铁和铁的化合物全套教案

第二节铁和铁的化合物
【教学目的】
1.铁的原子结构和化合价
2.铁的单质,氧化物,氢氧化物的性质
3.“铁三角”（即 Fe、Fe2+、Fe3+之间的相互转化）
4.Fe2+、Fe3+的检验
5.通过介绍我国悠久的炼铁史，对学生进行爱国主义教育。

【教学重点】铁及其化合物的化学性质
【教学难点】“铁三角”（即 Fe 、Fe2+、Fe3+之间的相互转化）
【教学过程】
第一课时
【引言】人类使用铁已有4500年的历史了。

目前已发现的金属虽然已有90种，但其中应用最广泛、用量最多的仍然是铁。

小到铁钉，大到桥梁、铁道、舰船、车辆和各种机械等，都需要大量的钢铁来制造。

就连动植物体内也含有铁，人体内缺铁会导致缺铁性贫血，钢铁的生产和使用是人类进步和社会进步的重要标志。

那么，是哪个国家、哪个民族首先使用铁呢？
我国的劳动人民在春秋时期就会冶铁，出土最早的铁器为春秋时秦国。

比欧洲早近2000年，并且我国铁矿石的储量居世界第一，从1996年开始我国年钢产量连续超1亿吨，居世界首位。

我们为我国悠久的炼铁史和发达的钢铁工业而感到自豪和骄傲！这节课我们一起来学习铁和铁的化合物知识。

第二节铁和铁的化合物
一铁在元素周期表的位置及原子结构
(1)铁在元素周期表的位置：铁位于第四周期第Ⅷ族。

(2)铁的原子结构示意图：
铁的原子结构有哪些特点？从原子结构示意图上看，和主族元素不同，Fe 的次外层电子未达到饱和，不仅最外层上2个电子是价电子，而且次外层也有价电子，当铁与弱氧化剂反应时，只能失去最外层上2个电子形成Fe2+，当跟强氧化剂反应时，还能进一步失去次外层上的一个电子而形成Fe3+。

Fe－2e-＝Fe2＋
Fe－3e-＝Fe3＋
所以，铁在其化合物中通常呈＋2价或＋3价。

二 铁的性质 （一）物理性质
学生回忆初中所学铁的知识、观看实物、联系生活实际（如铁锅导热），总结出铁的物理性质：
铁是银白色金属,熔点，沸点较高；抗腐蚀能力强；具有较好的导电性，导
热性和延展性；易被磁性物质吸引和磁化。

（二）化学性质：
在金属活动顺序表里，它列在氢的前面，铁是比较活泼的金属。

1、与非金属反应： (1)与O 2反应
常温下，铁在干燥的空气中不易反应
加热时，铁在氧气中燃烧 3Fe ＋ 2O 2 ====点燃
Fe 3O 4 在潮湿的空气中，易被氧化 (2)与S 反应
Fe ＋S ===△
FeS
(3)与Cl 2反应
[演示实验4-7]课本P92
现象：生成棕黄色的烟，溶于水得黄色溶液。

反应方程式：2Fe ＋3Cl 2 ===△
2FeCl 3
氧化性强弱比较： S<O 2<Cl 2
在高温下，铁还能与碳、硅、磷等化合，例如铁跟碳化合而生成一种灰色的十分脆硬而有难熔的碳化铁 (Fe 3C)。

2.铁与水的反应
在常温下，铁和水不反应。

但在水和空气里的氧气、二氧化碳的共同作用下，铁很容易生锈而被腐蚀。

[演示实验4-8]课本P93
铁粉与水蒸气反应的实验。

收集气体，做爆鸣实验, 得出有H 2生成。

反应方程式：3Fe ＋4H 2O(g) ＝高温 Fe 3O 4＋4H 2 3 铁与酸的反应 (1)与非氧化性酸反应
铁与稀盐酸、稀硫酸反应均生成＋2价铁盐，溶液变为浅绿色，有H 2产生
Fe＋2HCl＝FeCl
2＋H
2
↑
Fe＋H
2SO
4
＝FeSO
4
＋H
2
↑
[设问]铁和稀硝酸的反应呢？
(2)铁与氧化性酸反应
[探索实验]把稀HNO
3
溶液吸入装有细铁丝的长胶头滴管里，并迅速放入试管内并塞紧，观察每一过程的实验现象，并做好记录。

[观察现象后分析]
①滴管内液面为什么会下降？
②为什么到液面全部下降后有红棕色气体产生？
③为什么溶液变成棕黄色？
④为什么一定要把塞子塞紧？
⑤我们知道，稀HNO
3
具有较强的氧化性，而铁具有还原性，写出反应的化学方程式。

(a) 与稀HNO
3
的反应：
稀HNO
3过量:Fe ＋4HNO
3
(稀) ＝Fe(NO
3
)
3
＋NO↑＋2H
2
O
由实验可知，铁遇强氧化剂可失去电子被氧化成＋3价的铁，说明铁有还原性。

因反应生成NO、NO
2
污染物，实验应放在密闭容器里进行。

[设问]铁与稀硝酸反应在任何情况下都生成的是Fe3+吗？铁粉过量会出现什么情况？
Fe3+具有氧化性，Fe具有还原性，还有中间价态Fe2+，所以要发生氧化还原反应。

铁粉过量: 2 Fe(NO
3)
3
＋Fe = 3 Fe(NO
3
)
2
总反应：3Fe ＋8HNO
3 (稀) ＝3Fe(NO
3
)
3
＋2NO↑＋4H
2
O
(b) 常温下，铁遇冷的浓硝酸和浓硫酸发生钝化，但在加热的情况下仍能发生反应。

4 铁与某些盐溶液的反应
Fe＋CuSO
4＝FeSO
4
＋Cu (置换反应)
Fe +2Fe+3＝3Fe+2
[巩固练习
1 铁片投入下列溶液后，金属片减轻，但无气体放出的是：
A、冷、浓HNO3
B、Cu(NO3)2溶液
C、稀HNO3
D、Fe(NO3)3溶液
2下列各物质中，不能直接由组成它的两种元素的单质化合而得到的是：
A、FeS
B、Fe3O4
C、FeCl3
D、FeCl2
3 根据下列反应：（1）Fe+CuCl2 = Cu + FeCl2；（2）2FeCl3＋ Cu = 2FeCl2 + CuCl2
判断Cu 2+、Fe 2+、Fe 2+
、氧化性的顺序是： A 、Fe 3+
> Fe 2+
> Cu 2+
B 、Fe 2+
> Cu 2+
> Fe
3+
C 、Cu 2+> Fe 2+ > Fe 3+
D 、Fe 3+> Cu 2+> Fe 2+
【小结】引导学生通过讨论总结出铁具有较强还原性，有变价。

铁具有较强还原性。

1 Fe
Fe 2+ 弱氧化剂
Fe ＋S ===△
FeS Fe + I 2＝FeI 2
Fe + 2H +===Fe 2+ + H 2↑ Fe + Cu 2+＝Fe 2+ + Cu
2 Fe Fe 3+ 强氧化剂
2Fe ＋3Cl 2 ===△
2FeCl 3 2Fe + 3Br 2＝2FeBr 3 2Fe + 6H 2SO 4(浓) ===△
Fe 2(SO 4)3 + 3SO 2↑+ 6H 2O Fe + 4HNO 3(浓) ===△Fe(NO 3)3 + NO 2↑+ 2H 2O 5Fe + 3MnO 4-- + 24H +＝3Mn 2+ + 5Fe 3+ + 12H 2O
3 Fe Fe 2+ 和 Fe 3+
3Fe ＋ 2O 2 ====点燃
Fe 3O 4 3Fe ＋4H 2O(g) ＝高温 Fe 3O 4＋4H 2
弱氧化剂〔I 2、H ＋
、Cu 2+等〕
强氧化剂〔Cl 2、Br 2、HNO 3等〕
Fe
Fe 2+
Fe 3+
O 2、H 2O
第二课时
二铁的重要化合物
(一)铁的氧化物
1 物理性质
阅读课本P94：铁的氧化物有氧化亚铁(FeO)、氧化铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4)等。

氧化亚铁: 一种黑色粉末，它不稳定，在空气里加热，即迅速被氧化成四氧化三铁。

氧化铁: 一种红棕色粉末，俗称铁红，它可用作油漆的颜料等。

四氧化三铁: 具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁。

存在着铁的两种不同价态的离子，其中1/3 是Fe2+，2/3是Fe3+，四氧化三铁可以看成是氧化亚铁跟氧化铁组成的化合物。

铁的氧化物都不溶于水，也不跟水起反应。

2. 化学性质
(1) 与非氧化性酸反应离子方程式：
FeO + 2H+＝Fe2+ + H
2O Fe
2
O
3
+ 6H+＝2Fe3+ + 3H
2
O
Fe
3O
4
+ 8H+＝Fe2+ + 2Fe3+ + 4H
2
O
(2) FeO、 Fe
3O
4
可与硝酸、浓硫酸、高锰酸钾等氧化剂的反应.
3FeO＋10HNO
3 (稀) ＝3Fe(NO
3
)
3
＋NO↑＋5H
2
O
Fe
3O
4
＋10HNO
3
(浓) ＝3Fe(NO
3
)
3
＋NO
2
↑＋5H
2
O
(3) 三种氧化物可以与 C、Si、CO、H
2
、Al等还原剂的反应
3CO + Fe
2O
3
=== 2Fe + 3CO
2
Al + Fe
2
O
3
===Al
2
O
3
+ Fe
铁的氧化物比较：
(二) 氢氧化物
铁的氢氧化物有：〔Fe(OH)2〕和〔Fe(OH)3〕。

都可用相应的可溶性盐跟碱溶液起反应而制得。

1. Fe(OH)
3
【演示实验4-9】在试管里注入少量FeCl
3
溶液，再逐滴滴入NaOH溶液。

观察发生的现象：
FeCl
3 + 3NaOH == Fe(OH)
3
↓+ 3NaCl
Fe3+ + 3 OH-- === Fe(OH)
3
↓ (红褐色沉淀) （现象特殊, 用于鉴别）
从实验可以看到，滴入NaOH溶液时，立即生成了红褐色Fe(OH)
3
的的沉淀。

加热Fe(OH)
3
，它就失去水而生成红棕色的氧化铁粉末。

2Fe(OH)
3＝Fe
2
O
3
+ 3 H
2
O
FeCl
3溶液中加入氨水： Fe3+ +3 NH
3
.H
2
O＝Fe(OH)
3
↓+ 3 NH
4
+
2. Fe(OH)
2
【演示实验4-10】在试管里注入少量新制备的FeSO
4
溶液，用胶头滴管吸取NaOH 溶液，将滴管尖端插入试管里溶液液面下，慢慢挤出NaOH溶液（防止二价铁被氧化），观察发生的现象。

从实验可以看到，挤入NaOH溶液后，开始的时候析出一种白色的絮状沉淀，
这就是Fe(OH)
2。

FeSO
4 + 2NaOH ＝ Fe(OH)
2
↓+ Na
2
SO
4
Fe2++ 2OH-＝ Fe(OH)
2
↓
但这白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。

这是因为氢氧化亚
铁在空气里氧化成了Fe(OH)
3。

4Fe(OH)
2 + O
2
+ 2H
2
O == 4Fe(OH)
3
↓
沉淀颜色及其变化: 白色灰绿红褐色
（现象特殊,用于鉴别）
Fe(OH)
3和Fe(OH)
3
都可与酸反应生成相应的盐。

Fe(OH)
3和Fe(OH)
3
的性质比较：
名称氢氧化铁氢氧化亚铁
化学式Fe(OH)3Fe(OH)2
属性弱碱弱碱
色态不溶于水的红褐色固体不溶于水的白色固体
稳定性不稳定：
Fe(OH)3＝Fe2O3＋3H2O
极不稳定：
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O =
4Fe(OH)3
试剂均不能由化合反应得到
可溶性的铁盐与碱溶液可溶性的亚铁盐与碱溶液
反应Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓
Fe3+ + 3NH3·H2O =
Fe(OH)3↓+
3NH4+Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓Fe3+ + 2NH3·H2O =
Fe(OH)2↓+ 2NH4+
现象红褐色沉淀白色絮状沉淀→灰绿色→红褐色与酸反应Fe(OH)3+ 3H+ = Fe3+ + 3H2O Fe(OH)2+ 2H+ = Fe2+ + 2H2O
三. 铁化合物和亚铁化合物的相互转变
+2价铁的化合物，在一定条件下可转化生成+3价铁的化合物，同样在另一定条件下+3价铁的化合物也可转化成+2价铁的化合物，这就是我们这节课讨论学习的问题。

1. 亚铁化合物转变成铁化合物
亚铁化合物有：（FeSO
4、FeCl
2
、FeBr
2
、Fe(NO
3
)
2
、FeO、FeS等。

）
A．弱氧化性（与活泼金属Zn, Mg, Al等的置换反应）Zn + Fe2+ == Zn2+ + Fe
B、弱还原性
+2 （与氧化剂反应失去电子） +3
Fe Fe
常见的氧化剂有：Cl
2、Br
2
、O
2
、HNO
3
、浓H
2
SO
4
、KMnO
4
(H+)溶液、K
2
Cr
2
O
7
溶液等。

6FeCl
2+3Br
2
=4FeCl
3
+2FeBr
3
2Fe+2+Br
2
=2Fe+3+2Br-
6FeSO
4+3Cl
2
=2Fe
2
(SO
4
)
3
+2FeCl
3
10FeSO 4+2KMnO 4+8H 2SO 4=5Fe 2(SO 4)3+K 2SO 4+2MnSO 4+8H 2O 2. 铁化合物转变成亚铁化合物
Fe 3+ 具有氧化性可与还原剂反应
+3 （与还原剂反应得到电子） +2 Fe
Fe
常见的还原剂有：H 2S 、HI 、S -、I -、SO 2；金属Mg 、Al 、Zn 、Cu 等。

H 2S+2FeCl 3=2FeCl 2+S+2HCl KI+2FeCl 3=2FeCl 2+I 2+2KCl ２Fe 3+ + Fe===３Fe 2+ ２Fe 3+ + Cu===２Fe 2+ + Cu 2+ 3. Fe 2+和Fe 3+的检验: 【演示实验4-11】:
Fe 3+遇到KSCN 变成红色，Fe 2+遇到KSCN 不变成红色。

络离子的颜色:血红色. 该法灵敏度高. 【演示实验4-12】：
Fe 2+遇到KSCN 不变成红色，但是加入氯水后变成红色。

2Fe +2+ Cl 2=2Fe +3 + 2 Cl - Fe 3+ + 3SCN --===Fe(SCN)3
【演示实验4-13】:
加入铁粉后再加入KSCN 不变成红色： ２Fe 3+ + Fe===３Fe 2+ 小结: Fe 2+和Fe 3+的检验方法：
四：小结
1、氧化物
2、氢氧化物
3、盐 酸
Fe 2O 3 Fe(OH)3 Fe 3+
Fe 3O 4 O 2 H 2O Cl 2 Fe
加热
FeO Fe(OH)2 Fe 2+ （不稳定）
加热
酸
碱
酸
2.铁三角Fe2+
弱氧化剂
Fe
强氧化剂
Fe3+
【投影练习】
1. 将1.12g铁粉加入25ml2mol/L的氯化铁溶液中，充分反应后结果是( )
（A）铁有剩余；（B）往溶液中加入无色的KSCN溶液显血红色；
（C）氧化产物与还原产物的物质的量之比是2：5；（D）溶液中只有FeCl2
2．下列各组离子在溶液中不能同时大量共存的是( )
（A）Cl-、Cu2+、Al3+、NO3-（B）Fe2+、Cl-、H+、NO3-
（C）Fe3+、I-、Cl-、K+（D）Fe3+、Fe2+、Cl-、NO3-
3．某溶液中有NH4+、Mg2+、Al3+、Fe2+等4种离子，若向溶液中加入过量的NaOH溶液，微热并搅拌，在加入过量盐酸，溶液中大量减少的阳离子是( )
（A）NH4+（B）Mg2+（C）Fe2+（D）Al3+
4. 在含有CuCl2、FeCl3和AlCl3的混合溶液中，加入过量的铁粉，充分反应后进行过
滤，滤液中含有阳离子是；在滤液中再加入过量NaOH溶液充分摇荡，
滤液中含有的阴离子是.
5. 根据下列图示所表示的物质间的变化情况：
确定它们的化学式。

A B C D E G .
写出B与溶液G生成白色沉淀及白色沉淀在空气中变成D的化学方程式：
B+G→及.
氧
化
剂
还
原
剂
《铁及其化合物》复习课
一、是一种重要的过渡元素。

过渡元素的原子结构和化学性质与主族元
素有较大的区别。

1、铁的位置、结构、化合价
二、铁及其化合物的化学性质：
1、铁单质：
请写出反应式：
Fe +S== Fe + CuCl2== Fe + FeCl3== Fe + H2O ==
Fe （少量）+HNO3(稀)==
Fe （足量）+HNO3(稀)==
分析铁单质在什么条件下生成+2价、+3价的铁的化合物及Fe3O4
例1、a mol的铁粉与含0.8mol HNO3的稀溶液完全反应（假设HNO3还原为NO）
(1)当a=0.15时，产物n (Fe2+) = mol , n(Fe3+) = mol
(2)当a=0.25时，产物n (Fe2+) = mol , n(Fe3+) = mol
(3)当生成0.2 mol的NO时，a取何值
2、铁的化合物：FeO 、Fe2O
3、Fe3O
4、Fe(OH)2、Fe(OH)3、、FeCl2、FeCl3等
请写出离子反应式（没离子反应式的写化学反应式）：
（1）FeO（或Fe2O3）与稀HNO3
Fe(OH)2露置在空气中
FeCl2与H2O2/H+
（2）Fe2O3（或Fe(OH)3、）与氢碘酸
FeCl3与H2S
用FeCl3溶液制Fe(OH)3胶体
FeCl3与硫氰化钾
分析Fe(Ⅱ)与Fe(Ⅲ)的转变关系
如何检验Fe2+与Fe3+？
如何保存含Fe2+与Fe3+的溶液？
例2、（1）已知2Fe2+＋Br2=2Fe3+＋2Br–试写出在FeBr2溶液中通入少量氯气的
离子方程式
（2）比较Fe 3+与I –的还原性强弱,试举一个具体的反应式来说明
在FeI 2溶液中通入少量氯气的离子方程式
（3） 在标准状况下11.2 L 氯气通入含0.5 mol FeBr 2的溶液中发生反应的
离子方程式是( )
( A )2Fe 2+＋Cl 2=2Fe 3+＋2Cl – ( B )2Br –＋Cl 2=Br 2＋2Cl –
( C )2Fe 2+＋2Br –＋2Cl 2=2Fe 3+＋Br 2＋4Cl –
( D )2Fe 2+＋4Br –＋3Cl 2=2Fe 3+＋2Br 2＋6Cl –
exe1、下列离子组能在溶液中大量共存的是（ ）
(A) Mg 2+ 、Fe 3+ 、SO 42- 、 I – (B) Fe 2+ 、 H + 、 Cl – 、 NO 3-
(C) Na + 、 Fe 3+ 、 HCO 3- 、 Cl – (D) Mg 2+ 、Fe 3+ 、SO 42- 、Cl –
exe2、（１）往浅绿色的Fe ( NO 3 )2溶液中逐滴加入稀盐酸时溶液的颜色应如何
变化？
反应的离子方程式为 （２）将Na 2O 2投入到FeCl 2溶液中，可观察到的现象是 反应的离子方程式为 、
exe3、某化学兴趣小组在空气中加热硫粉与铁粉的混合物制取FeS 。

现有浓H 2SO 4、浓HNO 3 稀HCl 、稀HNO 3、FeCl 3溶液、NH 4SCN 溶液，请用最简便可靠的实验方法检验残余固体中是否含有少量的Fe 2O 3
exe4、为使溶液中的三种阳离子A +、B 2+、C 3+ 逐一沉淀分离，将含有A +、B 2+、
C 3+ 三种阳离子的溶液进行如下实验
足量HCl
过滤 通足量H 2S
过滤
（１）C 3+可能是Al 3+或Fe 3+吗？答 理由： （２）B 2+可能是Fe ２+吗？答 理由： exe5、今用铁粉和食盐为主要原料（水和和空气等不作限量）实验室制备一定量
的
Fe(OH)3可采用如下两种实验方案：
首先：第（1）步2NaCl==2NaOH+H2+Cl2
第（2）步H2+Cl2==2 HCl
方案（Ⅰ）：Fe (3) + HCl Fe2+ (4) + NaOH Fe(OH)
2 (5) 露置空气中 Fe(OH)
3
方案（Ⅱ）Fe (3) + HCl Fe2+ (4) + Cl2Fe3+ (5) +NaOH Fe(OH)
3１、请问上述哪一种方案比较节约时间？
２、请问上述哪一种方案比较节约试剂？说明原因。

３、原料相同，请设计一种步骤更少的方案。

（以方程式表示）（注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）。