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第三章 鐵 金屬材料
第一節(jié) 鐵及其化合物
課時(shí)2 鐵的重要化合物
課堂導(dǎo)入
我們之前學(xué)習(xí)過(guò)Fe(OH)3膠體的制備，你還記得制備方法嗎？
鐵的氫氧化物有幾種，還可以通過(guò)什么方法制備？
金屬氫氧化物的制備方法
1. 金屬單質(zhì)與水的反應(yīng)(比如氫氧化鈉)；
2. 金屬氧化物和水反應(yīng)(比如氫氧化鈣)；
3. 可溶性鹽和可溶性堿反應(yīng)(比如氫氧化銅)；
4. 通過(guò)電解法(例如氯堿工業(yè)，但暫不考慮)。
選擇方案
1. 鐵與水蒸氣反應(yīng)生成氧化物；
2. 鐵的氧化物不溶于水；
3. 可溶性鹽和可溶性堿反應(yīng)(可以反應(yīng))；
4. 暫未學(xué)習(xí)，不考慮。
課堂學(xué)習(xí)
根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，白色沉淀最終轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色，說(shuō)明Fe(OH)2被氧化為Fe(OH)3，這個(gè)過(guò)程中，能接觸到的氧化劑只有空氣中的氧氣。
鐵的氫氧化物
反應(yīng)物 FeCl3溶液和NaOH溶液 FeSO4溶液和NaOH溶液
反應(yīng)現(xiàn)象 生成紅褐色沉淀 產(chǎn)生白色絮狀沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色
離子方程式 Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓
實(shí)驗(yàn)結(jié)論 Fe(OH)2很不穩(wěn)定，在空氣中極易被氧化為Fe(OH)3 課堂學(xué)習(xí)
既然Fe(OH)2極易被氧化O2 ，那應(yīng)該用什么方法制取呢？
鐵的氫氧化物
應(yīng)該設(shè)法隔絕空氣中的氧氣，防止溶液與空氣接觸：
對(duì)NaOH溶液進(jìn)行煮沸處理，去除溶解氧；
在FeSO4溶液中加入少量Fe粉，防止FeSO4溶液被氧化；
將膠頭滴管伸入到液面以下，防止滴加過(guò)程中的溶解氧。
除了這幾種方法，還可以怎么改進(jìn)Fe(OH)2的制取？
還可以在水溶液的上方滴加一層苯或者煤油，因?yàn)槊芏容^小且與水不互溶，會(huì)浮在水溶液的上層，從而起到隔絕氧氣的作用。
課堂學(xué)習(xí)
這兩種實(shí)驗(yàn)裝置可以達(dá)到隔絕空氣的效果嗎，如果可以的話是怎么做到的？
鐵的氫氧化物
均利用了鐵粉和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的H2排盡裝置內(nèi)空氣，那是否要檢驗(yàn)裝置內(nèi)空氣是否被排盡，需要的話又如何進(jìn)行檢驗(yàn)?zāi)兀?br/>H2的驗(yàn)純方法：
收集H2于一支小試管中，靠近燃著的酒精燈，若發(fā)出尖銳的爆鳴聲，則證明H2不純，空氣沒(méi)有排盡。
課堂學(xué)習(xí)
Fe(OH)3不能通過(guò)Fe2O3和H2O反應(yīng)直接制得，那Fe(OH)3能夠通過(guò)反應(yīng)制得Fe2O3嗎？
鐵的氫氧化物
金屬氧化物的制取方法：
金屬和氧氣的氧化反應(yīng)(如氧化銅)；
金屬氫氧化物受熱分解(如氧化鎂) ；
金屬的碳酸鹽受熱分解(如氧化鈣) 。
Fe(OH)3受熱分解：2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
Fe(OH)2受熱也會(huì)分解嗎，對(duì)應(yīng)產(chǎn)物會(huì)是什么？
Fe(OH)2受熱分解：Fe(OH)2 = FeO + H2O (需要隔絕空氣)
若是蒸發(fā)FeCl2溶液，最終得到的固體產(chǎn)物會(huì)是什么？
得到紅棕色Fe2O3固體
課堂學(xué)習(xí)
Fe(OH)2和Fe(OH)3均不能溶于水，但可以溶于稀鹽酸或稀硫酸并與酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成對(duì)應(yīng)的鹽和水。
鐵的氫氧化物
稀硝酸具有強(qiáng)氧化性，若是與Fe(OH)2發(fā)生反應(yīng)，會(huì)將Fe元素氧化為+3價(jià)：
3Fe(OH)2 + 10H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO↑ + 8H2O
如果是鐵的幾種氧化物(例如FeO和Fe3O4)溶于稀硝酸呢？
3FeO + 4H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O
3Fe3O4 + 28H+ + NO3- = 9Fe3+ + NO↑ + 14H2O
Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2O
Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O
如果是和稀硝酸發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)物會(huì)不會(huì)有改變呢？
課堂學(xué)習(xí)
鐵的氫氧化物
物質(zhì) 氫氧化亞鐵 氫氧化鐵
化學(xué)式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
物理性質(zhì) 色態(tài) 白色固體 紅褐色固體
溶解性 難溶于水，能溶于酸 化學(xué)性質(zhì) 酸堿性 弱堿 稀鹽酸 Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2O Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O
稀硝酸 3Fe(OH)2 + 10H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO↑ + 8H2O Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O
穩(wěn)定性 不穩(wěn)定，易被氧化，制備時(shí)現(xiàn)象為產(chǎn)生白色絮狀沉淀，迅速變成灰綠色，最后變?yōu)榧t褐色4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 受熱易分解
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
課堂學(xué)習(xí)
鐵鹽與亞鐵鹽
除了鐵的氧化物和氫氧化物之外，鐵的兩種化合態(tài)還存著鐵鹽與亞鐵鹽，常見(jiàn)的鐵鹽有FeCl3、Fe2(SO4)3等，鐵鹽溶液一般顯棕黃色，常見(jiàn)的亞鐵鹽有FeCl2、FeSO4等，亞鐵鹽溶液一般顯淺綠色。
鐵在成人體內(nèi)的含量為4-5g，鐵也是人體必需微量元素中含量最多的一種。人體內(nèi)含鐵化合物主要分為兩類，一種是功能性鐵，其會(huì)參與氧的運(yùn)輸，另一種是儲(chǔ)存鐵，與一些酶分布于身體各器官。
體內(nèi)缺鐵會(huì)導(dǎo)致人的記憶能力、免疫能力和對(duì)溫度的適應(yīng)能力等生理功能下降，嚴(yán)重的還會(huì)發(fā)生貧血。所以我國(guó)已經(jīng)實(shí)施在某些醬油中加入鐵強(qiáng)化劑的措施，除此之外市面上也存在許多的補(bǔ)鐵劑，那如何確定補(bǔ)鐵劑里的鐵的存在形式呢？
課堂學(xué)習(xí)
鐵鹽與亞鐵鹽
如何檢驗(yàn)補(bǔ)鐵劑中鐵的存在形式(Fe2+和Fe3+)？
1. 觀察溶液顏色，F(xiàn)e3+溶液一般為棕黃色，F(xiàn)e2+溶液一般為淺綠色，但是當(dāng)溶液濃度稀的時(shí)候溶液顏色均很難觀察，且市面上補(bǔ)鐵劑里會(huì)混有干擾顏色，不易觀察。
2. 加入NaOH溶液，F(xiàn)e3+溶液會(huì)生成紅褐色沉淀，F(xiàn)e2+溶液會(huì)產(chǎn)生白色絮狀沉淀，然后迅速變?yōu)榛揖G色，最終變成紅褐色，但是同樣的當(dāng)溶液濃度較稀時(shí)生成沉淀的量少，不易觀察。
那存在著普遍適用的檢驗(yàn)方法嗎？
課堂學(xué)習(xí)
鐵鹽與亞鐵鹽
實(shí)驗(yàn)操作：
向兩支試管中分別加入少量的FeCl3溶液和FeCl2溶液，各滴入幾滴KSCN溶液，觀察并記錄現(xiàn)象。
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
FeCl3溶液變紅色；
FeCl2溶液無(wú)變化。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論：
KSCN(硫氰化鉀)溶液可以用來(lái)鑒別Fe2+和Fe3+。
課堂學(xué)習(xí)
鐵鹽與亞鐵鹽
通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，KSCN溶液會(huì)與Fe3+溶液反應(yīng)呈紅色，不與Fe2+溶液反應(yīng)，且反應(yīng)很靈敏，痕量即可有顏色變化，因此可以鑒別Fe2+和Fe3+。
反應(yīng)原理： Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3
那如何鑒別Fe2+溶液呢，又如何鑒別Fe2+和Fe3+的混合溶液呢？
也可以先滴加KSCN溶液，不變色，再滴加氯水，溶液變紅色，則說(shuō)明存在著Fe2+：
2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- (普遍適用)
在之前的學(xué)習(xí)中，F(xiàn)e2+具有還原性，可以被氧化劑氧化，所以可以用適量酸性KMnO4溶液鑒別，若酸性KMnO4溶液紫紅色褪去，則說(shuō)明存在著Fe2+：
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O (未知溶液不適用)
課堂學(xué)習(xí)
鐵鹽與亞鐵鹽
課堂鞏固
正誤判斷
1. Fe(OH)3不能利用化合反應(yīng)合成。
4. 向某溶液中先加氯水再加KSCN溶液，變紅說(shuō)明存在Fe2+。
2. Fe(OH)2易被氧化，制備時(shí)應(yīng)隔絕空氣。
3. 向某溶液中滴加酸性KMnO4溶液，褪色說(shuō)明存在Fe2+。
×
√
×
×
課堂鞏固
鐵鹽與亞鐵鹽
某溶液中可能同時(shí)著存在鐵鹽和亞鐵鹽，請(qǐng)你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。
思路分析：當(dāng)兩種離子混合時(shí)，如需證明兩種離子均存在應(yīng)當(dāng)分別進(jìn)行檢驗(yàn)，如可以先用適量酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)Fe2+的存在，再用KSCN溶液檢驗(yàn)Fe2+的存在。
取待測(cè)液于試管中，加入適量酸性KMnO4溶液，若酸性KMnO4溶液褪色，則證明溶液中含有Fe2+；
另取待測(cè)液于試管中，加入適量KSCN溶液，若溶液變紅，則證明溶液中含有Fe3+；
所以溶液中既存在Fe2+也存在Fe3+。
課堂鞏固
各物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如右圖所示，請(qǐng)完成下列問(wèn)題。
1. 寫出B和D的化學(xué)式
B_________；D _________
2. 寫出E轉(zhuǎn)變成F的化學(xué)方程式
—————————————
3. 寫出鑒別G溶液的操作和現(xiàn)象
—————————————————————————————
FeCl2
KCl
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
取待測(cè)液于試管中，加入適量KSCN溶液，若溶液變紅，則證明溶液中含有Fe3+
課堂小結(jié)
謝謝觀看
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