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第一节 铁的多样性
铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物
目 录
铁单质的性质
铁的氧化物的性质
铁的氢氧化物的性质
交流 · 研讨
从物质类别和铁元素化合价的角度分析，铁单质、铁的各种氧化物、铁的两种氢氧化物分别可能具有哪些性质？为什么？
铁
氧化物
铁元素的化合价
物质类别
预测性质
实验验证
单质
0价
还原性
氧化性
氢氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
氧化物
氧化性、还原性
+3价
+2价
还原性
+2、+3价
Fe(OH)3
Fe(OH)2
碱
+2价
+3价
还原性
氧化性
铁单质的性质
一、铁单质的性质
纯净的铁为光亮的　 　色金属，密度较大，熔点为1 538 ℃。
纯铁有很强的抗腐蚀力，有良好的　 性和　 性，导电性比铜、铝差，能被磁铁吸引。
1.物理性质
银白
延展
导热
铁的物理性质、化学性质
2.化学性质（还原性）
3Fe+2O2 === Fe3O4
2Fe+3Cl2=== 2FeCl3
点燃
点燃
3Fe+4H2O(g)=== Fe3O4+4H2
高温
一、铁单质的性质
（1）与非氧化性酸反应（只与H+反应）
Fe+2H+ === Fe2++H2↑
（2）与某些盐反应
置换反应：Fe+CuSO4=== Cu+FeSO4 → Fe+Cu2+=== Cu+Fe2+
化合反应：Fe+2FeCl3=== 3FeCl2 → Fe+2Fe3+=== 3Fe2+
（3）与非金属单质反应
（4）与水蒸气反应
铁的物理性质、化学性质
2.化学性质
提升巩固
(1)铁与水蒸气的反应 P91
[操作及现象]用火柴点燃肥皂泡，听到爆鸣声，证明生成了H2
[实验结论]铁能与水蒸气反应，并有H2生成，反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)=== Fe3O4+4H2
[实验说明]①湿棉花作用：在受热时提供反应所需的水蒸气②肥皂液作用：“收集”氢气
高温
一、铁单质的性质
铁的物理性质、化学性质
2.化学性质
提升巩固
(1)铁与水蒸气的反应
(2)Fe与冷水、热水不反应，Fe与H2O(g)高温下反应的产物是Fe3O4。
(3)铁在潮湿的空气中生成铁锈的主要成分是Fe2O3，铁锈疏松多孔，无法形成致密的氧化层，易使铁被继续氧化
铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。
(4)铁与氯气和盐酸反应所得产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应，不论Cl2是否足量都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。
一、铁单质的性质
O2
Cl2
H2O
H+
Cu2+
Fe3+
具有还原性
铁
Fe + 2H+ === Fe2+ + H2↑
Fe + Cu2+ === Fe2+ + Cu
Fe + 2Fe3+ === 3Fe2+
2Fe＋3Cl2 ==== 2FeCl3
点燃
3Fe＋2O2 ==== Fe3O4
点燃
3Fe＋4H2O(g) ==== Fe3O4+4H2
高温
物质类别
元素的化合价
螺旋铁
铁的物理性质、化学性质
2.化学性质
一、铁单质的性质
铁的氧化物的性质
二、铁的氧化物的性质
FeO（氧化亚铁） Fe2O3（氧化铁） Fe3O4（四氧化三铁）
俗名 　 — 铁红、铁锈 磁性氧化铁
色、态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色固体
水溶性 难溶 铁元素化合价 +2 +3 +2、+3
与非氧化性酸反应 FeO+2H+ === Fe2++H2O　 Fe2O3+6H+ ===2Fe3++3H2O　 Fe3O4＋8H＋ === Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
FeO、Fe2O3、Fe3O4性质的比较
铁的氧化物的性质
二、铁的氧化物的性质
FeO（氧化亚铁） Fe2O3（氧化铁） Fe3O4（四氧化三铁）
与CO反应 FeO＋CO === Fe＋CO2 Fe2O3＋3CO=== 2Fe＋3CO2 Fe3O4＋4CO=== 3Fe＋4CO2
与H2反应 FeO＋H2 === Fe＋H2O Fe2O3＋3H2=== 2Fe＋3H2O Fe3O4＋4H2=== 3Fe＋4H2O
与铝粉反应 3FeO＋2Al=== Fe＋Al2O3 Fe2O3＋2Al=== 2Fe＋Al2O3 3Fe3O4＋8Al=== 9Fe＋4Al2O3 用途 色素(釉呈绿色) 用作油漆、涂料、油墨的红色颜料 磁性材料
FeO、Fe2O3、Fe3O4性质的比较
高温
高温
高温
FexOy＋yCO xFe＋yCO2
====
高温
高温
高温
高温
高温
高温
高温
铁的氧化物的性质
二、铁的氧化物的性质
铝热反应
野外焊接铁轨常利用铝粉和氧化铁反应进行,该反应称为“铝热反应”。操作步骤为:①将铝粉和氧化铁充分混合;②撒上氯酸钾,插入镁条;③点燃镁条。现场与原理如图：
铁的氧化物的性质
二、铁的氧化物的性质
铝热反应
铝粉与金属氧化物在高温下反应生成金属单质与Al2O3，反应放热
应用：焊接铁轨
镁条作用：燃烧放热达到反应所需要的高温条件
氯酸钾作用：受热分解提供氧气,促进燃烧
铁的氧化物的性质
二、铁的氧化物的性质
铁锈呈红棕色，因此铁锈的主要成分是Fe2O3·xH2O。根据Fe2O3的性质，可以选用酸性物质除去铁锈。
想一想1　日常生活中铁制品生锈的现象很常见，依据所学知识分析铁锈的主要成分是什么 怎样除去
想一想2　丹霞地貌即以陆相为主的红层发育的具有陡崖坡的地貌，也可表述为“以陡崖坡为特征的红层地貌”。丹霞地貌为什么显红色呢
因为岩层中含有大量的氧化铁Fe2O3。
铁的氢氧化物的性质
三、铁的氢氧化物的性质
Fe(OH)2（氢氧化亚铁） Fe(OH)3（氢氧化铁）
色、态 白色固体 红褐色固体
溶解性 难溶于水 酸碱性 弱碱 与稀盐酸反应 Fe(OH)2+2HCl===FeCl2+2H2O　 Fe(OH)3+3HCl ===FeCl3+3H2O
受热分解 - 2Fe(OH)3 ===Fe2O3+3H2O　
制法 Fe2++2OH- ===Fe(OH)2↓ Fe3++3OH- ===Fe(OH)3↓
稳定性 不稳定，易被氧化为Fe(OH)3 4Fe(OH)2+O2+2H2O ===4Fe(OH)3　 稳定
Fe(OH)2、Fe(OH)3性质的比较
铁的氢氧化物的性质
三、铁的氢氧化物的性质
Fe(OH)2的制备
问题1:NaOH溶液为什么要煮沸后才能使用
问题2:生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是什么
目的是除去溶液中溶解的O2，防止O2将Fe(OH)2氧化。
Fe(OH)2沉淀很容易被氧气氧化，长滴管插入溶液液面以下，可防止Fe(OH)2与氧气接触而被氧化。
铁的氢氧化物的性质
三、铁的氢氧化物的性质
Fe(OH)2的制备
问题3:改进装置①中加入少量苯的目的是什么
苯的密度比水的密度小，且难溶于水，加入少量苯覆盖在FeSO4溶液的液面可隔绝下层液体与空气，防止O2将Fe(OH)2氧化。
问题4:改进装置②能较长时间观察到白色沉淀的原因是什么
铁粉与稀硫酸反应生成的H2排除了装置内的空气,同时试管内剩余的H2起到保护气的作用,防止O2将Fe(OH)2氧化,因此能较长时间观察到白色沉淀。
铁的氢氧化物的性质
三、铁的氢氧化物的性质
Fe(OH)2的制备
问题5:改进装置③中，如何操作就能长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀
先打开止水夹a,利用反应产生的H2将装置内的空气排出,待导管b排出的气体验纯后,再关闭止水夹a,产生的H2使试管A中气压大于外界气压,把试管A中的液体压入试管B中,新生成的FeSO4与NaOH溶液反应得到Fe(OH)2白色沉淀。
铁的氢氧化物的性质
三、铁的氢氧化物的性质
Fe(OH)2的制备
问题6：如何得到稳定的白色的氢氧化亚铁沉淀？
除去试管和溶液中氧气，创造无氧环境
(1)Fe2＋必须是新制的，并放入Fe粉，以防Fe2＋被氧化成Fe3＋。
(2)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溶液。
(3)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。
(4)将长胶头滴管末端插入亚铁盐溶液液面以下滴入碱液。
铁的氢氧化物的性质
已知A是一种常见金属,F是一种红褐色沉淀。
测
当堂测试
测试1
1．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入100 mL浓度为1.0 mol·L-1 的盐酸，恰好使混合物完全溶解，有气体放出，所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是 (　　)
A． 11.2 g　　　　　　　　B． 5.6 g
C． 2.8 g D． 1.4 g
C
测
当堂测试
测试2
2．某工程师为了从腐蚀废液(含有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋)中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用如图步骤：

请写出相关反应的化学方程式：
___________________________________，
___________________________________，
___________________________________，
____________________________________
CuCl2＋Fe === FeCl2＋Cu　
Fe＋2HCl === FeCl2＋H2↑　
2FeCl3＋Fe === 3FeCl2　
2FeCl2＋Cl2 === 2FeCl3
测
当堂测试
测试3
3．用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时，除加硫酸防止生成Fe(OH)2外，还需加入________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2，常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是__________________
铁屑
煮沸
避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2转化成Fe(OH)3沉淀
测
当堂测试
测试3
方法二：在如图所示的装置中用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是______________。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是______________。
(3)为了制得白色的Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是_________________________________________________________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_____________。
试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入
稀H2SO4、铁屑
NaOH溶液
检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度，当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹
测
当堂测试
测试4
4．如图所示装置，可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化，实验中使用的试剂为铁屑和6 mol·L－1的硫酸。
填写下列空白：
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是_______，A中反应的离子方程式是_________________________________。
(2)简述生成Fe(OH)2的操作过程： ______________________________________________
____________________________________________________________________________。
(3)实验完毕，打开b处活塞，放入一部分空气，此时B中发生反应的化学方程式为：___________________________________。
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O === 4Fe(OH)3
铁屑
Fe＋2H＋ === Fe2＋＋H2↑
首先打开a，让分液漏斗中酸液流下，使A中产生的H2通入B中，排出B中的氧气，一段时间后关闭a，A中液体沿导管流入B中，即产生少量白色沉淀
铁的氧化物
氧化亚铁具有还原性
氧化铁具有氧化性
四氧化三铁具有氧化性和还原性
铁
具有金属的通性及自身的特性
具有还原性
铁的氢氧化物
氢氧化亚铁具有强还原性
氢氧化铁具有氧化性
课堂小结
本节内容结束

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