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第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
课时2 铁的重要化合物
课堂导入
我们之前学习过Fe(OH)3胶体的制备，你还记得制备方法吗？
铁的氢氧化物有几种，还可以通过什么方法制备？
金属氢氧化物的制备方法
1. 金属单质与水的反应(比如氢氧化钠)；
2. 金属氧化物和水反应(比如氢氧化钙)；
3. 可溶性盐和可溶性碱反应(比如氢氧化铜)；
4. 通过电解法(例如氯碱工业，但暂不考虑)。
选择方案
1. 铁与水蒸气反应生成氧化物；
2. 铁的氧化物不溶于水；
3. 可溶性盐和可溶性碱反应(可以反应)；
4. 暂未学习，不考虑。
课堂学习
根据实验现象，白色沉淀最终转变为红褐色，说明Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3，这个过程中，能接触到的氧化剂只有空气中的氧气。
铁的氢氧化物
反应物 FeCl3溶液和NaOH溶液 FeSO4溶液和NaOH溶液
反应现象 生成红褐色沉淀 产生白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色
离子方程式 Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓
实验结论 Fe(OH)2很不稳定，在空气中极易被氧化为Fe(OH)3 课堂学习
既然Fe(OH)2极易被氧化O2 ，那应该用什么方法制取呢？
铁的氢氧化物
应该设法隔绝空气中的氧气，防止溶液与空气接触：
对NaOH溶液进行煮沸处理，去除溶解氧；
在FeSO4溶液中加入少量Fe粉，防止FeSO4溶液被氧化；
将胶头滴管伸入到液面以下，防止滴加过程中的溶解氧。
除了这几种方法，还可以怎么改进Fe(OH)2的制取？
还可以在水溶液的上方滴加一层苯或者煤油，因为密度较小且与水不互溶，会浮在水溶液的上层，从而起到隔绝氧气的作用。
课堂学习
这两种实验装置可以达到隔绝空气的效果吗，如果可以的话是怎么做到的？
铁的氢氧化物
均利用了铁粉和稀硫酸反应产生的H2排尽装置内空气，那是否要检验装置内空气是否被排尽，需要的话又如何进行检验呢？
H2的验纯方法：
收集H2于一支小试管中，靠近燃着的酒精灯，若发出尖锐的爆鸣声，则证明H2不纯，空气没有排尽。
课堂学习
Fe(OH)3不能通过Fe2O3和H2O反应直接制得，那Fe(OH)3能够通过反应制得Fe2O3吗？
铁的氢氧化物
金属氧化物的制取方法：
金属和氧气的氧化反应(如氧化铜)；
金属氢氧化物受热分解(如氧化镁) ；
金属的碳酸盐受热分解(如氧化钙) 。
Fe(OH)3受热分解：2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
Fe(OH)2受热也会分解吗，对应产物会是什么？
Fe(OH)2受热分解：Fe(OH)2 = FeO + H2O (需要隔绝空气)
若是蒸发FeCl2溶液，最终得到的固体产物会是什么？
得到红棕色Fe2O3固体
课堂学习
Fe(OH)2和Fe(OH)3均不能溶于水，但可以溶于稀盐酸或稀硫酸并与酸发生复分解反应，生成对应的盐和水。
铁的氢氧化物
稀硝酸具有强氧化性，若是与Fe(OH)2发生反应，会将Fe元素氧化为+3价：
3Fe(OH)2 + 10H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO↑ + 8H2O
如果是铁的几种氧化物(例如FeO和Fe3O4)溶于稀硝酸呢？
3FeO + 4H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO↑ + 2H2O
3Fe3O4 + 28H+ + NO3- = 9Fe3+ + NO↑ + 14H2O
Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2O
Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O
如果是和稀硝酸发生反应，产物会不会有改变呢？
课堂学习
铁的氢氧化物
物质 氢氧化亚铁 氢氧化铁
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
物理性质 色态 白色固体 红褐色固体
溶解性 难溶于水，能溶于酸 化学性质 酸碱性 弱碱 稀盐酸 Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2O Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O
稀硝酸 3Fe(OH)2 + 10H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO↑ + 8H2O Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O
稳定性 不稳定，易被氧化，制备时现象为产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最后变为红褐色4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 受热易分解
2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O
课堂学习
铁盐与亚铁盐
除了铁的氧化物和氢氧化物之外，铁的两种化合态还存着铁盐与亚铁盐，常见的铁盐有FeCl3、Fe2(SO4)3等，铁盐溶液一般显棕黄色，常见的亚铁盐有FeCl2、FeSO4等，亚铁盐溶液一般显浅绿色。
铁在成人体内的含量为4-5g，铁也是人体必需微量元素中含量最多的一种。人体内含铁化合物主要分为两类，一种是功能性铁，其会参与氧的运输，另一种是储存铁，与一些酶分布于身体各器官。
体内缺铁会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等生理功能下降，严重的还会发生贫血。所以我国已经实施在某些酱油中加入铁强化剂的措施，除此之外市面上也存在许多的补铁剂，那如何确定补铁剂里的铁的存在形式呢？
课堂学习
铁盐与亚铁盐
如何检验补铁剂中铁的存在形式(Fe2+和Fe3+)？
1. 观察溶液颜色，Fe3+溶液一般为棕黄色，Fe2+溶液一般为浅绿色，但是当溶液浓度稀的时候溶液颜色均很难观察，且市面上补铁剂里会混有干扰颜色，不易观察。
2. 加入NaOH溶液，Fe3+溶液会生成红褐色沉淀，Fe2+溶液会产生白色絮状沉淀，然后迅速变为灰绿色，最终变成红褐色，但是同样的当溶液浓度较稀时生成沉淀的量少，不易观察。
那存在着普遍适用的检验方法吗？
课堂学习
铁盐与亚铁盐
实验操作：
向两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeCl2溶液，各滴入几滴KSCN溶液，观察并记录现象。
实验现象：
FeCl3溶液变红色；
FeCl2溶液无变化。
实验结论：
KSCN(硫氰化钾)溶液可以用来鉴别Fe2+和Fe3+。
课堂学习
铁盐与亚铁盐
通过实验发现，KSCN溶液会与Fe3+溶液反应呈红色，不与Fe2+溶液反应，且反应很灵敏，痕量即可有颜色变化，因此可以鉴别Fe2+和Fe3+。
反应原理： Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3
那如何鉴别Fe2+溶液呢，又如何鉴别Fe2+和Fe3+的混合溶液呢？
也可以先滴加KSCN溶液，不变色，再滴加氯水，溶液变红色，则说明存在着Fe2+：
2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl- (普遍适用)
在之前的学习中，Fe2+具有还原性，可以被氧化剂氧化，所以可以用适量酸性KMnO4溶液鉴别，若酸性KMnO4溶液紫红色褪去，则说明存在着Fe2+：
5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O (未知溶液不适用)
课堂学习
铁盐与亚铁盐
课堂巩固
正误判断
1. Fe(OH)3不能利用化合反应合成。
4. 向某溶液中先加氯水再加KSCN溶液，变红说明存在Fe2+。
2. Fe(OH)2易被氧化，制备时应隔绝空气。
3. 向某溶液中滴加酸性KMnO4溶液，褪色说明存在Fe2+。
×
√
×
×
课堂巩固
铁盐与亚铁盐
某溶液中可能同时着存在铁盐和亚铁盐，请你设计实验进行检验。
思路分析：当两种离子混合时，如需证明两种离子均存在应当分别进行检验，如可以先用适量酸性KMnO4溶液检验Fe2+的存在，再用KSCN溶液检验Fe2+的存在。
取待测液于试管中，加入适量酸性KMnO4溶液，若酸性KMnO4溶液褪色，则证明溶液中含有Fe2+；
另取待测液于试管中，加入适量KSCN溶液，若溶液变红，则证明溶液中含有Fe3+；
所以溶液中既存在Fe2+也存在Fe3+。
课堂巩固
各物质间的转化关系如右图所示，请完成下列问题。
1. 写出B和D的化学式
B_________；D _________
2. 写出E转变成F的化学方程式
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3. 写出鉴别G溶液的操作和现象
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FeCl2
KCl
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
取待测液于试管中，加入适量KSCN溶液，若溶液变红，则证明溶液中含有Fe3+
课堂小结
谢谢观看
THANKS

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