高中化学新教材鲁科版必修第1册学案第3章第1节铁的多样性

第3章物质的性质与转化

第1节铁的多样性

发展目标体系构建

L基于元素的价态和物质的所属类别，完整有序地

写出含铁元素的物质的化学式。

2.掌握铁单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物、亚铁

盐、铁盐的物理性质、化学性质、典型实验现象;

能书写主要化学方程式和离子方程式；知道Fe2\

Fe3+的检验。

3.能从物质的类别、元素价态的角度，依据复分解

反应和氧化还原反应原理，预测含铁元素的物质

性质及物质之间的转化关系，设计实验初步验证,

并能分析解释有关现象；并能利用含铁元素的物

质性质和转化关系，设计制备、分离、检验等简

单任务的方案。

4.分析含铁元素的物质性质，分析生产、生活中的

实际问题，如补铁剂中铁元素的价态的检验、线

路板废液的回收利用。

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军基础知识填充口

一、铁元素在自然界中的存在

1.铁元素的含量：铁元素在地壳中的含量处于第四位，仅次于氧、硅和铝元

素。

2.铁元素的存在形态

(1)游离态：存在于陨铁中。

(2)化合态

①主要化合价：+2、+3。

②存在形式：主要以矿石的形式存在。如黄铁矿(E西)、赤铁矿(里£@)、磁铁

矿侬3。4)等。

二、亚铁盐和铁盐

以FeS€>4、FeCL为例探究亚铁盐和铁盐的性质

1.预测与假设

(1)从物质类别角度：亚铁盐和铁盐都能与碱溶液反应生成相应的铁的氢氧化

物。

(2)从化合价角度：Fe3+具有较强氧化性;Fe2+既有氧化性又有还原性。

2.实验方案

(1)证明Fe2+、Fe3+与OIF能反应，需向亚铁盐、铁盐溶液中滴加碱性试剂，

如NaOH溶液。

(2)证明Fe3+具有氧化性，需加入还原剂,如铁、铜、KI溶液。

(3)证明Fe2+具有氧化性，需加入还原剂,如锌，证明其具有还原性，需加入

氧化剂,如氯水、酸性KMnCh等。

3.实验步骤、现象和结论

(l)Fe2+>Fe3+与碱的反应

实验内容实验现象结论

；NaOH溶液有关方程式有：

先生成自鱼沉淀，迅速变成

Fe2++2OH==Fe(OH)2J

灰绿色,最后变成红褐色沉

!

4Fe(OH)2+O2+2H2。=

淀

:FeSO4溶液

4Fe(OH)3

1

_NaOH溶液离子方程式有：

生成红褐色沉淀

]FeCh溶液3+

Fe+3OH==Fe(OH)3I

⑵Fe3+的氧4匕性实验探究

实验内容实验现象结论

加入KSCN溶液，溶液呈Fe3+具有氧化性，Fe具有

fSCN溶液/黑

1红色，加入足量铁粉后，还原性，离子方程式:2Fe3

学一FeCh溶液后溶液褪色t'+Fe^=3Fe2+

加入KSCN溶液，溶液呈Fe3+具有氧化性，离子方

fSCN溶液/鼐

1红色，加入足量铜片后，程式：2Fe3++Cu===2Fe2

^-FeCh溶液后溶液红色消失，变为蓝色++C112+

(3)Fe2+的氧化性和还原性实验探究

实验内容实验现象结论

Fe2+具有还原性，离子方

加入KSCN溶液，无明显程式：2Fe2++Cb==2Fe3

j-KSCN溶液卜戈水

现象，再滴加氯水溶液呈1+2CT,

0-------------------0

----FeSCh溶液三红色Fe3++3SCN

=Fe(SCN)3

^_-FeS€)4

加入FeSO4溶液，酸性

Fe2+具有还原性，被酸性

!KMn€>4溶液紫红色褪去，

KMn€>4氧化为Fe3+

J酸性溶液略呈黄色

J—KMnO4

溶液

/足量锌粉Fe2+具有氧化性，离子方

[)

溶液由浅绿色变为无色程式：Fe?++Zn==Zn2+

j-FeCh溶液+Fe

三、铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物

1.铁单质

(1)物理性质

导热性、

色、态密度熔点导电性特性

延展性

能被磁铁

银白色固体7・86_g・cm31538℃良好比铜、铝差

吸引

(2)化学性质

①与酸反应生成氢气：

与盐酸、硫酸反应的离子方程式为Fe+2H+==Fe2++=3

②与某些盐溶液发生置换反应：

与硫酸铜溶液反应的离子方程式为Fe+Cu2+==Fe2++Cu。

③与非金属反应

a.与氧气反应：3Fe+2€>2%点%燃Fe3€>4。

点燃

b.与氯气反应：2Fe+3a2%^=2FeCb。

④铁与水的反应：

i.铁与冷水不反应,但在空气中的氧气和水蒸气的作用下，易腐蚀。

ii.铁与水蒸气的反应：

方法方法一方法二

还原铁粉还原铁粉

且中湿棉花

,火松£

实验装置

L〃〃人肥皂液

用小试管收集一试管气体，点用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣

实验现象

燃，听到轻微爆鸣声声

铁与水蒸气反应的化学方程式为

实验结论高1日

3Fe+4H2O(g)=S^Fe3O4+4H2

2.铁的氧化物

名称(化学式)氧化亚铁(FeO)四氧化三铁(Fe3€)4)氧化铁(Fe2€>3)

俗名——磁性氧化铁铁红

色态黑色粉末黑色晶体红棕色粉末

铁的价态±2+2、+3+3

FeO+2H+==Fe2+Fe3€>4+8H+=Fe2FezCh+6H+

与盐酸反应

+H2O++2Fe3++4H2O==2Fe?++3H2。

3FeO+2A1里退

2A]+FezCh

与铝粉反应——

3Fe+Al2O32Fe+AbO3

微点拨：(l)FeO、Fe2()3均为碱性氧化物，Fe3()4为复杂的氧化物。

(2)FeO、Fe2O3>Fe3O4>M11O2、WO3、V2O5等难熔金属氧化物与铝粉的反

应也叫铝热反应，常用KC1O3和镁条引发该反应。

3.铁的氢氧化物

Fe(OH)2Fe(OH)3

颜色、状态白色固体红褐色固体

与盐酸反应(写

Fe(OH)3+3HCI=

Fe(OH)2+2HCI=FeCl2+2H2O

化学方程式)

FeCl3+3H2O

受热分解(写化

一2Fe(OH)3^=+3H2O

学方程式)

可溶性铁盐与碱溶液反

可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2++

制备应Fe3++3OH-

2OH==Fe(OH)2I

=Fe(OH)3|

在空气中，Fe(OH)2能够迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是

转化白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,化学方程式为

4Fe(OH)2+€>2+2H2O=4Fe(OH)3

四'铁及其化合物的转化关系

1.绘制铁及其化合物的“价一类”二维图。

铁元素化合价

+3

+2

0

盐碱物质类别

［答案］

2.补铁剂中铁元素价态的检验

实验步骤实验现象实验结论

(1)取少量补铁口服液于试管中，滴入a.不变红无Fe3+

KSCN溶液b.变红有Fe3+

⑵若出现现象a,向反应后的溶液中

溶液变红有Fe2+

滴加氯水

⑶若出现现象b,另取补铁剂滴加酸紫红色褪去有Fe2+

性KMnCh溶液紫红色不褪去无Fe2+

口预习效果验收二

1.判断正误(正确的打“J”，错误的打“义”)0

(1)铁元素在地壳中含量位于第三位。()

⑵在工业中炼制铁单质，所以自然界中无游离态铁。()

(3)Fe3+转化为Fe2+时，需加入氧化剂才能实现。()

(4)钢和铁都是铁的合金，钢不易生锈，生铁易生锈，铁锈的主要成分是Fe3O4o

()

⑸Fe3+遇到KSCN溶液会生成红色沉淀。()

［答案］(1)X(2)X(3)X(4)X(5)X

2.下列关于Fe2+和Fe3+的叙述中，错误的是()

A.Fe2+的水溶液为浅绿色

B.Fe3+的水溶液为黄色

C.Fe3+具有氧化性，Fe2+具有还原性

D.Fe3+溶液中滴入含SCN一的溶液，立即出现红色沉淀

D［D项中产生的是红色溶液。］

3.金属单质A可发生以下反应。试判断：

扃丽I-。噌液

---------Q

|气体E卜稀普酸

(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(特别是色、态)和化学性质

(相互转化关系、反应条件等)，找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步

推断。如本题中结合B、C的颜色及与CuCb溶液、稀盐酸反应的性质可推知A

为Feo

［答案］⑴FeFe2O3Fe3O4CuH2

2+2++2+

(2)Fe+Cu=Fe+CuFe+2H==Fe+H2t

重难问题解惑关键能力。核心突破核心要点落实

2

「要堆点1Fe、Fe\Fe3+间的相互转化

［情境素材］

实验室中常见的可溶性的亚铁盐有FeCb、FeSCh、Fe(N(h)2等，其溶液是浅

绿色，亚铁盐中Fe2+易被氧化，故其晶体应密闭保存。常见的可溶性的铁盐有

FeCk、Fe2(SO4)3>Fe(N()3)3等，其溶液一般呈黄色。铁盐固体易潮解，也应密闭

保存。

［问题探究］

1.FeCb溶液中混有少量FeCL时，如何除去杂质？

提示：向溶液中加入足量的铁粉，使FeCL和Fe充分反应生成FeCb,然后

过滤除去多余的Feo

2.若用过量的锌和FeCb溶液反应，产物是FeCb吗？

提示：产物不是FeCb。因为锌比铁活泼，所以过量的锌会和FeCb反应生成

Fe,锌的表面会变黑。

3.FeCh溶液中混有FeCb时，如何除去杂质？

提示：向溶液中加入足量的氯水，使FeCb转化为FeCb。

4.FeCb溶液中混有CuCb时，如何除去杂质？

提示：加入铁粉，使Cu2+转化为Cu,过滤除去。

5.为什么保存硫酸亚铁溶液时常加入少量铁粉？

提示：Fe2+具有较强的还原性，易被氧化变质，向盛放亚铁盐溶液的试剂瓶

3+

中加入少量铁粉的目的是防止Fe?卡被氧化为FeO

［核心突破］

1.Fe、Fe2\Fe3+间的相互转化关系——铁三角

2.常见的转化反应如下

+2+3++2+

(l)Fe-Fe2+：加弱氧化剂，如L、H,Cu>Fe^oFe+2H=Fe+

2+2+3+2+

H2t,Fe+Cu=Fe+Cu,Fe+2Fe=3Feo

(2)Fe-Fe3+：加强氧化剂，如O2、CL、Bn等。

点燃

2Fe+3Cl2^^=2FeCl3o

2+3+

(3)Fe-Fe：加强氧化剂，如Cl2>€>2、B>、H2O2等。

2+3+

2Fe+Cl2=2Fe+2CF,4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3。

(4)Fe3+-Fe2+：加还原剂，如Fe、Cu、「等。

3+2+3+2+2+

Fe+2Fe=3Fe,Cu+2Fe=Cu+2Feo

(5)Fe2+-*Fe：加强还原剂，如Zn、AkC、CO等。

2+2+

Zn+Fe=Zn+Fe,CO+FeO=^=Fe+CO2o

(6)Fe3+-*Fe：加强还原剂，如Zn、AkCO、H2等。

Fe2O3+3CO=^=2Fe+3CO2,3H2+Fe2O3=^=^2Fe+3H2O(g)。

［对点训练］

1.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是()

A.可以采用加热的方法除去Fe2€>3中的Fe(OH)3

B.铁只有与水蒸气反应才能得到Fe3O4

C.不能通过化合反应生成FeCb和Fe(OH)3

D.氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂

A［铁在纯氧中燃烧能产生Fe3O4;2FeCl3+Fe=3FeCl2,4Fe(OH)2+O2+

2H2O==4Fe(OH)3均是化合反应；FeCb溶液能净水，不是因为Fe3+的氧化性，

是因为FeCb在水中形成Fe(OH)3胶体。］

2.已知A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀。试根据图中转化关系，回

答下列问题。

盐酸

E----

(1)写出A、C、F、G的化学式：A.,C.，F.

(2)检验D中阳离子的方法_____________________________________________

(3)保存C溶液时要加固体A的原因是

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________O

(4)写出下列转化的离子方程式。

①A-C：;

②C-D：o

［解析］(1)A是一种常见金属，F是一种红褐色沉淀，由转化关系可知，F为

Fe(OH)3,A为Fe,Fe与氧气反应生成的B为Fe3()4,四氧化三铁与盐酸反应得

到氯化亚铁与氯化铁，故Fe与盐酸反应得到的X为氢气、C为FeCl2,可推知E

为Fe(OH)2>D为FeCb,G为Fe2O3o

(2)D为FeCb,含有的阳离子为Fe3+,检验Fe3+的方法为取少量D溶液于试

管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红色，证明含有Fe3+。

(3)FeCb易被空气中的氧气氧化，保存FeCb溶液时加固体Fe,防止Fe?+被

氧化。

(4)①A-C反应的离子方程式为Fe+2H+=Fe2++H2t;②C-D反应的离

子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2C厂。

［答案］⑴FeFeCl2Fe(OH)3Fe2O3

(2)取少量D溶液于试管中，滴加几滴KSCN溶液，若溶液变红色，证明有

Fe3+

(3)防止Fe?*被氧气氧化

(4)①Fe+2H+=Fe2++H2t

3+

②2Fe2++Cl2=2Fe+2CF

3.将单质Fe、Cu与FeCk、FeCb、CuCb溶液一起放进某容器内，根据下

述不同情况，填写金属或金属离子。

(1)充分反应后，如果Fe有剩余，则溶液中不可能有o

(2)充分反应后，如果溶液中还有大量Fe3+,则还含有,一定没有

________剩余。

(3)充分反应后，如果容器内有较多CM+和相当量的Cu,则容器内不可能有

［解析］才艮据Fe+2Fe3+==3Fe2+,Fe+Cu2+^=Cu+Fe2+,Cu+2Fe3+=Cu2

+2+2+

+2Fe,若Fe有剩余，则容器中只有Fe?+,不可能有Fe3+、CuO如果容器

内还有大量Fe3+,则还含有C/+和Fe2+,一定没有Fe和Cu剩余。如果容器内

有较多C/+和相当量的Cu,Fe能置换出铜，Fe3+能氧化Cu,则容器内不可能有

Fe3+和Feo

［答案］(l)Fe3+>Cu2+(2)Cu2+>Fe2+Fe、Cu

(3)Fe3+>Fe

2+

耍雄点2FevFe3+的检验方法

［问题探究］

1.怎样用化学方法检验FeSO4试剂是否变质？

提示：FeSO4变质就是Fe2+被空气中的氧气氧化，可用KSCN溶液检验是否

3+

含有FeO

2.先向溶液中滴加少量氯水，再加KSCN溶液，溶液变为红色，能否证明原

溶液中含有Fe2+?

提示：不能证明原溶液中含有Fe2+,因为若原溶液中含有Fe3+,溶液也变红

色，干扰Fe2+的检验。

3.如何检验溶液中既含Fe2+又含Fe3+?

提示：取一份待检液，滴入几滴KSCN溶液，溶液呈红色，说明含Fe3+；另

取一份待检液，滴入几滴酸性KMnO4溶液，紫红色褪去，说明含Fe?卡。

［核心突破］

Fe3+xFe2+的检验

1.观察溶液颜色法

一溶液呈浅绿色—Fe2+

观察溶液颜色

一溶液呈棕黄色一Fe"

2.KSCN溶液和氯水法

无明显加氯水,溶液_F

加KSCN溶液一现象变红色

心溶液变红色—Fe3+

3.NaOH溶液法

白色

加NaOH尸产产一灰绿色一红褐色沉淀tFU

溶液L红褐色沉淀—Fe"

4.酸性KMnCh溶液法

加入少量酸性J褪色->Fe2+

KM11O4溶液北^不褪色一Fe"

［对点训练］

1.下列离子的检验方法合理的是（）

A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2+

B.向某溶液中通入CL,然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有

Fe2+

C.向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3+

D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色,

说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+

C［A项，Fe2+遇到KSCN溶液不变色，Fe?+是否存在不确定；B项，Fe3+

干扰Fe2+的检验，若原溶液中含有Fe3+不含Fe?+也会产生同样的现象；D项，

Mg（OH）2为白色沉淀被红褐色沉淀掩盖，不确定。］

2.证明某溶液含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是（）

A.先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色

B.先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色

C.先加入铁粉，再滴加NaOH溶液

D.只需滴加KSCN溶液

B［Fe2+具有较强还原性，Fe3+遇KSCN溶液变红色，证明某溶液只含有Fe?

+而不含有Fe3+的实验方法是先滴加KSCN溶液，不显红色，确认溶液不含有Fe3

+,再滴加氯水后显红色，证明Fe2+被氧化为Fe3+,反应的离子方程式为2Fe?++

3+

Cl2=2Fe+2Cro］

3.为了验证Fe3+的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中

实验方案设计错误的是（）

KSCN溶液CuSO4溶液AgNOa溶液NaOH溶液

FeCh溶液

①变成②变成③变成④出现白⑤出现红

浅绿色红色无色色沉淀褐色沉淀

B.③

C.③④D.①②③④⑤

C［③不反应，实验方案及现象均错误；④检验的是CF,与Fe3+的性质无

关。］

情境包您探先学科素养。应用养成堂科留叁衫座

「情境素材］

氢氧化亚铁不稳定，通常被氧化为氢氧化铁，氢氧化铁为棕色或红褐色粉末

或深棕色絮状沉淀或胶体，用来制颜料、药物，用作净水剂（胶体时），也可用来作

神的解毒药等。

如右图是某同学用不含Fe3+的FeS6溶液与不含02的蒸饵rk-H水配

制的NaOH溶液反应制备Fe（OH）2白色沉淀的方案。IFeSOd

£?：FeSC）4

就溶液

［问题探究］

1.分析硫酸亚铁、氢氧化亚铁易被氧化的原因。

提示：硫酸亚铁、氢氧化亚铁中铁为+2价，可以升高到+3价，具有还原性,

易被氧化。

2.用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入固体，该固体是什么？

提示：Fe2+易被空气中的02氧化，栗加铁粉，将被氧化的Fe3+还原成Fe2+。

3.除去蒸储水中溶解的O2常采用什么方法？

提示：气体的溶解度随着温度升高而降低，所以煮沸后的蒸储水中溶解的02

变少。

4.生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含02的NaOH溶液，插

入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是什么？

提示：Fe(OH)2沉淀很容易被氧气氧化，长滴管插入溶液液面以下，可防止

Fe(OH)2与氧气接触而被氧化。

［素养养成］

通过情境素材中，对Fe(OH)2的制备方法及现象分析，探究较长时间观察白

色沉淀的方法等，养成了“发现问题，探究解决问题”的能力，培养了学生良好

的科学探究和创新意识。

基础知识考查取基达标。随堂检测夫蹩熊力"养__

1.所含铁元素既有氧化性又有还原性的物质是()

A.FeB.FeChC.FeSO4D.Fe2O3

C［含有+2价铁元素的物质既有氧化性又有还原性。］

2.将足量铁粉加入由盐酸、MgCb溶液、FeCb溶液、CuCb溶液组成的混合

液中，充分反应后，铁粉有剩余，则溶液中含有大量的阳离子是()

A.C/+和Fe?+B.Fe?*和Mg2+

C.Fe3+和Fe2+D.iT和Cu?+

B［加入足量铁粉所发生的反应为Fe+2Fe3+=3Fe2+,Fe+Cu2+^=Cu+

2++2+3+2+

Fe,2H+Fe==Fe+H2t,铁粉有剩余，则溶液中无H+、Fe>CuO］

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£~\甲组乙组

A新制氯水、KSCN溶液氢氧化钠溶液

B酸性KMnCh溶液KS