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第
3
章
　
第
1
节
铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物
课时2
1.能通过实验探究交流研讨并掌握铁单质、铁的氧化物、铁的氢氧化物的性质，能利用物质的性质设计Fe(OH)2的制备方案，培养科学探究与创新能力(重点)。
2.能从物质类别和价态两个视角研究物质，认识含铁物质在生产和生活中的应用，建立含铁物质性质和应用间的关系(难点)。
学习目标
情景导入
丹霞地貌岩层呈红色的原因；人类使用最早的铁来自太空；我国发现最早的冶铁制品。
丹霞地貌
陨铁
铜柄铁剑
你知道吗？
Fe2O3
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？
FeO
Fe2O3
Fe3O4
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Fe
铁单质 铁的氧化物 铁的氢氧化物
0
＋2
＋3
＋2、＋3
＋2
＋3
内
容
索
引
目标一　铁单质
目标二　铁的氧化物和氢氧化物
< 目标一 >
铁单质
1．物理性质
下图利用了铁的哪些物理性质？铁还有哪些物理性质？
熔点：1 538℃
沸点：2 750℃
密度：7.86 g/cm3
铁有延展性、导热性、导电性，但其导电性不如铜和铝，
铁还能被磁铁吸引。
铁的熔、沸点较高，纯净的铁是光亮的银白色金属。
(1)从物质类别角度分析，铁单质具有金属的通性。
①Fe和非金属单质反应
Fe +S === FeS
△
2．化学性质
3Fe+2O2 Fe3O4
2Fe+3Cl2 2FeCl3
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
②Fe和酸反应(如稀H2SO4、稀盐酸)
③Fe和某些盐反应(如CuSO4溶液、 FeCl3溶液)
炽热的铁水注入模具之前，模具必须进行充分的干燥处理，不得留有水。为什么？
思考交流
3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
(2)从铁元素化合价的角度分析，铁单质具有还原性。
铁和水蒸气的反应
实验现象：
实验结论：
肥皂液中有气泡产生，用火柴点燃气泡，听到爆鸣声。
铁和水蒸气反应生成H2
(1)如何检验铁和水蒸气反应的固态产物中铁元素的价态？
取少量固体于试管中，加入稀硫酸(不能用盐酸)溶解，将溶液分成两份，一份加入酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，说明溶液中含有Fe2+；另一份加入KSCN溶液，溶液显红色，说明溶液中含有Fe3+。
(2)上述实验中湿棉花、肥皂液的作用分别是 、______________________。
受热提供水蒸气
用于收集和检验氢气
(1)Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸发生置换反应
(2)1 mol铁与足量稀盐酸反应，转移电子数为3NA
(3)1 mol Cl2和足量的铁反应，转移2NA个电子
(4)金属和水反应，都生成氢氧化物和氢气
(5)1 mol Fe与水蒸气在高温下反应转移 mol电子
×
√
×
√
×
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铁的氧化物和氢氧化物
< 目标二 >
1．铁的氧化物的物理性质及用途
氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4)
名称 氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
化学式
俗名
铁元素的化合价
颜色、状态
溶解性
用途
FeO
Fe2O3
Fe3O4
铁红
磁性氧化铁
＋2
＋3
＋2、＋3
黑色粉末
红棕色粉末
黑色固体
都不溶于水
用作色素
用作油漆、涂料、油墨的红色颜料
磁性材料
2．铁的氧化物的化学性质
(1)从物质类别的角度分析
FeO
Fe2O3
Fe3O4
金属
氧化物
盐和水
＋酸
＋2H＋===Fe2＋＋H2O
＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
特别提醒　Fe3O4的组成可用FeO·Fe2O3表示，但不表示Fe3O4是由FeO和Fe2O3组成的混合物，Fe3O4有固定的组成，是一种纯净物。
(2)从元素化合价的角度分析
FeO
Fe2O3
Fe3O4
＋2
＋3
＋2、＋3
氧化性
还原性
氧化性
氧化性
还原性
①FeO不稳定，在空气中受热被氧化生成Fe3O4。
6FeO +O2 === 2Fe3O4
△
还原性
②铁的氧化物与铝粉在高温下可发生反应。
反应放出大量热，常用于焊接钢轨、制备金属纳米复合材料等
氧化性
特别提醒　FeO、Fe2O3、Fe3O4、MnO2、WO3、V2O5等难熔金属氧化物与铝粉的反应也叫铝热反应，常用KClO3和镁条引发该反应。
Fe2O3＋2Al 2Fe＋Al2O3
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。原理如图：
镁条燃烧放热达到反应所需要的高温条件，氯酸钾受热分解产生氧气，促进燃烧。
(1)氯酸钾和镁条分别起什么作用？
(2)将氧化铁换成氧化亚铁或四氧化三铁能否反应？若能，请写出和四氧化三铁反应的化学方程式，并标出电子转移。
(3)若将氧化铁换成氧化镁能否反应呢？若不能，说明原因。
能
否。因为金属的活泼性：Mg>Al，故Al不能和MgO发生铝热反应置换出金属Mg。
3．铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色、状态
溶解性
酸碱性
稳定性
2Fe(OH)3 === Fe2O3+3H2O
△
白色固体
红褐色固体
难溶于水
难溶于水
弱碱性
弱碱性
在空气中易被氧化为Fe(OH)3
受热易分解：
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
和非氧化性酸反应(离子方程式)
制备
转化
Fe(OH)2＋2H＋===
Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===
Fe3＋＋3H2O
Fe2＋＋2OH－===
Fe(OH)2↓
Fe3＋＋3OH－===
Fe(OH)3↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
现象：在空气中白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色
向Fe(OH)3胶体中逐滴加入氢碘酸至过量，开始观察到的现象是　　　　　　 　，随后观察到的现象是　　　　　 　　　　　，最后观察到溶液变为棕黄色。试写出有关的离子方程式？
产生红褐色沉淀
沉淀溶解，溶液呈黄色
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O，2Fe3++2I-===2Fe2++I2
Fe(OH)2是一种白色沉淀，极易被氧化生成Fe(OH)3，为长时间观察到生成的Fe(OH)2沉淀，某小组设计如下两套方案。
方案一：覆盖层法
方案二：还原性气体保护法
根据以上两种方案，回答下列问题：
(1)在方案一中，常采用以下措施。
①用新制的FeSO4溶液和经过加热煮沸的NaOH溶液制Fe(OH)2，目的是　 　。
②在FeSO4溶液表面覆盖一层煤油，目的是　　　 　　　。
③将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，目的是　　 　。
排出溶解的氧气，防止Fe(OH)2被氧化
隔绝空气中的氧气
防止滴液时带入氧气
(2)方案二要制得Fe(OH)2沉淀，操作方法为_________________________
________________________________________。相关反应的离子方程式为　　　　　　　 　。
(3)将制得的含Fe(OH)2沉淀的混合液置于空气中，沉淀会发生怎样变化？　 　　　，写出反应的化学方程式：　 　 　　。
打开止水夹a，待A中反应生
成的H2排尽装置中的空气后，再关闭止水夹a
Fe+2H+===Fe2++H2↑、Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
归纳总结
制备氢氧化亚铁实验的四个关键点
(1)Fe2+极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。
(2)为了防止Fe2+被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，尽可能除去O2。
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。
(4)为防止Fe2+被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物(如苯)，以隔绝空气。
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