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第3章 物质的性质与转化
第1节　铁的多样性
铁元素的存在及使用
亚铁盐和铁盐
1.铁盐和亚铁盐的组成
名称 亚铁盐 铁盐
组成 含有Fe2＋的盐 含有Fe3＋的盐
常见物质 FeSO4·7H2O、FeCl2等 FeCl3、Fe(NO3)3、Fe2(SO4)3等
2.Fe2＋、Fe3＋的检验
离子 Fe2＋ Fe3＋
溶液的颜色 浅绿色 黄色
滴加KSCN
溶液 无明显现象 溶液变红色
反应原理 不反应
结论 利用含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液变成红色，检验Fe3＋的存在
铁单质
1.铁的物理性质
铁有延展性、导热性和导电性，但其导电性不如铜和铝，铁还能被磁体吸引。其熔、沸点较高，熔点：1538 ℃、沸点：2750 ℃，密度：7.86 g·cm－3。
2.铁的化学性质
(1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应
化学性质 化学方程式举例
①Fe与非金属单质反应
②Fe与非氧化性酸反应(稀硫酸)
③Fe与盐溶液反应(CuSO4)
Fe
Cl2
O2
S
Fe在反应中做还原剂，遇到较强的氧化剂(如Cl2等)生成＋3价铁的化合物，遇到较弱的氧化剂(如稀硫酸等)生成＋2价铁的化合物。
(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应
实验装置
操作现象 用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H2
实验结论
湿棉花的作用是受热时提供反应所需的水蒸气。
铁的氧化物和铁的氢氧化物
1.铁的氧化物
名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗称 — 铁红 磁性氧化铁
颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
(有磁性)
溶解性 不溶于水
铁的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3
与H＋反应的离子方程式
稳定性 易被氧化 稳定 稳定
与CO、C、
H2反应 生成单质铁及CO2或H2O
用途 Fe2O3常用作红色油漆与涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料
2.铁的氢氧化物
名称 氢氧化亚铁 氢氧化铁
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
物质类别 二元弱碱 三元弱碱
颜色状态 白色固体 红褐色固体
溶解性 不溶于水 不溶于水
与非氧化性强酸反应
稳定性
转化
铁及其化合物之间的转化关系
1.Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋
2.Fe2＋既具有氧化性又具有还原性
3.Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe
Fe(OH)2的性质及其制备
1.防止Fe(OH)2被氧化的方法
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，除去其中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管内的亚铁盐溶液中，并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。
2.实验装置的改进
某小组用如图所示装置来制取Fe(OH)2，并观察其在空气中被氧气氧化过程中的颜色变化。实验时所使用的试剂有铁屑、稀硫酸和氢氧化钠溶液。请回答下列问题。
(1)仪器X的名称为　　　　　　。
分液漏斗
根据图示可知，仪器X为分液漏斗。
(2)A中主要反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
A中铁与硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气。
(3)配制氢氧化钠溶液时，为除去蒸馏水中溶解的氧气，常采用的方法是　　　　　　　　　。
煮沸
气体的溶解度随温度的升高而降低，故煮沸蒸馏水，可以除去蒸馏水中溶解的氧气。
(4)实验开始时应先将K2　　　　(填“关闭”或“打开”)，再打开K1。
打开
为了排出装置中的空气，先打开K2，后打开K1，产生的氢气进入B中，将容器中的空气排出。
(5)实验结束后，取下装置B的橡胶塞，B中可观察到的现象为____________________
　　　　　　　　　　　　　，发生反应的化学方程式为　　　　　　　　。
B中生成Fe(OH)2，取下装置B的橡胶塞，Fe(OH)2与空气中的氧气和水反应生成Fe(OH)3，观察到生成的白色絮状物迅速变成灰绿色，最后变为红褐色。
(6)实验中产生H2的作用有　　　　　(填字母)。
A.排出装置内的空气
B.将A中溶液压入B中
C.保护Fe(OH)2不被空气中的氧气氧化
ABC
实验开始前先打开K2，后打开K1，产生的氢气进入B中，将容器中的空气排除，A正确；关闭K2后，产生的氢气将A中的硫酸亚铁溶液压入B中，B正确；反应过程中产生的氢气可保护Fe(OH)2不被空气中的氧气氧化，C正确。
(1)含Fe3＋的溶液与含SCN－的溶液混合后的现象不是出现红色沉淀，而是形成红色溶液。
(2)鉴别Fe3＋与Fe2＋也可以用其他试剂，如向溶液中分别加入少量KMnO4溶液，振荡，能使KMnO4溶液褪色的溶液含有Fe2＋，不能使KMnO4溶液褪色的溶液含有
Fe3＋。
某化学学习小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性。请你协助他们完成实验报告。
(1)实验目的：探究铁及其化合物的氧化性和还原性。
(2)实验试剂及仪器：
试剂：氯化亚铁溶液、氯化铁溶液、氯水、KSCN溶液、铁粉、锌片、铜片、稀
硫酸。
仪器：除胶头滴管外，你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是　　　　。
试管
进行物质的性质实验应取少量试剂进行反应，根据反应现象分析判断物质的性质，故实验是在试管中进行的。
(3)实验记录(仿照实验①作答，填写空白部分)。
序号 实验设计 实验现象 离子方程式 解释与结论
① 向铁粉中滴入稀
硫酸 铁粉溶解，溶液由无色变成浅绿色，生成无色无味气体 Fe具有还原性
② 向FeCl2溶液中滴入KSCN溶液，再滴入氯水 滴入KSCN溶液后溶液无明显变化，加入氯水后溶液立即变成红色
序号 实验设计 实验现象 离子方程式 解释与结论
③ 向FeCl2溶液中加入锌片
④ Fe3＋具有氧化性
(4)学习小组的同学将从本实验中获得的知识推广到其他类物质的学习中，请判断下列物质既有氧化性又有还原性的是　　　　(填字母)。
A.Cl2 B.Na
C.Mg2＋ D.H2O2
AD
物质既有氧化性又有还原性，说明元素化合价处于中间价态。Cl2中Cl元素的化合价既可以升高也可以降低，具有还原性和氧化性，A正确；Na元素的化合价只能升高，只具有还原性，B错误；Mg2＋中Mg元素的化合价只能降低，只具有氧化性，C错误；H2O2中O元素的化合价既可以升高也可以降低，具有还原性和氧化性，D正确。
(5)在实验②中，有部分同学在氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液后，出现了红色，你认为原因是　　　　　　　　　　　　　　。在配制氯化亚铁溶液时，你对实验员提出的建议是　　　　　　　　　　　　　　　。
氯化亚铁溶液中的Fe2＋被氧化　配制氯化亚铁溶液时要加入少量的铁粉　
在氯化亚铁溶液中滴入KSCN溶液后，出现了红色，说明亚铁离子被氧化为铁离子，为防止亚铁离子被氧化，需要加入少量铁粉。
(6)在配制氯化铁溶液时，含有少量Fe2＋，为检验少量Fe2＋的存在，请从下列物质中选择合适的试剂　　　　(填字母)。
A.KSCN溶液 B.稀盐酸
C.酸性KMnO4溶液 D.NaOH溶液
C
KSCN溶液和亚铁离子不反应，A错误；稀盐酸不能检验亚铁离子的存在，B错误；酸性KMnO4溶液可以氧化亚铁离子，而KMnO4溶液本身褪色，C正确；NaOH溶液和铁离子反应生成红褐色沉淀，和亚铁离子反应生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，反应现象不易分辨，D错误。
解答有关离子检验类试题的思维流程如下：
明确基本检验思路 明晰是否有干扰 确定检验方案
Fe2＋：先加入KSCN溶液，再
通入Cl2(氧化剂) 先通入Cl2，会引入Fe3＋，对Fe2＋检验造成干扰 Fe2＋ 不变红
变红色
Fe3＋：加入NaOH溶液或KSCN
溶液 加入NaOH溶液，Fe2＋会生成Fe(OH)2但其易被氧化成Fe(OH)3，对Fe3＋的检验造成干扰 Fe3＋ 溶液显红色

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