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第一節(jié) 鐵的多樣性
鐵、鐵的氧化物和鐵的氫氧化物
目 錄
鐵單質(zhì)的性質(zhì)
鐵的氧化物的性質(zhì)
鐵的氫氧化物的性質(zhì)
交流 · 研討
從物質(zhì)類別和鐵元素化合價(jià)的角度分析，鐵單質(zhì)、鐵的各種氧化物、鐵的兩種氫氧化物分別可能具有哪些性質(zhì)？為什么？
鐵
氧化物
鐵元素的化合價(jià)
物質(zhì)類別
預(yù)測(cè)性質(zhì)
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
單質(zhì)
0價(jià)
還原性
氧化性
氫氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
氧化物
氧化性、還原性
+3價(jià)
+2價(jià)
還原性
+2、+3價(jià)
Fe(OH)3
Fe(OH)2
堿
+2價(jià)
+3價(jià)
還原性
氧化性
鐵單質(zhì)的性質(zhì)
一、鐵單質(zhì)的性質(zhì)
純凈的鐵為光亮的　 　色金屬，密度較大，熔點(diǎn)為1 538 ℃。
純鐵有很強(qiáng)的抗腐蝕力，有良好的　 性和　 性，導(dǎo)電性比銅、鋁差，能被磁鐵吸引。
1.物理性質(zhì)
銀白
延展
導(dǎo)熱
鐵的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)
2.化學(xué)性質(zhì)（還原性）
3Fe+2O2 === Fe3O4
2Fe+3Cl2=== 2FeCl3
點(diǎn)燃
點(diǎn)燃
3Fe+4H2O(g)=== Fe3O4+4H2
高溫
一、鐵單質(zhì)的性質(zhì)
（1）與非氧化性酸反應(yīng)（只與H+反應(yīng)）
Fe+2H+ === Fe2++H2↑
（2）與某些鹽反應(yīng)
置換反應(yīng)：Fe+CuSO4=== Cu+FeSO4 → Fe+Cu2+=== Cu+Fe2+
化合反應(yīng)：Fe+2FeCl3=== 3FeCl2 → Fe+2Fe3+=== 3Fe2+
（3）與非金屬單質(zhì)反應(yīng)
（4）與水蒸氣反應(yīng)
鐵的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)
2.化學(xué)性質(zhì)
提升鞏固
(1)鐵與水蒸氣的反應(yīng) P91
[操作及現(xiàn)象]用火柴點(diǎn)燃肥皂泡，聽(tīng)到爆鳴聲，證明生成了H2
[實(shí)驗(yàn)結(jié)論]鐵能與水蒸氣反應(yīng)，并有H2生成，反應(yīng)的化學(xué)方程式為3Fe+4H2O(g)=== Fe3O4+4H2
[實(shí)驗(yàn)說(shuō)明]①濕棉花作用：在受熱時(shí)提供反應(yīng)所需的水蒸氣②肥皂液作用：“收集”氫氣
高溫
一、鐵單質(zhì)的性質(zhì)
鐵的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)
2.化學(xué)性質(zhì)
提升鞏固
(1)鐵與水蒸氣的反應(yīng)
(2)Fe與冷水、熱水不反應(yīng)，F(xiàn)e與H2O(g)高溫下反應(yīng)的產(chǎn)物是Fe3O4。
(3)鐵在潮濕的空氣中生成鐵銹的主要成分是Fe2O3，鐵銹疏松多孔，無(wú)法形成致密的氧化層，易使鐵被繼續(xù)氧化
鐵在純氧中燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4。
(4)鐵與氯氣和鹽酸反應(yīng)所得產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài)不同，F(xiàn)e與Cl2反應(yīng)，不論Cl2是否足量都生成FeCl3，而Fe與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2。
一、鐵單質(zhì)的性質(zhì)
O2
Cl2
H2O
H+
Cu2+
Fe3+
具有還原性
鐵
Fe + 2H+ === Fe2+ + H2↑
Fe + Cu2+ === Fe2+ + Cu
Fe + 2Fe3+ === 3Fe2+
2Fe＋3Cl2 ==== 2FeCl3
點(diǎn)燃
3Fe＋2O2 ==== Fe3O4
點(diǎn)燃
3Fe＋4H2O(g) ==== Fe3O4+4H2
高溫
物質(zhì)類別
元素的化合價(jià)
螺旋鐵
鐵的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)
2.化學(xué)性質(zhì)
一、鐵單質(zhì)的性質(zhì)
鐵的氧化物的性質(zhì)
二、鐵的氧化物的性質(zhì)
FeO（氧化亞鐵） Fe2O3（氧化鐵） Fe3O4（四氧化三鐵）
俗名 　 — 鐵紅、鐵銹 磁性氧化鐵
色、態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色固體
水溶性 難溶 鐵元素化合價(jià) +2 +3 +2、+3
與非氧化性酸反應(yīng) FeO+2H+ === Fe2++H2O　 Fe2O3+6H+ ===2Fe3++3H2O　 Fe3O4＋8H＋ === Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
FeO、Fe2O3、Fe3O4性質(zhì)的比較
鐵的氧化物的性質(zhì)
二、鐵的氧化物的性質(zhì)
FeO（氧化亞鐵） Fe2O3（氧化鐵） Fe3O4（四氧化三鐵）
與CO反應(yīng) FeO＋CO === Fe＋CO2 Fe2O3＋3CO=== 2Fe＋3CO2 Fe3O4＋4CO=== 3Fe＋4CO2
與H2反應(yīng) FeO＋H2 === Fe＋H2O Fe2O3＋3H2=== 2Fe＋3H2O Fe3O4＋4H2=== 3Fe＋4H2O
與鋁粉反應(yīng) 3FeO＋2Al=== Fe＋Al2O3 Fe2O3＋2Al=== 2Fe＋Al2O3 3Fe3O4＋8Al=== 9Fe＋4Al2O3 用途 色素(釉呈綠色) 用作油漆、涂料、油墨的紅色顏料 磁性材料
FeO、Fe2O3、Fe3O4性質(zhì)的比較
高溫
高溫
高溫
FexOy＋yCO xFe＋yCO2
====
高溫
高溫
高溫
高溫
高溫
高溫
高溫
鐵的氧化物的性質(zhì)
二、鐵的氧化物的性質(zhì)
鋁熱反應(yīng)
野外焊接鐵軌常利用鋁粉和氧化鐵反應(yīng)進(jìn)行,該反應(yīng)稱為“鋁熱反應(yīng)”。操作步驟為:①將鋁粉和氧化鐵充分混合;②撒上氯酸鉀,插入鎂條;③點(diǎn)燃鎂條。現(xiàn)場(chǎng)與原理如圖：
鐵的氧化物的性質(zhì)
二、鐵的氧化物的性質(zhì)
鋁熱反應(yīng)
鋁粉與金屬氧化物在高溫下反應(yīng)生成金屬單質(zhì)與Al2O3，反應(yīng)放熱
應(yīng)用：焊接鐵軌
鎂條作用：燃燒放熱達(dá)到反應(yīng)所需要的高溫條件
氯酸鉀作用：受熱分解提供氧氣,促進(jìn)燃燒
鐵的氧化物的性質(zhì)
二、鐵的氧化物的性質(zhì)
鐵銹呈紅棕色，因此鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O。根據(jù)Fe2O3的性質(zhì)，可以選用酸性物質(zhì)除去鐵銹。
想一想1　日常生活中鐵制品生銹的現(xiàn)象很常見(jiàn)，依據(jù)所學(xué)知識(shí)分析鐵銹的主要成分是什么 怎樣除去
想一想2　丹霞地貌即以陸相為主的紅層發(fā)育的具有陡崖坡的地貌，也可表述為“以陡崖坡為特征的紅層地貌”。丹霞地貌為什么顯紅色呢
因?yàn)閹r層中含有大量的氧化鐵Fe2O3。
鐵的氫氧化物的性質(zhì)
三、鐵的氫氧化物的性質(zhì)
Fe(OH)2（氫氧化亞鐵） Fe(OH)3（氫氧化鐵）
色、態(tài) 白色固體 紅褐色固體
溶解性 難溶于水 酸堿性 弱堿 與稀鹽酸反應(yīng) Fe(OH)2+2HCl===FeCl2+2H2O　 Fe(OH)3+3HCl ===FeCl3+3H2O
受熱分解 - 2Fe(OH)3 ===Fe2O3+3H2O　
制法 Fe2++2OH- ===Fe(OH)2↓ Fe3++3OH- ===Fe(OH)3↓
穩(wěn)定性 不穩(wěn)定，易被氧化為Fe(OH)3 4Fe(OH)2+O2+2H2O ===4Fe(OH)3　 穩(wěn)定
Fe(OH)2、Fe(OH)3性質(zhì)的比較
鐵的氫氧化物的性質(zhì)
三、鐵的氫氧化物的性質(zhì)
Fe(OH)2的制備
問(wèn)題1:NaOH溶液為什么要煮沸后才能使用
問(wèn)題2:生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用長(zhǎng)滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是什么
目的是除去溶液中溶解的O2，防止O2將Fe(OH)2氧化。
Fe(OH)2沉淀很容易被氧氣氧化，長(zhǎng)滴管插入溶液液面以下，可防止Fe(OH)2與氧氣接觸而被氧化。
鐵的氫氧化物的性質(zhì)
三、鐵的氫氧化物的性質(zhì)
Fe(OH)2的制備
問(wèn)題3:改進(jìn)裝置①中加入少量苯的目的是什么
苯的密度比水的密度小，且難溶于水，加入少量苯覆蓋在FeSO4溶液的液面可隔絕下層液體與空氣，防止O2將Fe(OH)2氧化。
問(wèn)題4:改進(jìn)裝置②能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀的原因是什么
鐵粉與稀硫酸反應(yīng)生成的H2排除了裝置內(nèi)的空氣,同時(shí)試管內(nèi)剩余的H2起到保護(hù)氣的作用,防止O2將Fe(OH)2氧化,因此能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀。
鐵的氫氧化物的性質(zhì)
三、鐵的氫氧化物的性質(zhì)
Fe(OH)2的制備
問(wèn)題5:改進(jìn)裝置③中，如何操作就能長(zhǎng)時(shí)間觀察到Fe(OH)2白色沉淀
先打開(kāi)止水夾a,利用反應(yīng)產(chǎn)生的H2將裝置內(nèi)的空氣排出,待導(dǎo)管b排出的氣體驗(yàn)純后,再關(guān)閉止水夾a,產(chǎn)生的H2使試管A中氣壓大于外界氣壓,把試管A中的液體壓入試管B中,新生成的FeSO4與NaOH溶液反應(yīng)得到Fe(OH)2白色沉淀。
鐵的氫氧化物的性質(zhì)
三、鐵的氫氧化物的性質(zhì)
Fe(OH)2的制備
問(wèn)題6：如何得到穩(wěn)定的白色的氫氧化亞鐵沉淀？
除去試管和溶液中氧氣，創(chuàng)造無(wú)氧環(huán)境
(1)Fe2＋必須是新制的，并放入Fe粉，以防Fe2＋被氧化成Fe3＋。
(2)除去溶液中溶解的O2，其方法是用加熱煮沸的蒸餾水配制亞鐵鹽溶液和堿溶液。
(3)在亞鐵鹽溶液液面上加植物油或苯進(jìn)行液封或用非氧化性氣體排掉反應(yīng)體系內(nèi)的空氣。
(4)將長(zhǎng)膠頭滴管末端插入亞鐵鹽溶液液面以下滴入堿液。
鐵的氫氧化物的性質(zhì)
已知A是一種常見(jiàn)金屬,F是一種紅褐色沉淀。
測(cè)
當(dāng)堂測(cè)試
測(cè)試1
1．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100 mL濃度為1.0 mol·L-1 的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，有氣體放出，所得溶液中加入KSCN溶液后無(wú)紅色出現(xiàn)。若用足量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的此混合物，能得到鐵的質(zhì)量是 (　　)
A． 11.2 g　　　　　　　　B． 5.6 g
C． 2.8 g D． 1.4 g
C
測(cè)
當(dāng)堂測(cè)試
測(cè)試2
2．某工程師為了從腐蝕廢液(含有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋)中回收銅，并重新獲得FeCl3溶液，準(zhǔn)備采用如圖步驟：

請(qǐng)寫(xiě)出相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：
___________________________________，
___________________________________，
___________________________________，
____________________________________
CuCl2＋Fe === FeCl2＋Cu　
Fe＋2HCl === FeCl2＋H2↑　
2FeCl3＋Fe === 3FeCl2　
2FeCl2＋Cl2 === 2FeCl3
測(cè)
當(dāng)堂測(cè)試
測(cè)試3
3．用下面兩種方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一：用不含F(xiàn)e3＋的FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。
(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時(shí)，除加硫酸防止生成Fe(OH)2外，還需加入________。
(2)除去蒸餾水中溶解的O2，常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長(zhǎng)滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是__________________
鐵屑
煮沸
避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀
測(cè)
當(dāng)堂測(cè)試
測(cè)試3
方法二：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______________。
(2)在試管Ⅱ里加入的試劑是______________。
(3)為了制得白色的Fe(OH)2沉淀，在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開(kāi)止水夾，塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟是_________________________________________________________。
(4)這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長(zhǎng)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
稀H2SO4、鐵屑
NaOH溶液
檢驗(yàn)試管Ⅱ出口處排出的H2的純度，當(dāng)排出的H2純凈時(shí)，再夾緊止水夾
測(cè)
當(dāng)堂測(cè)試
測(cè)試4
4．如圖所示裝置，可用來(lái)制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化的顏色變化，實(shí)驗(yàn)中使用的試劑為鐵屑和6 mol·L－1的硫酸。
填寫(xiě)下列空白：
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是_______，A中反應(yīng)的離子方程式是_________________________________。
(2)簡(jiǎn)述生成Fe(OH)2的操作過(guò)程： ______________________________________________
____________________________________________________________________________。
(3)實(shí)驗(yàn)完畢，打開(kāi)b處活塞，放入一部分空氣，此時(shí)B中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為：___________________________________。
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O === 4Fe(OH)3
鐵屑
Fe＋2H＋ === Fe2＋＋H2↑
首先打開(kāi)a，讓分液漏斗中酸液流下，使A中產(chǎn)生的H2通入B中，排出B中的氧氣，一段時(shí)間后關(guān)閉a，A中液體沿導(dǎo)管流入B中，即產(chǎn)生少量白色沉淀
鐵的氧化物
氧化亞鐵具有還原性
氧化鐵具有氧化性
四氧化三鐵具有氧化性和還原性
鐵
具有金屬的通性及自身的特性
具有還原性
鐵的氫氧化物
氫氧化亞鐵具有強(qiáng)還原性
氫氧化鐵具有氧化性
課堂小結(jié)
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