗滌、烘干、灼燒、

稱量，若稱得固體質(zhì)量為2.4匕，即可判斷乙組同學(xué)猜想正確。

解析：Fe的氧化物有FeO、Fe2O3,Fe3O4,其中FezCh是紅棕色固體，F(xiàn)eO、FesCU是

黑色物質(zhì)；黑色物質(zhì)若為純凈物，可能為FeO,也可能為Fe3CU,若是混合物，則為FeO和

Fe3O4的混合物。

(l)Fe3+遇SCPT,溶液變?yōu)榧t色，所以向溶液中加入KSCN溶液，若觀察到溶液無紅色

出現(xiàn)，即可判斷無Fe3+,即原黑色物質(zhì)為FeO。

(2)金屬氧化物溶于鹽酸后，向該溶液中通入CL,由于氯氣有氧化性，會(huì)與溶液中的Fe?

+發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2Fe2++Cb=2Fe3++2C「；向反應(yīng)后的溶液中加入足量的NaOH溶

液,發(fā)生沉淀反應(yīng)：Fe3++3OH-=Fe(OH)3I,將沉淀過濾、洗滌、烘干、灼燒，發(fā)生分

解反應(yīng)：2Fe(OH)3^^Fe2O3+3H2。。若乙組同學(xué)猜想正確，則2.32g全為Fe3()4,其物質(zhì)

232e

的量為〃(Fe3O4)=五言初=0.01mol,根據(jù)鐵元素守恒，可得九(Fe203)=(0.01molX3H2

-1

=0.015mol,稱得固體質(zhì)量為m(Fe203)=0.015molX160g-mol=2.4go

第2課時(shí)鐵鹽和亞鐵鹽

學(xué)習(xí)目標(biāo)核心素養(yǎng)

1.結(jié)合實(shí)驗(yàn)探究，掌握Fe、Fe2\Fe31.通過對(duì)“Fe、Fe3\Fe?+相互轉(zhuǎn)化”的學(xué)習(xí)，強(qiáng)

+相互轉(zhuǎn)化的途徑?；兓^念。

2.通過實(shí)驗(yàn)學(xué)會(huì)Fe2\Fe3+的檢驗(yàn)方2.通過對(duì)“Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)”的學(xué)習(xí)，提升實(shí)驗(yàn)

法。探究能力和創(chuàng)新意識(shí)。

3.了解鐵鹽、亞鐵鹽的主要性質(zhì)及其3.通過對(duì)“鐵鹽、亞鐵鹽”的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)證據(jù)推

在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。理意識(shí)。

新課情境呈現(xiàn)

滴加氯水生成的F/

加有

生成的Fe*酸性KMNO4在溶液里

KSCN溶液的-----與SCN-結(jié)溶液顯黃色

FeSO4溶液合使溶液

呈現(xiàn)紅色

FeSO4溶液與氯水的反應(yīng)FM溶液與酸性KMnCh溶液的反應(yīng)

在一定條件下鐵鹽和亞鐵鹽是可以相互轉(zhuǎn)化的。讓我們走進(jìn)教材學(xué)習(xí)鐵鹽和亞鐵鹽。

課前素能奠基

新知預(yù)習(xí)

一、Fe?+和Fe3+的檢驗(yàn)

KSCN

QFe3M--------溶液呈_______

KSCN*溶液顏色無變化氯水■溶液變成

二、Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化

1.實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象

=

M

F

0Ii

三

d

溶液由棕黃色一?溶液無明顯—?溶液變成紅色

變?yōu)闇\綠色變化

2.反應(yīng)的離子方程式

2Fe*+Fe=3Fe2+,

Fe3++3SCN-=Fe(SCN)a

2Fe?++C”=2Fe3++2C廠

3.結(jié)論

3+鐵等還原劑2+

氯氣等強(qiáng)氧化劑“e

預(yù)習(xí)自測(cè)

1.除去FeCL溶液中少量的FeCb，最好的辦法是(D)

A.加入氫氧化鈉溶液B.通入氯氣

C.加入銅粉D.加入鐵粉

解析：因?yàn)?FeCb+Fe^=3FeC12,加鐵粉既不引入雜質(zhì)，又能除掉Fe3+。

2.下列關(guān)于Fe2+和Fe3+的敘述中，錯(cuò)誤的是(D)

A.Fe?+的水溶液為淺綠色

B.Fe3+的水溶液為黃色

C.Fe3+具有氧化性，F(xiàn)e2+具有還原性

D.Fe3+溶液中滴入含SCN一的溶液，立即出現(xiàn)紅色沉淀

解析：Fe3+與SCN-反應(yīng)生成的Fe(SCN)3為紅色易溶于水的物質(zhì)，不是沉淀。

3.已知如下三個(gè)實(shí)驗(yàn)均能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)：

將鐵釘放入硫酸銅溶液中向硫酸亞鐵溶液中滴入幾滴氯水將銅絲放入氯化鐵溶液中

下列判斷正確的是（A）

A.實(shí)驗(yàn)①中鐵作還原劑

B.實(shí)驗(yàn)②中Fe2+既顯氧化性又顯還原性

C.實(shí)驗(yàn)③中發(fā)生的是置換反應(yīng)

D.上述實(shí)驗(yàn)證明氧化性：Fe3+>Fe2+>Cu2+

解析：鐵釘與硫酸銅溶液發(fā)生反應(yīng)，F(xiàn)e+CuSO4=Cu+FeSO4,鐵作還原劑，A正確；

硫酸亞鐵溶液于氯水發(fā)生反應(yīng)，2Fe2++Cb=2Fe3++2C「，F(xiàn)e?+顯還原性，B錯(cuò)誤；銅絲

與氯化鐵溶液發(fā)生反應(yīng)2FeC13+Cu=2FeCb+CuC12,產(chǎn)物中沒有單質(zhì)生成，不是置換反應(yīng)，

C錯(cuò)誤；氧化性順序?yàn)镕e3+>Cu2+>Fe2+,D錯(cuò)誤。

4.下列物質(zhì)反應(yīng)后一定有+3價(jià)鐵生成的是（B）

①過量的Fe與Cl2反應(yīng)②Fe與過量稀硫酸反應(yīng)

③FeCb溶液中通入少量Cl2@Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中

A.①B.①③

C.①②③D.①②③④

解析：①中的CL氧化性強(qiáng)，它能將鐵氧化為+3價(jià)，由于不是在溶液中反應(yīng)，因此過

量的鐵不會(huì)將氯化鐵還原。②中Fe與稀硫酸反應(yīng)只能生成Fe2+。③在溶液中Fe2+被CL氧

化生成Fe3+。④中首先發(fā)生Fe與鹽酸生成FeCL,FezCh與鹽酸生成FeCb的反應(yīng)，但題中

未給出反應(yīng)物間相對(duì)量的關(guān)系，若鐵是足量的，則能將生成的FeCL全部還原為FeCb。

課堂素能探究

知識(shí)點(diǎn)

Fe、Fe?+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化——“鐵三角”

問題探究：鐵元素有三種價(jià)態(tài)：0價(jià)、+2價(jià)和+3價(jià)，這三種價(jià)態(tài)的鐵在一定條件下

可相互轉(zhuǎn)化，我們稱之為鐵三角：

弱還原劑

強(qiáng)氧化劑

分析上圖，思考下列問題:

1.不同價(jià)態(tài)鐵元素之間轉(zhuǎn)化的條件是什么？

2.實(shí)驗(yàn)室制取FeCL溶液時(shí)為什么要加入少量鐵屑？

探究提示：1.由高價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化低價(jià)態(tài)需要還原劑，由低價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)為高價(jià)態(tài)需要氧化劑。

2.加入鐵屑能防止Fe2+被氧化成Fe3+。

知識(shí)歸納總結(jié):

1.Fe只有還原性，可以被氧化成+2或+3價(jià)的鐵:

較弱氧化劑r2+

-------------------------------------?I'e

+

如I2AS,H、Cu"、Fe"等

較強(qiáng)氧化劑

一如CLBia、稀硝酸(足量)等

氧化劑

FeO(FeO,FeO)

0八七0等3423

+2+

如Fe+2H=H2t+Fe

占燃

2Fe+3cl2^^2FeCb

3Fe+4H2O=^=Fe3O4+4H2=

2.Fe2+既有氧化性又有還原性:

強(qiáng)氧化劑,3+

如C12、Br2、HN()3、HCl()等(，

Fe"一

還原劑，、

如C、Al、Zn、CO等

如2Fe2++C12=2Fe3++2C廠

Zn+Fe2+=Fe+Zn2+

FeO+CO=^=Fe+CO2

3.Fe3+具有較強(qiáng)的氧化性，可被還原為+2價(jià)或0價(jià)的鐵:

,還原劑：

如Cu、Fe等

Fe3+-

還原劑,.

如C、A1、CO等e

如2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,

3C0+Fe203^^2Fe+3C02o

Fe2O3+2Al=^=2Fe+A12O3

■典例1下圖是物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)顏色的變化情況，下列選項(xiàng)中正確的是

C)

I白淀I

N

I紅褐色沉淀硫酸，溶液1~匚1淺綠色溶液I

Q

|紅色溶液|

MNPQ

銅石蕊試液

ANH3H2OBa(OH)2

BNaBaChFeOKSCN

CNaOH鋅粉KSCN

Ba(NO3)2

石蕊試液

DNaHCO3MgCbFe

解析：硫酸鐵與Ba(0H)2反應(yīng)生成硫酸根白色沉淀和Fe(0H)3紅褐色沉淀，A項(xiàng)錯(cuò)誤；

硫酸鐵與FeO不反應(yīng)，且FeO難溶于水，B項(xiàng)錯(cuò)誤；物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)顏色的變化情

況符合圖示，C項(xiàng)正確；硫酸鐵與MgCh溶液不反應(yīng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

〔變式訓(xùn)練1〕硫酸亞鐵溶液含有雜質(zhì)硫酸銅和硫酸鐵，為除去雜質(zhì)，提純硫酸亞鐵，

應(yīng)該加入下列物質(zhì)中的(C)

A.鋅粉B.鎂粉

C.鐵粉D.鋁粉

解析：鐵粉可將硫酸鐵轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵，將硫酸銅轉(zhuǎn)化為硫酸亞鐵和單質(zhì)銅，然后過濾

即可提純硫酸亞鐵，鋅、鎂、鋁都有可能將亞鐵離子置換成鐵，還會(huì)引入新的雜質(zhì)鋅離子、

鎂離子、鋁離子等。

知識(shí)點(diǎn)二

Fe3\Fe2+的檢驗(yàn)方法

問題探究：如何證明FeSCU溶液是否變質(zhì)？

探究提示：變質(zhì)的FeSCU溶液中含有Fe3+。用潔凈的試管取少量(1?2mL)的樣品溶液,

向其中滴入KSCN溶液1?2滴，若溶液立即顯紅色證明含有Fe3+,即該溶液已變質(zhì)。

知識(shí)歸納總結(jié)：

Fe3+>Fe?+的檢驗(yàn)方法

1.用KSCN溶液和氯水：

(1)流程：

—加KSC『無明顯現(xiàn)象型二溶液變紅色——*Fe2+

俗故溶液L溶液變紅色—>Fe"

⑵有關(guān)反應(yīng)：Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(紅色)

2+3+

2Fe+Cl2=2Fe+2C「

2.用NaOH溶液：

(1)流程：

A色沉淀—>灰綠色

溶液加溶液廠—>紅褐色一>Fe2+

」紅褐色沉淀一>Fe3+

3+

(2)有關(guān)反應(yīng)：Fe+3OH^=Fe(OH)3I(紅褐色沉淀)

2+

Fe+2OH=Fe(OH)2I(白色沉淀)

4Fe(OH)2+02+2H,0=4Fe(OH)3

3.含F(xiàn)e2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe?+的檢驗(yàn)

溶液變紅色，

混合溶液滴加KSCN溶液一、乂口口._3+

--------說明含有Fe3+

滴加酸性KMnCU溶液紫紅色

混合溶液■而4褪去，說明含有Fe2+

典例2某同學(xué)為了檢驗(yàn)家中的一瓶補(bǔ)鐵藥(成分為FeSCU)是否變質(zhì)，查閱了有

關(guān)資料，得知SCN，F(xiàn)e2+能被酸性KMnCU溶液氧化而使酸性KMnCU溶液褪色，并結(jié)合己

學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn):

①將藥片除去糖衣研細(xì)后溶解、過濾。

②取濾液分別加入兩支試管中，在一支試管中加入酸性KMnO4溶液，在另一支試管中

加入KSCN溶液。

請(qǐng)完成下列問題：

(1)若滴入酸性KMnCU溶液后褪色，滴入KSCN溶液后不變紅，結(jié)論是.補(bǔ)鐵藥沒有變

質(zhì).。

(2)若滴入酸性KMnCU溶液后不褪色，滴入KSCN溶液變紅，結(jié)論是.補(bǔ)鐵藥完全變質(zhì)

(3)若滴入酸性KMnCU溶液后褪色,滴入KSCN溶液變紅,結(jié)論是補(bǔ)鐵藥部分變質(zhì)一。

(4)不能一(填“能”或“不能”)將酸性KMnCU溶液和KSCN溶液滴入到同一支試管

中進(jìn)行驗(yàn)證，原因是酸性KMnCU溶液呈紫紅色，影響Fe3+的檢驗(yàn)；KSCN具有還原性，

影響Fe2+的檢驗(yàn)一。

解析：加入酸性KMnCU溶液褪色說明含有Fe2+,而加入KSCN溶液變紅則說明含有

Fe3+,所以前三問的答案很容易得出。第(4)問中的原因可歸納為兩條，一是酸性KMnCU溶

液呈紫紅色，影響Fe3+的檢驗(yàn)；二是KSCN具有還原性，可以被酸性KMnCU溶液氧化，影

響Fe?+的檢驗(yàn)。

〔變式訓(xùn)練2〕下列物質(zhì)與鐵反應(yīng)后的生成物，能與KSCN溶液作用生成紅色溶液的是

(B)

A.鹽酸B.氯氣

C.CuS04溶液D.稀硫酸

解析：鐵離子能和KSCN溶液反應(yīng)而使溶液顯紅色，A中生成氯化亞鐵，B中生成氯

化鐵，C中生成硫酸亞鐵，D中生成硫酸亞鐵。

名師博客呈現(xiàn)

Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)方法總結(jié)：

依據(jù)Fe3+和Fe2+的性質(zhì)，檢驗(yàn)或區(qū)別Fe3+?Fe?+的方法有很多，除加KSCN溶液和

NaOH溶液的方法外，簡(jiǎn)便易行的方法還有：

(1)觀察溶液顏色法

L溶液呈淺綠色-Fe2+

觀察溶液的顏色一

」溶液呈棕黃色一Fe3+

(2)淀粉碘化鉀法

滴在淀粉碘丁變藍(lán)色一+

化鉀試紙上無明顯現(xiàn)象-Fe2+

⑶酸性KMnCU溶液(濱水)法

加入少量酸性一■褪色—>Fe2+

KMn()4溶液(濱水):不褪色一＞Fe3

(4)銅片法

L溶液變藍(lán)—Fe3

插入銅片一

」無明顯現(xiàn)象-Fe2+

(5)亞鐵氟化鉀溶液和鐵氟化鉀溶液是檢驗(yàn)Fe3+和Fe?+的特征試劑:

Fe3+K4F0溶液藍(lán)色沉淀

Fe2+K'Fa溶液藍(lán)色沉淀

〔即時(shí)訓(xùn)練〕

某小組在驗(yàn)證反應(yīng)“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到Fe3+,發(fā)現(xiàn)和探究過程

如下。

向硝酸酸化的0.05moLL一硝酸銀溶液(pH^2)中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底

部有黑色固體，溶液呈黃色。

①取少量黑色固體,洗滌后，_加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀一(填

操作和現(xiàn)象)，證明黑色固體中含有Ag。

②取上層清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說明溶液中含有Fe?+。

③針對(duì)“溶液呈黃色”，甲認(rèn)為溶液中有Fe3+,乙認(rèn)為鐵粉過量時(shí)不可能有Fe3+,乙

依據(jù)的原理是2Fe3++Fe=3Fe2+(用離子方程式表示)。

解析：②K3[Fe(CN)6]是檢驗(yàn)Fe2+的試劑，產(chǎn)生藍(lán)色沉淀說明溶液中含有Fe?+。

課堂達(dá)標(biāo)驗(yàn)收

1.要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+而可能含有Fe2+,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作時(shí)，最佳順序?yàn)?C)

①加入足量氯水②加入足量酸性KMnCU溶液③加入少量NRSCN溶液

A.①③B.③②

C.③①D.①②③

解析：在該溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不變紅色，證明無Fe3+存在，再加

入足量氯水，將Fe?+氧化成Fe3+,溶液變?yōu)榧t色。KMnCU溶液呈紫紅色，溶液顏色變化不

明顯，所以不能用酸性KMnCU溶液檢驗(yàn)。

2.下列除雜的操作不正確的是(C)

A.MgCL溶液中混有少量FeCb：加入足量鎂充分反應(yīng)后過濾

B.FeCb溶液中混有少量FeCb：加入過量鐵粉充分反應(yīng)后過濾

C.CuC12溶液中混有少量FeCb：加入NaOH溶液充分反應(yīng)后過濾

D.CuCL溶液中混有少量FeCb：先加入H2O2將Fe2+氧化成Fe3+,再加入CuO充分反

應(yīng)后過濾

解析：CuCl2與FeCl3混合溶液中加入NaOH溶液同時(shí)反應(yīng)，CuCl2+

2NaOH=Cu(OH)2I+2NaCl,FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3；+3NaCl,所以選C。

3.通過對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析推理得出正確的結(jié)論是化學(xué)學(xué)習(xí)的方法之一。對(duì)下列

實(shí)驗(yàn)事實(shí)的解釋正確的是(D)

選項(xiàng)操作、現(xiàn)象解釋

向KI—淀粉溶液中加入FeCb溶液,溶液

AFe3+能與淀粉發(fā)生顯色反應(yīng)

變藍(lán)

把生鐵放置于潮濕的空氣中，鐵表面有一

B鐵在潮濕的空氣中易生成Fe(OH)3

層紅棕色的斑點(diǎn)

C向鹽酸中加入少量鐵粉，有氣泡產(chǎn)生說明Fe被氧化為Fe3+

新制Fe(OH)2露置于空氣中一段時(shí)間，白

D說明Fe(OH)2易被。2氧化成Fe(OH)3

色物質(zhì)變成了紅褐色

解析：A項(xiàng)，2Fe3++21=2Fe2++l2,L與淀粉發(fā)生顯色反應(yīng)，A錯(cuò)；B項(xiàng)，紅棕色斑

2+

點(diǎn)是Fe2O3,B錯(cuò)；C項(xiàng)，鹽酸與鐵粉反應(yīng)生成Fe,C錯(cuò)；D項(xiàng)，F(xiàn)e(OH)2在空氣中發(fā)生

反應(yīng)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,D正確。

4.已知A是一種常見金屬，F(xiàn)是一種紅褐色沉淀。試根據(jù)圖中轉(zhuǎn)化關(guān)系，回答下列問

題。

鹽酸

r-J-|NaOHr—1

中彘目HicJA山

------------[DpSOHfT]------------1

-X-

(1)寫出A、C、F、G的化學(xué)式：

A.Fe,C.FeCb,F.Fe(OH)3，GFeQ。

(2)檢驗(yàn)D中陽離子的方法.取少量D溶液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變

紅色，證明有Fe?+。

(3)保存C溶液時(shí)要加固體A的原因是.防止Fe2+被氧氣氧化一。

(4)寫出下列轉(zhuǎn)化的離子方程式或化學(xué)方程式。

①A-C：Fe+2H+=Fe2++H2t:

②C—D：2Fe2++Cb=2Fe3++2C廠。

解析：(1)A是一種常見金屬，F(xiàn)是一種紅褐色沉淀，由轉(zhuǎn)化關(guān)系可知，F(xiàn)為Fe(OH)