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第3课时铁的重要化合物1.能记住铁的重要化合物的主要性质并了解其应用。2.了解Fe2+、Fe3+的检验方法及其相互转化。3.能说出Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备方法。一二三四一、铁的氧化物铁的氧化物氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式FeOFe2O3Fe3O4铁元素化合价/价+2+3+2、+3颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体在水中的溶解性不溶于水,也不与水反应与稀酸的反应(生成相应的盐)FeO+2H+Fe2++H2OFe2O3+6H+2Fe3++3H2OFe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O与CO的反应FexOy+yCOxFe+yCO2一二三四铁的氧化物氧化亚铁氧化铁四氧化三铁存在不稳定,在空气中受热易被氧化成Fe3O4赤铁矿磁铁矿用途—红色油漆和涂料、炼铁原料炼铁、磁性材料Fe3O4与盐酸反应的产物是什么?写出反应的化学方程式。提示:FeCl2和FeCl3。化学方程式为Fe3O4+8HClFeCl2+2FeCl3+4H2O。一二三四二、铁的氢氧化物物质Fe(OH)2Fe(OH)3颜色白色红褐色溶解性不溶于水不溶于水稳定性在空气中易转化为Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O3+3H2O与盐酸反应(离子方程式)Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+Fe3++3H2O制备Fe2++2OH-Fe(OH)2↓Fe3++3OH-Fe(OH)3↓转化化学方程式4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3现象白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色一二三四能否通过化合反应制备Fe(OH)3?若能,写出反应的化学方程式。提示:能。化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。一二三四三、铁盐和亚铁盐的性质1.Fe3+检验的实验探究实验操作现象解释结论与应用溶液的颜色变成红色Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(红色)含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时,变成红色;可以利用该反应检验Fe3+的存在溶液的颜色无明显变化—一二三四2.Fe3+的氧化性实验操作实验现象加适量铁粉振荡后,溶液变成浅绿色,再加KSCN溶液不变红,再滴加氯水后,溶液变成红色离子方程式2Fe3++Fe3Fe2+、2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-Fe(SCN)3结论Fe3+遇到较强的还原剂时,会被还原成Fe2+Fe2+在较强的氧化剂的作用下会被氧化成Fe3+一二三四配制FeSO4溶液时,为什么要往溶液中加入少量铁粉?提示:Fe2+易被氧化生成Fe3+,加入少量铁粉可将溶液中可能存在的Fe3+还原为Fe2+,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+。一二四三四、铜盐1.物理性质(1)铜元素的焰色反应为绿色。(2)硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐均能溶于水;铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3,其难溶于水。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,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。一、Fe2+、Fe3+、Fe的相互转变——“铁三角”1.Fe只具有还原性,可以被氧化剂氧化(1)与弱氧化剂反应。Fe能被S、Fe3+、Cu2+、H+等较弱氧化剂氧化为Fe2+,如Fe+SFeS,Fe+2Fe3+3Fe2+。(2)与强氧化剂反应。Fe能被Cl2、HNO3等强氧化剂氧化为Fe3+,如2Fe+3Cl22FeCl3。2.Fe2+既具有氧化性又具有还原性(1)与氧化剂反应。当+2价Fe遇到强氧化剂(如Cl2、HNO3、KMnO4)时,被氧化为+3价Fe,如2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。(2)与还原剂反应。当+2价Fe遇到C、Al、Zn、CO等还原剂时,可以被还原为Fe,如Fe2++ZnZn2++Fe,FeO+COFe+CO2。3.Fe3+具有氧化性,可被还原为Fe2+或Fe如2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+3CO+Fe2O32Fe+3CO2特别提醒(1)不同价态的铁及铁的化合物在相互转化时,注意所用氧化剂和还原剂的强弱不同。(2)亚铁盐保存时,为了防止被氧化为铁盐,通常在溶液中加少量铁粉或铁钉。二、Fe3+、Fe2+的检验1.Fe3+的检验方法2.Fe2+的检验方法特别提醒含Fe3+的溶液与含SCN-的溶液混合后的现象不是出现红色沉淀,而是形成红色溶液。三、Fe(OH)2的制备1.操作将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的亚铁盐(以FeSO4为例)溶液的液面以下,缓慢挤出NaOH溶液。2.原理Fe2++2OH-Fe(OH)2↓3.注意事项(1)Fe2+必须是新制的并放入铁粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+;(2)除去溶液中溶解的O2,其方法是加热煮沸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。4.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。(1)反应试剂。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。(2)反应环境。方法1:装置如图所示。在试管中加入适量的5%FeSO4溶液,并覆盖一层苯,再用长滴管注入不含O2的1mol·L-1NaOH溶液。由于苯的液封作用,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。方法2:装置如图所示。实验时,先打开弹簧夹K,再将分液漏斗的活塞打开,使稀硫酸与铁粉作用,用产生的H2排出装置中的空气;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。若拔去广口瓶上的橡胶塞,则白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。知识点1知识点2知识点3知识点1铁及其化合物的相互转化【例题1】已知以下物质的相互转化关系如图所示:试回答:(1)B的化学式:、D的化学式:。(2)写出由E转变成F的化学方程式:。(3)常用检验G中的阳离子,其现象为。(4)向G溶液加入A的有关反应的离子方程式为。知识点1知识点2知识点3解析:根据流程图,推知D溶液为KCl溶液,H为AgCl,E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3,G为FeCl3,然后根据图中物质间的转化关系,推知A为Fe,B为FeCl2,C为KOH。答案:(1)FeCl2KCl点拨解答无机框图推断题的关键是寻找“题眼”,“题眼”就是某些物质的特殊的物理性质(如题中“红褐色沉淀”)或化学性质、特殊的反应(如题中“加入稀硝酸和硝酸银溶液产生白色沉淀”)、特殊的现象(如题中“焰色反应呈紫色”)等。(2)4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3(3)KSCN溶液棕黄色溶液变为红色溶液(4)2Fe3++Fe3Fe2+知识点1知识点2知识点3知识点2Fe2+和Fe3+的检验【例题2】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+知识点1知识点2知识点3解析:A项中现象可以证明存在Fe3+,但无法确定Fe2+是否存在,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反应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知识点1知识点2知识点3知识点3氢氧化亚铁的制备【例题3】用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。方法一:用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应来制备。(1)除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法。(2)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作方法是:用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是。知识点1知识点2知识点3方法二:在如图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备Fe(OH)2。(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是。(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是。(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是。(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是。知识点1知识点2知识点3解析:方法一:(1)由于气体的溶解度随温度升高而迅速减小,故可用加热的方法除去蒸馏水中溶解的O2。(2)空气中含有大量的O2,为防止生成的Fe(OH)2沉淀与空气接触,需将吸取NaOH溶液的试管放入液面以下后再挤出。方法二:(1)由所给试剂及装置特点知,试管Ⅰ为封闭系统,应为产生H2并赶尽溶液中的空气及液面上方空气的装置,故试管Ⅰ中加入的试剂为铁和稀硫酸。(2)试管Ⅱ中加入的试剂为NaOH溶液。(3)为确保实验在无氧状态下进行,必须把系统中的O2排除干净,故接下来的操作应为检验试管Ⅱ出口处排出的氢气纯度,当产生氢气较纯时再夹紧止水夹。(4)由于试管Ⅰ中产生的H2充满了Ⅰ、Ⅱ两支试管,外界空气不易进入,即Fe(OH)2是在H2的还原性气氛中产生的,故Fe(OH)2的白色沉淀可保持较长的时间。知识点1知识点2知识点3答案:方法一:(1)煮沸(2)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2方法二:(1)稀硫酸、铁屑(2)NaOH溶液(3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹(4)生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入,避免Fe(OH)2被迅速氧化点拨制备氢氧化亚铁的实验,要求亚铁盐溶液是新制备的,其中不含铁离子,实验时吸取碱液的胶头滴管一定要伸入亚铁盐溶液中,然后再将碱液滴入,以尽可能地隔绝空气,避免亚铁离子以及生成的Fe(OH)2被氧化。