1、第三章 铁 金属材料 第三章第三章 铁铁 金属材料金属材料 第一节第一节 铁及其化合物铁及其化合物 第三章 铁 金属材料 学习学习 目标目标 1了解铁及其重要化合物的主要性质和在生产了解铁及其重要化合物的主要性质和在生产、生活中的应用生活中的应用。 2掌握掌握Fe2 、 、Fe3 的检验方法及其相互转化关系 的检验方法及其相互转化关系。 3了解了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备方法的制备方法。 第三章 铁 金属材料 1铁元素的存在铁元素的存在 铁元素在地壳中的含量仅次于氧铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和硅和_，位居第四位位居第四位。游离态的铁存在游离态的铁存在 于于_中；化合态的铁主要
2、以中；化合态的铁主要以_价和价和_价化合物的形态存在矿石中价化合物的形态存在矿石中 如黄铁矿如黄铁矿(主要成分是主要成分是_)、赤铁矿赤铁矿(主要成分是主要成分是_)、磁铁矿磁铁矿(主要主要 成分是成分是_)、菱铁矿菱铁矿(主要成分是主要成分是_)等等。 铝铝 知识点一知识点一 铁的存在和性质铁的存在和性质() 陨铁陨铁 2 3 FeS2 Fe2O3 Fe3O4 FeCO3 第三章 铁 金属材料 2物理性质物理性质 纯净的铁是光亮的纯净的铁是光亮的_色金属色金属，密度为密度为7.86 g/cm3，熔点为熔点为1 535 ，沸点沸点 为为2 750 ；具有；具有_性和性和_性性，能导电能导电，但
3、导电性不如铜和铝但导电性不如铜和铝，能被能被 磁铁吸引磁铁吸引。 3化学性质化学性质 (1)与非金属单质反应与非金属单质反应 与与Cl2反应：反应：_。 与与O2反应：反应： 银白银白 2Fe3Cl2= 点燃点燃 2FeCl3 延展延展 导热导热 反应条件反应条件 燃烧燃烧 加热加热 常温、潮湿常温、潮湿 反应产物反应产物 _ _ _ Fe3O4 FeO Fe2O3 第三章 铁 金属材料 (2)与酸反应：与酸反应： 如与稀硫酸和稀盐酸反应的离子方程式为：如与稀硫酸和稀盐酸反应的离子方程式为：_。 (3)与盐反应：与盐反应： 如与如与FeCl3和和CuCl2溶液反应的离子方程式为：溶液反应的离子
4、方程式为：_， _。 Fe2H =Fe2 H2 Fe2Fe3 =3Fe2 FeCu2 =Fe2 Cu 第三章 铁 金属材料 (4)与水蒸气反应与水蒸气反应 实验装置实验装置 产物验证产物验证 实验结论实验结论 用火柴点燃肥皂泡，听到爆用火柴点燃肥皂泡，听到爆 鸣声， 证明生成了鸣声， 证明生成了_； 试； 试 管内产物冷却后为管内产物冷却后为_色色 晶体晶体 铁不能与冷水、热水反应，但铁不能与冷水、热水反应，但 在高温下能与水蒸气反应，其在高温下能与水蒸气反应，其 化学方程式为化学方程式为_ _ H2 黑黑 3Fe4H2O(g) = 高温高温 Fe3O44H2 点拨点拨 F 2 e 弱氧化剂弱
5、氧化剂 2e Fe 强氧化剂强氧化剂 3e F 3 e 第三章 铁 金属材料 1下列物质间反应后没有下列物质间反应后没有3价铁生成的是价铁生成的是( ) 过量的过量的Fe与与Cl2反应反应 Fe与过量稀与过量稀H2SO4反应后再加入足量的反应后再加入足量的H2O2 Fe与过量的盐酸反应与过量的盐酸反应 Fe在足量的氧气中燃烧在足量的氧气中燃烧 A只有只有 B只有只有 C只有只有 D 答案答案 C 第三章 铁 金属材料 2将足量铁粉放入由盐酸将足量铁粉放入由盐酸、MgCl2溶液溶液、FeCl3溶液溶液、CuCl2溶液组成的混合液溶液组成的混合液 中中，充分反应后充分反应后，铁粉有剩余铁粉有剩余，
6、则溶液中含有大量的阳离子是则溶液中含有大量的阳离子是( ) ACu2 和 和Fe2 BFe2 和 和Mg2 CFe3 和 和Fe2 DH 和 和Cu2 答案答案 B 解析解析 放入足量铁粉所发生的反应为：放入足量铁粉所发生的反应为：Fe2Fe3 =3Fe2， ，FeCu2 =Cu Fe2 ， ，2H Fe=Fe2 H2，铁粉有剩余铁粉有剩余，则溶液中无则溶液中无H 、 、Fe3 、 、Cu2 。 。 第三章 铁 金属材料 3下列关于铁与水反应的描述中下列关于铁与水反应的描述中，不正确的是不正确的是( ) A铁与水蒸气的反应是氧化还原反应铁与水蒸气的反应是氧化还原反应 B铁与水蒸气反应的产物是黑
7、色的铁与水蒸气反应的产物是黑色的Fe2O3 C红热的铁能与水蒸气反应红热的铁能与水蒸气反应，放出的气体点燃时能发出爆鸣声放出的气体点燃时能发出爆鸣声 D常温下常温下，Fe与与H2O不反应不反应，但在空气中的但在空气中的O2、H2O共同作用下能发生反应共同作用下能发生反应 答案答案 B 解析解析 铁与水蒸气反应的化学方程式为铁与水蒸气反应的化学方程式为 3Fe4H2O(g)= Fe3O44H2，该反，该反 应为氧化还原反应，应为氧化还原反应，A 正确；生成黑色的正确；生成黑色的 Fe3O4，B 错误；不纯的错误；不纯的 H2在空气中点燃在空气中点燃 时能发出爆鸣声，时能发出爆鸣声，C 正确；常温
8、下，铁在潮湿的空气中被缓慢氧化，正确；常温下，铁在潮湿的空气中被缓慢氧化，D 正确正确。 第三章 铁 金属材料 知识点二知识点二 铁的氧化物和氢氧化物铁的氧化物和氢氧化物() 1铁的氧化物铁的氧化物 氧化亚铁氧化亚铁(FeO) 四氧化三铁四氧化三铁(Fe3O4) 氧化铁氧化铁(Fe2O3) 俗名俗名 磁性氧化铁磁性氧化铁 铁红铁红 色态色态 _ _ _ Fe价态价态 2 _ 3 稳定性稳定性 不稳定不稳定(受热易氧受热易氧 化成化成_) 稳定稳定 稳定稳定 与盐酸与盐酸 FeO2H =Fe2 H2O _ _ Fe2O36H =2Fe3 3H2O 应用应用 制造磁铁制造磁铁 红色颜料红色颜料 与
9、与CO FexOyyCO= xFeyCO2 黑色粉末黑色粉末 黑色晶体黑色晶体 红棕色粉末红棕色粉末 2，3 Fe3O4 Fe3O48H =Fe2 2Fe3 4H2O 第三章 铁 金属材料 2.铁的氢氧化物铁的氢氧化物 氢氧化物氢氧化物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 颜色、状态颜色、状态 _色固体色固体 _色固体色固体 溶解性溶解性 不溶于水不溶于水 不溶于水不溶于水 酸碱性酸碱性 弱碱性弱碱性 弱碱性弱碱性 受热不稳定受热不稳定 _ _ 与酸反应与酸反应 (如盐酸如盐酸) Fe(OH)33HCl=FeCl33H2O Fe(OH)22HCl=FeCl22H2O 与氧气反应与氧气反应 不反应不
10、反应 反应：反应：_ _ 现象：现象：_色色_色色_色色 制备制备 Fe3 3OH =Fe(OH)3 Fe2 2OH =Fe(OH)2 红褐红褐 白白 2Fe(OH)3= Fe2O33H2O Fe(OH)2= 隔绝空气隔绝空气 FeOH2O 4Fe(OH)2O22H2O= 4Fe(OH)3 白白 灰绿灰绿 红褐红褐 第三章 铁 金属材料 实验室由可溶性亚铁盐制备实验室由可溶性亚铁盐制备Fe(OH)2的关键是什么的关键是什么？ 提示提示 一是不能含有三价铁盐一是不能含有三价铁盐，二是防止氧气氧化二是防止氧气氧化。 第三章 铁 金属材料 制备制备Fe(OH)2时的几种防氧化措施时的几种防氧化措施
11、(1)Fe2 必须是新制的 必须是新制的，并放入并放入Fe粉粉，以防以防Fe2 被氧化成 被氧化成Fe3 。 。 (2)除去溶液中溶解的除去溶液中溶解的O2，其方法是用加热煮沸的蒸馏水配制亚铁盐溶液和碱其方法是用加热煮沸的蒸馏水配制亚铁盐溶液和碱 溶液溶液。 (3)将长胶头滴管末端插入亚铁盐溶液液面以下滴入碱液将长胶头滴管末端插入亚铁盐溶液液面以下滴入碱液。 (4)在亚铁盐溶液液面上加植物油或苯进行液封或用非氧化性气体排掉反应体系在亚铁盐溶液液面上加植物油或苯进行液封或用非氧化性气体排掉反应体系 内的空气内的空气。 第三章 铁 金属材料 角度一角度一 铁的氧化物的判断与计算铁的氧化物的判断与计
12、算 1下列说法正确的是下列说法正确的是( ) A赤铁矿的主要成分是赤铁矿的主要成分是Fe3O4 BFe2O3为碱性氧化物为碱性氧化物，可与水反应生成可与水反应生成Fe(OH)3 C铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是Fe2O3 DFe3O4中铁元素有中铁元素有2价和价和3价价，Fe3O4是混合物是混合物 答案答案 C 解析解析 赤铁矿赤铁矿、铁锈的主要成分是铁锈的主要成分是Fe2O3，A错误错误，C正确；正确；Fe2O3为碱性氧化为碱性氧化 物物，但不与水反应但不与水反应，B错误；错误；Fe3O4为化合物为化合物，不是混合物不是混合物，D错误错误。 第三章 铁 金属材料 2用足量的用足量的CO还原
13、还原32.0 g某种氧化物某种氧化物，将生成的气体通入足量的澄清石灰水将生成的气体通入足量的澄清石灰水 中中，得到得到60 g沉淀沉淀，则该氧化物是则该氧化物是( ) AFeO BFe2O3 CCuO DFe3O4 答案答案 B 解析解析 由生成由生成 CaCO3 60 g 可得反应掉可得反应掉 CO 为为 0.6 mol，即即 32 g 金属氧化物中含金属氧化物中含 氧原子为氧原子为 0.6 mol，铁原子铁原子：32.0 g 0.6 mol16 g mol 1 56 g mol 10.4 mol，N(Fe)N(O) 0.40.623，即氧化物为即氧化物为 Fe2O3。 第三章 铁 金属材料
14、 角度二角度二 铁的氢氧化物的性质及制备铁的氢氧化物的性质及制备 3向向200 mL 0.1 molL 1的 的Fe(NO3)2溶液中加入适量的溶液中加入适量的NaOH溶液溶液，使使Fe2 恰好完全沉淀恰好完全沉淀，过滤过滤，小心加热沉淀小心加热沉淀，直到水分蒸干直到水分蒸干，再灼烧到质量不再变化再灼烧到质量不再变化， 此时固体的质量为此时固体的质量为( ) A1.44 g B1.6 g C2.82 g D4.36 g 答案答案 B 解析解析 在实验过程中发生如下反应：在实验过程中发生如下反应：Fe2 2OH =Fe(OH)2， ，加热加热、灼灼 烧时又会发生下列变化：烧时又会发生下列变化：F
15、e(OH)2Fe(OH)3Fe2O3，根据反应前后铁原子根据反应前后铁原子 守恒从而可得所得固体的质量为守恒从而可得所得固体的质量为1.6 g。 第三章 铁 金属材料 4如图所示装置如图所示装置，可用来制取和观察可用来制取和观察Fe(OH)2在在 空气中被氧化的颜色变化空气中被氧化的颜色变化，实验中使用的试剂为铁屑实验中使用的试剂为铁屑 和和6 molL 1的硫酸 的硫酸。 填写下列空白：填写下列空白： (1)B中盛有一定量的中盛有一定量的NaOH溶液溶液，A中应预先加入的试剂是中应预先加入的试剂是_，A 中反应的离子方程式是中反应的离子方程式是_。 (2)简述生成简述生成Fe(OH)2的操作
16、过程：的操作过程：_。 (3)实验完毕实验完毕，打开打开b处活塞处活塞，放入一部分空气放入一部分空气，此时此时B中发生反应的化学方中发生反应的化学方 程式为程式为_。 第三章 铁 金属材料 解析解析 A为氢气的发生装置为氢气的发生装置，B为产生为产生Fe(OH)2沉淀装置沉淀装置，当当a打开时打开时，H2 通过通过a进入进入B中排出中排出B内氧气内氧气，a关闭时关闭时，A内气体压强增大内气体压强增大，使使A中中FeSO4、 H2SO4混合液进入混合液进入B中与中与NaOH溶液反应产生溶液反应产生Fe(OH)2沉淀沉淀。 答案答案 (1)铁屑铁屑 Fe2H =Fe2 H2 (2)首先打开首先打开
17、a，让分液漏斗中让分液漏斗中 酸液流下酸液流下，使使A中产生的中产生的H2通入通入B中中，排出排出B中的氧气中的氧气，一段时间后关闭一段时间后关闭a，烧烧 瓶中压强增大瓶中压强增大，A中液体沿导管流入中液体沿导管流入B中中，产生少量白色沉淀产生少量白色沉淀 (3)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 第三章 铁 金属材料 知识点三知识点三 铁盐和亚铁盐铁盐和亚铁盐() 1Fe2 、 、Fe3 的检验方法 的检验方法 方法方法 Fe3 Fe2 溶液颜色溶液颜色 _色色 _色色 加碱溶液加碱溶液 (如如 NaOH溶溶 液液) 现象现象 _色沉淀色沉淀 _色沉淀色沉淀_色沉淀色沉淀_色色
18、沉淀沉淀 离子离子 方程式方程式 Fe3 3OH = Fe(OH)3 Fe2 2OH =Fe(OH)2 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 加加KSCN 溶液溶液 现象现象 _色色(常用方法常用方法) _现象，再加氯水现象，再加氯水_色色 离子离子 方程式方程式 _ _ _ _ (棕棕)黄黄 浅绿浅绿 红褐红褐 白白 灰绿灰绿 红褐红褐 显红显红 无明显无明显 显红显红 Fe3 3SCN = Fe(SCN)3 2Fe2 Cl2=2Fe3 2Cl Fe3 3SCN =Fe(SCN)3 第三章 铁 金属材料 想一想想一想 1如何检验某溶液中含有如何检验某溶液中含有Fe3 ？ ？ 提示提
19、示 取少量溶液取少量溶液，加入少量加入少量KSCN溶液溶液，溶液变红色溶液变红色，证明溶液中含有证明溶液中含有Fe3 ( 或取少量溶液或取少量溶液，加入少量加入少量NaOH溶液溶液，生成红褐色沉淀生成红褐色沉淀，证明溶液中含有证明溶液中含有Fe3 )。 。 2如何检验某溶液中含有如何检验某溶液中含有Fe2 ？ ？ 提示提示 取少量溶液取少量溶液，加入少量加入少量KSCN溶液溶液，溶液不变红色溶液不变红色，再加入氯水再加入氯水，溶液溶液 变红色变红色，证明原溶液中含有证明原溶液中含有Fe2 。 。 3如何检验如何检验Fe2 和 和Fe3 的混合溶液中含有 的混合溶液中含有Fe2 ？ ？ 提示提示
20、 检验检验Fe2 和 和Fe3 的混合溶液中含有 的混合溶液中含有Fe2 时应选用酸性 时应选用酸性KMnO4溶液溶液，溶溶 液的紫红色消失液的紫红色消失，证明含有证明含有Fe2 。 。 第三章 铁 金属材料 2Fe2 、 、Fe3 的相互转化 的相互转化 (1)Fe、Fe2 、 、Fe3 的性质 的性质 点拨点拨 Fe、Fe2 、 、Fe3 三者之间可以通过氧化还原反应实现转换 三者之间可以通过氧化还原反应实现转换。 Fe(最低价最低价) Fe2 (中间价 中间价) Fe3 (最高价 最高价) 只有还原性只有还原性 既有还原性又有氧化性既有还原性又有氧化性 只有氧化性只有氧化性 第三章 铁
21、金属材料 (2)实验探究：根据下面表中实验分析其实验现象和结论实验探究：根据下面表中实验分析其实验现象和结论。 实验步骤实验步骤 实验现象实验现象 结论及有关离子或化学方程式结论及有关离子或化学方程式 加入加入 KSCN 溶液，溶液， _ ， 再滴加氯水溶液呈再滴加氯水溶液呈 _色色 Fe2 具有 具有_性，离子方性，离子方 程式：程式：2Fe2 Cl2=2Fe3 2Cl ， Fe3 3SCN = Fe(SCN)3 Fe2 的性的性 质探质探 究究 溶液由溶液由_色色 变为变为_色色 Fe2 具有氧化性，离子方程式： 具有氧化性，离子方程式： ZnFe2 =Zn2 Fe 无明显现象无明显现象
22、红红 还原还原 浅绿浅绿 无无 第三章 铁 金属材料 实验步骤实验步骤 实验现象实验现象 结论及有关离子或化学方程式结论及有关离子或化学方程式 加入加入KSCN溶液，溶溶液，溶 液呈液呈_色，加色，加 入足量铁粉后，溶入足量铁粉后，溶 液液_ Fe3 具有 具有_性，性，Fe具有具有 _性，离子方程式：性，离子方程式：Fe 2Fe3 =3Fe2 Fe3 的性的性 质探质探 究究 加入加入KSCN溶液，溶溶液，溶 液呈液呈_色，加色，加 入足量铜片后，溶入足量铜片后，溶 液液_，变，变 为为_色色 Fe3 具有较强 具有较强_性，离性，离 子方程式：子方程式：Cu2Fe3 =2Fe2 Cu2 红
23、红 褪色褪色 氧化氧化 还原还原 红红 红色消失红色消失 蓝蓝 氧化氧化 第三章 铁 金属材料 (3)Fe2 和 和Fe3 的转化关系 的转化关系 铁盐在较强的还原剂铁盐在较强的还原剂(Zn、Fe、Cu、Ag、I 、 、H2S、S2 、 、SO 2 3 等等)作用下被还作用下被还 原成亚铁盐，亚铁盐在较强的氧化剂原成亚铁盐，亚铁盐在较强的氧化剂(如如O2、Cl2、KMnO4溶液、溶液、H2O2、HNO3等等) 作用下被氧化成铁盐，即：作用下被氧化成铁盐，即：Fe3 还原剂还原剂 氧化剂氧化剂 Fe2 第三章 铁 金属材料 Fe2 和 和Fe3 转化关系的应用 转化关系的应用 在配制在配制FeC
24、l2溶液时溶液时，通常加入铁粉以防止溶液中的通常加入铁粉以防止溶液中的Fe2 被氧化成 被氧化成Fe3 ， ，即即 将溶液中可能存在的将溶液中可能存在的Fe3 再还原成 再还原成Fe2 。 。 向向FeCl3溶液中通入足量的溶液中通入足量的Cl2可以除去其中的可以除去其中的FeCl2；向；向FeCl2溶液中加入足溶液中加入足 量的铁粉可以除去其中的量的铁粉可以除去其中的FeCl3。 用用FeCl3溶液可从废旧印刷电路板溶液可从废旧印刷电路板(主要含铜主要含铜)中回收铜中回收铜，其原理为：其原理为：FeCl3能能 与印刷电路板中的铜反应：与印刷电路板中的铜反应：Cu2FeCl3=2FeCl2Cu
25、Cl2，再用再用Fe置换出铜：置换出铜：Fe Cu2 =Cu Fe2 。 。 第三章 铁 金属材料 角度一角度一 Fe2 和 和Fe3 的性质及其检验 的性质及其检验 1能与能与Fe3 反应 反应，且能证明且能证明Fe3 具有氧化性的是 具有氧化性的是( ) SCN Fe Fe2 Cu OH A B C D 答案答案 C 第三章 铁 金属材料 2下列离子的检验方法合理的是下列离子的检验方法合理的是( ) A向某溶液中滴入向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色溶液呈血红色，说明溶液中不含说明溶液中不含Fe2 B向某溶液中通入向某溶液中通入Cl2，然后再加入然后再加入KSCN溶液变血红色溶液变血红色，
26、说明原溶液中含有说明原溶液中含有 Fe2 C向某溶液中加入向某溶液中加入NaOH溶液溶液，得红褐色沉淀得红褐色沉淀，说明溶液中含有说明溶液中含有Fe3 D向某溶液中加入向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色又观察到颜色逐渐变为红褐色， 说明该溶液中只含有说明该溶液中只含有Fe2 ， ，不含有不含有Mg2 答案答案 C 解析解析 A项中只能说明含有项中只能说明含有Fe3 ， ，不能说明不含不能说明不含Fe2 ， ，不合理；不合理；B项原溶液中项原溶液中 也可能只有也可能只有Fe3 而没有 而没有Fe2 ； ；D项中氧化后生成的红褐色沉淀项中氧化后生成的红褐
27、色沉淀Fe(OH)3也可能掩盖也可能掩盖 了白色沉淀了白色沉淀Mg(OH)2。 第三章 铁 金属材料 角度二角度二 Fe2 和 和Fe3 的转化及应用 的转化及应用 3下列物质能将下列物质能将Fe2 转化为 转化为Fe3 的是 的是( ) 新制氯水新制氯水 H2O2 KMnO4溶液溶液 稀硝酸稀硝酸 O2 A仅仅 B仅仅 C仅仅 D 答案答案 D 第三章 铁 金属材料 4(1)除去除去FeCl2溶液中少量的溶液中少量的FeCl3，可加入可加入_，反应的离子方程反应的离子方程 式为式为_； (2)除去除去FeCl3溶液中少量的溶液中少量的FeCl2，可加入可加入_，反应的离子方程式为反应的离子方
28、程式为 _； (3)除去除去FeCl2溶液中少量的溶液中少量的CuCl2，可加入可加入_，反应的离子方程式为反应的离子方程式为 _。 (4)电子工业需用电子工业需用30%的的FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜溶液腐蚀印刷电路板上的铜，请写出有关反应的请写出有关反应的 化学方程式化学方程式_，检验反应后的溶液中存在检验反应后的溶液中存在Fe3 的试剂 的试剂 是是_，欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液溶液，需依次加入需依次加入 的试剂是的试剂是_。 第三章 铁 金属材料 答 案答 案 (1) 足 量 铁 粉足 量 铁 粉 Fe 2Fe3 =3Fe2
29、 (2) 氯 水氯 水 2Fe2 Cl2=2Fe3 2Cl (3)足量铁粉足量铁粉 FeCu2 =Fe2 Cu (4)Cu 2FeCl3=CuCl22FeCl2 KSCN溶液溶液 Fe、氯水氯水 第三章 铁 金属材料 1从两个角度理解铁及其化合物间的转化从两个角度理解铁及其化合物间的转化 (1)物质类别物质类别 第三章 铁 金属材料 (2)元素价态元素价态 第三章 铁 金属材料 溶液中溶液中Fe3 与 与Cu等不活泼金等不活泼金属反应，属反应，Fe3 只能转化为 只能转化为Fe2 。 。 溶液中溶液中Fe3 与 与Zn、Al等较活泼金属反应，金属单质足量时：等较活泼金属反应，金属单质足量时：Fe3 Zn Fe2 Zn Fe，金属单质不足时：，金属单质不足时：Fe3 Zn Fe2 。 。 2掌握掌握Fe2 、 、Fe3 的三种检验方法 的三种检验方法 (1)观察溶液颜色法；观察溶液颜色法；(2)加碱液法；加碱液法；(3)显色法显色法