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第三章铁金属材料第一节铁及其化合物学业要求核心素养对接1.能列举、描述、辨识铁及其重要化合物的重要物理性质、化学性质及实验现象。2.能利用氢氧化亚铁的性质，设计其制备方案。3.能说明Fe2＋、Fe3＋的检验及其之间的相互转化。4.能说明铁及其化合物的应用。1.能利用氢氧化亚铁的性质，设计其制备方案，以培养学生科学探究与创新意识的素养水平。2.利用Fe2＋、Fe3＋的检验及其之间的相互转化，培养学生变化观念与平衡思想的素养水平。［知识梳理］知识点一铁的单质如右图，铁在生活中有很多的用途，为什么铁有这么多的用途，铁有什么样的性质，请完成下列问题，答案就会揭晓：1.物理性质纯净的铁是光亮的______色金属，密度较大，熔点为1535℃。纯铁的抗腐蚀能力很强，具有______性、______性、______性，能被磁体吸引。粉末状时为黑色2.化学性质(1)与HCl的反应Fe＋2HCl===________________(2)与CuSO4的反应Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。Fe与HCl、CuSO4的反应生成的是Fe2＋。银白导热导电延展FeCl2＋H2↑(3)与水蒸气的反应3.铁元素在自然界的存在人类最早使用的铁，是来自太空的_________。铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以_________的形态存在，但主要是以_______价和_______价化合物的形态存在于矿石中。铁元素在地壳中的含量仅次于_____、______和______，居第四位。现象：用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声。结论：铁可与水蒸气反应，生成的气体为H2。化学方程式：___________________________________。湿棉花的作用：提供反应所需水蒸气。生成的Fe既有＋2价、又有＋3价。银白3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2陨铁＋2＋3氧硅铝知识点二铁的重要化合物氧化铁为什么能够用来调油漆的颜色，铁的氧化物及其氢氧化物究竟有什么样的性质？带着这个问题完成下列知识点：1.铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称－_____________________颜色和状态____色粉末______色粉末____色晶体铁的价态_____价_____价＋2价、＋3价纯净物铁红磁性氧化铁黑红棕黑＋2＋3水溶性_____________________与盐酸反应(离子方程式)FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===_______________Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O与CO的反应FexOy＋yCO=====高温xFe＋yCO2不溶不溶不溶2Fe3＋＋3H2O2.铁的氢氧化物注意实验3－1Fe(OH)2Fe(OH)3颜色和溶解性______________________________________________稳定性在空气中易转化为________________________________________与盐酸反应(离子方程式)Fe(OH)2＋2H＋===_____________Fe(OH)3＋3H＋===_____________白色固体，不溶于水红褐色固体，不溶于水Fe(OH)32Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2OFe2＋＋2H2OFe3＋＋3H2O制备Fe2＋＋2OH－==Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓转化化学方程式4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3现象白色絮状沉淀迅速变为______色，最终变为______色灰绿红褐3.铁盐和亚铁盐硫酸亚铁用于给植物补充铁元素，防止黄叶病，亚铁盐究竟有什么样的性质，它如何转换成三价铁离子？请完成下列知识点，答案就会揭晓：(1)Fe2＋和Fe3＋的检验：实验3－2红色红色(2)Fe2＋与Fe3＋的转化：①实验及现象：实验3－3溶液由棕黄色变为________―→溶液_______________―→溶液变成_______。②反应的离子方程式：___________________________，___________________________，___________________________。③结论：Fe3＋铁等强还原剂氯气等强氧化剂Fe2＋。(3)铁盐的净水作用：向混有少量泥沙的浑水加入少量Fe2(SO4)3，浑水会变_______。浅绿色无明显变化红色2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3澄清微判断(1)Fe3O4中铁的化合价有＋2和＋3价为混合物。()(2)FeO在空气中加热生成Fe2O3。()(3)磁铁矿的主要成分为Fe3O4。()(4)FeO和Fe2O3均为碱性氧化物。()(5)Fe2＋可以被Cl2氧化为Fe3＋，说明Fe2＋具有氧化性。()(6)向溶液中加KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中不含Fe2＋。()答案(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×微训练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＋的水溶液为棕黄色C.Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性D.Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀解析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。答案D2.回答下列问题：(1)实验室在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，常在溶液中加入少量的________。(2)亚硝酸盐会使Fe2＋转变成Fe3＋，生成高铁血红蛋白而丧失与O2结合的能力。服用维生素C可缓解亚硝酸盐的中毒，这说明维生素C具有________(填序号)。a.酸性b.碱性c.氧化性d.还原性(3)在含有1molFeSO4的溶液中投入一小块金属钠，反应完全后，滤出沉淀并洗涤，然后在空气中灼烧沉淀得到的固体物质是________。(4)Fe3O4与稀盐酸反应的化学方程式为___________________________。答案(1)铁粉(2)d(3)Fe2O3(4)Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O3.金属单质A可发生以下反应。试判断：(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CuCl2溶液、稀盐酸反应的性质可推知A为Fe。答案(1)FeFe2O3Fe3O4CuH2(2)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋CuFe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑微思考1.铁与Cl2反应、铁与盐酸的反应、铁与CuSO4的反应中，铁的化合价有何异同？为什么？提示Fe与Cl2，Fe＋3价Fe＋HClCuSO4Fe＋2价因为Cl2的氧化性强，HCl、CuSO4的氧化性弱。2.[实验3－1]制备Fe(OH)2时应注意什么事项？提示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，可采取以下措施：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O2，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。学习任务1Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互转化——“铁三角”【情景素材】上图是工业印刷电路板的制作流程图，其中“蚀刻”这一步用的就是FeCl3溶液，请解释其反应机理，并回答下列问题。(1)FeCl3溶液为什么能腐蚀铜而用于制造印刷电路板呢？提示2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2(2)怎样由Fe制取FeCl2或FeCl3?提示①Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、2Fe＋3Cl2=====△2FeCl3(3)由FeCl2生成Fe或FeCl3，你能写出其化学方程式吗？提示FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3Fe2＋、Fe3＋、Fe的相互转化——“铁三角”1.Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋如：Fe＋S=====△FeS，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋；2Fe＋3Cl2=====△2FeCl3，3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2。2.Fe2＋既具有氧化性又具有还原性如：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋FeFeO＋CO=====高温Fe＋CO2。3.Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe如：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2，Fe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O3。特别提醒：(1)金属阳离子被还原不一定得到金属单质。如：Fe3＋―→Fe2＋。(2)离子共存问题：①Fe3＋与I－、S2－、HS－、SO2－3、HSO－3等因发生氧化还原反应而不能大量共存。②Fe2＋与MnO－4(H＋)、NO－3(H＋)、ClO－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。(3)除杂问题(括号内为杂质)：①FeCl3溶液(FeCl2)：加足量氯水或H2O2或通入足量Cl2。②FeCl2溶液(FeCl3)：加足量铁粉，充分反应后过滤。③FeSO4溶液(CuSO4)：加足量铁粉，充分反应后过滤。④Fe粉(铝)、Fe2O3(Al2O3)：加足量NaOH溶液，充分反应后过滤。(4)Fe2＋盐溶液的配制与保存：加铁粉，防止Fe2＋被氧化。【例题】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。(1)写出A、C、F、G的化学式：A.________；C.________；F.________；G.________。(2)检验D中阳离子的方法为____________________________________。(3)保存C溶液时要加固体A的原因是________________________。(4)写出下列转化的离子方程式：①D→C：________________________________________。②C→D：_________________________________________。(5)写出E―→F的化学方程式：___________________________________。解析根据F是红褐色沉淀知F是Fe(OH)3，从而推知A为Fe，B为Fe3O4，C是FeCl2，D是FeCl3，E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3，G为Fe2O3，X为H2。答案(1)FeFeCl2Fe(OH)3Fe2O3(2)取D溶液少许于试管中，加入几滴KSCN溶液，溶液变红色，证明含Fe3＋(3)防止Fe2＋被O2氧化(4)①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(5)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3变式训练要除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，可行的方法是()A.滴入KSCN溶液B.通入氯气C.加入适量铜粉并过滤D.加入适量铁粉并过滤解析KSCN溶液只能检验Fe3＋的存在，A错误；通入氯气将FeCl2氧化为FeCl3，B错误；加入铜粉发生Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋，引入新杂质Cu2＋，C错误；加入铁粉发生Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，过滤除去剩余铁粉，得到纯净FeCl2溶液，D正确。答案D学习任务2(核心素养)Fe3＋、Fe2＋的检验