高中化學新教材必修1鐵及其化合物學案 (十八)

鐵及其化合物

【學習目標與素養(yǎng)】

1.宏觀辨識與微觀探析：結合真實情景中的應用和通過實驗探究，了解鐵及其氧化物、

氫氧化物的主要性質。結合真實情景中的應用和通過實驗探究，了解鐵鹽、亞鐵鹽的主要性質。

2.科學探究與創(chuàng)新意識：能依據教材給出的問題，設計簡單的實驗方案制備Fe（0H）2。

3.變化觀念：掌握Fe2+、Fe3+的檢驗方法及相互轉化。

4.科學態(tài)度與社會責任：了解鐵、鐵的氧化物、氫氧化物在生產、生活中的應用。了解

鐵鹽、亞鐵鹽在生產、生活中的應用。

【學習重難點】

學習并掌握鐵的單質、氧化物、氫氧化物、亞鐵鹽的性質。

熟練掌握鐵三角的關系。

【學習過程】

【第一課時】

（一）基礎知識填充

一、鐵的單質

1.鐵元素的存在

鐵元素在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位，主要以+2價和+3價化合物的形

態(tài)存在。

2.物理性質

鐵有延展性和導熱性,鐵能導電，但導電性不如銅和鋁。鐵能被磁體吸引。

3.鐵的化學性質

鐵元素性質活潑，有較強的還原性，主要化合價為+2價和+3價。

（1）鐵與非金屬單質、酸、鹽溶液的反應

占燃

八、、小''

①鐵與氯氣反應的化學方程式：2Fe+3cl2=====2FeC13。

△

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鐵與鹽酸（稀硫酸）反應的離子方程式：Fe+2H+===Fe2++H2T。

⑷鐵與硫酸銅溶液反應的離子方程式：Fe+C/+===Fe2++Cu。

（2）實驗探究鐵粉與水蒸氣的反應

還原鐵粉

肥皂*

實驗裝置

火柴償序

操作現(xiàn)象用火柴點燃肥皂液，聽到爆鳴聲,證明生成了旦2

在高溫下，鐵能與水蒸氣反應生成Fe3O4和H2,化學方程式為

實驗結論高溫

3Fe+4H2。（g）--------Fe3O4+4H2

二、鐵的重要化合物

1.鐵的氧化物

化學式FeOFe20sFe3O4

俗稱一鐵紅磁性氧化鐵

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

水溶性不溶不溶不溶

與鹽酸反應（離子方FeO+2H+==Fe2+Fe2O3+6H+==2Fe3+FesO4+8H+===Fe2++

程式）3+

+H2O+3H2O2Fe+4H2O

高溫

與CO的反應

Fe.vOy+yCO--------xFe+yCCh

點撥：FeO、FezCh屬于堿性氧化物，F(xiàn)e3（）4不屬于堿性氧化物。

2.鐵的氫氧化物

（1）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FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液。

①在FeCb溶液中滴入NaOH溶液，生成紅褐色沉淀,原因是：

Fe3++3OH—===Fe（OH）3］（填反應的離子方程式）。

②在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，生成白色沉淀，原因是Fe2++2OH===Fe（OH）21

（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)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3(填反應的化學方程式)。

思考：利用教科書中的方法制備Fe(OH)2時，為得到較為純凈的Fe(OH)2,可采取哪

些措施？

提示：①Fe2+溶液必須是新制的并放入鐵粉，防止Fe2+被氧化成Fe3+；②除去溶液中溶解

的02,方法是加熱煮沸NaOH溶液；③滴管末端插入試管內的液面以下；④必要時可在液面

上加植物油或苯進行液封。

(2)Fe(OH)2、Fe(OH)3的比較

Fe(OH)2Fe(OH)3

顏色和溶解性白色固體，不溶于水紅褐色固體，不溶于水

△

穩(wěn)定性在空氣中易轉化為Fe(OH)32Fe(OH)3---------Fe2O3+3H2O

__

+2++3+

與鹽酸反應Fe(OH)2+2H===Fe+2H2QFe(OH)3+3H===Fe+3H2Q

制備Fe2++20H===Fe(OH)21Fe3++30H==Fe(OH)31

化學方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

轉化

現(xiàn)象白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色,最終變?yōu)榧t褐色

C-)自學檢測

1.判斷正誤(正確的打“，錯誤的打“X”)

(D氧化鐵能與酸反應，所以可用于制作紅色染料()

(2)鐵與過量的硫粉共熱產物是Fe2s3()

(3)鐵在加熱條件下與液態(tài)水或水蒸氣均能反應()

(4)還原鐵粉與水蒸氣反應的裝置中濕棉花的作用是生成水蒸氣()

答案：(1)x(2)x(3)x(4)N

2.下列物質是紅棕色固體的是()

A.FeO

B.Fe?03

C.Fe3O4

D.Fe(OH)2

答案：B

3.在FeSCh溶液中滴入NaOH溶液，生成白色沉淀，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)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,該反應中氧化劑是,

還原劑是o

答案：C)2；Fe(OH)2

(三)重難點突破

實驗室制備Fe(OH)2裝置的改進

1.制備關鍵：防止Fe(OH)2與空氣中的氧氣接觸。

2.防止Fe(OH)2氧化的方法

(1)將配制溶液的蒸儲水煮沸，驅除溶液中的氧氣。

(2)將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入試管的亞鐵鹽溶液底部，并慢慢擠出NaOH

溶液。

(3)在亞鐵鹽溶液上面充入保護氣，如H2、N2、稀有氣體等。

(4)在亞鐵鹽溶液上面加保護層，如苯、植物油等。

3.裝置改進

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

必須使用鐵屑和6moi的硫酸，其他試劑任選。

A

填寫下列空白：

(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中應預先加入的試劑是,A中反應的離子

方程式是。

(2)實驗開始時先將止水夾E(填“打開”或“關閉”)，C中收集到氣體的主

要成分是O

(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程：-

(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:

解析：實驗開始時先打開止水夾E,讓生成的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。H2充滿B后關閉止水夾E,A中

的FeSO4溶液沿豎直長導管進入B瓶，與NaOH反應。

(1)+2+

答案：鐵屑；Fe+2H===Fe+H2t

(2)打開；H2

(3)關閉止水夾E,A中壓強增大，把FeSCU溶液壓入B瓶中進行反應

3

(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)

【第二課時】

(一)基礎知識填充

一、Fe*和Fe?+的檢驗

gKSCN”溶液呈紅色

(F^)KSCN＞溶液顏色無變化電生溶液變成紅色

二、Fe3+與Fe?+的轉化

1.實驗及現(xiàn)象

t氯水

溶液變成

紅色

2.反應的離子方程式

2Fe3++Fe===3Fe2+,2Fe2++Cb===2Fe3++2C「，F(xiàn)e3++3SCN-===Fe(SCN)3。

3.結論

3+鐵等弱還原劑2

Fve'氯氣等強氧化劑

思考：(1)FeCb溶液蝕刻印刷銅板的原理是怎樣的(用離子方程式表示)?

提示：2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+0

(2)分別寫出由FeC12生成Fe、FeCb的化學方程式。

提示：FeCl2+Zn===ZnCb+Fe,2FeC12+Cl2===2FeCl3。

(二)自學檢測

1.判斷正誤(正確的打“，錯誤的打“X”)

(1)用酸性KMnCU溶液檢驗FeCh溶液中是否含有FeCL()

(2)檢驗綠磯晶體(FeSO7H20)是否已氧化變質，可將綠磯晶體溶于稀硫酸后滴加KSCN

溶液，再觀察溶液是否變紅()

(3)向FeCh溶液中滴加適量的KSCN溶液，會產生紅色的沉淀()

(4)Fe2+可以被C12氧化為Fe3+,說明Fe?+具有氧化性()

答案：(1)x(2)<(3)x(4)x

2.隨著人們生活節(jié)奏的加快，方便的小包裝食品已被廣泛接受。為了延長食品的保質期，

防止食品氧化變質，在包裝袋中可以放入的化學物質是()

A.無水硫酸銅

B.硫酸亞鐵

C.食

D.生石灰

答案:B

解析：無水硫酸銅能吸收水分，不能防止食物被氧化，硫酸亞鐵具有還原性，可以作為防

止富脂食品氧化變質的物質，食鹽不能吸收水分，生石灰能防止食品受潮，但不能防止食品被

氧化。

3.A、B、C、D四種物質(或離子)均含有同一種元素，其中A是常見單質，它們之間

存在如圖所示的轉化關系：

若B、C均屬于鹽類,B溶液呈黃色，遇氨水能形成紅褐色沉淀；D是一種不溶性堿；B、

C中的陰離子均是C「，則A只有與(填分子式)反應才能得到B；實驗室制備的D

物質不穩(wěn)定，相應反應的化學方程式為o

解析：由B的性質知其是FeCh,故A是鐵，C是FeCL,D是Fe(OH)2,鐵只有與氯

氣反應才能得到FeCb；Fe(OH)2在空氣中易變質生成Fe(OH)3。

答案：Cl2；4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3

(三)重難點突破

重難點1：Fe2+>Fe3+>Fe的相互轉變——“鐵三角”

Fe

口2+，弱還原劑

Fe--------謝麗mFe3*

1.Fe只具有還原性，可以被氧化劑氧化為Fe2+、Fe3+

較弱氧化劑

-Fe2+

較強氧化劑L3+

Fe*Fe

如:CL'Bq、濃硫酸、稀硝酸(足量)等

氧化劑

---------0(FeO-FenO^)

O2.H2O(g)3八23,

△點燃

如：Fe+S=====FeS,Fe+2Fe3+===3Fe2+,Fe+Cu2H===Cu+Fe2+；2Fe+3cl2====

高溫

2FeCb,3Fe+4H20(g)====:Fe3C)4+4H2。

2.Fe2+既具有氧化性又具有還原性

強氧化劑

Fe3+

如：O2、CL、Br2、Hq、HNO,、KMnO(H-)、濃硫酸等

Fe2+4

還原劑

----------------------->Fe

加?CCOAlZn箋

△

2+3+2+2+

如：2Fe+C12===2Fe+2C1,Zn+Fe===Zn+FeFeO+C0====Fe+CO2o

3.Fe3+具有較強氧化性，可被還原為Fe2+或Fe

還原劑,F2+

如:Fe、Cu、「、S”等

Fe3+

還原劑

-------------------^Fe

如:C、CO、A1等

如：2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,

高溫

Fe2O3+3CO：2Fe+3co2,

高溫

FezCh+2Al=====2Fe+AI2O3。

典例訓練：

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（）

A.鋅粉

B.鎂粉

C.鐵粉

D.鋁粉

答案：C

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，并且會引入新的雜質鋅離子、鎂

離子或鋁離子等。

2.電子工業(yè)中，常用FeCb溶液腐蝕絕緣板上的銅箔，制造印刷電路板。某同學為了從腐

蝕廢液中回收銅，并重新獲得FeCb溶液，設計如下流程圖

過量--*■6.4g固體

過量L固體A典

的鐵討最勺體C

500mL廢液"一?溶液B^FeCh溶液

-溶液A------------------

請回答下列問題：

（1）FeCb溶液腐蝕銅箔反應的離子方程式為

（2）固體A的成分是,氣體C的化學式為。

（3）設計實驗方案證明FeCl3溶液中的金屬陽離子o

（4）反應消耗鐵粉11.2g,則廢液中Fe3+的物質的量濃度是o

解析：由工藝流程可知，廢液中應該含有FeCb、FeCb、CuCb,在廢液中加入過量的鐵粉，

FeCh溶液與Fe反應生成FeCb,Fe與CuCh反應生成Cu,即固體A是Fe和Cu的混合物，

液體A是FeCb。固體A中加入鹽酸，F(xiàn)e與鹽酸反應生成FeCb,過濾得到的6.4g的固體即為

金屬Cu,溶液B是FeCb,再通入氣體C得到FeCb,即氣體C可以是CI2。反應消耗的鐵粉

分別為與FeCh和CuCh的反應，根據CuCh+Fe===Cu+FeC12得n(Fe)=n(Cu)=64g.morl

=0.1moL則與氯化鐵反應消耗的鐵的物質的量為〃(Fe)=心g-丫/

56g-mol1

mol,根據2Fe3++Fe===3Fe?+得：n(Fe3+)=2〃(Fe)=2x0.1mol=0.2mol,c(Fe3+)

=0.4mol-L

答案：(1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+

(2)Fe、Cu；Cl2

(3)取少量溶液于試管中，滴加幾滴KSCN溶液，出現(xiàn)紅色

(4)0.4mol-L1

重難點2：Fe3\Fe2+的檢驗與除雜

1.Fe3\Fe2+的檢驗

Fe2+Fe3+

(1)觀察法淺綠色棕黃色

迅速

①現(xiàn)象：白色沉淀-----＞灰綠色

最終

-----＞紅褐色沉淀①現(xiàn)象：紅褐色沉淀

(2)加堿法

②反應：Fe2++2OH"===Fe(OH)2；②反應：Fe3++3OH===Fe(OH)3；

(NaOH)

(白色)；(紅褐色)

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)

3(紅褐色)

①現(xiàn)象:加入KSCN溶液無明顯現(xiàn)象，①現(xiàn)象：加入KSCN溶液，溶液變?yōu)?/p>

(3)加鹽法再滴入氯水變成紅色溶液紅色

(SCW)②反應：2Fe2++Cb===2Fe3++2Cr；②反應：Fe3++3SCN-===Fe(SCN)

Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3(紅色)3(紅色)

2.檢驗Fe2+的注意事項

(1)只含F(xiàn)e2+的溶液：檢驗Fe2+加入試劑的順序

KSCN溶液氧化劑

待測液------------＞不變色-------------＞紅色(含F(xiàn)e2+、不含F(xiàn)e3+)。

如氯水、H2O2

①加KSCN溶液前，防止加氧化性物質，使Fe2+被氧化。如H2O2、NOF(H+)等。

②氧化劑不能選用酸性KMnO4溶液,原因：酸性KMnO4溶液本身顯紫紅色，對Fe(SCN)

3紅色有干擾；酸性KMnO4溶液能氧化KSCN,溶液不變紅色，不能證明不含F(xiàn)e?+。

(2)同時含有Fe?+和Fe3+的溶液

Fe2+對檢驗Fe3+無干擾，可以滴加KSCN溶液檢驗Fe3+；Fe3+對檢驗Fe?+有干擾，不能采

用加KSCN溶液檢驗Fe2+,通常向溶液中滴加適量酸性KMnO4溶液，溶液紫紅色褪色說明含

WFe2+o

(3)檢驗鐵的氧化物中是否有+2價鐵時，正確的思路為

稀硫酸溶解酸性KMnO4溶液

少量固體----------->溶液------------------>紫色褪去。

ab

①步驟a中不能選用鹽酸，原因是酸性KMnCU溶液可以氧化鹽酸。

②步驟a中，不能選用稀硝酸，原因是稀硝酸可以將Fe2+氧化為Fe3+。

3.含F(xiàn)e2+、Fe3+的除雜問題

主要成分雜質除雜方法

FeCh(aq)FeCh(aq)加入氯水或H2O2

FeCh(叫)FeCh(aq)加過量鐵粉后過濾

FeCh(叫)CuC12(aq)加過量鐵粉后過濾

典例訓練：

3.選擇合適試劑完成甲、乙兩組實驗。

甲組：檢驗含F(xiàn)e3+的溶液中是否含有Fe2+；

乙組：檢驗含F(xiàn)e2+的溶液中是否含有Fe3+。

下列試劑及加入試劑順序能達到實驗目的的是()

'^劑

選項'\甲組乙組

A新制氯水、KSCN溶液NaOH溶液

B酸性KMnCU溶液KSCN溶液

CKOH溶液澳水

D澳水酸性KMnCU溶液

答案：B

解析：甲組，在Fe3+存在的條件下檢驗Fe2+,要排除Fe3+的干擾。所選試劑具備下列條

件：一是能與Fe2+發(fā)生有明顯現(xiàn)象的反應；二是與Fe3+不反應。澳水符合條件，實驗現(xiàn)象是澳

2++3+2+

水顏色變淺，酸性KMnO4溶液也符合條件：5Fe+MnO4+8H===5Fe+Mn+4H2O,實

驗現(xiàn)象是溶液紫色變淺。乙組，在Fe2+存在的條件下檢驗Fe3+,用KSCN溶液檢驗Fe3+即可，

Fe2+不會造成干擾。

4.硫酸亞鐵緩釋片可以補鐵、防治貧血，但存放不當很容易變質，藥片中的Fe2+被氧化

3+

生成FeO若將藥片配成溶液，需使用剛剛煮沸過又冷卻的蒸儲水，原因是

。實驗室檢驗Fe3+,除了可以用堿外，常用的試劑是（填化學

式）,若,則證明有Fe3+。

解析：硫酸亞鐵緩釋片溶于水時，藥片中的Fe2+易被水中溶解的02氧化為Fe3+,因此將

藥片配成溶液時，應預先將蒸儲水煮沸，以除去水中溶解的02；檢驗Fe3+,還可以用KSCN

溶液，F(xiàn)e3+與SCN-發(fā)生反應使溶液變紅色。

答案：防止水中溶解的氧氣氧化Fe2+；KSCN；溶液變成紅色

【反饋檢測】

第一課時

1.常溫下，將鐵片放入下列溶液中，不發(fā)生反應的是（）

A.稀硫酸

B.氯水

C.氫氧化鈉溶液

D.硫酸銅溶液

答案：C

解析：鐵與稀硫酸反應：Fe+H2SO4===FeSO4+H2T；氯水呈酸性、強氧化性可以和鐵反

應；鐵與硫酸銅發(fā)生置換反應：Fe+CuSO4===FeSO4+Cu；鐵與氫氧化鈉溶液不發(fā)生反應，

C項符合題意。

2.下列關于鐵與水蒸氣反應的說法中不正確的是（）

A.反應中有氫氣產生

B.此反應需在加熱條件下才能發(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

答案：C

解析：Fe與H20（g）反應生成Fe3O4,Fe的化合價為+2、+3。

3.有關鐵的氧化物的說法中，不正確的是（）

A.赤鐵礦主要成分是Fe2O3,FezCh是紅棕色的，常用作紅色油漆和涂料

B.Fe3O4是黑色晶體，其中;的鐵顯+2價，；的鐵顯+3價

C.FeO、Fe2O3、Fe3()4都不溶于水，但都能和鹽酸反應生成相應的鹽

D.FeO不穩(wěn)定，在空氣中加熱迅速被氧化成Fe2O3

答案：D

解析：FeO不穩(wěn)定，在空氣中受熱迅速被氧化成Fe3O4。

4.有關鐵的化合物的說法中，錯誤的是()

A.Fe(OH)2是一種黑色固體，不穩(wěn)定，在空氣中易被氧化轉變?yōu)榧t褐色

B.由圖示操作可制取Fe(0H)2

C.Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反應制得

D.Fe(OH)3膠體呈紅褐色、透明，能發(fā)生丁達爾效應

答案：A

解析：Fe(OH)2是一種白色固體，A錯誤；煤油能減少FeSCh溶液與氧氣接觸，可以避

免試管中部分氧氣對氫氧化亞鐵的氧化，B正確；鐵在氧氣中燃燒可生成Fe3O4,可通過化合

反應：4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3制取Fe(OH)3,C正確；Fe(OH)3膠體呈

紅褐色、透明，能發(fā)生丁達爾效應，D正確。

5.應用下列裝置，在硬質玻璃管中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱，并通入水蒸

氣，就可以完成高溫下“Fe與水蒸氣反應的實驗”。

請回答該實驗中的問題。

(1)實驗前必須對整套裝置進行氣密性的檢查,操作方法是

(2)圓底燒瓶中盛裝的是水，該裝置受熱后的主要作用是.

燒瓶底部放置了幾片碎瓷片，碎瓷片的作用是。

(3)酒精燈和酒精噴燈點燃的順序是___________________________________________

(4)干燥管中盛裝的物質可以是，作用是

（5）如果要在A的玻璃導管口處點燃該氣體，則必須對該氣體進行這一操作

的目的。

解析：（1）中學階段檢查裝置氣密性常用方法有兩種：一種是利用熱脹冷縮原理，另一種

是利用氣壓原理。氣壓原理一般只有涉及液體時才能用得到，這里顯然是利用熱脹冷縮原理。

利用熱脹冷縮原理時要注意步驟一定要完整，既要證明“熱脹”，也要證明“冷縮”。

（3）點燃加熱儀器的順序要考慮實驗的安全性和對實驗結果的影響，在本實驗中為了防

止鐵與空氣中的氧氣在加強熱的條件下反應，應該先點燃酒精燈，產生水蒸氣后，再點燃酒精

噴燈。（4）干燥管中盛裝的物質可以是堿石灰，作用是除去反應產生的氫氣中的水蒸氣。

答案：（1）將干燥管末端的導管A浸入水中，用酒精燈火焰微熱燒瓶底部，如果能觀察到

浸入水中的玻璃導管口有氣泡冒出，停止加熱后，玻璃導管內有水柱上升,且較長時間不會落，

則表明該套裝置的氣密性良好

（2）為硬質玻璃管內Fe與水蒸氣的反應實驗提供持續(xù)不斷的水蒸氣；防止暴沸

（3）先點燃酒精燈，產生水蒸氣后，再點燃酒精噴燈

（4）堿石灰；除去產物H2中的水蒸氣

（5）驗純；防止H2不純而發(fā)生爆炸

第二課時

1.下列關于Fe2+和Fe3+的敘述中，錯誤的是（）

A.Fe2+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

答案：D

解析：Fe3+溶液中滴入含SCN-的溶液，生成紅色可溶性物質，不是紅色沉淀。

2.下列離子方程式正確的是（）

A.將氨水滴入FeCb溶液中：Fe3++3OH===Fe（OH）