3.1铁及其化合物 导学案-2021-2022学年高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

1、 15/15铁及其化合物【学习目标与素养】1宏观辨识与微观探析：结合真实情景中的应用和通过实验探究，了解铁及其氧化物、氢氧化物的主要性质。结合真实情景中的应用和通过实验探究，了解铁盐、亚铁盐的主要性质。2科学探究与创新意识：能依据教材给出的问题，设计简单的实验方案制备Fe（OH）2。3变化观念：掌握Fe2、Fe3的检验方法及相互转化。4科学态度与社会责任：了解铁、铁的氧化物、氢氧化物在生产、生活中的应用。了解铁盐、亚铁盐在生产、生活中的应用。【学习重难点】学习并掌握铁的单质、氧化物、氢氧化物、亚铁盐的性质。熟练掌握铁三角的关系。【学习过程】【第一课时】（一）基础知识填充一、铁的单质1铁元素的存

2、在铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位，主要以2价和3价化合物的形态存在。2物理性质铁有延展性和导热性，铁能导电，但导电性不如铜和铝。铁能被磁体吸引。3铁的化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为2价和3价。（1）铁与非金属单质、酸、盐溶液的反应铁与氯气反应的化学方程式：2Fe3Cl2eq o(=,sup14(点燃)2FeCl3。加热条件下，铁与弱氧化性的S单质反应的化学方程式：FeSeq o(=,sup14()FeS。铁与盐酸（稀硫酸）反应的离子方程式：Fe2H=Fe2H2。铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式：FeCu2=Fe2Cu。（2）实验探究铁粉与水蒸气的反应实验装置

3、操作现象用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H2实验结论在高温下，铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，化学方程式为3Fe4H2O（g）eq o(=,sup14(高温)Fe3O44H2二、铁的重要化合物1铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁颜色和状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体铁的价态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）FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O与CO的反应FexOyyCOeq o(=,sup14(高温)xFeyCO2点拨：FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性

4、氧化物。2铁的氢氧化物（1）实验探究铁的氢氧化物的生成与转化在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeSO4溶液，然后各滴入NaOH溶液。在FeCl3溶液中滴入NaOH溶液，生成红褐色沉淀，原因是：Fe33OH=Fe（OH）3（填反应的离子方程式）。在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，生成白色沉淀，原因是Fe22OH=Fe（OH）2（填反应的离子方程式），沉淀迅速变成灰绿色最后会有红褐色沉淀生成，原因是：4Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3（填反应的化学方程式）。思考：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，可采取哪些措施？提示：Fe2溶液必须是新

5、制的并放入铁粉，防止Fe2被氧化成Fe3；除去溶液中溶解的O2，方法是加热煮沸NaOH溶液；滴管末端插入试管内的液面以下；必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。（2）Fe（OH）2、Fe（OH）3的比较Fe（OH）2Fe（OH）3颜色和溶解性白色固体，不溶于水红褐色固体，不溶于水稳定性在空气中易转化为Fe（OH）32Fe（OH）3eq o(=,sup14(),sdo14()Fe2O33H2O与盐酸反应Fe（OH）22H=Fe22H2OFe（OH）33H=Fe33H2O制备Fe22OH=Fe（OH）2Fe33OH=Fe（OH）3转化化学方程式4Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3现象白色

6、沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色（二）自学检测1判断正误（正确的打“”，错误的打“”)（1）氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料( )（2）铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3（ ）（3）铁在加热条件下与液态水或水蒸气均能反应（ ）（4）还原铁粉与水蒸气反应的装置中湿棉花的作用是生成水蒸气（ ）答案：（1）（2）（3）（4）2下列物质是红棕色固体的是（ ）AFeOBFe2O3CFe3O4DFe（OH）2答案：B3在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，生成白色沉淀，沉淀迅速变成灰绿色最后会有红褐色沉淀生成，原因是4Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3，该反应中氧化剂是_，还原剂是_。答

7、案：O2；Fe（OH）2（三）重难点突破实验室制备Fe（OH）2装置的改进1制备关键：防止Fe（OH）2与空气中的氧气接触。2防止Fe（OH）2氧化的方法（1）将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。（2）将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。（3）在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。（4）在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。3装置改进典例：如图所示装置可用来制取和观察Fe（OH）2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6molL1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：（1）B中盛一定量的NaOH溶液，A中应预先加入

8、的试剂是_，A中反应的离子方程式是_。（2）实验开始时先将止水夹E_（填“打开”或“关闭”），C中收集到气体的主要成分是_。（3）简述生成Fe（OH）2的操作过程：_。（4）拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式：_。解析：实验开始时先打开止水夹E，让生成的H2把A、B装置中的空气排出，让Fe（OH）2在H2气氛中生成，以便较长时间观察Fe（OH）2的颜色。H2充满B后关闭止水夹E，A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶，与NaOH反应。答案：（1）铁屑；Fe2H=Fe2H2（2）打开；H2（3）关闭止水夹E，A中压强增大，把FeSO4溶液压入B瓶中进行反应（4）4Fe（

9、OH）2O22H2O=4Fe（OH）3【第二课时】（一）基础知识填充一、Fe3和Fe2的检验二、Fe3与Fe2的转化1实验及现象2反应的离子方程式2Fe3Fe=3Fe2，2Fe2Cl2=2Fe32Cl，Fe33SCN=Fe（SCN）3。3结论思考：（1）FeCl3溶液蚀刻印刷铜板的原理是怎样的（用离子方程式表示）？提示：2Fe3Cu=2Fe2Cu2。（2）分别写出由FeCl2生成Fe、FeCl3的化学方程式。提示：FeCl2Zn=ZnCl2Fe,2FeCl2Cl2=2FeCl3。（二）自学检测1判断正误（正确的打“”，错误的打“”）（1）用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl

10、2（ ）（2）检验绿矾晶体（FeSO47H2O）是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀硫酸后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红（ ）（3）向FeCl3溶液中滴加适量的KSCN溶液，会产生红色的沉淀（ ）（4）Fe2可以被Cl2氧化为Fe3，说明Fe2具有氧化性（ ）答案：（1）（2）（3）（4）2随着人们生活节奏的加快，方便的小包装食品已被广泛接受。为了延长食品的保质期，防止食品氧化变质，在包装袋中可以放入的化学物质是（ ）A无水硫酸铜B硫酸亚铁C食D生石灰答案：B解析：无水硫酸铜能吸收水分，不能防止食物被氧化，硫酸亚铁具有还原性，可以作为防止富脂食品氧化变质的物质，食盐不能吸收水分，生石灰能防

11、止食品受潮，但不能防止食品被氧化。3A、B、C、D四种物质（或离子）均含有同一种元素，其中A是常见单质，它们之间存在如图所示的转化关系：若B、C均属于盐类，B溶液呈黄色，遇氨水能形成红褐色沉淀；D是一种不溶性碱；B、C中的阴离子均是Cl，则A只有与_（填分子式）反应才能得到B；实验室制备的D物质不稳定，相应反应的化学方程式为_。解析：由B的性质知其是FeCl3，故A是铁，C是FeCl2，D是Fe（OH）2，铁只有与氯气反应才能得到FeCl3；Fe（OH）2在空气中易变质生成Fe（OH）3。答案：Cl2；4Fe（OH）22H2OO2=4Fe（OH）3（三）重难点突破重难点1：Fe2、Fe3、Fe

12、的相互转变“铁三角”1Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2、Fe3如：FeSeq o(=,sup14(),sdo14()FeS，Fe2Fe3=3Fe2，FeCu2=CuFe2；2Fe3Cl2eq o(=,sup14(点燃),sdo14()2FeCl3,3Fe4H2O(g)eq o(=,sup14(高温),sdo14()Fe3O44H2。2Fe2既具有氧化性又具有还原性如：2Fe2Cl2=2Fe32Cl，ZnFe2=Zn2FeFeOCOeq o(=,sup14(),sdo14()FeCO2。3Fe3具有较强氧化性，可被还原为Fe2或Fe如：2Fe3Cu=2Fe2Cu2，Fe2O33COeq

13、 o(=,sup14(高温),sdo14()2Fe3CO2，Fe2O32Aleq o(=,sup14(高温),sdo14()2FeAl2O3。典例训练：1硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁，为除去杂质，提纯硫酸亚铁，应该加入下列物质中的（ ）A锌粉B镁粉C铁粉D铝粉答案：C解析：铁粉可将硫酸铁转化为硫酸亚铁，将硫酸铜转化为硫酸亚铁和单质铜，然后过滤即可提纯硫酸亚铁，锌、镁、铝都有可能将亚铁离子置换成铁，并且会引入新的杂质锌离子、镁离子或铝离子等。2电子工业中，常用FeCl3溶液腐蚀绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。某同学为了从腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，设计如下流程图请回答下列问

14、题：（1）FeCl3溶液腐蚀铜箔反应的离子方程式为_。（2）固体A的成分是_，气体C的化学式为_。（3）设计实验方案证明FeCl3溶液中的金属阳离子_。（4）反应消耗铁粉11.2g，则废液中Fe3的物质的量浓度是_。解析：由工艺流程可知，废液中应该含有FeCl3、FeCl2、CuCl2，在废液中加入过量的铁粉，FeCl3溶液与Fe反应生成FeCl2，Fe与CuCl2反应生成Cu，即固体A是Fe和Cu的混合物，液体A是FeCl2。固体A中加入盐酸，Fe与盐酸反应生成FeCl2，过滤得到的6.4g的固体即为金属Cu，溶液B是FeCl2，再通入气体C得到FeCl3，即气体C可以是Cl2。反应消耗的铁

15、粉分别为与FeCl3和CuCl2的反应，根据CuCl2Fe=CuFeCl2得n（Fe）n（Cu）eq f(6.4 g,64 gmol1)0.1 mol，则与氯化铁反应消耗的铁的物质的量为n（Fe）eq f(11.2 g0.1 mol56 gmol1,56 gmol1)0.1 mol，根据2Fe3Fe=3Fe2得：n（Fe3）2n（Fe）20.1 mol0.2 mol，c（Fe3）eq f(0.2 mol,0.5 L)0.4 molL1。答案：（1）2Fe3Cu=2Fe2Cu2（2）Fe、Cu；Cl2（3）取少量溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，出现红色（4）0.4 molL1重难点2：Fe3

16、、Fe2的检验与除杂1Fe3、Fe2的检验Fe2Fe3（1）观察法浅绿色棕黄色（2）加碱法（NaOH）现象：白色沉淀eq o(,sup14(迅速)灰绿色eq o(,sup14(最终)红褐色沉淀反应：Fe22OH=Fe（OH）2（白色）；4Fe（OH）2O22H2O=4Fe（OH）3（红褐色）现象：红褐色沉淀反应：Fe33OH=Fe（OH）3（红褐色）（3）加盐法（SCN）现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红色溶液反应：2Fe2Cl2=2Fe32Cl；Fe33SCN=Fe（SCN）3（红色）现象：加入KSCN溶液，溶液变为红色反应：Fe33SCN=Fe（SCN）3（红色）2检验Fe

17、2的注意事项（1）只含Fe2的溶液：检验Fe2加入试剂的顺序待测液eq o(,sup14(KSCN溶液)不变色eq o(,sup14(氧化剂),sdo14(如氯水、H2O2)红色（含Fe2、不含Fe3）。加KSCN溶液前，防止加氧化性物质，使Fe2被氧化。如H2O2、NOeq oal(,3)（H）等。氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液，原因：酸性KMnO4 溶液本身显紫红色，对Fe（SCN）3红色有干扰；酸性KMnO4 溶液能氧化KSCN，溶液不变红色，不能证明不含Fe2。（2）同时含有Fe2和Fe3的溶液Fe2对检验Fe3无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3；Fe3对检验Fe2有干扰，不能采

18、用加KSCN溶液检验Fe2，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪色说明含有Fe2。（3）检验铁的氧化物中是否有2价铁时，正确的思路为少量固体eq o(,sup14(稀硫酸溶解),sdo14(a)溶液eq o(,sup14(酸性KMnO4溶液),sdo14(b)紫色褪去。步骤a中不能选用盐酸，原因是酸性KMnO4溶液可以氧化盐酸。步骤a中，不能选用稀硝酸，原因是稀硝酸可以将Fe2氧化为Fe3。3含Fe2、Fe3的除杂问题主要成分杂质除杂方法FeCl3（aq）FeCl2（aq）加入氯水或H2O2FeCl2（aq）FeCl3（aq）加过量铁粉后过滤FeCl2（aq）CuCl2（aq）

19、加过量铁粉后过滤典例训练：3选择合适试剂完成甲、乙两组实验。甲组：检验含Fe3的溶液中是否含有Fe2；乙组：检验含Fe2的溶液中是否含有Fe3。下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是（ ）试剂选项甲组乙组A新制氯水、KSCN溶液NaOH溶液B酸性KMnO4溶液KSCN溶液CKOH溶液溴水D溴水酸性KMnO4溶液答案：B解析：甲组，在Fe3存在的条件下检验Fe2，要排除Fe3的干扰。所选试剂具备下列条件：一是能与Fe2发生有明显现象的反应；二是与Fe3不反应。溴水符合条件，实验现象是溴水颜色变浅，酸性KMnO4溶液也符合条件：5Fe2MnOeq oal(,4)8H=5Fe3Mn24H2O，实验

20、现象是溶液紫色变浅。乙组，在Fe2存在的条件下检验Fe3，用KSCN溶液检验Fe3即可，Fe2不会造成干扰。4硫酸亚铁缓释片可以补铁、防治贫血，但存放不当很容易变质，药片中的Fe2被氧化生成Fe3。若将药片配成溶液，需使用刚刚煮沸过又冷却的蒸馏水，原因是_。实验室检验Fe3，除了可以用碱外，常用的试剂是（填化学式）_，若_，则证明有Fe3。解析：硫酸亚铁缓释片溶于水时，药片中的Fe2易被水中溶解的O2氧化为Fe3，因此将药片配成溶液时，应预先将蒸馏水煮沸，以除去水中溶解的O2；检验Fe3，还可以用KSCN溶液，Fe3与SCN发生反应使溶液变红色。答案：防止水中溶解的氧气氧化Fe2；KSCN；溶

21、液变成红色【反馈检测】第一课时1常温下，将铁片放入下列溶液中，不发生反应的是（ ）A稀硫酸B氯水C氢氧化钠溶液D硫酸铜溶液答案：C解析：铁与稀硫酸反应：FeH2SO4=FeSO4H2；氯水呈酸性、强氧化性可以和铁反应； 铁与硫酸铜发生置换反应：FeCuSO4=FeSO4Cu；铁与氢氧化钠溶液不发生反应，C项符合题意。2下列关于铁与水蒸气反应的说法中不正确的是（ ）A反应中有氢气产生B此反应需在加热条件下才能发生C生成的铁的化合物中铁全部呈3价D该反应中水作氧化剂答案：C解析：Fe与H2O（g）反应生成Fe3O4，Fe的化合价为2、3。3有关铁的氧化物的说法中，不正确的是（ ）A赤铁矿主要成分是

22、Fe2O3，Fe2O3是红棕色的，常用作红色油漆和涂料BFe3O4是黑色晶体，其中eq f(1,3)的铁显2价，eq f(2,3)的铁显3价CFeO、Fe2O3、Fe3O4都不溶于水，但都能和盐酸反应生成相应的盐DFeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3答案：D解析：FeO不稳定，在空气中受热迅速被氧化成Fe3O4。4有关铁的化合物的说法中，错误的是（ ）AFe（OH）2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色B由图示操作可制取Fe（OH）2CFe3O4、Fe（OH）3都可以由化合反应制得DFe（OH）3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应答案：A解析：Fe（OH）2是一种

23、白色固体，A错误；煤油能减少FeSO4溶液与氧气接触，可以避免试管中部分氧气对氢氧化亚铁的氧化，B正确；铁在氧气中燃烧可生成Fe3O4，可通过化合反应：4Fe（OH）22H2OO2=4Fe（OH）3制取Fe（OH）3，C正确；Fe（OH）3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应，D正确。5应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气反应的实验”。请回答该实验中的问题。（1）实验前必须对整套装置进行气密性的检查，操作方法是_。（2）圆底烧瓶中盛装的是水，该装置受热后的主要作用是_；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，碎瓷片的作用是_。（3）酒精

24、灯和酒精喷灯点燃的顺序是_。（4）干燥管中盛装的物质可以是_，作用是_。（5）如果要在A的玻璃导管口处点燃该气体，则必须对该气体进行_，这一操作的目的_。解析：（1）中学阶段检查装置气密性常用方法有两种：一种是利用热胀冷缩原理，另一种是利用气压原理。气压原理一般只有涉及液体时才能用得到，这里显然是利用热胀冷缩原理。利用热胀冷缩原理时要注意步骤一定要完整，既要证明“热胀”，也要证明“冷缩”。（3）点燃加热仪器的顺序要考虑实验的安全性和对实验结果的影响，在本实验中为了防止铁与空气中的氧气在加强热的条件下反应，应该先点燃酒精灯，产生水蒸气后，再点燃酒精喷灯。（4）干燥管中盛装的物质可以是碱石灰，作用

25、是除去反应产生的氢气中的水蒸气。答案：（1）将干燥管末端的导管A浸入水中，用酒精灯火焰微热烧瓶底部，如果能观察到浸入水中的玻璃导管口有气泡冒出，停止加热后，玻璃导管内有水柱上升，且较长时间不会落，则表明该套装置的气密性良好（2）为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应实验提供持续不断的水蒸气；防止暴沸（3）先点燃酒精灯，产生水蒸气后，再点燃酒精喷灯（4）碱石灰；除去产物H2中的水蒸气（5）验纯；防止H2不纯而发生爆炸第二课时1下列关于Fe2和Fe3的叙述中，错误的是（ ）AFe2的水溶液为浅绿色BFe3的水溶液为黄色CFe3具有氧化性，Fe2具有还原性DFe3溶液中滴入含SCN的溶液，立即出现红色沉淀答案：D解析：Fe3溶液中滴入含SCN的溶液，生成红色可溶性物质，不是红色沉淀。2下列离