高中化学 第三章 铁 金属材料 3.1 铁及其化合物教案 新人教版必修第一册

第一节 铁及其化合物核心微网络素养新目标1．认识铁元素的性质与存在。

2．掌握铁及其重要化合物的性质。

3．学会用实验的手段研究物质性质的方法。

4．了解铁及其化合物的广泛用途。

[预习新知]一、铁的单质 1．铁的存在铁在地壳中含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，主要以＋2价和＋3价化合物的形式存在。

铁单质在自然界中以陨铁的形态存在。

2．物理性质纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔点较高。

具有导热性、导电性、延展性，能被磁体吸引。

3．化学性质 (1)与非金属反应2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3 3Fe ＋2O 2=====点燃Fe 3O 4 (2)与水反应3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2 (3)与酸反应Fe ＋2HCl===FeCl 2＋H 2↑ (4)与盐溶液反应Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu结论：铁在化学反应中做为还原剂：Fe －2e －――――→弱氧化剂Fe 2＋ Fe －3e －――→强氧化剂Fe 3＋二、铁的重要化合物 1．铁的氧化物 (1)氧化物 FeO Fe 2O 3 Fe 3O 4 颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 铁的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 溶解性 都不溶于水(2)化学性质①稳定性： Fe 2O 3、Fe 3O 4较稳定； FeO 不稳定，受热能氧化为Fe 3O 4。

②与酸反应：FeO 、Fe 2O 3都是碱性氧化物，都能与酸反应生成盐和水。

分别写出它们与盐酸反应的离子方程式：FeO ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2O 、Fe 2O 3＋6H ＋===2Fe 3＋＋3H 2O 。

2．铁的氢氧化物的制备实验操作实验现象结论(用方程式表示)试管中有红褐色沉淀产生Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓试管中先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)33.铁的氢氧化物的化学性质氢氧化铁和氢氧化亚铁都为不溶性碱，它们具有的性质是(1)能与酸反应，它们分别与盐酸反应的离子方程式是Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O，Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O。

(2)不稳定，受热易分解，其化学方程式分别为①Fe(OH)3： 2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O，②Fe(OH)2： Fe(OH)2=====△FeO＋H2O(隔绝空气)。

4．铁盐和亚铁盐(1)Fe2＋和Fe3＋的检验：(2)Fe2＋与Fe3＋的转化：①实验及现象：溶液由棕黄色→□36浅绿色→溶液□37无明显变化→溶液变成□38红色。

②反应的离子方程式：□392Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

③结论：Fe3＋铁等强还原剂氯气等强氧化剂Fe2＋[即学即练]1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)自然界中不存在游离态的铁。

( )(2)Fe3O4中化合价有＋2和＋3价为混合物。

( )(3)FeO在空气中加热生成Fe2O3。

( )(4)FeO和Fe2O3均为碱性氧化物。

( )(5)Fe2＋可以被Cl2氧化为Fe3＋，说明Fe2＋具有氧化性。

( )(6)向溶液中加KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中不含Fe2＋。

( )答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×2．铁在一定条件下与O2、水蒸气反应的共同产物是( )A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe(OH)2答案：C3．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是( )①过量的Fe和Cl2反应②Fe与过量稀硫酸反应③FeCl2溶液中通入少量Cl2④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A．① B．①③ C．①②③ D．全部解析：①中的Cl2能将铁氧化为＋3价。

②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2＋。

③在溶液中Fe2＋被Cl2氧化生成Fe3＋。

④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。

答案：B4．某钢铁厂附近居民经常受到该厂产生的红棕色烟雾的困扰。

据你估计这一空气污染物中可能含有( )A．Fe粉尘 B．FeO粉尘 C．Fe3O4粉尘 D．Fe2O3粉尘答案：D技能素养目标一Fe2＋、Fe3＋的检验方法[例1] 要证明某溶液中不含有Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时最佳顺序为( )①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液A．①③ B．③②C．③① D．①②③【解析】加入NH4SCN无红色物质产生证明无Fe3＋，再加氯水，若有Fe2＋，则Fe2＋可被氧化为Fe3＋，使溶液变红色；KMnO4酸性溶液也能氧化Fe2＋，但KMnO4本身为紫红色，加入足量酸性KMnO4后，使Fe3＋与NH4SCN反应后溶液的颜色不易被观察。

【答案】 C[提升1] 某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，下列结论正确的是( )A．一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋、Mg2＋B．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋C．一定有Fe3＋，一定没有Fe2＋、Mg2＋D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋答案：D[核心能力]Fe2＋、Fe3＋的检验方法(1)直接观察颜色(2)利用氢氧化物沉淀的颜色(3)利用显色反应(4)利用Fe2＋的还原性(5)利用Fe3＋的氧化性除杂问题(括号内为杂质)：①FeCl3溶液(FeCl2)：加足量氯水或H2O2或通入足量Cl2。

②FeCl2溶液(FeCl3)：加足量铁粉，充分反应后过滤。

③FeSO4溶液(CuSO4)：加足量铁粉，充分反应后过滤。

④Fe粉(铝)、Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液，充分反应后过滤。

目标二铁及其化合物之间的转化①②③将铁钉放入硫酸铜溶液中向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水将铜丝放入氯化铁溶液中A．实验①中铁钉只作还原剂B．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性C．实验③中发生的是置换反应D．上述实验证明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋＞Cu2＋【解析】实验①中铁钉作还原剂，氧化性Cu2＋＞Fe2＋；实验②中Fe2＋只表现还原性，实验③中反应为：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2不是置换反应，分析可知，氧化性：Fe3＋＞Cu2＋，综上可知氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，故A正确，B、C、D错误。

【答案】 A[提升2] 已知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。

试根据图中转化关系，回答下列问题。

推断题的解题思路：根据物质的物理性质(特别是色、态)和化学性质(相互转化关系、反应条件等)，找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。

(1)写出A 、C 、F 、G 的化学式：A ．________；C.________；F.________；G.________。

(2)检验D 中阳离子的方法为________________________________________________________________________。

(3)保存C 溶液时要加固体A 的原因是________________________________________________________________________。

(4)写出下列转化的离子方程式：①D→C：__________________________； ②C→D：__________________________。

(5)写出E→F 的化学方程式：________________________________________________________________________。

解析：根据F 是红褐色沉淀知F 是Fe(OH)3，从而推知A 为Fe ，B 为Fe 3O 4，C 是FeCl 2，D 是FeCl 3，E 为Fe(OH)2，F 为Fe(OH)3，G 为Fe 2O 3，X 为H 2。

答案：(1)Fe FeCl 2 Fe(OH)3 Fe 2O 3(2)取D 溶液少许于试管中，加入几滴KSCN 溶液，溶液变红色，证明含Fe 3＋(3)防止Fe 2＋被O 2氧化(4)①2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋ ②2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl －(5)4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3[核心能力]铁及其化合物之间的转化1．Fe 只有还原性，可以被氧化成＋2价或＋3价的铁：如Fe ＋2H ＋===H 2↑＋Fe 2＋2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3 3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 22．Fe 2＋既有氧化性又有还原性：如2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl － Zn ＋Fe 2＋===Fe ＋Zn 2＋3．Fe 3＋具有较强的氧化性，可被还原为＋2价或0价的铁：如2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu 2＋3CO ＋Fe 2O 3=====△2Fe ＋3CO 2与Fe 3＋、Fe 2＋有关的离子共存问题：①Fe 3＋与I －、S 2－、HS －、SO 2－3、HSO －3等因发生氧化还原反应而不能大量共存。

②Fe 2＋与MnO －4(H ＋)、NO －3(H ＋)、ClO －等因发生氧化还原反应而不能大量共存。

学考评价授课提示：对应学生用书41页1．下列有关铁与水反应的说法中正确的是( ) A ．在任何条件下，铁与水均能发生反应B ．在高温时，铁与水蒸气反应生成氢氧化铁和H 2C ．在高温时，铁与水蒸气反应生成氧化铁和H 2D ．在高温时，铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和H 2 答案：D2．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )A ．①② B．①③ C ．②③ D．①②③解析：因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。

装置①是先用H 2将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中，③中液面上加苯阻止了空气进入；②由于能接触到空气中的O 2，故不能较长时间观察到白色沉淀。

答案：B3．向某溶液中加入含Fe 2＋的溶液后，无明显变化。

当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是( )A ．该溶液中一定含有SCN －B ．氧化性：Fe 3＋>Cl 2C ．Fe 2＋与SCN －不能形成红色物质D ．Fe 2＋被氧化为Fe 3＋解析：溶液中的Fe 2＋与加入的新制氯水发生反应：2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl －，故氧化性：Fe 3＋<Cl 2；能使含Fe 3＋的溶液变为红色，说明原溶液中一定含有SCN －；因原溶液中加入含Fe 2＋的溶液后，无明显变化，说明Fe 2＋与SCN －不能形成红色物质。