铁和铁的化合物全套教案
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第二节 铁和铁的化合物
【教学目的】
1. 铁的原子结构和化合价
2. 铁的单质,氧化物,氢氧化物的性质
3. “铁三角”（即 Fe、Fe2+ 、Fe3+之间的相互转化）
4. Fe2+ 、Fe3+的检验
5. 通过介绍我国悠久的炼铁史，对学生进行爱国主义教育。
【教学重点】铁及其化合物的化学性质
【教学难点】 “铁三角”（即 Fe 、Fe2+ 、Fe3+之间的相互转化）
【教学过程】
第一课时
【引言】人类使用铁已有4500年的历史了。目前已发现的金属虽然已有90种，但其中应用最广泛、用量最多的仍然是铁。小到铁钉，大到桥梁、铁道、舰船、车辆和各种机械等，都需要大量的钢铁来制造。就连动植物体内也含有铁，人体内缺铁会导致缺铁性贫血，钢铁的生产和使用是人类进步和社会进步的重要标志。那么，是哪个国家、哪个民族首先使用铁呢？
我国的劳动人民在春秋时期就会冶铁，出土最早的铁器为春秋时秦国。比欧洲早近2000年，并且我国铁矿石的储量居世界第一，从1996年开始我国年钢产量连续超1亿吨，居世界首位。我们为我国悠久的炼铁史和发达的钢铁工业而感到自豪和骄傲！这节课我们一起来学习铁和铁的化合物知识。
第二节 铁和铁的化合物
一 铁在元素周期表的位置及原子结构
(1)铁在元素周期表的位置：铁位于第四周期第Ⅷ 族。
(2)铁的原子结构示意图：
铁的原子结构有哪些特点？从原子结构示意图上看，和主族元素不同，Fe的次外层电子未达到饱和，不仅最外层上2个电子是价电子，而且次外层也有价电子，当铁与弱氧化剂反应时，只能失去最外层上2个电子形成Fe2+，当跟强氧化剂反应时，还能进一步失去次外层上的一个电子而形成Fe3+。
Fe－2e-＝Fe2＋
Fe－3e-＝Fe3＋
所以，铁在其化合物中通常呈＋2价或＋3价。
二 铁的性质
（一）物理性质
学生回忆初中所学铁的知识、观看实物、联系生活实际（如铁锅导热），总结出铁的物理性质：
铁是银白色金属,熔点，沸点较高；抗腐蚀能力强；具有较好的导电性，导热性和延展性；易被磁性物质吸引和磁化。
（二）化学性质：
在金属活动顺序表里，它列在氢的前面，铁是比较活泼的金属。
1、与非金属反应：
(1)与O2反应
常温下，铁在干燥的空气中不易反应
加热时，铁在氧气中燃烧 3Fe ＋ 2O2 ====点燃 Fe3O4
在潮湿的空气中，易被氧化
(2)与S反应
Fe＋S ===△ FeS
(3)与Cl2反应
[演示实验4-7]课本P92
现象：生成棕黄色的烟，溶于水得黄色溶液。
反应方程式：2Fe＋3Cl2 ===△ 2FeCl3
氧化性强弱比较： S
在高温下，铁还能与碳、硅、磷等化合，例如铁跟碳化合而生成一种灰色的十分脆硬而有难熔的碳化铁 (Fe3C)。
2.铁与水的反应
在常温下，铁和水不反应。但在水和空气里的氧气、二氧化碳的共同作用下，铁很容易生锈而被腐蚀。
[演示实验4-8]课本P93
铁粉与水蒸气反应的实验。收集气体，做爆鸣实验, 得出有H2生成。
反应方程式：3Fe＋4H2O(g) ＝高温 Fe3O4＋4H2
3 铁与酸的反应
(1)与非氧化性酸反应
铁与稀盐酸、稀硫酸反应均生成＋2价铁盐，溶液变为浅绿色，有H2产生
Fe＋2HCl＝FeCl2 ＋H2↑
Fe＋H2SO4＝FeSO4 ＋H2↑
[设问]铁和稀硝酸的反应呢？
(2)铁与氧化性酸反应
[探索实验]把稀HNO3溶液吸入装有细铁丝的长胶头滴管里，并迅速放入试管内并塞紧，观察每一过程的实验现象，并做好记录。
[观察现象后分析]
① 滴管内液面为什么会下降？
② 为什么到液面全部下降后有红棕色气体产生？
③ 为什么溶液变成棕黄色？
④ 为什么一定要把塞子塞紧？
⑤ 我们知道，稀HNO3具有较强的氧化性，而铁具有还原性，写出反应的化学方程式。
(a) 与稀HNO3的反应：
稀HNO3过量:Fe ＋4HNO3 (稀) ＝Fe(NO3)3 ＋NO↑＋2H2O
由实验可知，铁遇强氧化剂可失去电子被氧化成＋3价的铁，说明铁有还原性。因反应生成NO、NO2污染物，实验应放在密闭容器里进行。
[设问]铁与稀硝酸反应在任何情况下都生成的是Fe3+吗？铁粉过量会出现什么情况？
Fe3+具有氧化性，Fe具有还原性，还有中间价态Fe2+，所以要发生氧化还原反应。
铁粉过量: 2 Fe(NO3)3 ＋Fe = 3 Fe(NO3)2
总反应：3Fe ＋8HNO3 (稀) ＝3Fe(NO3)3 ＋2NO↑＋4H2O
(b) 常温下，铁遇冷的浓硝酸和浓硫酸发生钝化，但在加热的情况下仍能发生反应。
4 铁与某些盐溶液的反应
Fe＋CuSO4＝FeSO4 ＋Cu (置换反应)
Fe +2Fe3＝3Fe2
[巩固练习
1 铁片投入下列溶液后，金属片减轻，但无气体放出的是：
A、冷、浓HNO3 B、Cu(NO3)2 溶液 C、稀HNO3 D、Fe(NO3)3溶液
2下列各物质中，不能直接由组成它的两种元素的单质化合而得到的是：
A、FeS B、Fe3O4 C、FeCl3 D、FeCl2
3 根据下列反应：（1）Fe+CuCl2 = Cu + FeCl2 ；（2）2FeCl3 ＋ Cu = 2FeCl2 + CuCl2
判断Cu2+、Fe2+、Fe2+、氧化性的顺序是：
A、Fe3+> Fe2+ > Cu2+ B、Fe2+> Cu2+> Fe3+ C、Cu2+> Fe2+ > Fe3+ D、Fe3+> Cu2+> Fe2+
【小结】引导学生通过讨论总结出铁具有较强还原性，有变价。
铁具有较强还原性。
1 Fe Fe2+ 弱氧化剂
Fe＋S ===△ FeS Fe + I2＝FeI2
Fe + 2H+===Fe2+ + H2↑ Fe + Cu2+＝Fe2+ + Cu
2 FeFe3+ 强氧化剂
2Fe＋3Cl2 ===△ 2FeCl3 2Fe + 3Br2＝2FeBr3
2Fe + 6H2SO4(浓) ===△Fe2(SO4)3 + 3SO2↑+ 6H2O
Fe + 4HNO3(浓) ===△Fe(NO3)3 + NO2↑+ 2H2O
5Fe + 3MnO4-- + 24H+＝3Mn2+ + 5Fe3+ + 12H2O
3 FeFe2+ 和 Fe3+
3Fe ＋ 2O2 ====点燃 Fe3O4
3Fe＋4H2O(g) ＝高温 Fe3O4＋4H2
弱氧化剂〔I2、H＋、Cu2+等〕
强氧化剂〔Cl2、Br2、HNO3等〕 Fe Fe2+
Fe3+ O2、H2O
第二课时
二 铁的重要化合物
(一) 铁的氧化物
1 物理性质
阅读课本P94：铁的氧化物有氧化亚铁(FeO)、氧化铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4)等。
氧化亚铁: 一种黑色粉末，它不稳定，在空气里加热，即迅速被氧化成四氧化三铁。
氧化铁: 一种红棕色粉末，俗称铁红，它可用作油漆的颜料等。
四氧化三铁: 具有磁性的黑色晶体，俗称磁性氧化铁。存在着铁的两种不同价态的离子，其中1/3 是Fe2+，2/3是Fe3+，四氧化三铁可以看成是氧化亚铁跟氧化铁组成的化合物。
铁的氧化物都不溶于水，也不跟水起反应。
2. 化学性质
(1) 与非氧化性酸反应 离子方程式：
FeO + 2H+ ＝Fe2+ + H2O Fe2O3 + 6H+＝2Fe3+ + 3H2O
Fe3O4 + 8H+＝Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O
(2) FeO、 Fe3O4 可与硝酸、浓硫酸、高锰酸钾等氧化剂的反应.
3FeO＋10HNO3 (稀) ＝3Fe(NO3)3 ＋NO↑＋5H2O
Fe3O4＋10HNO3 (浓) ＝3Fe(NO3)3 ＋NO2↑＋5H2O
(3) 三种氧化物可以与 C、Si、CO、H2、Al等还原剂的反应
3CO + Fe2O3=== 2Fe + 3CO2 Al + Fe2O3===Al2O3 + Fe
铁的氧化物比较：
名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
俗名 ------ 铁红 磁性氧化铁
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
铁的化合价 +2 +3 +2，+3
色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色粉末，有磁性
水溶性 不溶 不溶 不溶
稳定性 不稳定，在空气中加热转化成Fe3O4 稳定 稳定
磁性 无 无 有
与盐酸反应 FeO + 2HCl = Fe2O3 + 6HCl = Fe3O4 + 8HCl =
FeCl2 + H2O 2FeCl3 + 3H2O FeCl2 + 2FeCl3 +
4H2O
生成反应 2Fe + O2 == 2FeO
(钢炉中) 2Fe(OH)3 ===
2Fe2O3 + 3H2O 3Fe + O2 == Fe3O4
3Fe + 4H2O ==
2Fe2O3 + 4H2
用途 ―― 油漆颜料、炼铁（钢） 磁粉、炼铁
其它 FexOy + yCO ==== y CO2 + xFe(炼铁过程)
(二) 氢氧化物
铁的氢氧化物有：〔Fe(OH)2〕和〔Fe(OH)3〕。
都可用相应的可溶性盐跟碱溶液起反应而制得。
1. Fe(OH)3
【演示实验4-9】在试管里注入少量FeCl3溶液，再逐滴滴入NaOH溶液。观察发生的现象：
FeCl3 + 3NaOH == Fe(OH)3↓+ 3NaCl
Fe3+ + 3 OH-- === Fe(OH)3 ↓ (红褐色沉淀) （现象特殊, 用于鉴别）
从实验可以看到，滴入NaOH溶液时，立即生成了红褐色Fe(OH)3的的沉淀。加热Fe(OH)3，它就失去水而生成红棕色的氧化铁粉末。
2Fe(OH)3＝Fe2O3 + 3 H2O
FeCl3溶液中加入氨水： Fe3+ +3 NH3.H2O＝Fe(OH)3↓+ 3 NH4+
2. Fe(OH)2
【演示实验4-10】在试管里注入少量新制备的FeSO4溶液，用胶头滴管吸取NaOH溶液，将滴管尖端插入试管里溶液液面下，慢慢挤出NaOH溶液（防止二价铁被氧化），观察发生的现象。
从实验可以看到，挤入NaOH溶液后，开始的时候析出一种白色的絮状沉淀，这就是Fe(OH)2。
FeSO4 + 2NaOH ＝ Fe(OH)2↓+ Na2SO4
Fe2+ + 2OH- ＝ Fe(OH)2↓
但这白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。这是因为氢氧化亚铁在空气里氧化成了Fe(OH)3。
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3↓
沉淀颜色及其变化: 白色 灰绿 红褐色
