第一节 铁及其化合物
学业要求 | 核心素养对接 |
科室牌设计1.能列举、描述、辨识铁及其重要化合物的重要物理性质、化学性质及实验现象。 2．能利用氢氧化亚铁的性质，设计其制备方案。 3．能说明Fe2＋、Fe3＋的检验及其之间的相互转化。 4．能说明铁及其化合物的应用。 | 1.能利用氢氧化亚铁的性质，设计其制备方案，以培养学生科学探究与创新意识的素养水平。 2．利用Fe2＋、Fe3＋的检验及其之间的相互转化，培养学生变化观念与平衡思想的素养水平。 |
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[知 识 梳 理]
知识点一 铁的单质
如右图，铁在生活中有很多的用途，为什么铁有这么多的用途，铁有什么样的性质，请完成以下问题，答案就会揭晓：
1．物理性质
纯净的铁是光亮的银白金属，密度较大，熔点为1 535 ℃。纯铁的抗腐蚀能力很强，具有导热性、导电性、延展性，能被磁体吸引。粉末状时为黑
2．化学性质
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
(2)与CuSO4的反应
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。Fe与HCl、CuSO4的反应生成的是Fe2＋。
(3)与水蒸气的反应
现象：用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声。
结论：铁可与水蒸气反应，生成的气体为H2。
化学方程式：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
湿棉花的作用：提供反应所需水蒸气。
生成的Fe既有＋2价、又有＋3价。
3．铁元素在自然界的存在
人类最早使用的铁，是来自太空的陨铁。铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质的形态存在，但主要是以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中。铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。
知识点二 铁的重要化合物
氧化铁为什么能够用来调油漆的颜，铁的氧化物及其氢氧化物究竟有什么样的性质？
带着这个问题完成以下知识点：
1．铁的氧化物
化学式 | FeO | Fe2O3 | Fe3O4 纯净物 |
俗 称 | － | 铁红 | 磁性氧化铁 |
颜和状态 | 黑粉末 | 红棕粉末 | 黑晶体 |
铁的价态 | ＋2价 | ＋3价 | ＋2价、＋3价 |
水溶性 | 不溶 | 不溶 | 不溶 |
与盐酸反应 (离子方程式) | FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O | Fe2O3＋6H＋=== 2Fe3＋＋3H2O | Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O |
与CO的反应 | FexOy＋y COled驱动电路x Fe＋y CO2 |
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2.铁的氢氧化物 注意实验3－1
| Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
| 穿孔管 颜和溶解性 | 白固体，不溶于水 | 红褐固体，不溶于水 |
稳定性 | 在空气中易转化为Fe(OH)3 | 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O |
与盐酸反应 (离子方程式) | Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O | Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O |
制备 | Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ | Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ |
转化 | 化学方程式 | 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 |
现象 | |
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3.铁盐和亚铁盐
硫酸亚铁用于给植物补充铁元素，防止黄叶病，亚铁盐究竟有什么样的性质，它如何转换成三价铁离子？请完成以下知识点，答案就会揭晓：
(1)Fe2＋和Fe3＋的检验：实验3－2
(2)Fe2＋与Fe3＋的转化：
①实验及现象：实验3－3
溶液由棕黄变为浅绿―→溶液无明显变化―→溶液变成红。 ②反应的离子方程式：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
③结论：
Fe3＋Fe2＋。
(3)铁盐的净水作用：
向混有少量泥沙的浑水加入少量Fe2(SO4)3，浑水会变澄清。
微判断
(1)Fe3O4中铁的化合价有＋2和＋3价为混合物。( )
(2)FeO在空气中加热生成Fe2O3。( )
(3)磁铁矿的主要成分为Fe3O4。( )
(4)FeO和Fe2O3均为碱性氧化物。( )
(5)Fe2＋可以被Cl2氧化为Fe3＋，说明Fe2＋具有氧化性。( )
(6)向溶液中加KSCN溶液，溶液变红，说明溶液中不含Fe2＋。( )
答案 (1)× (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)×
微训练
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1．以下关于Fe2＋和Fe3＋的表达中，错误的选项是( )
A．Fe2＋的水溶液为浅绿
B．Fe3＋的水溶液为棕黄
C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性
D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红沉淀
解析 Fe步步紧
3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，生成红可溶性物质，不是红沉淀。 答案 D
2．回答以下问题：(1)实验室在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，常在溶液中加入少量的________。
(2)亚硝酸盐会使Fe2＋转变成Fe3＋，生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐的中毒，这说明维生素C具有________(填序号)。
a．酸性 b．碱性
c．氧化性 d．还原性
(3)在含有1 mol FeSO4的溶液中投入一小块金属钠，反应完全后，滤出沉淀并洗涤，然后在空气中灼烧沉淀得到的固体物质是________。
(4)Fe3O4与稀盐酸反应的化学方程式为___________________________
_____________________________________________________________。
答案 (1)铁粉 (2)d
(3)Fe2O3
(4)Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O
3．金属单质A可发生以下反应。试判断：
(1)A、B、C、D、E分别是(写化学式，B写主要成分)
A________、B________、C________、D________、E________。
(2)写出反应③和⑤的离子方程式：
③______________________________________________；
⑤______________________________________________。
解析 推断题的解题思路：根据物质的物理性质(特别是、态)和化学性质(相互转化关系、反应条件等)，出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。如此题中结合B、C的颜及与CuCl2溶液、稀盐酸反应的性质可推知A为Fe。
答案 (1)Fe Fe2O3 Fe3O4 Cu H2
(2)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
微思考
1．铁与Cl2反应、铁与盐酸的反应、铁与CuSO4的反应中，铁的化合价有何异同？为什么？
提示 Fe与Cl2，Fe ＋3价
Fe＋ Fe ＋2价
因为Cl2的氧化性强，HCl、CuSO4的氧化性弱。
2．[实验3－1]制备Fe(OH)2时应注意什么事项？
提示 利用教科书中的方法制备Fe(OH)2时，为得到较为纯净的Fe(OH)2，可采取以下措施：
①Fe2＋溶液必须是新制的并放入铁粉，防止Fe2＋被氧化成Fe3＋；②除去溶液中溶解的O2，方法是加热煮沸NaOH溶液；③滴管末端插入试管内的液面以下；④必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。
学习任务1服装吊牌制作 Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互转化——“铁三角〞
[情景素材]
上图是工业印刷电路板的制作流程图，其中“蚀刻〞这一步用的就是FeCl3溶液，请解释其反应机理，并回答以下问题。
(1)FeCl3溶液为什么能腐蚀铜而用于制造印刷电路板呢？
提示 2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2
(2)怎样由Fe制取FeCl2或FeCl3?
提示 ①Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2Fe＋3Cl22FeCl3
(3)由FeCl2生成Fe或FeCl3，你能写出其化学方程式吗？
提示 FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
Fe2＋、Fe3＋、Fe的相互转化——“铁三角〞
1．Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋
如：Fe＋SFeS，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋；2Fe＋3Cl22FeCl3，3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
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