高一上学期化学人教版(2019)必修第一册3.1铁及其化合物 讲义.docx

3.1铁及其铁的化合物学习目标1.了解铁单质在生活中的用途，能从物质分类及化合价角度去分析铁单质的化学性质2.能设计实验去认识铁与水蒸气的反应，发展科学探究水平，能用符号表示铁与水蒸气的反应原理3.结合铁的氧化物在生活中的用途，认识铁的氧化物的性质，进一步发展“性质决定用途”的学科观念4.掌握铁的氢氧化物及相关反应5.掌握铁盐、亚铁盐及相关反应6.掌握Fe2+、Fe3+的检验方法基础知识一、 铁元素的存在1.人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁2.在自然界中的存在：（1）以单质形式存在：陨铁；（2）主要以+2、+3价化合物形式存在：矿石3.铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅、和铝，居于第四位 二、 铁的单质1. 结构：①原子结构示意图：②化合价：+2、+3价，+3价较稳定2.物理性质：纯净的铁是银白色的金属，有金属光泽，铁的熔点较高 有良好的导热性和延展性能导电，导电性比铜、铝差能被磁铁吸引3.化学性质：铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为+2价和+3价一般来说，铁单质与弱氧化剂反应，产生+2价铁；与强氧化剂反应产生+3价铁1）与非金属单质反应非金属单质 化学反应方程式或现象O23Fe+2O2 Fe3O4(剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体）Cl22Fe+3Cl2 FeCl3（产生棕褐色烟）SFe+S FeS（生成黑色固体）注意：①Cl2将Fe氧化至最高价，即使加入过量的铁粉参加反应也不会生成+2价的Fe; ②Fe与硫蒸汽反应，Fe被氧化成+2价，生成的是FeS，而不是+3价；Fe与碘蒸汽反应生成的是FeI2而不是FeI3 ； ③K、Ca、Na等活泼金属在空气中易被氧化，生成的氧化物会与空气中的CO2、水蒸气等继续反应；Mg、A1与氧气反应生成致密的氧化膜，能保护内层金属；Fe形成的氧化物疏松，不能保护内层的铁，形成铁锈(Fe2O3·xH2O);铜在空气中形成铜绿[Cu2(OH)2CO3]。

2）与H2O反应常温下，铁与H2O不反应高温下，铁与水蒸气发生反应，反应方程式为： 3Fe + 4H2O(g) Fe3O4+4H2 （3）与酸反应酸离子方程式或现象稀H2SO4、HClFe+2H+Fe2++H2↑稀HNO3Fe不足Fe+4H++NO3-Fe3++NO↑+2H2OFe过量 3Fe+8H++2NO3-Fe2++2NO↑+4H2O浓HNO3、浓H2SO4常温下钝化 注意：①铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时，表面会生成一层致密的氧化膜，化学上称之为钝化，属于化学变化 ②在铁与稀HNO3反应时，应考虑哪种物质过量然后再根据两种物质的量分析讨论判断，根据方程式：HNO3过量：Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O； Fe过量：Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2（4） 与盐反应： 铁与硫酸铜溶液反应：Fe+Cu2+Fe2++Cu；铁与硫酸铁溶液反应：Fe+2Fe3+===3Fe2+三、铁的氧化物名 称（俗 名）氧化亚铁氧化铁（铁红）四氧化三铁（磁性氧化铁）化学式FeOFe2O3 Fe3O4铁的化合价+2+3+2、+3色、态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体类别碱性氧化物碱性氧化物复杂氧化物溶解性都不溶于水，但溶于酸溶液稳定性不稳定，在空气中易被氧化成Fe3O4稳定稳定与非氧化性酸的反应FeO+2H+===Fe2++H2OFe2O3+6H+===2Fe3++3H2OFe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O氧化性高温下，都能被CO、H2、Al、C等还原用途炼铁炼铁、红色油漆和涂料炼铁四、铁的氢氧化物1.铁的氢氧化物的制备实验室制备氢氧化铁和氢氧化亚铁如下图所示：①图甲实验中观察到的现象是有红褐色沉淀生成，应的离子方程式是Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。

②图乙实验中先观察到有白色沉淀生成，在空气中迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，有关反应的离子方程式是：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)；4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 注意：① 氢氧化亚铁的制备实验中：Fe2+易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配，且配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸去除氧气 ② 为防止NaOH溶液加入时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管深入到以FeSO4溶液的液面下，再挤出以NaOH溶液 ③ 为防止Fe2+被氧化，还可向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量煤油液封2.Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状态白色固体红褐色固体与非氧化性强酸反应Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+Fe3++3H2O稳定性Fe(OH)2FeO＋H2O (隔绝空气)受热易分解：2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O二者的关系4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O4Fe(OH)3五、铁盐和亚铁盐1.Fe3＋与Fe2＋的检验实验探究Fe3＋Fe2＋实验操作实验现象溶液变成红色无明显现象离子方程式Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3—结论Fe3＋遇SCN－显红色，可利用此现象检验Fe3＋的存在Fe2＋和SCN－不反应注意:向某未知溶液中滴加KSCN溶液，若溶液变成红色，证明该溶液中含有Fe3＋，但不能证明溶液中没有Fe2+。

2.Fe3＋与Fe2＋的相互转化实验探究实验操作实验现象加少量铁粉振荡后，棕黄色溶液变成浅绿色，再加KSCN溶液，溶液颜色无变化向上层清液中滴加新制氯水，溶液变成红色离子方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3实验结论Fe3＋遇到较强的还原剂时，会被还原成Fe2＋Fe2＋在较强的氧化剂作用下会被氧化成Fe3＋3.用覆盖铜板制作印刷电路板原理将覆盖铜板放入FeCl3溶液中，其反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋六、Fe2+和Fe3+的鉴别鉴别方法Fe2+Fe3+直接观色浅绿色 棕黄色利用显色反应与KSCN不显红色加氯水变红色血红色加碱溶液白色沉淀→灰绿色→红褐色红褐色沉淀利用Fe3+的氧化性a与铜片无明显现象Cu被腐蚀溶液变蓝绿色b与淀粉KI试纸试纸不变蓝 试纸变蓝色酸性KMnO4溶液褪色 不褪色 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+ 2Fe3+ + 2I- = 2Fe2+ + I2注意：(1)Fe3+的检验方法很多，但在没有特殊要求的条件下，最好选择KSCN溶液，因为此法最灵敏。

2)溶液中同时含有Fe3+、Fe2+,由于Fe3+的存在对Fe2+的检验起了干扰作用，通常取少量溶液于试管中，向溶液中滴加适量酸性高锰酸钾溶液（或溴水）,溶液紫红色褪去（或溴水褪色）,说明含有Fe2+3)检验Fe2＋加入试剂:待测液不变色红色(含Fe2＋、不含Fe3＋) 用酸性KMnO4溶液检验Fe2+时，溶液中不能含有其他还原性离子，如Cl-、I-等4)检验铁的氧化物中是否有＋2价铁时，正确的思路为少量固体溶液紫红色褪去①步骤a中不能选用盐酸，原因是酸性KMnO4溶液可以氧化盐酸②步骤a中不能选用稀硝酸，原因是稀硝酸可以将Fe2＋氧化为Fe3＋七、“铁三角”之间的转化关系应用：1.判断离子共存：Fe3+与S2-、I-、SO32-在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存Fe2+与NO3-(H+)、ClO-、MnO4-(H+)在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存2.盐溶液的配制与保存：Fe2+的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2+被氧化水解3.除杂：主要物质杂质除杂方法Fe2+Fe3+加过量铁粉过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2Fe2+Cu2+加过量铁粉后过滤课堂练习1．下列说法正确的是（ ）A．我国在战国中期时开始使用铁制品B．自然界中的铁元素只存在于化合物中C．铁能与所有金属的盐溶液反应生成亚铁盐和金属D．高炉炼铁是用还原剂将铁从它的化合物中还原出来2．铁的下列性质中不属于纯铁的物理性质是（ ）A．质软 B．银白色 C．能导电 D．易生锈3．下列关于铁的叙述中错误的是（ ）A．纯净的铁是光亮的银白色金属B．铁能被磁体吸引C．铁是地壳中含量最多的金属元素D．铁具有延展性和导热性，可制作炊具4．《新修本草》是我国古代中药学著作之一，记载药物844种，其中有关于“青矾”的描述为“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃……烧之赤色……”据此推测，“青矾”的主要成分为（ ）A． B． C． D．5．实验室配制FeSO4溶液时，为了保证得到较纯的FeSO4溶液，可往溶液中加入（ ）A．铜粉 B．氯水 C．溴水 D．铁粉6．下列物质不能由两种单质直接化合得到的是（ ）A．FeCl3 B．FeCl2 C．Fe3O4 D．NaCl7．在一定条件下，下列铁与有关物质的反应，所得产物错误的是（ ）A． B．C． D．8．将铁片投入下列溶液，溶液质量增加，但无气体产生的是（ ）A．AgNO3 B．Cu(NO3)2 C．稀H2SO4 D．FeCl39．欲除去溶液中少量的，可选用的物质是（ ）A．氢氧化钠溶液 B．铁粉 C．铜粉 D．氯水10．下列试剂不能使转化为的是（ ）①新制氯水②溶液③酸性溶液④溶液⑤盐酸⑥溶液A．①②③ B．①③④ C．②④⑤ D．②⑤⑥11．某些化合物可由两种单质加热直接反应生成。

下列化合物不符合上述条件的是（ ）A．FeS B．FeCl2 C．FeCl3 D．Fe3O412．为了检验某Fe2+溶液是否变质，可向溶液中加入（ ）A．NaOH溶液 B．铁片 C．石蕊溶液 D．KSCN溶液13．下列关于铁及其化合物的说法错误的是（ ）A．实验室保存FeCl2溶液时常加入铁粉B．可用KSCN溶液检验FeCl2溶液是否变质C．若FeCl2溶液中混有FeCl3可通过滴加氯水除去D．向FeCl2溶液中加入NaOH溶液，最终可观察到红褐色沉淀14．还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示，下列有关该实验的说法正确的是（ ）A．反应生成FeOB．湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂C．肥皂液的主要作用是检验生成的H2D．铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁铁将剩余铁粉分离出来15．等量的铁粉分别与足量的盐酸、水蒸气在一定的条件下充分反应，则在相同的条件下，产生。