《铁及其化合物》第二课时精品学案.docx

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《铁及其化合物》第二课时精品学案

第2课时　铁的重要化合物

课程标准

核心素养

1.通过实验探究了解铁盐和亚铁盐的性质，了解氢氧化铁和氢氧化亚铁的制取及其性质，了解这些物质在生产和生活中的应用。

2．了解铁的氧化物的性质及其应用。

1.变化观念：

认识铁的重要化合物的化学性质。

2．科学探究：

通过氢氧化铁和氢氧化亚铁的制取实验，探究其性质；通过实验探究铁盐和亚铁盐的检验，从而探究铁的重要化合物的相互转化。

3．证据推理：

具有证据意识，能基于证据对铁的重要化合物的性质、物质组成、结构及其变化提出可能的假设，通过分析推理加以证实或证伪。

知识点1　铁的氧化物和氢氧化物

新课讲授

一、铁的氧化物

1．物理性质

氧化物

FeO

Fe2O3

Fe3O4

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：

FeO不稳定，在空气里受热，迅速被氧化成Fe3O4。

（2）与酸反应：

FeO和Fe2O3属于碱性氧化物，与盐酸反应的离子方程式分别为FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O，Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。

（3）四氧化三铁（Fe3O4）的化学式可写成FeO·Fe2O3，其溶于盐酸的离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。

3．用途

Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿的主要成分是Fe2O3，是炼铁原料，也可作外墙涂料。

（1）FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。

（2）Fe3O4与盐酸反应可分别看作Fe2O3、FeO与盐酸反应，然后把两个反应式相加。

（3）FeO、Fe3O4遇氧化性酸（如HNO3）发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价。

二、铁的氢氧化物

1．物理性质

Fe（OH）2

Fe（OH）3

色、态

白色固体

红褐色固体

溶解性

难溶于水

2.制备实验

Fe（OH）2

Fe（OH）3

操作

现象

产生白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀

生成红褐色沉淀

离子方程式

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓；

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓

实验结论

Fe（OH）3与Fe（OH）2分别可用相应的可溶性盐与可溶性碱反应制得

3.化学性质

Fe（OH）2

Fe（OH）3

稳定性

不稳定，易被O2氧化，受热易分解，但产物复杂

不稳定，受热易分解，化学方程式为2Fe（OH）3

Fe2O3＋3H2O

与盐酸反

应的离子

方程式

Fe（OH）2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O

Fe（OH）3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O

重难点

制备Fe（OH）2的注意事项

（1）Fe2＋必须是新配制的，并加入Fe粉，以防Fe2＋被氧化成Fe3＋；

（2）除去溶液中溶解的O2，其方法是加热煮沸NaOH溶液；

（3）为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，滴管末端要插入试管内的液面以下，再挤出NaOH溶液；

（4）必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。

随堂练习

1．下列说法不正确的是（　　）

A．铁的氧化物均为黑色固体，均难溶于水

B．Fe（OH）2在空气中易变质，生成红褐色的Fe（OH）3

C．铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的Fe3O4

D．氢氧化亚铁为白色絮状沉淀

解析：

选A。

FeO是一种黑色粉末，Fe2O3是一种红棕色粉末，Fe3O4是一种具有磁性的黑色晶体。

2．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．②③D．①②③

解析：

选B。

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是先用铁与稀硫酸反应生成的H2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生成的Fe（OH）2与空气接触；②由于能接触空气中的O2，故不能较长时间观察到白色沉淀。

3．在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备Fe（OH）2沉淀。

（1）在试管Ⅰ中加入的试剂是________。

（2）在试管Ⅱ中加入的试剂是________。

（3）为了制得白色Fe（OH）2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子，后续的实验步骤是_____________________________________________。

（4）这样生成的Fe（OH）2沉淀能较长时间保持白色，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

解析：

该制备方法的原理是利用稀硫酸和铁屑产生氢气，先赶尽装置中的空气。

确定空气赶尽后，再夹紧止水夹，通过H2产生的压强将试管Ⅰ中产生的FeSO4溶液压入试管Ⅱ的NaOH溶液中，从而使产生的白色Fe（OH）2沉淀在H2的还原性气氛中得以较长时间保持。

答案：

（1）稀硫酸、铁屑　

（2）NaOH溶液

（3）检验试管Ⅱ出口处排出氢气的纯度，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹

（4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和Ⅱ，且外界空气不容易进入

知识点2　铁盐和亚铁盐

新知预习

1．常见的铁盐有Fe2（SO4）3、FeCl3等，常见的亚铁盐有FeSO4、FeCl2等。

2．Fe2＋、Fe3＋的检验方法

（1）观察法：

浅绿色溶液中含有Fe2＋；棕黄色溶液中含有Fe3＋。

（2）加碱法：

若产生的白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色的为Fe2＋；若直接产生红褐色沉淀的为Fe3＋。

（3）加KSCN溶液法：

无明显现象，再加新制氯水变红色的为Fe2＋；若溶液直接变红色的为Fe3＋。

3．Fe2＋与Fe3＋的转化

（1）在盛有氯化铁溶液的试管中加适量铁粉振荡后，溶液变成浅绿色；再加KSCN溶液，溶液不变色；取上层清液再加入氯水后，溶液变成红色。

（2）上述实验中有关反应的离子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

（3）结论：

Fe2＋和Fe3＋在一定条件下可以相互转化。

Fe3＋

Fe2＋

重难点

1．铁及其化合物的转化——“铁三角”

铁元素有三种常见价态：

0价、＋2价和＋3价，这三种价态的铁在一定条件下可相互转化，我们称之为“铁三角”。

（1）Fe只有还原性，可以被氧化成Fe2＋或Fe3＋

①Fe

Fe2＋

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑（非氧化性酸）；

Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu；

Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。

②Fe―→Fe3O4

3Fe＋2O2

Fe3O4；

3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2。

③Fe

Fe3＋

2Fe＋3X2

2FeX3（X代表F、Cl、Br）。

（2）Fe2＋既具有还原性又具有氧化性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；

Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe；

FeO＋CO

Fe＋CO2。

（3）Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe

2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋（利用覆铜板制作印刷电路板）；

Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2；

Fe2O3＋2Al

2Fe＋Al2O3。

　金属阳离子被还原不一定得到金属单质。

例如：

Fe3＋―→Fe2＋。

2．Fe3＋、Fe2＋的检验

检验方法

Fe2＋

Fe3＋

观察法

浅绿色

棕黄色

加碱法

（NaOH

溶液）

①现象：

白色沉淀

灰绿色

红褐色沉淀

②反应：

Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓（白色）；4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3（红褐色）

①现象：

红褐色沉淀

②反应：

Fe3＋＋3OH－===

Fe（OH）3↓（红褐色）

加盐法

（KSCN

溶液）

①现象：

加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水，溶液变成红色

②反应：

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；

Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3（红色）

①现象：

加入KSCN溶液，溶液变为红色

②反应：

Fe3＋＋3SCN－===

Fe（SCN）3（红色）

　检验Fe2＋的注意事项

（1）只含Fe2＋的溶液

检验Fe2＋加入试剂的顺序：

待测液

不变色

红色（含Fe2＋，不含Fe3＋）。

①加KSCN溶液前，防止加入氧化性物质[如H2O2、NO

（H＋）等]，使Fe2＋被氧化。

②氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液。

原因：

酸性KMnO4溶液本身显紫红色，对Fe（SCN）3的红色有干扰；酸性KMnO4溶液能氧化KSCN，溶液不变红色，不能证明不含Fe2＋。

（2）同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液

Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能采用加KSCN溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2＋。

1．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化，当再滴加几滴新制的氯水后，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：

Fe3＋>Cl2

C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质

D．Fe2＋被氯水氧化成Fe3＋

解析：

选B。

Cl2将Fe2＋氧化成Fe3＋，说明氧化性：

Cl2>Fe3＋，选项B不正确。

2．已知A为常见的金属单质，根据如图所示的关系，下列叙述中正确的是（　　）

A．A为Fe，B为FeO

B．C→D溶液的颜色变化：

浅绿色→棕黄色

C．④的离子方程式：

Fe＋Fe3＋===2Fe2＋

D．⑤的离子方程式：

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

解析：

选B。

由“红褐色固体”可知F是Fe（OH）3，从而得出A为Fe，“黑色晶体B”为Fe3O4，继而推出C为FeCl2，D为FeCl3，E为Fe（OH）2。

⑤的离子方程式可为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，④的离子方程式可为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

3．某同学为了检验家中的一瓶补铁药（成分为FeSO4）是否变质，查阅了有关资料，得知SCN－、Fe2＋能被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色，并结合已学的知识设计了如下实验；

①将药片除去糖衣研细后溶解、过滤。

②取滤液分别加入两支试管中，在一支试管中加入酸性KMnO4溶液，在另一支试管中加入KSCN溶液。

请完成下列问题：

（1）若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液后不变红，结论是____________。

（2）若滴入酸性KMnO4溶液后不褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是____________。

（3）若滴入酸性KMnO4溶液后褪色，滴入KSCN溶液变红，结论是____________。

（4）________（填“能”或“不能”）将酸性KMnO4溶液和KSCN溶液滴入同一支试管中进行验证，原因是_____________________________________________________________

________________________________________________________________________。

解析：

加入酸性KMnO4溶液褪色说明含有Fe2＋，而加入KSCN溶液变红则说明含有Fe3＋，所以前三问的答案很容易得出。

第（4）问中的原因可归纳为两条，一是酸性KMnO4溶液呈紫红色，影响Fe3＋的检验；二是KSCN具有还原性，可以被酸性KMnO4溶液氧化，影响Fe2＋的检验。

答案：

（1）补铁药没有变质

（2）补铁药完全变质

（3）补铁药部分变质

（4）不能　酸性KMnO4溶液呈紫红色，影响Fe3＋的检验；KSCN具有还原性，影响Fe2＋的检验

课堂小结

合格考训练

1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）Fe3O4可由单质直接化合得到。

（　　）

（2）FeCl2、FeCl3、Fe（OH）3都可通过化合反应生成。

（　　）

（3）Fe3＋、Cu2＋、H＋、Fe2＋四种离子中氧化能力最强的是Fe3＋。

（　　）

（4）在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，常在溶液中加入少量的铁粉。

（　　）

（5）某溶液中滴加氯水，然后滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋。

（　　）

答案：

（1）√　

（2）√　（3）√　（4）√　（5）×

2．下列说法正确的是（　　）

A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4

B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe（OH）3

C．铁锈的主要成分是Fe2O3

D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，故Fe3O4是混合物

解析：

选C。

赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。

3．在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。

关于该反应的下列叙述中不正确的是（　　）

A．生成物为氢氧化铁　　　

B．该反应是化合反应

C．该反应是氧化还原反应

D．氢氧化亚铁做氧化剂

解析：

选D。

氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应，又是氧化还原反应，氢氧化亚铁是还原剂，氧气是氧化剂。

4．下列反应中Fe3＋表现氧化性的是（　　）

①FeCl3溶液能使淀粉－KI试纸变蓝

②FeCl3溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀

③FeCl3溶液中加入AgNO3溶液产生白色沉淀

④FeCl3溶液中通入H2S气体产生沉淀

A．①②B．②④

C．①④D．②③

解析：

选C。

①2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2，Fe3＋化合价降低，表现氧化性，故正确；②Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓，Fe3＋化合价不变，没有表现氧化性，故错误；③Ag＋＋Cl－===AgCl↓，Fe3＋化合价不变，没有表现氧化性，故错误；④2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋2H＋＋S↓，Fe3＋化合价降低，表现氧化性，故正确。

5．电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。

（1）检验溶液中Fe3＋存在的试剂是__________，证明Fe3＋存在的现象是______________。

（2）写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

（3）某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用下列步骤：

A．请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式：

①___________；②____________；③_________________________________；

④____________；⑤____________⑥____________________________________。

B．请写出相关反应的化学方程式：

____________________；___________________________________________；

______________________；________________________________________。

解析：

（3）从腐蚀铜的废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，流程如下。

答案：

（1）KSCN溶液　溶液变成红色

（2）2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2

（3）A.①Fe　②FeCl2　③Fe和Cu　④HCl　⑤FeCl2

⑥Cl2

B．2FeCl3＋Fe===3FeCl2　CuCl2＋Fe===FeCl2＋Cu　Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑　2FeCl2＋Cl2===2FeCl3

等级性测试

1．下列离子方程式正确的是（　　）

A．铁跟FeCl3溶液反应：

Fe＋Fe3＋===2Fe2＋

B．Fe跟稀盐酸反应：

2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2

C．FeCl2溶液跟Cl2反应：

Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－

D．Fe（OH）3跟盐酸反应：

Fe（OH）3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O

解析：

选D。

A中电荷不守恒，应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；B中违背反应事实，应为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2；C中电荷不守恒，应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

2．下列化合物中，不能由单质直接化合得到的是（　　）

A．FeCl2　B．FeS

C．Fe3O4D．FeCl3

解析：

选A。

Fe和Cl2反应生成FeCl3。

3．铁屑溶于过量的稀H2SO4，过滤后向滤液中加入适量的硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。

过滤、加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。

上述沉淀和残渣分别是（　　）

A．Fe（OH）3；Fe2O3

B．Fe（OH）2；FeO

C．Fe（OH）2；Fe（OH）3、Fe3O4

D．Fe2O3；Fe（OH）3

解析：

选A。

FeSO4可被HNO3氧化，加入氨水后发生反应Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe（OH）3↓＋3NH

，红褐色沉淀为Fe（OH）3，加热Fe（OH）3，使其分解得到红棕色固体为Fe2O3。

4．某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定，实验过程及现象如图所示：

已知硝酸能将Fe2＋氧化为Fe3＋，现对A、B、C、D做出的如下推断中，不正确的是（　　）

A．盐A一定是FeCl3

B．白色沉淀B是AgCl

C．滤液C中一定含Fe3＋

D．无法确定A中是否含有Fe2＋

解析：

选A。

生成白色沉淀证明A中含Cl－，B为AgCl，A与酸化的AgNO3溶液反应生成C，C遇KSCN生成D红色溶液，C中一定含Fe3＋。

A中也可能含Fe2＋，因为A中加入了酸化的硝酸银溶液，相当于加入了硝酸，硝酸可以把Fe2＋氧化成Fe3＋。

5．制印刷电路时常用氯化铁溶液做腐蚀液，有关反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。

向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯中不可能出现的是（　　）

A．有铜粉无铁粉　　　　

B．有铁粉无铜粉

C．铁粉、铜粉都有

D．铁粉、铜粉都无

解析：

选B。

向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，由于铁粉的还原性较强，故铁粉首先与氯化铁溶液反应，2FeCl3＋Fe===3FeCl2，当铁粉完全反应后，若氯化铁还有剩余，铜粉才与氯化铁溶液反应，2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。

若铁粉较少，铜粉较多，会出现A中情况；由前面的分析可知，B中情况不会出现；若铁粉较多，会出现C中情况；若铁粉和铜粉都较少，会出现D中情况。

6．下列离子的检验方法合理的是（　　）

A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明溶液中不含Fe2＋

B．用盐酸酸化的KMnO4溶液检验Fe2（SO4）3溶液中是否含有FeSO4

C．向某溶液中加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋

D．向某溶液中加入NaOH溶液产生白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋

解析：

选C。

A项中只能说明含有Fe3＋，不能说明不含Fe2＋，检验方法不合理；B项中不能用盐酸酸化KMnO4溶液，检验方法不合理；D项中氧化后生成的红褐色沉淀Fe（OH）3可能掩盖了白色沉淀Mg（OH）2，检验方法不合理。

7．下列有关除杂的操作中不正确的是（　　）

A．FeSO4溶液中含少量CuSO4杂质：

加入过量的Fe粉，过滤

B．碳酸钠粉末中含有少量碳酸氢钠粉末：

加热

C．除去FeCl3溶液中少量的FeCl2：

加入新制氯水

D．CO2中混有HCl气体：

通入饱和的碳酸钠溶液

解析：

选D。

加入过量的铁粉，发生反应Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，能够除去杂质，A正确；NaHCO3受热易分解：

2NaHCO3

Na2CO3＋CO2＋H2O，B正确；新制氯水与FeCl2反应：

2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，从而把FeCl2转化为FeCl3而除去，C正确；CO2中混有HCl气体，通入饱和的碳酸钠溶液，除去HCl的同时，也能吸收CO2：

Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3，D错误。

8．有Fe和Fe2O3的混合物g，溶于100mL的稀硫酸中，恰好完全反应，放出L（标准状况下）H2，向反应后的溶液中滴入KSCN溶液，未见红色。

混合物中单质Fe的质量为（　　）

A．gB．g

C．gD．g

解析：

选C。

Fe和Fe2O3的混合物中加入稀硫酸，恰好完全反应，放出氢气，反应后的溶液中滴加KSCN溶液不显红色，且无固体剩余，则最终溶液中的溶质为FeSO4，反应生成H2的物质的量为

＝mol，则：

Fe　＋　H2SO4===FeSO4＋H2↑

0．1mol　mol　　　　　mol

设原混合物中Fe2O3的物质的量为xmol，则：

Fe　＋　Fe2O3＋3H2SO4===3FeSO4＋3H2O

xmol　xmol　3xmol

由题意可知，（x＋mol×56g·mol－1＋xmol×160g·mol－1＝g，解得x＝，混合物中m（Fe2O3）＝mol×160g·mol－1＝16g，m（Fe）＝g－16g＝g。

9．某学生小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验，根据实验流程回答相关问题。

（1）请写出Fe2O3与①反应的离子方程式：

____________________________________________________________________________________________________________。

（2）物质②为____________。

（3）请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式：

_________________________________________________________________________________________________________。

（4）向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe（OH）3浊液，该过程的现象为________________________________________________________________________，此过程中发生的氧化还原反应为（用化学方程式表达）__________________________________________________________________________________________________。

（5）将FeCl3饱和溶液滴入沸水中，并继续煮沸至红褐色，制得分散系③为________，它与FeCl3溶液、Fe（OH）3浊液的本质区别是________