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第3课时铁的重要化合物目标导航1.了解Fe2O3的性质。2.了解Fe(OH)3、Fe(OH)2的性质。3.了解Fe2+、Fe3+重要的化学性质及相互转化的方法。1.掌握Fe2+、Fe3+的转化及检验方法。2.了解Fe(OH)2的性质以及Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备方法。激趣诱思预习导引铁在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝,主要以+2和+3价化合物的形式存在。1.铁的氧化物FeOFe2O3Fe3O4(FeO·Fe2O3)颜色、状态黑色粉末红棕色粉末有磁性的黑色晶体化合价+2+3+2、+3与盐酸反应(离子方程式)FeO+2H+Fe2++H2OFe2O3+6H+2Fe3++3H2OFe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O其他在空气中受热迅速被氧化成Fe3O4俗称铁红,可作红色油漆和涂料。赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料是一种复杂的化合物2.铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体溶解性难溶于水难溶于水与盐酸反应(离子方程式)Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+Fe3++3H2O稳定性不稳定,分解产物很复杂不稳定,受热易分解:2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O制法(离子方程式)可溶性亚铁盐与可溶性碱反应:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓可溶性铁盐与可溶性碱反应:Fe3++3OH-Fe(OH)3↓相互转化的化学方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3发生相互转化的现象白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色3.铁盐和亚铁盐(1)Fe3+的检验方法:Fe3+溶液呈红色。(2)Fe2+的检验方法:Fe2+溶液颜色无明显变化溶液变成红色。(3)Fe2+与Fe3+的转化。Fe2+Fe3+写出下列反应的离子方程式:①FeCl3溶液与铁粉:Fe+2Fe3+3Fe2+;②FeCl2溶液与氯水:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。(4)铁盐的净水作用:铁盐在天然水中可生成Fe(OH)3胶体,能使水中的悬浮物形成絮状不溶物而沉降下来。4.铜盐(1)物理性质:硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐易溶于水;铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3,难溶于水。(2)化学性质:①铜的化学性质不活泼,使用铜器皿比较安全。②铜盐属于重金属盐,都有毒,原因是铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性而失去生理活性。深度思考判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)地壳中含量居前两位的金属在空气中都具有抗腐蚀性。(×)(2)Fe3O4是碱性氧化物。(×)(3)硫酸铜溶液呈蓝色,因为铜是蓝色的。(×)(4)Fe2O3难溶于水,也不与水反应,因此无法通过化合反应制取Fe(OH)3。(×)一、“铁三角”的转化关系分析知识精要铁元素一般有三种价态:0价、+2价和+3价。这三种价态的铁在一定条件下可相互转化,我们称之为铁三角:1.Fe只有还原性,可以被氧化成+2价或+3价的铁如:Fe+2H+H2↑+Fe2+2Fe+3Cl22FeCl33Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H22.Fe2+既有氧化性又有还原性如:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-Zn+Fe2+Fe+Zn2+3.Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为+2价或0价的铁如:2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+3CO+Fe2O32Fe+3CO2典题例解【例1】下列有关反应中不涉及铁元素价态变化的是()A.用铁粉除去氯化亚铁溶液中的少许氯化铁杂质B.铁在氧气中燃烧,其产物溶于盐酸中可得到两种盐C.氢氧化亚铁是白色固体,在空气中迅速变成灰绿色,最终变成红褐色D.氢氧化铁受热分解解析:A项,Fe+2FeCl33FeCl2,其中Fe的化合价由0价和+3价变为+2价;B项,3Fe+2O2Fe3O4,可认为其中Fe的化合价由0价变为+2价、+3价;C项,4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,其中Fe的化合价由+2价变为+3价;D项,2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O,其中Fe的化合价没有变化。答案:D迁移应用除去FeSO4溶液中的Fe2(SO4)3,可选用的试剂是()A.氢氧化钠溶液B.铜粉C.氯化钠溶液D.铁粉解析:只要选择适宜的还原剂将Fe3+还原成Fe2+即可,要注意的是不能用铜粉,否则会引入Cu2+杂质。答案:D二、Fe3+、Fe2+的检验方法知识精要1.无干扰单一离子检验(1)Fe3+的检验方法:(2)Fe2+的检验方法:2.含有Fe3+的Fe2+检验加入KSCN溶液,溶液变红色,另取溶液于洁净试管中,滴加酸性KMnO4溶液,溶液褪色,则含有Fe2+,溶液不褪色,则无Fe2+。典题例解【例2】下列离子的检验方法合理的是()A.某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明原溶液中不含Fe2+B.向某溶液中通入Cl2,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,得到红褐色沉淀,说明原溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得到白色沉淀,又观察到沉淀颜色逐渐变为红褐色,说明原溶液中含有Fe2+,不含有Mg2+解析:A项中现象可以证明存在Fe3+,但无法确定Fe2+的存在,A项错误;B项中现象可以证明通入Cl2后存在Fe3+,但原溶液是只存在Fe2+还是只存在Fe3+或Fe2+、Fe3+均含有,不能确定,B项错误;Fe(OH)3是中学应掌握的唯一的红褐色沉淀,C项正确;Fe(OH)2转化为红褐色Fe(OH)3时会干扰其他白色沉淀的观察,所以当含Fe2+的溶液中含有其他能与碱生成白色沉淀的离子时,也同样出现D项所述现象,D项错误。答案:C迁移应用欲证明某溶液中含有Fe2+而不含Fe3+,进行如下实验操作时最佳顺序为()①加入少量氯水②加入少量酸性KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A.①③B.②③C.③①D.①②③解析:Fe3+与KSCN溶液反应变红色,Fe2+与KSCN溶液不反应,但加入氧化剂后Fe2+被氧化成Fe3+,使KSCN溶液变红色。所以,应先加入KSCN溶液,如果溶液不变色,再加入氯水,溶液变成红色,则可证明溶液中含有Fe2+不含Fe3+。答案:CFe(OH)2的实验室制备案例探究如图所示,向盛有FeSO4溶液的试管中滴加NaOH溶液可以制得Fe(OH)2。但白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。为了能较长时间观察到白色沉淀,同学们设计如下实验装置:请思考以下问题:(1)装置Ⅱ中,FeSO4溶液表面覆盖一层苯的目的是什么?(2)装置Ⅲ中,实验时,先使H2SO4与铁粉反应一段时间,再滴加NaOH溶液,为什么?(3)装置Ⅳ中,若要生成Fe(OH)2,并能较长时间观察到白色沉淀,应如何操作?答案:(1)隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化为Fe(OH)3。(2)先利用Fe与稀硫酸反应产生的H2把装置中的空气排尽,以防止生成的Fe(OH)2被O2氧化。(3)打开止水夹a,使A管中反应进行一段时间后再夹紧止水夹a,将A管内生成的FeSO4溶液压入B管与NaOH溶液反应。思悟升华制备易被氧气氧化的物质时的核心问题(1)除去溶液中的溶解氧:对水进行加热(也可以加入溶于水能够产生热量的物质,但应是在不影响反应过程或本身就是反应物质的前提下)来提高水温,减小各种气体在水中的溶解度,从而达到去除溶解氧的目的,或使用沸腾后冷却的蒸馏水,或在水中通入氢气或者二氧化碳。(2)反应过程中必须与O2隔绝:通过使用浮在水面上的煤油(也可以是其他难溶于水且密度比水小的有机化合物如苯等)来隔绝氧气。