高中化学新教材必修1铁及其化合物学案 (十八)

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（0H）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

占燃

八、、小''

①铁与氯气反应的化学方程式：2Fe+3cl2=====2FeC13。

△

②加热条件下，铁与弱氧化性的S单质反应的化学方程式：Fe+S=====FeS。

③铁与盐酸（稀硫酸）反应的离子方程式：Fe+2H+===Fe2++H2T。

⑷铁与硫酸铜溶液反应的离子方程式：Fe+C/+===Fe2++Cu。

（2）实验探究铁粉与水蒸气的反应

还原铁粉

肥皂*

实验装置

火柴偿序

操作现象用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声,证明生成了旦2

在高温下，铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,化学方程式为

实验结论高温

3Fe+4H2。（g）--------Fe3O4+4H2

二、铁的重要化合物

1.铁的氧化物

化学式FeOFe20sFe3O4

俗称一铁红磁性氧化铁

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FeO+2H+==Fe2+Fe2O3+6H+==2Fe3+FesO4+8H+===Fe2++

程式）3+

+H2O+3H2O2Fe+4H2O

高温

与CO的反应

Fe.vOy+yCO--------xFe+yCCh

点拨：FeO、FezCh属于碱性氧化物，Fe3（）4不属于碱性氧化物。

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。

①在FeCb溶液中滴入NaOH溶液，生成红褐色沉淀,原因是：

Fe3++3OH—===Fe（OH）3］（填反应的离子方程式）。

②在FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，生成白色沉淀，原因是Fe2++2OH===Fe（OH）21

（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)2+O2+2H2O===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：①Fe2+溶液必须是新制的并放入铁粉，防止Fe2+被氧化成Fe3+；②除去溶液中溶解

的02,方法是加热煮沸NaOH溶液；③滴管末端插入试管内的液面以下；④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)3---------Fe2O3+3H2O

__

+2++3+

与盐酸反应Fe(OH)2+2H===Fe+2H2QFe(OH)3+3H===Fe+3H2Q

制备Fe2++20H===Fe(OH)21Fe3++30H==Fe(OH)31

化学方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

转化

现象白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色

C-)自学检测

1.判断正误(正确的打“，错误的打“X”)

(D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)x(2)x(3)x(4)N

2.下列物质是红棕色固体的是()

A.FeO

B.Fe?03

C.Fe3O4

D.Fe(OH)2

答案：B

3.在FeSCh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)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,该反应中氧化剂是,

还原剂是o

答案：C)2；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)将配制溶液的蒸储水煮沸，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6moi的硫酸，其他试剂任选。

A

填写下列空白：

(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是,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O

(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。

(1)+2+

答案：铁屑；Fe+2H===Fe+H2t

(2)打开；H2

(3)关闭止水夹E,A中压强增大，把FeSCU溶液压入B瓶中进行反应

3

(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)

【第二课时】

(一)基础知识填充

一、Fe*和Fe?+的检验

gKSCN”溶液呈红色

(F^)KSCN＞溶液颜色无变化电生溶液变成红色

二、Fe3+与Fe?+的转化

1.实验及现象

t氯水

溶液变成

红色

2.反应的离子方程式

2Fe3++Fe===3Fe2+,2Fe2++Cb===2Fe3++2C「，Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。

3.结论

3+铁等弱还原剂2

Fve'氯气等强氧化剂

思考：(1)FeCb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：2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+0

(2)分别写出由FeC12生成Fe、FeCb的化学方程式。

提示：FeCl2+Zn===ZnCb+Fe,2FeC12+Cl2===2FeCl3。

(二)自学检测

1.判断正误(正确的打“，错误的打“X”)

(1)用酸性KMnCU溶液检验FeCh溶液中是否含有FeCL()

(2)检验绿矶晶体(FeSO7H20)是否已氧化变质，可将绿矶晶体溶于稀硫酸后滴加KSCN

溶液，再观察溶液是否变红()

(3)向FeCh溶液中滴加适量的KSCN溶液，会产生红色的沉淀()

(4)Fe2+可以被C12氧化为Fe3+,说明Fe?+具有氧化性()

答案：(1)x(2)<(3)x(4)x

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，生石灰能防止食品受潮，但不能防止食品被

氧化。

3.A、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C「，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o

解析：由B的性质知其是FeCh,故A是铁，C是FeCL,D是Fe(OH)2,铁只有与氯

气反应才能得到FeCb；Fe(OH)2在空气中易变质生成Fe(OH)3。

答案：Cl2；4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3

(三)重难点突破

重难点1：Fe2+>Fe3+>Fe的相互转变——“铁三角”

Fe

口2+，弱还原剂

Fe--------谢丽mFe3*

1.Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2+、Fe3+

较弱氧化剂

-Fe2+

较强氧化剂L3+

Fe*Fe

如:CL'Bq、浓硫酸、稀硝酸(足量)等

氧化剂

---------0(FeO-FenO^)

O2.H2O(g)3八23,

△点燃

如：Fe+S=====FeS,Fe+2Fe3+===3Fe2+,Fe+Cu2H===Cu+Fe2+；2Fe+3cl2====

高温

2FeCb,3Fe+4H20(g)====:Fe3C)4+4H2。

2.Fe2+既具有氧化性又具有还原性

强氧化剂

Fe3+

如：O2、CL、Br2、Hq、HNO,、KMnO(H-)、浓硫酸等

Fe2+4

还原剂

----------------------->Fe

加・CCOAlZn笺

△

2+3+2+2+

如：2Fe+C12===2Fe+2C1,Zn+Fe===Zn+FeFeO+C0====Fe+CO2o

3.Fe3+具有较强氧化性，可被还原为Fe2+或Fe

还原剂,F2+

如:Fe、Cu、「、S”等

Fe3+

还原剂

-------------------^Fe

如:C、CO、A1等

如：2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,

高温

Fe2O3+3CO：2Fe+3co2,

高温

FezCh+2Al=====2Fe+AI2O3。

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FeCb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FeCb溶液，设计如下流程图

过量--*■6.4g固体

过量L固体A典

的铁讨最勺体C

500mL废液"一►溶液B^FeCh溶液

-溶液A------------------

请回答下列问题：

（1）FeCb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o

（4）反应消耗铁粉11.2g,则废液中Fe3+的物质的量浓度是o

解析：由工艺流程可知，废液中应该含有FeCb、FeCb、CuCb,在废液中加入过量的铁粉，

FeCh溶液与Fe反应生成FeCb,Fe与CuCh反应生成Cu,即固体A是Fe和Cu的混合物，

液体A是FeCb。固体A中加入盐酸，Fe与盐酸反应生成FeCb,过滤得到的6.4g的固体即为

金属Cu,溶液B是FeCb,再通入气体C得到FeCb,即气体C可以是CI2。反应消耗的铁粉

分别为与FeCh和CuCh的反应，根据CuCh+Fe===Cu+FeC12得n(Fe)=n(Cu)=64g.morl

=0.1moL则与氯化铁反应消耗的铁的物质的量为〃(Fe)=心g-丫/

56g-mol1

mol,根据2Fe3++Fe===3Fe?+得：n(Fe3+)=2〃(Fe)=2x0.1mol=0.2mol,c(Fe3+)

=0.4mol-L

答案：(1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+

(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)0.4mol-L1

重难点2：Fe3\Fe2+的检验与除杂

1.Fe3\Fe2+的检验

Fe2+Fe3+

(1)观察法浅绿色棕黄色

迅速

①现象：白色沉淀-----＞灰绿色

最终

-----＞红褐色沉淀①现象：红褐色沉淀

(2)加碱法

②反应：Fe2++2OH"===Fe(OH)2；②反应：Fe3++3OH===Fe(OH)3；

(NaOH)

(白色)；(红褐色)

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)

3(红褐色)

①现象:加入KSCN溶液无明显现象，①现象：加入KSCN溶液，溶液变为

(3)加盐法再滴入氯水变成红色溶液红色

(SCW)②反应：2Fe2++Cb===2Fe3++2Cr；②反应：Fe3++3SCN-===Fe(SCN)

Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3(红色)3(红色)

2.检验Fe2+的注意事项

(1)只含Fe2+的溶液：检验Fe2+加入试剂的顺序

KSCN溶液氧化剂

待测液------------＞不变色-------------＞红色(含Fe2+、不含Fe3+)。

如氯水、H2O2

①加KSCN溶液前，防止加氧化性物质，使Fe2+被氧化。如H2O2、NOF(H+)等。

②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Fe?+。

(2)同时含有Fe?+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Fe?+有干扰，不能采

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

WFe2+o

(3)检验铁的氧化物中是否有+2价铁时，正确的思路为

稀硫酸溶解酸性KMnO4溶液

少量固体----------->溶液------------------>紫色褪去。

ab

①步骤a中不能选用盐酸，原因是酸性KMnCU溶液可以氧化盐酸。

②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

FeCh(aq)FeCh(aq)加入氯水或H2O2

FeCh(叫)FeCh(aq)加过量铁粉后过滤

FeCh(叫)CuC12(aq)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()

'^剂

选项'\甲组乙组

A新制氯水、KSCN溶液NaOH溶液

B酸性KMnCU溶液KSCN溶液

CKOH溶液澳水

D澳水酸性KMnCU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。澳水符合条件，实验现象是澳

2++3+2+

水颜色变浅，酸性KMnO4溶液也符合条件：5Fe+MnO4+8H===5Fe+Mn+4H2O,实

验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

3+

生成FeO若将药片配成溶液，需使用刚刚煮沸过又冷却的蒸储水，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02氧化为Fe3+,因此将

药片配成溶液时，应预先将蒸储水煮沸，以除去水中溶解的02；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：Fe+H2SO4===FeSO4+H2T；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：Fe+CuSO4===FeSO4+Cu；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H20（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Fe2O3,FezCh是红棕色的，常用作红色油漆和涂料

B.Fe3O4是黑色晶体，其中;的铁显+2价，；的铁显+3价

C.FeO、Fe2O3、Fe3()4都不溶于水，但都能和盐酸反应生成相应的盐

D.FeO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()

A.Fe(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(0H)2

C.Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得

D.Fe(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是一种白色固体，A错误；煤油能减少FeSCh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)2+2H2O+O2===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（）

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

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.下列离子方程式正确的是（）

A.将氨水滴入FeCb溶液中：Fe3++3OH===Fe（OH）