高中人教版化學必修第1冊 第3章 鐵 金屬材料學案

第三章鐵金屬材料

［情景切入］

人類在四千五百多年前就開始使用鐵器。鐵是目前產(chǎn)量最大，使用最廣泛的金屬。金屬

材料對于促進生產(chǎn)發(fā)展、改善人類生活發(fā)揮了巨大作用。讓我們走進教材，學習鐵、金屬材

料。

［知識導航］

本章從物質類別和元素化合價的角度認識物質間的轉化關系；認識不同類型合金的性能

和用途。本章知識在結構上分為二節(jié)：第一節(jié)主要學習鐵及其化合物一鐵的單質、鐵的重

要化合物；第二節(jié)主要學習金屬材料一鐵合金、鋁和鋁合金、新型合金、物質的量在化學

方程式計算中的應用。

［學法指導］

1.遷移應用?學新知

依據(jù)金屬的物理通性和化學通性，掌握鐵的物理性質和化學性質。

2.明確分類?學性質

從物質類別的視角，學習鐵的氧化物及鐵的氫氧化物的性質。

3.理解本質?重應用

從化合價變化的角度掌握Fe、Fe2\Fe3+的相互轉化關系。

4.把握內(nèi)涵?懂本質

從新的角度和視野去學習鋁及其氧化物可以與堿發(fā)生反應。

5.結合實踐?助理解

以金屬材料的發(fā)展為例，運用發(fā)展的觀點去學習合金的發(fā)展過程，正確認識化學的價值。

6.聯(lián)系實際?釋疑惑

知道金屬材料包括純金屬及其合金，了解合金的性能及用途。

第一節(jié)鐵及其化合物

第1課時鐵的單質、氧化物、氫氧化物

學習目標核心素養(yǎng)

1.了解單質鐵、鐵的氧化物性質及用途。1.通過對“鐵及其氧化物”的學習，培

2.通過實驗認識鐵單質與水蒸氣的反應的條件，養(yǎng)化學服務社會的責任意識。

加深對微觀原子結構決定物質宏觀性質的認識。2.通過對“鐵單質與水蒸氣反應”的學

3.掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制備原理及化學性質。習，培養(yǎng)宏觀辨識和微觀探究的能力。

新課情境呈現(xiàn)

純凈的鐵是光亮的銀白色金屬，密度較大，熔點為1535℃,沸點為2750℃。純鐵的抗

蝕力很強，它有良好的延展性和導熱性，導電性比銅、鋁差，能被磁鐵吸引。

鐵的化合物很多。鐵的氧化物主要有黑色的氧化亞鐵、紅棕色的三氧化二鐵和具有磁性

的黑色的四氧化三鐵。含有鐵元素的鹽有硫酸亞鐵、氯化鐵等。鐵的氫氧化物為氫氧化亞鐵

和氫氧化鐵。氫氧化亞鐵是白色固體，不溶于水，很不穩(wěn)定，容易被氧化。硫酸亞鐵與NaOH

溶液反應生成的氫氧化亞鐵沉淀，在空氣中迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。這是因為氫

氧化亞鐵被空氣中的氧氣氧化成了紅褐色的氫氧化鐵，發(fā)生的反應為：4Fe(OH)2+O2+

2H2O=4Fe(OH)3

4Fe(OH)2+02+2H2O=4Fe(OH)3

FeSO,7HqFeS04溶液Ee(OH)2Fe(OH)jFeCl,溶液FeClj-6H2O

一些鐵的化合物

以上化合物具有怎樣的性質，讓我們一起學習鐵的單質、氧化物、氫氧化物。

課前素能奠基

知識回顧

1.光亮的鐵絲在空氣中能否燃燒？鐵絲在純氧中燃燒的現(xiàn)象如何？請寫出相應的化學

方程式。

?鐵絲在空氣中不能燃燒。鐵絲在氧氣中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體。3Fe+

點燃

2C)2尸匕3。4。

2.將幾滴FeCh飽和溶液滴入沸騰的蒸儲水中，繼續(xù)加熱至液體呈—紅褐—色，停止

加熱。所得液體即為氫氧化鐵膠體

新知預習

一、鐵的單質

1.鐵元素的存在

(1)人類最早使用的鐵，是來自太空的一隕鐵_。鐵在自然界中以單質形態(tài)存在于隕鐵

中。鐵元素主要以―±2—價和介化合物的形態(tài)存在于礦石中。

(2)在地殼中鐵元素的含量僅次于3_、、硅,和鋁.，居第.四.位。鐵礦石的

主要成分是Fe2C)3，丹霞地貌的巖層因含*221—而呈紅色。

2.鐵的應用歷史

⑴我國在春秋一初年就掌握了冶鐵技術。一戰(zhàn)國一中期以后,鐵制工具在社會生產(chǎn)

中發(fā)揮了巨大的作用。

(2)現(xiàn)代工業(yè)煉鐵的原理是用還原的方法把鐵從鐵礦石中提煉出來?；瘜W方程式為

3co+Fe2O3^=2Fe+3co2。

3.物理性質

鐵有.延展性一和一導熱性，鐵能導電，但導電性不如銅和鋁。鐵能被磁鐵吸引。

4.鐵的化學性質

(1)鐵與非金屬單質、酸、鹽溶液的反應

與弱氧化劑反應

鐵有

具

還/如鹽酸、硫酸銅溶液

原

能

性

，

與

非

些

某

質

金

單

屬

溶

酸

鹽

、

液

應

反與強氧化劑反應

如氯氣~

①鐵與氯氣反應的化學方程式：2Fe+3cl2^^2FeCb

②加熱條件下，鐵與弱氧化性的S單質反應的化學方程式：Fe+S^^FeS

③鐵與稀鹽酸、稀硫酸反應的離子方程式：Fe+2H+=Fe2++H?t。

④鐵與硫酸銅溶液反應的離子方程式：Fe+Cu2'=Fe2++Cu。

(2)實驗探究鐵粉與水蒸氣的反應

還原鐵粉

濕棉花J

實驗裝置

液

1詼

■1燃著的火柴

操作現(xiàn)象用火柴點燃肥皂液，聽到爆鳴.聲,證明生成了H?

在高溫下，鐵能與水蒸氣反應生成H,化學方程式為3Fe+4H

實驗結論2

FegQ+dHzo

點撥：1.鐵在高溫條件下與水蒸氣反應。

2.實驗中濕棉花的作用是提供水蒸氣。

二、鐵的重要化合物

1.鐵的氧化物

化學式FeOFezChFesO4

俗稱鐵紅一.磁性氧化鐵一

顏色和狀態(tài).黑色粉末?紅棕色粉末.黑.色晶體

鐵的價態(tài).+2價.+3.價+2價、+3價

水溶性一不溶._不溶一_不溶.

+2++3++2+

與鹽酸反應(離FeO+2H=Fe+FezCh+6H=2Fe+Fe3O4+8H=Fe

+2Fe3++4HO

子方程式)H2O3H2Q_2

與co的反應

Fe.Qy+yCO—―xFe+j>CO2

點撥：FeO、FezCh屬于堿性氧化物，F(xiàn)esCU不屬于堿性氧化物。

2.鐵的氫氧化物(實驗探究鐵的氫氧化物的生成與轉化)

在兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeSCU溶液，然后各滴入NaOH溶液。

⑴在FeCb溶液中滴入NaOH溶液，生成.紅褐色一沉淀,原因是—及

^=Fe(OH)3；(填反應的離子方程式)。

(2)在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，生成.白色.絮狀沉淀,原因是

=Fe(OH，J(填反應的離子方程式),沉淀迅速變成灰綠色，最后會有紅褐色沉淀生成，

原因是4Fe(OH)，+O2+2H2O=4Fe(OH)3(填反應的化學方程式)。

(3)Fe(OH)2與Fe(OH)3的制備與性質

Fe(OH)2Fe(OH)3

顏色白色..紅褐色.

溶解性_難溶于水一一難溶于水一

制備Fe2++2OIT=Fe(OH)21Fe3++3OH——Fe(OH)31

性還原性.在空氣中迅速被。2氧化一

質不穩(wěn)定(隔絕空氣加熱)

2Fe(OH)3^^Fe2O3+3H

性Fe(OH)2^^-FeO+

與酸反

+2++3+

Fe(OHh+2H=Fe+2HFe(OH)3+3H=Fe+3HoQ

應

預習自測

1.判斷正誤(正確的打“J”，錯誤的打“義”)。

(l)Fe與氏0您)反應生成Fe2O3和H2(X)

(2)鐵有多種氧化物，且均為黑色固體(X)

(3)Fe3O4中的Fe化合價有+2和+3價，F(xiàn)esCU為混合物(X)

(4)Fe(OH)2和Fe(OH)3均為弱堿，均與鹽酸反應生成鹽和H2(D(V)

(5)Fe(OH)2易被溶解在溶液中的O2氧化為Fe(OH)3(V)

2.紅珊瑚棲息于200?2000米深的海域，產(chǎn)于臺灣海峽、中國南海，它與琥珀、珍珠

被統(tǒng)稱為有機寶石。

II

■

在中國，珊瑚是吉祥富有的象征，一直被用來制作珍貴的工藝品。紅珊瑚是無數(shù)珊瑚蟲

分泌的石灰質大量堆積形成的干支狀物，呈紅色是因為在海底長期積淀某種元素，該元素是

(B)

A.NaB.Fe

C.ZnD.Cu

解析：鈉元素形成的化合物中無紅色物質，A錯；鐵元素形成的氧化鐵呈紅色，珊瑚在

生長過程中吸收氧化鐵形成紅色，B正確；鋅的化合物中無紅色物質，C錯；海水中銅元素

含量低到儀器檢測不到，Cu2+在溶液中呈藍色，D錯。

3.下列變化中，加入鐵粉不可能實現(xiàn)的是(D)

A.Ag+—1-AgB.Fe3+—*Fe2+

+

C.H一?HTD.Fe(OH)2--Fe(OH)3

解析：鐵粉具有還原性，F(xiàn)e(OH)2到Fe(OH)3化合價升高，被氧化，所以選D。

4.下列關于鐵與水蒸氣反應的說法中不正確的是(C)

A.反應中有氫氣產(chǎn)生

B.此反應需在高溫條件下才能發(fā)生

C.生成的鐵的化合物中鐵全部呈+3價

D.該反應中水作氧化劑

解析：鐵與水蒸氣反應生成H2和Fe3C)4,Fe3()4中鐵元素呈+2、+3價，反應中水作氧

化劑，鐵作還原劑，所以選C。

課堂素能探究

知識點

Fe(OH)3和Fe(OH)2的實驗室制法

問題探究：在兩支試管里分別加入少量的FeCb和新制FeSCU溶液，然后滴入NaOH溶

液，觀察并記錄現(xiàn)象。

FeCb溶液新制FeSCU溶液

NaOHt

一溶液］

實驗r；_NaOH

0溶液

0新制FeS()4

操作田’溶液

FeCl3

y溶液乙

甲

思考探究下列問題：

1.兩試管中有什么現(xiàn)象？久置于空氣中又有什么現(xiàn)象？

2.在制備Fe(OH)2時，為什么要用新制的FeSCU溶液并將吸有NaOH溶液的膠頭滴管

尖嘴插入液面以下？

3.在實驗中，若想長時間觀察到生成的白色Fe(OH)2沉淀，除使用新制FeSCU溶液外,

還應創(chuàng)造一個怎樣的反應環(huán)境？

探究提示：1.甲中生成紅褐色沉淀，久置不變色；乙中生成白色沉淀，且沉淀迅速變成

灰綠色，過一段時間后有紅褐色物質生成。

2.用新制的FeSO4溶液為了防止Fe2+被氧化成Fe3+；滴管尖嘴插入液面以下是為了防

止生成的Fe(OH)2與。2接觸而被氧化。

3.因為Fe(OH)2易被氧氣氧化而發(fā)生顏色變化，故應盡可能創(chuàng)造無氧環(huán)境以防止

Fe(OH)2被氧化。

知識歸納總結：

1.防止Fe(OH)2氧化的方法

(1)含F(xiàn)e2+的溶液必須是新制的，并放入Fe粉，以防Fe?+被氧化成Fe3+。

⑵除去溶液中溶解的。2,其方法是加熱煮沸NaOH溶液。

⑶長膠頭滴管末端插入試管內(nèi)的液面以下。

(4)在FeSO4溶液液面上加植物油或苯進行液封。

(5)在容器內(nèi)充滿H2等氣體，保證無02環(huán)境。

2.實驗室制備Fe(OH)2裝置的改進

②③

改進后裝置①優(yōu)點:

配制溶液的蒸儲水煮沸，除去溶解的氧氣,然后用苯液封，防止空氣溶解，裝有NaOH

溶液的滴管插入液面下慢慢擠出溶液，這些操作均能防止Fe(OH)2與氧氣接觸，避免其被氧

化，因此能較長時間觀察到白色沉淀。

裝置②優(yōu)點：

鐵粉與稀硫酸反應生成的氫氣排除了裝置內(nèi)的空氣，同時試管內(nèi)剩余的氫氣起到保護氣

的作用，防止了Fe(0H)2與氧氣接觸，避免其被氧化，因此能較長時間觀察到白色沉淀。

■典例下列各圖示中能較長時間看到Fe(0H)2白色沉淀的是(B)

A.①②B.①③

C.②③D.①②③

解析：因為Fe(OH)2易被氧氣氧化成Fe(OH)3,故要長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀，

就要排除裝置中的空氣或氧氣。裝置①是先用比將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2

處在氫氣的保護中；③中液面上加苯阻止了空氣進入；②由于能接觸到空氣，故不能較長時

間觀察到白色沉淀。

〔變式訓練〕

二一NaOH溶液

W-FeS()4溶液

下列關于氫氧化亞鐵及其制備方法的敘述中，不正確的是(B)

A.氫氧化亞鐵易被空氣氧化

B.氫氧化亞鐵為灰綠色絮狀沉淀

C.可利用如圖所示裝置制備氫氧化亞鐵

D.實驗中所用氫氧化鈉溶液應預先煮沸

解析：氫氧化亞鐵(純凈的)是白色絮狀沉淀，易被氧氣氧化，B項錯誤；實驗室可利用

亞鐵鹽溶液與堿溶液反應制備氫氧化亞鐵，例如用FeSC)4溶液與NaOH溶液反應來制備

Fe(OH)2,為了防止Fe(OH)2被溶解在溶液中的氧氣氧化，所用氫氧化鈉溶液應預先煮沸將

氧氣排出，然后利用題給裝置制備Fe(OH)2,且滴加NaOH溶液的膠頭滴管應插入FeSO4

溶液中，當制得的Fe(OH)2部分被氧化時，沉淀呈灰綠色。故A、C、D三項均正確。

名師博客呈現(xiàn)

鐵及其化合物的性質在運用中的常見誤區(qū)

誤區(qū)1：誤認為Fe3()4是混合物。Fe3C)4可寫成FeOFezCh的形式，但只含有一種成分，

故為純凈物，屬于復雜氧化物。

誤區(qū)2：誤認為Fe與Cb反應的產(chǎn)物可能為FeCL或FeCb°Fe與CL反應的產(chǎn)物是FeCb，

與CL量的多少無關，反應Fe+2Fe3+=3Fe2+只能在溶液中進行。

誤區(qū)3：誤認為Fe與酸的反應都是置換反應。Fe與非氧化性酸的反應是置換反應，生

成鹽和H2，與氧化性酸(如HNO3、濃H2so0的反應不是置換反應，不能生成H2。

誤區(qū)4：誤認為FezCh、Fe(OH)3與HI(已知：HI溶液具有強酸性，「具有還原性)的反

應屬于復分解反應。Fe2O3,Fe(0H)3與HI的反應并非簡單的復分解反應，而是氧化還原反

+2+

應，如2Fe(OH)3+6H+2I-=2Fe+l2+6H2O。

課堂達標驗收

1.常溫下，將鐵片放入下列溶液中，不發(fā)生反應的是(C)

A.稀硫酸B.氯水

C.氫氧化鈉溶液D.硫酸銅溶液

解析：稀H2SO4、硫酸銅溶液均與Fe發(fā)生置換反應，氯水中有H+,也能與Fe反應,

所以選c。

2.如圖所示裝置可用來制取和觀察Fe(0H)2在空氣中被氧化時顏色的變化。實驗時必

須使用鐵屑和6mol-L1的硫酸，其他試劑任選。

填寫下列空白：

(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中應預先加入的試劑是一鐵屑一,A中反應的離

子方程式是Fe+2H+=Fe2++H?t。

(2)實驗開始時先將止水夾E_打開一(填“打開”或“關閉”)，C中收集到氣體的主要

成分是H2。

(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程：關閉止水夾成使FeSCU溶液壓入B瓶中進行反

應—O

(4)拔去裝置B中的橡皮塞，使空氣進入，寫出有關反應的化學方程式：4Fe(OH)2+

O2+2H2O=4Fe(OH)3。

解析：實驗開始時先打開E,讓H2把A、B裝置中的空氣排出，讓Fe(OH)2在H2氣氛

中生成，以便較長時間觀察Fe(OH)2的顏色。印充滿B后關閉E,A中的FeSCU溶液沿豎

直長導管進入B瓶，與NaOH反應。空氣進入裝置B后，F(xiàn)e(OH)2被氧化為Fe(OH)3。

3.已知FesCU是一種復雜的化合物，其化學式可改寫為FeOFezCh。對于Fe與水蒸氣

反應后的黑色物質，有三個學習小組提出了三種不同的猜想，以下是小組同學進行的實驗猜

想與探究，請你根據(jù)小組的思路與提示完成相關空白。

實驗之前查閱資料得知Fe3+的鹽溶液遇到KSCN溶液時，溶液變成紅色，而Fe?+遇

KSCN溶液無明顯變化。

【猜想】甲組：黑色物質是FeO

乙組：黑色物質是FesCU

丙組：.黑色物質是FeO和Fe3O4的混合物.。

【實驗探究】

(1)丙組認為用一種簡單定性的方法即可判斷甲組的正誤：取生成的黑色物質少許于燒

杯中，加稀鹽酸使其完全溶解，再加KSCN溶液以檢驗Fe3+,觀察到溶液有無出現(xiàn)—紐

魚—現(xiàn)象即可判斷。

(2)乙組認為可通過定量測定來確定生成的黑色物質的組成，以驗證該組猜想正確。取

生成的黑色物質2.32g溶解于適量稀鹽酸后，加入新制氯水，加入氯水后反應的離子方程式

為2Fe2++Cb=2Fe3++2C「,再加入足量NaOH溶液后，過濾、洗滌、烘干、灼燒、

稱量，若稱得固體質量為2.4匕，即可判斷乙組同學猜想正確。

解析：Fe的氧化物有FeO、Fe2O3,Fe3O4,其中FezCh是紅棕色固體，F(xiàn)eO、FesCU是

黑色物質；黑色物質若為純凈物，可能為FeO,也可能為Fe3CU,若是混合物，則為FeO和

Fe3O4的混合物。

(l)Fe3+遇SCPT,溶液變?yōu)榧t色，所以向溶液中加入KSCN溶液，若觀察到溶液無紅色

出現(xiàn)，即可判斷無Fe3+,即原黑色物質為FeO。

(2)金屬氧化物溶于鹽酸后，向該溶液中通入CL,由于氯氣有氧化性，會與溶液中的Fe?

+發(fā)生氧化還原反應：2Fe2++Cb=2Fe3++2C「；向反應后的溶液中加入足量的NaOH溶

液,發(fā)生沉淀反應：Fe3++3OH-=Fe(OH)3I,將沉淀過濾、洗滌、烘干、灼燒，發(fā)生分

解反應：2Fe(OH)3^^Fe2O3+3H2。。若乙組同學猜想正確，則2.32g全為Fe3()4,其物質

232e

的量為〃(Fe3O4)=五言初=0.01mol,根據(jù)鐵元素守恒，可得九(Fe203)=(0.01molX3H2

-1

=0.015mol,稱得固體質量為m(Fe203)=0.015molX160g-mol=2.4go

第2課時鐵鹽和亞鐵鹽

學習目標核心素養(yǎng)

1.結合實驗探究，掌握Fe、Fe2\Fe31.通過對“Fe、Fe3\Fe?+相互轉化”的學習，強

+相互轉化的途徑?；兓^念。

2.通過實驗學會Fe2\Fe3+的檢驗方2.通過對“Fe2+、Fe3+的檢驗”的學習，提升實驗

法。探究能力和創(chuàng)新意識。

3.了解鐵鹽、亞鐵鹽的主要性質及其3.通過對“鐵鹽、亞鐵鹽”的學習，培養(yǎng)證據(jù)推

在生產(chǎn)、生活中的應用。理意識。

新課情境呈現(xiàn)

滴加氯水生成的F/

加有

生成的Fe*酸性KMNO4在溶液里

KSCN溶液的-----與SCN-結溶液顯黃色

FeSO4溶液合使溶液

呈現(xiàn)紅色

FeSO4溶液與氯水的反應FM溶液與酸性KMnCh溶液的反應

在一定條件下鐵鹽和亞鐵鹽是可以相互轉化的。讓我們走進教材學習鐵鹽和亞鐵鹽。

課前素能奠基

新知預習

一、Fe?+和Fe3+的檢驗

KSCN

QFe3M--------溶液呈_______

KSCN*溶液顏色無變化氯水■溶液變成

二、Fe2+與Fe3+的轉化

1.實驗及現(xiàn)象

=

M

F

0Ii

三

d

溶液由棕黃色一?溶液無明顯—?溶液變成紅色

變?yōu)闇\綠色變化

2.反應的離子方程式

2Fe*+Fe=3Fe2+,

Fe3++3SCN-=Fe(SCN)a

2Fe?++C”=2Fe3++2C廠

3.結論

3+鐵等還原劑2+

氯氣等強氧化劑“e

預習自測

1.除去FeCL溶液中少量的FeCb，最好的辦法是(D)

A.加入氫氧化鈉溶液B.通入氯氣

C.加入銅粉D.加入鐵粉

解析：因為2FeCb+Fe^=3FeC12,加鐵粉既不引入雜質，又能除掉Fe3+。

2.下列關于Fe2+和Fe3+的敘述中，錯誤的是(D)

A.Fe?+的水溶液為淺綠色

B.Fe3+的水溶液為黃色

C.Fe3+具有氧化性，F(xiàn)e2+具有還原性

D.Fe3+溶液中滴入含SCN一的溶液，立即出現(xiàn)紅色沉淀

解析：Fe3+與SCN-反應生成的Fe(SCN)3為紅色易溶于水的物質，不是沉淀。

3.已知如下三個實驗均能發(fā)生化學反應：

將鐵釘放入硫酸銅溶液中向硫酸亞鐵溶液中滴入幾滴氯水將銅絲放入氯化鐵溶液中

下列判斷正確的是（A）

A.實驗①中鐵作還原劑

B.實驗②中Fe2+既顯氧化性又顯還原性

C.實驗③中發(fā)生的是置換反應

D.上述實驗證明氧化性：Fe3+>Fe2+>Cu2+

解析：鐵釘與硫酸銅溶液發(fā)生反應，F(xiàn)e+CuSO4=Cu+FeSO4,鐵作還原劑，A正確；

硫酸亞鐵溶液于氯水發(fā)生反應，2Fe2++Cb=2Fe3++2C「，F(xiàn)e?+顯還原性，B錯誤；銅絲

與氯化鐵溶液發(fā)生反應2FeC13+Cu=2FeCb+CuC12,產(chǎn)物中沒有單質生成，不是置換反應，

C錯誤；氧化性順序為Fe3+>Cu2+>Fe2+,D錯誤。

4.下列物質反應后一定有+3價鐵生成的是（B）

①過量的Fe與Cl2反應②Fe與過量稀硫酸反應

③FeCb溶液中通入少量Cl2@Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中

A.①B.①③

C.①②③D.①②③④

解析：①中的CL氧化性強，它能將鐵氧化為+3價，由于不是在溶液中反應，因此過

量的鐵不會將氯化鐵還原。②中Fe與稀硫酸反應只能生成Fe2+。③在溶液中Fe2+被CL氧

化生成Fe3+。④中首先發(fā)生Fe與鹽酸生成FeCL,FezCh與鹽酸生成FeCb的反應，但題中

未給出反應物間相對量的關系，若鐵是足量的，則能將生成的FeCL全部還原為FeCb。

課堂素能探究

知識點

Fe、Fe?+、Fe3+的相互轉化——“鐵三角”

問題探究：鐵元素有三種價態(tài)：0價、+2價和+3價，這三種價態(tài)的鐵在一定條件下

可相互轉化，我們稱之為鐵三角：

弱還原劑

強氧化劑

分析上圖，思考下列問題:

1.不同價態(tài)鐵元素之間轉化的條件是什么？

2.實驗室制取FeCL溶液時為什么要加入少量鐵屑？

探究提示：1.由高價態(tài)轉化低價態(tài)需要還原劑，由低價態(tài)轉為高價態(tài)需要氧化劑。

2.加入鐵屑能防止Fe2+被氧化成Fe3+。

知識歸納總結:

1.Fe只有還原性，可以被氧化成+2或+3價的鐵:

較弱氧化劑r2+

-------------------------------------?I'e

+

如I2AS,H、Cu"、Fe"等

較強氧化劑

一如CLBia、稀硝酸(足量)等

氧化劑

FeO(FeO,FeO)

0八七0等3423

+2+

如Fe+2H=H2t+Fe

占燃

2Fe+3cl2^^2FeCb

3Fe+4H2O=^=Fe3O4+4H2=

2.Fe2+既有氧化性又有還原性:

強氧化劑,3+

如C12、Br2、HN()3、HCl()等(，

Fe"一

還原劑，、

如C、Al、Zn、CO等

如2Fe2++C12=2Fe3++2C廠

Zn+Fe2+=Fe+Zn2+

FeO+CO=^=Fe+CO2

3.Fe3+具有較強的氧化性，可被還原為+2價或0價的鐵:

,還原劑：

如Cu、Fe等

Fe3+-

還原劑,.

如C、A1、CO等e

如2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,

3C0+Fe203^^2Fe+3C02o

Fe2O3+2Al=^=2Fe+A12O3

■典例1下圖是物質間發(fā)生化學反應時顏色的變化情況，下列選項中正確的是

C)

I白淀I

N

I紅褐色沉淀硫酸，溶液1~匚1淺綠色溶液I

Q

|紅色溶液|

MNPQ

銅石蕊試液

ANH3H2OBa(OH)2

BNaBaChFeOKSCN

CNaOH鋅粉KSCN

Ba(NO3)2

石蕊試液

DNaHCO3MgCbFe

解析：硫酸鐵與Ba(0H)2反應生成硫酸根白色沉淀和Fe(0H)3紅褐色沉淀，A項錯誤；

硫酸鐵與FeO不反應，且FeO難溶于水，B項錯誤；物質間發(fā)生化學反應時顏色的變化情

況符合圖示，C項正確；硫酸鐵與MgCh溶液不反應，D項錯誤。

〔變式訓練1〕硫酸亞鐵溶液含有雜質硫酸銅和硫酸鐵，為除去雜質，提純硫酸亞鐵，

應該加入下列物質中的(C)

A.鋅粉B.鎂粉

C.鐵粉D.鋁粉

解析：鐵粉可將硫酸鐵轉化為硫酸亞鐵，將硫酸銅轉化為硫酸亞鐵和單質銅，然后過濾

即可提純硫酸亞鐵，鋅、鎂、鋁都有可能將亞鐵離子置換成鐵，還會引入新的雜質鋅離子、

鎂離子、鋁離子等。

知識點二

Fe3\Fe2+的檢驗方法

問題探究：如何證明FeSCU溶液是否變質？

探究提示：變質的FeSCU溶液中含有Fe3+。用潔凈的試管取少量(1?2mL)的樣品溶液,

向其中滴入KSCN溶液1?2滴，若溶液立即顯紅色證明含有Fe3+,即該溶液已變質。

知識歸納總結：

Fe3+>Fe?+的檢驗方法

1.用KSCN溶液和氯水：

(1)流程：

—加KSC『無明顯現(xiàn)象型二溶液變紅色——*Fe2+

俗故溶液L溶液變紅色—>Fe"

⑵有關反應：Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(紅色)

2+3+

2Fe+Cl2=2Fe+2C「

2.用NaOH溶液：

(1)流程：

A色沉淀—>灰綠色

溶液加溶液廠—>紅褐色一>Fe2+

」紅褐色沉淀一>Fe3+

3+

(2)有關反應：Fe+3OH^=Fe(OH)3I(紅褐色沉淀)

2+

Fe+2OH=Fe(OH)2I(白色沉淀)

4Fe(OH)2+02+2H,0=4Fe(OH)3

3.含F(xiàn)e2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe?+的檢驗

溶液變紅色，

混合溶液滴加KSCN溶液一、乂口口._3+

--------說明含有Fe3+

滴加酸性KMnCU溶液紫紅色

混合溶液■而4褪去，說明含有Fe2+

典例2某同學為了檢驗家中的一瓶補鐵藥(成分為FeSCU)是否變質，查閱了有

關資料，得知SCN，F(xiàn)e2+能被酸性KMnCU溶液氧化而使酸性KMnCU溶液褪色，并結合己

學的知識設計了如下實驗:

①將藥片除去糖衣研細后溶解、過濾。

②取濾液分別加入兩支試管中，在一支試管中加入酸性KMnO4溶液，在另一支試管中

加入KSCN溶液。

請完成下列問題：

(1)若滴入酸性KMnCU溶液后褪色，滴入KSCN溶液后不變紅，結論是.補鐵藥沒有變

質.。

(2)若滴入酸性KMnCU溶液后不褪色，滴入KSCN溶液變紅，結論是.補鐵藥完全變質

(3)若滴入酸性KMnCU溶液后褪色,滴入KSCN溶液變紅,結論是補鐵藥部分變質一。

(4)不能一(填“能”或“不能”)將酸性KMnCU溶液和KSCN溶液滴入到同一支試管

中進行驗證，原因是酸性KMnCU溶液呈紫紅色，影響Fe3+的檢驗；KSCN具有還原性，

影響Fe2+的檢驗一。

解析：加入酸性KMnCU溶液褪色說明含有Fe2+,而加入KSCN溶液變紅則說明含有

Fe3+,所以前三問的答案很容易得出。第(4)問中的原因可歸納為兩條，一是酸性KMnCU溶

液呈紫紅色，影響Fe3+的檢驗；二是KSCN具有還原性，可以被酸性KMnCU溶液氧化，影

響Fe?+的檢驗。

〔變式訓練2〕下列物質與鐵反應后的生成物，能與KSCN溶液作用生成紅色溶液的是

(B)

A.鹽酸B.氯氣

C.CuS04溶液D.稀硫酸

解析：鐵離子能和KSCN溶液反應而使溶液顯紅色，A中生成氯化亞鐵，B中生成氯

化鐵，C中生成硫酸亞鐵，D中生成硫酸亞鐵。

名師博客呈現(xiàn)

Fe2+和Fe3+的檢驗方法總結：

依據(jù)Fe3+和Fe2+的性質，檢驗或區(qū)別Fe3+?Fe?+的方法有很多，除加KSCN溶液和

NaOH溶液的方法外，簡便易行的方法還有：

(1)觀察溶液顏色法

L溶液呈淺綠色-Fe2+

觀察溶液的顏色一

」溶液呈棕黃色一Fe3+

(2)淀粉碘化鉀法

滴在淀粉碘丁變藍色一+

化鉀試紙上無明顯現(xiàn)象-Fe2+

⑶酸性KMnCU溶液(濱水)法

加入少量酸性一■褪色—>Fe2+

KMn()4溶液(濱水):不褪色一＞Fe3

(4)銅片法

L溶液變藍—Fe3

插入銅片一

」無明顯現(xiàn)象-Fe2+

(5)亞鐵氟化鉀溶液和鐵氟化鉀溶液是檢驗Fe3+和Fe?+的特征試劑:

Fe3+K4F0溶液藍色沉淀

Fe2+K'Fa溶液藍色沉淀

〔即時訓練〕

某小組在驗證反應“Fe+2Ag+=Fe2++2Ag”的實驗中檢測到Fe3+,發(fā)現(xiàn)和探究過程

如下。

向硝酸酸化的0.05moLL一硝酸銀溶液(pH^2)中加入過量鐵粉，攪拌后靜置，燒杯底

部有黑色固體，溶液呈黃色。

①取少量黑色固體,洗滌后，_加硝酸加熱溶解固體，再滴加稀鹽酸，產(chǎn)生白色沉淀一(填

操作和現(xiàn)象)，證明黑色固體中含有Ag。

②取上層清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，產(chǎn)生藍色沉淀，說明溶液中含有Fe?+。

③針對“溶液呈黃色”，甲認為溶液中有Fe3+,乙認為鐵粉過量時不可能有Fe3+,乙

依據(jù)的原理是2Fe3++Fe=3Fe2+(用離子方程式表示)。

解析：②K3[Fe(CN)6]是檢驗Fe2+的試劑，產(chǎn)生藍色沉淀說明溶液中含有Fe?+。

課堂達標驗收

1.要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+而可能含有Fe2+,進行如下實驗操作時，最佳順序為(C)

①加入足量氯水②加入足量酸性KMnCU溶液③加入少量NRSCN溶液

A.①③B.③②

C.③①D.①②③

解析：在該溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不變紅色，證明無Fe3+存在，再加

入足量氯水，將Fe?+氧化成Fe3+,溶液變?yōu)榧t色。KMnCU溶液呈紫紅色，溶液顏色變化不

明顯，所以不能用酸性KMnCU溶液檢驗。

2.下列除雜的操作不正確的是(C)

A.MgCL溶液中混有少量FeCb：加入足量鎂充分反應后過濾

B.FeCb溶液中混有少量FeCb：加入過量鐵粉充分反應后過濾

C.CuC12溶液中混有少量FeCb：加入NaOH溶液充分反應后過濾

D.CuCL溶液中混有少量FeCb：先加入H2O2將Fe2+氧化成Fe3+,再加入CuO充分反

應后過濾

解析：CuCl2與FeCl3混合溶液中加入NaOH溶液同時反應，CuCl2+

2NaOH=Cu(OH)2I+2NaCl,FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3；+3NaCl,所以選C。

3.通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析推理得出正確的結論是化學學習的方法之一。對下列

實驗事實的解釋正確的是(D)

選項操作、現(xiàn)象解釋

向KI—淀粉溶液中加入FeCb溶液,溶液

AFe3+能與淀粉發(fā)生顯色反應

變藍

把生鐵放置于潮濕的空氣中，鐵表面有一

B鐵在潮濕的空氣中易生成Fe(OH)3

層紅棕色的斑點

C向鹽酸中加入少量鐵粉，有氣泡產(chǎn)生說明Fe被氧化為Fe3+

新制Fe(OH)2露置于空氣中一段時間，白

D說明Fe(OH)2易被。2氧化成Fe(OH)3

色物質變成了紅褐色

解析：A項，2Fe3++21=2Fe2++l2,L與淀粉發(fā)生顯色反應，A錯；B項，紅棕色斑

2+

點是Fe2O3,B錯；C項，鹽酸與鐵粉反應生成Fe,C錯；D項，F(xiàn)e(OH)2在空氣中發(fā)生

反應4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,D正確。

4.已知A是一種常見金屬，F(xiàn)是一種紅褐色沉淀。試根據(jù)圖中轉化關系，回答下列問

題。

鹽酸

r-J-|NaOHr—1

中彘目HicJA山

------------[DpSOHfT]------------1

-X-

(1)寫出A、C、F、G的化學式：

A.Fe,C.FeCb,F.Fe(OH)3，GFeQ。

(2)檢驗D中陽離子的方法.取少量D溶液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，若溶液變

紅色，證明有Fe?+。

(3)保存C溶液時要加固體A的原因是.防止Fe2+被氧氣氧化一。

(4)寫出下列轉化的離子方程式或化學方程式。

①A-C：Fe+2H+=Fe2++H2t:

②C—D：2Fe2++Cb=2Fe3++2C廠。

解析：(1)A是一種常見金屬，F(xiàn)是一種紅褐色沉淀，由轉化關系可知，F(xiàn)為Fe(OH)