Fe及其化合物
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1 学生姓名 何彬彬 性别 男 年级 高二 学科 化学
授课教师 文老师 上课时间 2013年 8 月11日 第（ 3 ）次课 课时：2 课时
教学课题 Fe及其化合物
教学目标 1．铁单质的化学性质
2．铁的重要化合物的氧化还原性；
3．Fe(Ⅱ）、Fe(Ⅲ)的相互转化是高考的热点
重点难点 1．根据铁的原子结构的特点来分析记忆铁及其化合物的性质、相互转化的反应及原因等等。
2．熟练应运用氧化还原原理，理解在“铁三角”中的相互转化关系。
3．重点掌握根据氧化还原的原理进行有关铁及其化合物的相关计算
教学过程 【知识梳理】
一、铁的结构和性质
1. 铁是26号元素，位于第四周期第Ⅷ族，属于过渡元素。
原子结构示意图：
主要化合价：+2，+3
2.物理性质
铁在金属的分类中属于黑色金属，重金属，常见金属。纯净的铁是光亮的银白色金属，密度为7.86g/㎝3,熔沸点高，有较好的导电、传热性，能被磁铁吸引，也能被磁化。还原铁粉为黑色粉末。
3.铁是较活泼的金属元素，在金属活动性顺序表中排在氢的前面。
3、化学性质
铁是活泼的金属，通常显+2、+3价，+3价较稳定。
（1）与非金属反应,（氧化物氧化性强弱不同，产物中铁的化合价不同）
①3Fe＋2O2 点燃
Fe3O4 ②2Fe＋3Cl2 ==== 2FeCl3 ③ Fe＋S==== FeS
（2）与酸反应
与非强氧化性的酸：Fe＋2HCl====FeCl2 ＋H2↑；Fe＋H2SO4===FeSO4 ＋H2↑
Fe＋2H+=====Fe2+ ＋H2↑
与强氧化性的酸：与浓HNO3 浓H2SO4常温下发生钝化
稀HNO3过量时： Fe ＋4HNO3 (稀) ====Fe(NO3)3 ＋NO↑＋2H2O
铁过量时： 2 Fe(NO3)3 ＋Fe ==== 3 Fe(NO3)2
（3）与水蒸气的反应：常温下不与水反应，高温时能与水蒸气反应：
2 3Fe＋4H2O(g) 高温
Fe3O4＋4H2
(4)铁与盐溶液反应:（铁能将将金属性比它弱的金属从其盐溶液中置换出来）
如：Fe＋CuSO4===FeSO4 ＋Cu Fe＋ 2FeCl3=== 3FeCl2
(5)铁在潮湿空气中生锈
4.铁的合金
一般地说，含碳量在2%～4.3%的铁的合金叫做生铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等，它可铸不可煅。根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。
一般地说，含碳量在0.03%～2%的铁的合金叫做钢。钢坚硬有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。
生铁与钢的比较
铁的合金 生铁 钢
含碳量 2%～4.3% 0.03%～2%
其它杂质 含硅、锰、硫、磷较多 含硅、锰少量，硫和磷几乎没有
机械性能 硬而脆、无韧性 硬而韧、有弹性
机械加工 可铸不可锻 可铸、可锻、可压延
5炼铁和炼钢的比较
炼铁 炼钢
原料 铁矿石、焦炭、石灰石、空气 生铁、空气（或纯氧、氧化铁）、生石灰、脱氧剂
化学原理 在高温下用还原剂从铁矿石里还原出来 在高温下用氧化剂把生铁里过多的碳和其它氧化为气体或炉清除去
主
要
反
应 ①还原剂的生成
C+O2CO2
CO2+C高 温2CO
②铁的还原
Fe2O3+3CO高 温2Fe+3CO2
③炉渣的生成
CaCO3高 温CaO+CO2
CaO+SiO2高 温CaSiO3 ①氧化：2Fe+O2高 温2FeO
FeO氧化铁水里的Si、Mn、C等。如C+FeO
高 温Fe+CO
②造渣：生成的硅锰氧化物得铁水里的硫、磷跟造渣材料反应形成炉渣排出。
③脱氧，并调整Mn、Si含量
2FeO+Si高 温2Fe+SiO2
主要设备 高炉 转炉
3 二、铁的氧化物和氢氧化物
1.铁的氧化物的比较
铁的氧
化物 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗称 铁红 磁性氧化铁
色、态 黑色粉末 黑色晶体 红棕色末
铁的价态 +2 +3 +2、+3
水溶性 难溶于水
稳定性 不稳定性
6FeO+O2=2Fe3O4 稳定 稳定
与酸的反应 FeO+2H+=Fe2++H2O Fe2O3+6H+=2Fe3+
+3H2O Fe3O4+8H+=2Fe3++ Fe2++4H2O
与CO的反应 FexOy+yCO△xFe+yCO2
与H2的反应 FexOy+yH2△xFe+yH2O
制取 高温熔融，过量的铁与氧气反应
2Fe+O2=2FeO Fe(OH)3的分解
2Fe(OH)3△Fe2O3
+3H2O 铁在氧气中燃烧
3Fe+2O2=Fe3O4
2.铁的氢氧化物的比较
Fe(OH)2 Fe(OH)3
物理性质 白色，难溶于水的固体 红褐色，难溶于水的固体
化学性质 （1）与非氧化性强酸反应
Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O
(2)与氧化性酸反应
3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O
（3）空气中放置被氧化
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3 （1）与酸反应
Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
（2）受热分解
2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O
制备 ①煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气②煮沸NaOH溶液，赶走溶解的氧气③配制FeSO4溶液，加少量的还原铁粉④用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下
Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ 将NaOH溶液滴入Fe2(SO4)3溶液中
Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
1. Fe3O4是复杂的化合物，经研究证明，在Fe3O4晶体中有1/3的Fe是+2价，有2/3的Fe是+3价，可看成FeO·Fe2O3，实际应写成Fe(FeO2)2,即铁酸亚铁盐，不是一般的氧化物。
2.Fe(OH)2和Fe(OH)3从溶液中析出的现象不同，前者是白色絮状沉淀，后者是红褐色沉淀。而
4 Fe(OH)2极不稳定，易被氧化成Fe(OH)3，反应现象是：白色→灰绿色→红褐色。
若要观察到白色的Fe(OH)2沉淀，需要创造以下条件：
（1）排除亚铁盐溶液里的Fe3+离子，以免Fe3+离子直接与OH-结合生成Fe(OH)3。
（2）尽量排除溶液中溶解的氧气（绝对排除是办不到的），以减慢生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的速度。
反应要用新制备的亚铁盐溶液，并放入少量的铁以防止Fe3+离子产生。亚铁盐溶液与碱溶液在混合前分别加热以排除溶有的空气，然后，把碱溶液沿着试管壁加入盛亚铁盐溶液的试管中，或把滴管尖嘴直接插入液面下再加入碱溶液，可观察到白色絮状沉淀。
三、Fe、Fe2+和Fe3+之间相互转化及检验
从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知:Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态的铁相互转化.
1.学习铁及其化合物的性质要注意：
(1)抓价态：从铁元素三种价态的相互转化(铁三角关系)去认识铁及其化合物间的氧化—还原反应规律.
(2)想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质.
2.铁元素的原子在化学反应中，当遇弱氧化剂(如S、H+、Cu2+、I2等)时，铁只能失去最外层的两个电子，而生成+2价铁的化合物，当遇到强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)时，铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成+3价铁的化合物.
3.具体反应有：
（1）Fe2+→Fe3+
①2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-（在亚铁盐溶液中通入氯气，溶液由浅绿色变为棕黄色）。
②4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O（亚铁盐溶液在空气中容易变质，如绿矾露置于空气中则是：12FeSO4+3O2=4Fe2(SO4)3+2Fe2O3）
③3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++2H2O+NO↑
④5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++4H2O+Mn2+
如在FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液由浅绿色变棕黄色，在酸性KMnO4溶液滴加FeCl2溶液，溶液由紫红变棕黄。
⑤2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
（2）Fe3+→Fe2+
①2Fe3++S2+=2Fe2++S,如在FeCl3溶液中滴加适量的Na2S溶液,溶液变浑浊，滤去沉淀则滤液为浅绿色；如加入过量的Na2S溶液，，则又有黑色沉淀生成（FeS），向Fe3+溶液中通入H2S气体的离子方程式为：2Fe2++H2S=2Fe3++2H++S↓。
②2Fe3++SO32－+2H2O=2Fe2++SO42-+2H+
③2Fe3++Fe=3Fe2+,在FeSO3溶液中往往要加铁的原因是可以防止Fe2+被氧化为Fe3+。
④2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,电路板的制作是利用FeCl3溶液与裸露的铜反应。
⑤2Fe3++2I－=2Fe2++I2
4.Fe2+和Fe3+的检验
（1）Fe2+的检验：
方法一：滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加新制氯水，溶液立即变血红色。
方法二：滴加NaOH溶液,生成白色絮状沉淀，该沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。
（2）Fe3+的检验：
方法一：滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液，溶液立即变为血红色。
方法二：滴加NaOH溶液,出现红褐色沉淀。
