3.1.2 鐵的氧化物和氫氧化物 課件 高一上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）必修第一冊

第一節(jié)鐵及其化合物3.1.2

鐵的重要化合物(1)第三章鐵金屬材料學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握鐵的氧化物的性質(zhì)及應(yīng)用2、掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制備原理及化學(xué)性質(zhì)1、古詩中有很多這樣的描寫“青磚灰瓦舍數(shù)間，院靜風(fēng)輕月近山”“本來銀漢是紅墻，隔得盧家白玉堂”，為磚的顏色有青有紅?思考紅磚中含的是Fe2O3;青磚中含的是Fe3O42、地貌中的丹霞地貌是因?yàn)槭裁炊妹?？思考甘肅張掖丹霞地貌廣東韶關(guān)丹霞山(丹霞地貌命名地)土壤中含F(xiàn)e2O3得名一、鐵的氧化物(1)氧化亞鐵(FeO)；氧化鐵(Fe2O3)；四氧化三鐵(Fe3O4)1、常見的鐵的氧化物FeO氧化亞鐵Fe2O3氧化鐵(三氧化二鐵）Fe3O4四氧化三鐵2、物理性質(zhì)的比較名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗名—鐵紅磁性氧化鐵鐵的化合價(jià)+2+3+2、+3顏色黑色紅棕色黑色溶解性不溶于水不溶于水不溶于水氧化物類別堿性氧化物堿性氧化物特殊氧化物名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵用途常用作色素，在化妝品和刺青墨水中都有應(yīng)用。氧化亞鐵也應(yīng)用于瓷器制作中使釉呈淺綠色。可用作催化劑以及用于制玻璃、搪瓷、煉鋼等常用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料，可用作煉鐵原料用于醫(yī)藥、冶金、電子和紡織等工業(yè)，以及用作催化劑、拋光劑、油漆和陶瓷等的顏料、玻璃著色劑等赤鐵礦(Fe2O3)是煉鐵的原料Fe2O3常用作紅色油漆與涂料3、化學(xué)性質(zhì)的比較(1)穩(wěn)定性①FeO不穩(wěn)定，在空氣中受熱易被氧化為Fe3O4：6FeO+O2=2Fe3O4?②Fe2O3和四氧化三鐵很穩(wěn)定【注意】FeO和Fe2O3用作煉鐵(Fe)原料，由此可知(Fe2＋)處于中間價(jià)態(tài)既有氧化性又有還原性，但以還原性為主；(Fe3＋)處于最高價(jià)，只有氧化性。(2)與非氧化性酸(如：稀鹽酸、稀硫酸)的反應(yīng)①FeO與鹽酸(H＋)反應(yīng)：FeO＋2HCl=FeCl2＋H2O

FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O②Fe2O3與鹽酸(H＋)反應(yīng)：Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O

Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O③Fe3O4與鹽酸(H＋)反應(yīng):3、四氧化三鐵(Fe3O4)的化學(xué)式可用FeO·Fe2O3表示，你能否寫出四氧化三鐵溶于鹽酸的化學(xué)方程式？思考Fe3O4＋8HCl=FeCl2＋2FeCl3＋4H2OFe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O(1個(gè)Fe3O4中有2個(gè)Fe3＋，1個(gè)Fe2＋)

(3)與氧化性酸(如：硝酸、濃硫酸)的反應(yīng)①FeO與稀硝酸反應(yīng)：3FeO＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O

3FeO＋10H＋＋NO3－=3Fe3＋＋NO↑＋5H2O

②Fe2O3與稀硝酸反應(yīng)：Fe2O3＋6HNO3=2Fe(NO3)3＋3H2O

Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O③Fe3O4與稀硝酸反應(yīng)：3Fe3O4＋28HNO3=9Fe(NO3)3＋NO↑＋14H2O3Fe3O4＋28H＋＋NO3－=9Fe3＋＋NO↑＋14H2O(1個(gè)Fe2＋→1個(gè)Fe3＋)

(無化合價(jià)變化)

(1個(gè)Fe2＋→1個(gè)Fe3＋)(4)與還原性酸(如：HI)的反應(yīng)①FeO與HI反應(yīng)：FeO＋2HI=FeI2＋H2O

FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O

②Fe2O3與HI反應(yīng)：Fe2O3＋6HI=2FeI2＋I(xiàn)2＋3H2O

Fe2O3＋6H＋＋2I－=2Fe2＋＋I(xiàn)2＋3H2O③Fe3O4與HI反應(yīng)：Fe3O4＋8HI=3FeI2＋I(xiàn)2＋4H2O

Fe3O4＋8H＋＋2I－=3FeI2＋I(xiàn)2＋4H2O(無化合價(jià)變化)

(氧化性：Fe3＋>I－)

【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】①化合態(tài)鐵的常見化合價(jià)只有＋2價(jià)和＋3價(jià)，F(xiàn)e3O4是黑色具有磁性的晶體(是純凈物，而非混合物)，可以看成由FeO和Fe2O3按物質(zhì)的量之比1∶1組合而成的復(fù)雜氧化物，通常也可寫成FeO·Fe2O3的形式，因此Fe3O4與鹽酸反應(yīng)可分別看作Fe2O3、FeO與鹽酸反應(yīng)，然后把兩個(gè)反應(yīng)式相加，F(xiàn)e3O4＋8HCl=2FeCl3＋FeCl2＋4H2O②FeO、Fe2O3屬于堿性氧化物，F(xiàn)e3O4不屬于堿性氧化物③從價(jià)態(tài)分析，F(xiàn)eO有還原性，F(xiàn)e2O3有氧化性，F(xiàn)e3O4既有氧化性又有還原性。但FeO與Fe2O3中Fe元素價(jià)態(tài)相鄰，兩者不會(huì)反應(yīng)。FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如：HNO3)發(fā)生氧化還原反應(yīng)，＋2價(jià)的鐵均被氧化成＋3價(jià)1、下列關(guān)于鐵的氧化物說法錯(cuò)誤的是()A．鐵的氧化物在通常狀況下都是有色固體B．四氧化三鐵是一種復(fù)雜的鐵的氧化物，它與鹽酸反應(yīng)后的溶液中同時(shí)存在Fe2＋和Fe3＋C．FeO在空氣中加熱生成Fe2O3D．工業(yè)上常使用鐵的氧化物作原料冶煉鐵2、關(guān)于鐵的三種氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)，下列敘述中正確的是（

）

A．鐵的三種氧化物中鐵元素的化合價(jià)完全相同

B．都是堿性氧化物，都能與鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和水

C．鐵的三種氧化物在高溫條件下都能被CO還原為Fe

D．四氧化三鐵中鐵元素有＋2價(jià)和＋3價(jià)，它是一種混合物C【練一練】C(5)鐵的氧化物的性質(zhì)總結(jié)核心元素FeO

物質(zhì)類別：堿性氧化物2H＋＋FeO=2Fe2＋＋H2O鐵元素化合價(jià)：+2CO＋FeO

=Fe＋CO2高溫還原性氧化性O(shè)2＋6FeO

=2Fe3O4Δ堿性氧化物+酸=1種鹽+水Fe2＋→FeFe2＋→Fe3＋Fe2O3

物質(zhì)類別：堿性氧化物6H＋＋Fe2O3=2Fe3＋＋3H2O

鐵元素化合價(jià)：氧化性+33CO＋Fe2O3=2Fe＋3CO2高溫堿性氧化物+酸=1種鹽+水Fe2＋→FeFe3O4物質(zhì)類別：特殊氧化物Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O鐵元素化合價(jià)：+2+3特殊氧化物+酸=幾種鹽+水4CO＋Fe3O4

=3Fe＋4CO2高溫還原性氧化性3Fe3O4＋28H＋＋NO3－=9Fe3＋＋NO↑＋14H2OFe3＋、Fe2＋→Fe/Fe3＋→Fe2＋Fe2＋→Fe3＋①分析物質(zhì)類別——找通(共)性②分析核心元素化合價(jià)——判斷其氧化性或還原性③特殊點(diǎn)——注意物質(zhì)的特殊性(個(gè)性)(6)分析物質(zhì)性質(zhì)的一般思路具體方法：類比常見的同類別物質(zhì)，找出同類物質(zhì)具有的通性具體方法：寫出核心元素化合價(jià)，判斷化合價(jià)可升或可降具體方法：物質(zhì)的特殊性(個(gè)性)需要理解記憶物理和化學(xué)性質(zhì)實(shí)驗(yàn)探究驗(yàn)證S1、物質(zhì)類別2、元素化合價(jià)3、特殊性活潑非金屬4、硫單質(zhì)具有哪些化學(xué)性質(zhì)？①與非金屬反應(yīng)②與金屬反應(yīng)③與堿反應(yīng)氧化性和還原性①作氧化劑②作還原劑和濃硫酸，濃硝酸反應(yīng)第三周期、ⅥA族思考思考5、上節(jié)課同學(xué)已經(jīng)知道，通過物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)可以預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)，那么我們又如何通過物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)來設(shè)計(jì)物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化途徑，比如我們該如何制備鐵的氫氧化物？(y)元素價(jià)態(tài)0+2+3物質(zhì)類別（x)單質(zhì)氧化物堿鹽Fe(OH)3Fe3+Fe(OH)2Fe2+FeOFeFe3O4Fe2O3？二.鐵的氫氧化物6、如何制備Fe(OH)3

、Fe(OH)2?思考提示：氫氧化亞鐵Fe(OH)2

和氫氧化鐵Fe(OH)3均屬于金屬堿類，可從前面所學(xué)的常見金屬如何反應(yīng)生成堿的角度去思考。金屬的氫氧化物通常有以下幾種制備方案：(1)單質(zhì)和水反應(yīng)(2)氧化物和水反應(yīng)(3)可溶性鹽和堿溶液反應(yīng)鐵和水反應(yīng)不生成堿鐵發(fā)氧化物和水不反應(yīng)亞鐵鹽鐵

鹽堿Fe(OH)2堿Fe(OH)3【實(shí)驗(yàn)3-1】在兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液，觀察并描述發(fā)生的現(xiàn)象。1、氫氧化鐵和氫氧化亞鐵的制備氫氧化鐵Fe(OH)3紅褐色絮狀沉淀白色沉淀氫氧化亞鐵Fe(OH)2→灰綠色沉淀→紅褐色沉淀FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4

FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaClFe3++3OH-

=Fe(OH)3↓Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓現(xiàn)象：試管中有紅褐色絮狀沉淀產(chǎn)生現(xiàn)象：試管中先生成白色沉淀，迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色7、為什么FeSO4溶液生成的白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，過一段時(shí)間后還會(huì)有紅褐色物質(zhì)生成的？FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓

+Na2SO4（Fe2++OH-=Fe(OH)2↓）4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3這是因?yàn)榘咨臍溲趸瘉嗚F被溶解在溶液中的氧氣氧化成了紅褐色的氫氧化鐵，反應(yīng)的化學(xué)式如下思考①Fe2＋極易被氧化，所以FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配，并放入少量的鐵粉以防止Fe2+被氧化成Fe3+②為了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸餾水和NaOH溶液要煮沸，盡可能除去O2③為了防止滴加NaOH溶液時(shí)帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再擠出NaOH溶液，這樣做的目的是防止生成的Fe(OH)2與空氣中的氧氣接觸而被氧化④為防止Fe2＋被氧化，還可以向盛有FeSO4溶液的試管中加入少量的煤油、苯或其他密度小于水而不溶于水的有機(jī)物，以隔絕空氣，也可在容器內(nèi)充滿H2等氣體，保證無O2環(huán)境?！編c(diǎn)強(qiáng)調(diào)】2、Fe(OH)2的制備的改進(jìn)方法為了防止Fe(OH)2被O2氧化，在制備Fe(OH)2時(shí)，一般從兩個(gè)角度考慮，一是反應(yīng)試劑，二是反應(yīng)環(huán)境。取用最新配制的FeSO4溶液；NaOH溶液加熱煮沸并冷卻后使用，以驅(qū)除溶液中溶解的O2。(1)方法一：有機(jī)覆蓋層法①配制NaOH和FeSO4溶液的蒸餾水要經(jīng)過加熱煮沸，目的是趕走溶解的氧氣。②在FeSO4溶液表面覆蓋一層苯(或植物油)，作用是隔絕空氣中的氧氣。③再用長滴管注入不含O2的1mol·L－1NaOH溶液。由于苯(或植物油)的液封作用，防止了生成的Fe(OH)2被氧化，因而可較長時(shí)間觀察到白色的Fe(OH)2沉淀(2)方法二：還原性氣體保護(hù)法裝置一：在如圖所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備①在試管Ⅰ里加入的試劑是稀H2SO4、鐵屑

②在試管Ⅱ里加入的試劑是NaOH溶液③為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和試管Ⅱ中加入試劑，塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟是打開止水夾a，待Ⅰ中反應(yīng)生成的氫氣排凈裝置中的空氣后，再關(guān)閉止水夾a

④這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長時(shí)間保持白色，其理由是試管Ⅰ中反應(yīng)生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界空氣不容易進(jìn)入①實(shí)驗(yàn)時(shí)，先打開彈簧夾K，再將分液漏斗的旋塞打開，使稀硫酸與鐵粉作用，用產(chǎn)生的H2排出裝置中的空氣；②然后關(guān)閉K，使生成的H2將試管中的FeSO4溶液壓入NaOH溶液中，則可較長時(shí)間觀察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。③若拔去廣口瓶上的橡皮塞，則白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色裝置二：先滴加稀硫酸，然后收集氫氣并驗(yàn)純(判斷氧氣是否被排盡)，當(dāng)氫氣純凈后，再滴加NaOH溶液。裝置三：裝置四：先打開止水夾，在試管Ⅱ出口處收集氫氣并驗(yàn)純，當(dāng)氫氣純凈后，關(guān)閉止水夾。產(chǎn)生的氫氣使Ⅰ中壓強(qiáng)增大，將生成的硫酸亞鐵溶液從長導(dǎo)管入Ⅱ中.3、Fe(OH)2和Fe(OH)3性質(zhì)的比較(1)物理性質(zhì)比較

氫氧化物性質(zhì)比較Fe(OH)2Fe(OH)3物質(zhì)類別二元弱堿三元弱堿顏色狀態(tài)白色固體紅褐色固體鐵的價(jià)態(tài)＋2＋3溶解性難溶于水(2)化學(xué)性質(zhì)比較①與非氧化性酸(H＋)(如：稀鹽酸、稀硫酸)的反應(yīng)a.Fe(OH)2與鹽酸反應(yīng)：Fe(OH)2＋2HCl=FeCl2＋H2O

Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋H2Ob.Fe(OH)3與鹽酸反應(yīng)：Fe(OH)3＋3HCl=FeCl3＋3H2O

Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O②與氧化性酸(如：硝酸、濃硫酸)的反應(yīng)①Fe(OH)2與稀硝酸反應(yīng)：3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O

3Fe(OH)2＋10H＋＋NO3－=3Fe3＋＋NO↑＋8H2O

②Fe(OH)3與稀硝酸反應(yīng)：Fe(OH)3＋3HNO3=Fe(NO3)3＋3H2O

Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O③與還原性酸(如：HI)的反應(yīng)a.Fe(OH)2與HI反應(yīng)：Fe(OH)2＋2HI=FeI2＋H2O

FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O

b.Fe(OH)3與HI反應(yīng)：2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I(xiàn)2＋6H2O2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－=2Fe2＋＋I(xiàn)2＋6H2O④熱穩(wěn)定性：Fe(OH)2、Fe(OH)3不穩(wěn)定，受熱均分解生成同價(jià)態(tài)的氧化物2Fe(OH)3=Fe2O3＋3H2OFe(OH)2=FeO＋H2O(隔絕空氣生成FeO，在空氣中最終轉(zhuǎn)化為Fe2O3)⑤Fe(OH)2的還原性：Fe(OH)2具有強(qiáng)還原性，易被空氣中的O2氧化生成Fe(OH)3①轉(zhuǎn)化過程中的特殊現(xiàn)象是：白色沉淀迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色②轉(zhuǎn)化的方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3③反應(yīng)類型：化合反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)①Fe(OH)2在空氣中加熱，在分解同時(shí)被O2氧化，化學(xué)方程式為：4Fe(OH)2＋O2=2Fe2O3＋4H2O，所以在空氣中加熱Fe(OH)2得不到FeO②Fe(OH)2中的Fe為+2價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)，既有氧化性又有還原性，但以還原性為主，與HNO3、濃硫酸等強(qiáng)氧化性酸發(fā)生的氧化還原反應(yīng)而不是復(fù)分解反應(yīng)③Fe(OH)3中的鐵為+3價(jià)，處于最高價(jià)態(tài)，只有氧化性，與HNO3、濃硫酸等強(qiáng)氧化性酸時(shí)發(fā)生的是復(fù)分解反應(yīng)而不能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，但與氫碘酸(HI，I-有還原性)反應(yīng)時(shí)則發(fā)生氧化還原反應(yīng)【幾點(diǎn)強(qiáng)調(diào)】△2、Fe(OH)2和Fe(OH)3性質(zhì)的比較化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3物質(zhì)類別二元弱堿三元弱堿顏色狀態(tài)___________________溶解性________________與非氧化性強(qiáng)酸反應(yīng)_______________________________________________________穩(wěn)定性（不穩(wěn)定）Fe(OH)2=

FeO＋H2O(隔絕空氣)__________________________白色固體紅褐色固體不溶于水不溶于水Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2OΔ2Fe(OH)3=Fe2O3＋3H2OΔΔ由實(shí)驗(yàn)3-1可知，白色的Fe(OH)2會(huì)被溶解在溶液中的氧氣氧化，那么，在實(shí)驗(yàn)中如何制得較純凈的Fe(OH)2呢？制備較純凈Fe(OH)2的關(guān)鍵是隔絕空氣(O2)，可采取的措施有：(1)Fe2＋極易被氧化，所以FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配，并放入Fe粉，防Fe2＋被氧化。(2)為了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸餾水和NaOH溶液要煮沸，盡可能除去O2。(3)為了防止滴加NaOH溶液時(shí)帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再擠出NaOH溶液。(4)為防止Fe2＋被氧化，還可以向盛有FeSO4溶液的試管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有機(jī)物（植物油或苯），以隔絕空氣。(5)在容器內(nèi)充滿H2等氣體，保證無O2環(huán)境。實(shí)驗(yàn)裝置的改進(jìn)在容器內(nèi)充滿H2等還原性氣體在溶液上層鋪一層植物油或苯3、下列物質(zhì)不能通過化合反應(yīng)得到的是(

)A．Al(OH)3

B．Fe(OH)3

C．Al2O3

D．Fe3O44、下列實(shí)驗(yàn)方案可以得到白色純凈的Fe(OH)2的是(

)A．在Fe2(SO4)3溶液中加入過量的鐵粉，過濾，在濾液中加入過量的NaOH溶液B．將鐵粉與稀硫酸充分反應(yīng)，然后再加入過量的氨水C．在FeCl2溶液上加一層苯，然后將滴管插入到FeCl2溶液液面以下，慢慢滴加NaOH溶液(溶液中不能有