3.1.2 铁的氧化物和氢氧化物 课件 高一上学期化学人教版（2019）必修第一册

第一节铁及其化合物3.1.2

铁的重要化合物(1)第三章铁金属材料学习目标1、掌握铁的氧化物的性质及应用2、掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质1、古诗中有很多这样的描写“青砖灰瓦舍数间，院静风轻月近山”“本来银汉是红墙，隔得卢家白玉堂”，为砖的颜色有青有红?思考红砖中含的是Fe2O3;青砖中含的是Fe3O42、地貌中的丹霞地貌是因为什么而得名了？思考甘肃张掖丹霞地貌广东韶关丹霞山(丹霞地貌命名地)土壤中含Fe2O3得名一、铁的氧化物(1)氧化亚铁(FeO)；氧化铁(Fe2O3)；四氧化三铁(Fe3O4)1、常见的铁的氧化物FeO氧化亚铁Fe2O3氧化铁(三氧化二铁）Fe3O4四氧化三铁2、物理性质的比较名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名—铁红磁性氧化铁铁的化合价+2+3+2、+3颜色黑色红棕色黑色溶解性不溶于水不溶于水不溶于水氧化物类别碱性氧化物碱性氧化物特殊氧化物名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁用途常用作色素，在化妆品和刺青墨水中都有应用。氧化亚铁也应用于瓷器制作中使釉呈浅绿色。可用作催化剂以及用于制玻璃、搪瓷、炼钢等常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，可用作炼铁原料用于医药、冶金、电子和纺织等工业，以及用作催化剂、抛光剂、油漆和陶瓷等的颜料、玻璃着色剂等赤铁矿(Fe2O3)是炼铁的原料Fe2O3常用作红色油漆与涂料3、化学性质的比较(1)稳定性①FeO不稳定，在空气中受热易被氧化为Fe3O4：6FeO+O2=2Fe3O4∆②Fe2O3和四氧化三铁很稳定【注意】FeO和Fe2O3用作炼铁(Fe)原料，由此可知(Fe2＋)处于中间价态既有氧化性又有还原性，但以还原性为主；(Fe3＋)处于最高价，只有氧化性。(2)与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应①FeO与盐酸(H＋)反应：FeO＋2HCl=FeCl2＋H2O

FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O②Fe2O3与盐酸(H＋)反应：Fe2O3＋6HCl=2FeCl3＋3H2O

Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O③Fe3O4与盐酸(H＋)反应:3、四氧化三铁(Fe3O4)的化学式可用FeO·Fe2O3表示，你能否写出四氧化三铁溶于盐酸的化学方程式？思考Fe3O4＋8HCl=FeCl2＋2FeCl3＋4H2OFe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O(1个Fe3O4中有2个Fe3＋，1个Fe2＋)

(3)与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应①FeO与稀硝酸反应：3FeO＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O

3FeO＋10H＋＋NO3－=3Fe3＋＋NO↑＋5H2O

②Fe2O3与稀硝酸反应：Fe2O3＋6HNO3=2Fe(NO3)3＋3H2O

Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O③Fe3O4与稀硝酸反应：3Fe3O4＋28HNO3=9Fe(NO3)3＋NO↑＋14H2O3Fe3O4＋28H＋＋NO3－=9Fe3＋＋NO↑＋14H2O(1个Fe2＋→1个Fe3＋)

(无化合价变化)

(1个Fe2＋→1个Fe3＋)(4)与还原性酸(如：HI)的反应①FeO与HI反应：FeO＋2HI=FeI2＋H2O

FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O

②Fe2O3与HI反应：Fe2O3＋6HI=2FeI2＋I2＋3H2O

Fe2O3＋6H＋＋2I－=2Fe2＋＋I2＋3H2O③Fe3O4与HI反应：Fe3O4＋8HI=3FeI2＋I2＋4H2O

Fe3O4＋8H＋＋2I－=3FeI2＋I2＋4H2O(无化合价变化)

(氧化性：Fe3＋>I－)

【几点强调】①化合态铁的常见化合价只有＋2价和＋3价，Fe3O4是黑色具有磁性的晶体(是纯净物，而非混合物)，可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物，通常也可写成FeO·Fe2O3的形式，因此Fe3O4与盐酸反应可分别看作Fe2O3、FeO与盐酸反应，然后把两个反应式相加，Fe3O4＋8HCl=2FeCl3＋FeCl2＋4H2O②FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物③从价态分析，FeO有还原性，Fe2O3有氧化性，Fe3O4既有氧化性又有还原性。但FeO与Fe2O3中Fe元素价态相邻，两者不会反应。FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如：HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价1、下列关于铁的氧化物说法错误的是()A．铁的氧化物在通常状况下都是有色固体B．四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物，它与盐酸反应后的溶液中同时存在Fe2＋和Fe3＋C．FeO在空气中加热生成Fe2O3D．工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁2、关于铁的三种氧化物(FeO、Fe2O3、Fe3O4)，下列叙述中正确的是（

）

A．铁的三种氧化物中铁元素的化合价完全相同

B．都是碱性氧化物，都能与盐酸反应生成氯化铁和水

C．铁的三种氧化物在高温条件下都能被CO还原为Fe

D．四氧化三铁中铁元素有＋2价和＋3价，它是一种混合物C【练一练】C(5)铁的氧化物的性质总结核心元素FeO

物质类别：碱性氧化物2H＋＋FeO=2Fe2＋＋H2O铁元素化合价：+2CO＋FeO

=Fe＋CO2高温还原性氧化性O2＋6FeO

=2Fe3O4Δ碱性氧化物+酸=1种盐+水Fe2＋→FeFe2＋→Fe3＋Fe2O3

物质类别：碱性氧化物6H＋＋Fe2O3=2Fe3＋＋3H2O

铁元素化合价：氧化性+33CO＋Fe2O3=2Fe＋3CO2高温碱性氧化物+酸=1种盐+水Fe2＋→FeFe3O4物质类别：特殊氧化物Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O铁元素化合价：+2+3特殊氧化物+酸=几种盐+水4CO＋Fe3O4

=3Fe＋4CO2高温还原性氧化性3Fe3O4＋28H＋＋NO3－=9Fe3＋＋NO↑＋14H2OFe3＋、Fe2＋→Fe/Fe3＋→Fe2＋Fe2＋→Fe3＋①分析物质类别——找通(共)性②分析核心元素化合价——判断其氧化性或还原性③特殊点——注意物质的特殊性(个性)(6)分析物质性质的一般思路具体方法：类比常见的同类别物质，找出同类物质具有的通性具体方法：写出核心元素化合价，判断化合价可升或可降具体方法：物质的特殊性(个性)需要理解记忆物理和化学性质实验探究验证S1、物质类别2、元素化合价3、特殊性活泼非金属4、硫单质具有哪些化学性质？①与非金属反应②与金属反应③与碱反应氧化性和还原性①作氧化剂②作还原剂和浓硫酸，浓硝酸反应第三周期、ⅥA族思考思考5、上节课同学已经知道，通过物质类别和元素价态可以预测物质性质，那么我们又如何通过物质类别和元素价态来设计物质间的转化途径，比如我们该如何制备铁的氢氧化物？(y)元素价态0+2+3物质类别（x)单质氧化物碱盐Fe(OH)3Fe3+Fe(OH)2Fe2+FeOFeFe3O4Fe2O3？二.铁的氢氧化物6、如何制备Fe(OH)3

、Fe(OH)2?思考提示：氢氧化亚铁Fe(OH)2

和氢氧化铁Fe(OH)3均属于金属碱类，可从前面所学的常见金属如何反应生成碱的角度去思考。金属的氢氧化物通常有以下几种制备方案：(1)单质和水反应(2)氧化物和水反应(3)可溶性盐和碱溶液反应铁和水反应不生成碱铁发氧化物和水不反应亚铁盐铁

盐碱Fe(OH)2碱Fe(OH)3【实验3-1】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，观察并描述发生的现象。1、氢氧化铁和氢氧化亚铁的制备氢氧化铁Fe(OH)3红褐色絮状沉淀白色沉淀氢氧化亚铁Fe(OH)2→灰绿色沉淀→红褐色沉淀FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4

FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3↓+3NaClFe3++3OH-

=Fe(OH)3↓Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓现象：试管中有红褐色絮状沉淀产生现象：试管中先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色7、为什么FeSO4溶液生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，过一段时间后还会有红褐色物质生成的？FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓

+Na2SO4（Fe2++OH-=Fe(OH)2↓）4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3这是因为白色的氢氧化亚铁被溶解在溶液中的氧气氧化成了红褐色的氢氧化铁，反应的化学式如下思考①Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配，并放入少量的铁粉以防止Fe2+被氧化成Fe3+②为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2③为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液，这样做的目的是防止生成的Fe(OH)2与空气中的氧气接触而被氧化④为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油、苯或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气，也可在容器内充满H2等气体，保证无O2环境。【几点强调】2、Fe(OH)2的制备的改进方法为了防止Fe(OH)2被O2氧化，在制备Fe(OH)2时，一般从两个角度考虑，一是反应试剂，二是反应环境。取用最新配制的FeSO4溶液；NaOH溶液加热煮沸并冷却后使用，以驱除溶液中溶解的O2。(1)方法一：有机覆盖层法①配制NaOH和FeSO4溶液的蒸馏水要经过加热煮沸，目的是赶走溶解的氧气。②在FeSO4溶液表面覆盖一层苯(或植物油)，作用是隔绝空气中的氧气。③再用长滴管注入不含O2的1mol·L－1NaOH溶液。由于苯(或植物油)的液封作用，防止了生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀(2)方法二：还原性气体保护法装置一：在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备①在试管Ⅰ里加入的试剂是稀H2SO4、铁屑

②在试管Ⅱ里加入的试剂是NaOH溶液③为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和试管Ⅱ中加入试剂，塞紧塞子后的实验步骤是打开止水夹a，待Ⅰ中反应生成的氢气排净装置中的空气后，再关闭止水夹a

④这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入①实验时，先打开弹簧夹K，再将分液漏斗的旋塞打开，使稀硫酸与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；②然后关闭K，使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。③若拔去广口瓶上的橡皮塞，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色装置二：先滴加稀硫酸，然后收集氢气并验纯(判断氧气是否被排尽)，当氢气纯净后，再滴加NaOH溶液。装置三：装置四：先打开止水夹，在试管Ⅱ出口处收集氢气并验纯，当氢气纯净后，关闭止水夹。产生的氢气使Ⅰ中压强增大，将生成的硫酸亚铁溶液从长导管入Ⅱ中.3、Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较(1)物理性质比较

氢氧化物性质比较Fe(OH)2Fe(OH)3物质类别二元弱碱三元弱碱颜色状态白色固体红褐色固体铁的价态＋2＋3溶解性难溶于水(2)化学性质比较①与非氧化性酸(H＋)(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应a.Fe(OH)2与盐酸反应：Fe(OH)2＋2HCl=FeCl2＋H2O

Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋H2Ob.Fe(OH)3与盐酸反应：Fe(OH)3＋3HCl=FeCl3＋3H2O

Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O②与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应①Fe(OH)2与稀硝酸反应：3Fe(OH)2＋10HNO3=3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O

3Fe(OH)2＋10H＋＋NO3－=3Fe3＋＋NO↑＋8H2O

②Fe(OH)3与稀硝酸反应：Fe(OH)3＋3HNO3=Fe(NO3)3＋3H2O

Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O③与还原性酸(如：HI)的反应a.Fe(OH)2与HI反应：Fe(OH)2＋2HI=FeI2＋H2O

FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O

b.Fe(OH)3与HI反应：2Fe(OH)3＋6HI=2FeI2＋I2＋6H2O2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－=2Fe2＋＋I2＋6H2O④热稳定性：Fe(OH)2、Fe(OH)3不稳定，受热均分解生成同价态的氧化物2Fe(OH)3=Fe2O3＋3H2OFe(OH)2=FeO＋H2O(隔绝空气生成FeO，在空气中最终转化为Fe2O3)⑤Fe(OH)2的还原性：Fe(OH)2具有强还原性，易被空气中的O2氧化生成Fe(OH)3①转化过程中的特殊现象是：白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色②转化的方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3③反应类型：化合反应、氧化还原反应①Fe(OH)2在空气中加热，在分解同时被O2氧化，化学方程式为：4Fe(OH)2＋O2=2Fe2O3＋4H2O，所以在空气中加热Fe(OH)2得不到FeO②Fe(OH)2中的Fe为+2价，处于中间价态，既有氧化性又有还原性，但以还原性为主，与HNO3、浓硫酸等强氧化性酸发生的氧化还原反应而不是复分解反应③Fe(OH)3中的铁为+3价，处于最高价态，只有氧化性，与HNO3、浓硫酸等强氧化性酸时发生的是复分解反应而不能发生氧化还原反应，但与氢碘酸(HI，I-有还原性)反应时则发生氧化还原反应【几点强调】△2、Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较化学式Fe(OH)2Fe(OH)3物质类别二元弱碱三元弱碱颜色状态___________________溶解性________________与非氧化性强酸反应_______________________________________________________稳定性（不稳定）Fe(OH)2=

FeO＋H2O(隔绝空气)__________________________白色固体红褐色固体不溶于水不溶于水Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2OΔ2Fe(OH)3=Fe2O3＋3H2OΔΔ由实验3-1可知，白色的Fe(OH)2会被溶解在溶液中的氧气氧化，那么，在实验中如何制得较纯净的Fe(OH)2呢？制备较纯净Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)，可采取的措施有：(1)Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配，并放入Fe粉，防Fe2＋被氧化。(2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。(4)为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物（植物油或苯），以隔绝空气。(5)在容器内充满H2等气体，保证无O2环境。实验装置的改进在容器内充满H2等还原性气体在溶液上层铺一层植物油或苯3、下列物质不能通过化合反应得到的是(

)A．Al(OH)3

B．Fe(OH)3

C．Al2O3

D．Fe3O44、下列实验方案可以得到白色纯净的Fe(OH)2的是(

)A．在Fe2(SO4)3溶液中加入过量的铁粉，过滤，在滤液中加入过量的NaOH溶液B．将铁粉与稀硫酸充分反应，然后再加入过量的氨水C．在FeCl2溶液上加一层苯，然后将滴管插入到FeCl2溶液液面以下，慢慢滴加NaOH溶液(溶液中不能有