1、第二单元第二单元 探究铁及其化合物的转化探究铁及其化合物的转化铁单质铁单质陨铁陨铁主要主要化合态化合态、少量、少量是是游离态游离态化合态化合态磁铁矿磁铁矿(Fe3O4)赤铁矿赤铁矿(Fe2O3) 1.铁的存在铁的存在游离游离态态 陨铁（天石，地壳中无单质铁）陨铁（天石，地壳中无单质铁）铁是银白色有金属光泽的金属，质软，熔沸点高，具铁是银白色有金属光泽的金属，质软，熔沸点高，具有良好的导电、导热、延展性，可被磁铁吸引，也可有良好的导电、导热、延展性，可被磁铁吸引，也可被磁化，铁粉呈黑色被磁化，铁粉呈黑色2.物理性质物理性质磁铁矿磁铁矿(Fe3O4)赤铁矿赤铁矿(Fe2O3) 一、铁一、铁3.化学
2、性质化学性质(1)与非金属单质反应与非金属单质反应+3+23Fe+2O2 Fe3O4点燃点燃较活泼，易失电子，常显较活泼，易失电子，常显+2和和+3价价现象：剧烈燃烧火星四射，生成黑色固体现象：剧烈燃烧火星四射，生成黑色固体（集气瓶底部放细沙或少量水，防止炸裂）（集气瓶底部放细沙或少量水，防止炸裂）现象：剧烈燃烧，产生棕褐色的烟现象：剧烈燃烧，产生棕褐色的烟得出结论：氧化性得出结论：氧化性Cl2S2Fe+3Cl2 2FeCl3 点燃点燃Fe+S FeS 典型的变价金属典型的变价金属(2)与水蒸汽的反应与水蒸汽的反应铁的还原性比钠、镁、铝弱铁的还原性比钠、镁、铝弱3Fe+4H2O(g) Fe3O
3、4 + 4H2高温高温(3)与酸的反应与酸的反应 与非强氧化性酸反应与非强氧化性酸反应（如盐酸、稀硫酸等）（如盐酸、稀硫酸等）Fe+2H+ Fe2+H2Fe+2HCl FeCl2+H2Fe+H2SO4 FeSO4+H2思考思考：比较钠、镁、铝分别与水反应的条件、现象：比较钠、镁、铝分别与水反应的条件、现象 Fe+4HNO3(稀稀) Fe(NO3)3+NO+2H2O 3Fe+8H+ + 2NO3- 3Fe2+2NO+4H2O 与强氧化性酸反应与强氧化性酸反应常温下，铁遇到冷的浓硫酸或浓硝酸发生常温下，铁遇到冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化钝化，加热后反应继续进行，反应加热后反应继续进行，反应不会产生氢
4、气不会产生氢气。HNO3过量：过量：Fe过量：过量： Fe + 4H+ +NO3- Fe3+ +NO+2H2O 3Fe+8HNO3(稀稀) 3Fe(NO3)2+2NO+4H2O（如浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸）（如浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸）(4)与盐溶液的反应与盐溶液的反应 铁可以将活泼性排在其后面的金属从其盐溶铁可以将活泼性排在其后面的金属从其盐溶液中液中置换置换出来。出来。Fe + Cu2+ Fe2+Cu 铁还可以与铁还可以与Fe3发生归中反应生成发生归中反应生成Fe22Fe3+ + Fe 3Fe2+2FeCl3 + Fe 3FeCl2FeFe2+Fe3+Fe3O4 （Fe2+/Fe3+）Cl2、
5、 Br2、浓硫酸、浓、稀、浓硫酸、浓、稀HNO3O2 、H2O(g)I2、S、H+、Cu2、Fe3+强氧化剂强氧化剂弱氧化剂弱氧化剂常温，浓硫酸、浓硝酸常温，浓硫酸、浓硝酸钝化钝化铁的性质总结铁的性质总结名称名称氧化亚铁氧化亚铁氧化铁氧化铁四氧化三铁四氧化三铁俗称俗称化学式化学式色态色态化合价化合价水溶性水溶性类型类型铁铁 红红磁性氧化铁磁性氧化铁Fe3O4(FeOFe2O3) Fe2O3 FeO 黑色黑色 粉末粉末红棕色粉末红棕色粉末黑色晶体黑色晶体+ 2，+ 3都不溶于水也不与水反应都不溶于水也不与水反应碱碱 性性 氧氧 化化 物物+ 2+ 3二、铁的氧化物二、铁的氧化物FeO不稳定，在空
6、气里受热能迅速被氧化成不稳定，在空气里受热能迅速被氧化成Fe3O4Fe2O3 常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料化学性质化学性质1.与酸反应与酸反应FeO 3FeO+10HNO3(稀稀) 3Fe(NO3)3+NO+5H2O+3+23FeO+10H+ + NO3- 3Fe3+ + NO+ 5H2OFeO + 2HCl FeCl2+ H2O Fe2O3 +3Fe2O3 + 6HCl 2FeCl3+ 3H2OFe2O3 + 6H+ 2Fe3+ + 3H2OFe3O4(FeOFe2O3)Fe3O4 + 8HCl 2FeCl3+ FeCl2 + 4H2OFe3O
7、4 + 8H+ 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2OFeO和和Fe2O3是碱性氧化物，是碱性氧化物，Fe3O4不是不是2.与还原剂反应与还原剂反应 Fe2O33CO 2Fe3CO2高温高温 Fe3O44CO 3Fe4CO2高温高温三、铁的氢氧化物三、铁的氢氧化物Fe(OH)2不溶于水的白色固体不溶于水的白色固体Fe(OH)3不溶于水的红褐色固体不溶于水的红褐色固体1.物理性质物理性质2.化学性质化学性质(1)与非氧化性酸反应与非氧化性酸反应Fe(OH)2+2H+ Fe2+2H2OFe(OH)3+3H+ Fe3+3H2O(2)稳定性稳定性4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)
8、3 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O(3)Fe(OH)2和和Fe(OH)3制备制备原理：原理： Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2 Fe3+ + 3OH- Fe(OH)3现象：生成成现象：生成成红褐色沉淀红褐色沉淀现象：先产生白色沉淀，在空气中现象：先产生白色沉淀，在空气中迅速迅速变成变成灰绿灰绿色色，最后变成，最后变成红褐色红褐色4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3 (4)Fe(OH)2制备条件的控制制备条件的控制成功关键：成功关键：所用溶液中所用溶液中不含氧气不含氧气等氧化性物质；等氧化性物质；在反应过程中要采取措施，保证生成的在反应过程中要采取措施，保证生
9、成的Fe(OH)2在在密闭的、密闭的、隔绝空气的隔绝空气的体系中，防止其被氧化，这样可长时间观察到体系中，防止其被氧化，这样可长时间观察到白色的沉淀；白色的沉淀；具体方法：具体方法：FeSO4溶液要现用现配，常在溶液中加入铁粉、溶液要现用现配，常在溶液中加入铁粉、铁屑或铁钉，防止铁屑或铁钉，防止FeSO4被氧化变质被氧化变质；配制溶液用的蒸馏水和配制溶液用的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，除去溶解氧溶液要煮沸，除去溶解氧；Fe2+极易被氧化极易被氧化为防止滴加为防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸溶液时带入空气，可将吸有有NaOH溶液的长滴管深入溶液的长滴管深入FeSO4溶液液面以下，溶液液面以
10、下，再挤出；再挤出；向盛有向盛有FeSO4溶液的试管中加入密度比水小溶液的试管中加入密度比水小不与水互溶的液态有机物，以隔绝空气，如煤不与水互溶的液态有机物，以隔绝空气，如煤油、苯、汽油，不能加油、苯、汽油，不能加CCl4；唯一深入液面下唯一深入液面下将反应体系置于还原性气体氛围中。将反应体系置于还原性气体氛围中。a.先在装置先在装置中产生中产生FeSO4溶液溶液;b.利用产生的利用产生的H2排尽整个装置中的空气排尽整个装置中的空气;c.待检验待检验H2的纯度后，再关闭止水夹的纯度后，再关闭止水夹K；d.利用产生的利用产生的H2把把FeSO4溶液压入装置溶液压入装置中与中与NaOH溶液反应。溶
11、液反应。步骤：取烧杯盛步骤：取烧杯盛 25 mL 蒸馏水，加热至蒸馏水，加热至沸腾沸腾，向其中逐滴加入向其中逐滴加入 56 滴滴饱和饱和FeCl3 溶液溶液， 继续煮沸至液体呈红褐色，观察所得继续煮沸至液体呈红褐色，观察所得红褐色红褐色液体即是液体即是Fe(OH)3 胶体。胶体。 FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(胶体胶体)+3HCl(4)Fe(OH)3胶体的胶体的制备制备四、铁盐和亚铁盐四、铁盐和亚铁盐1.亚铁盐亚铁盐(Fe2+)非常浅的非常浅的浅绿色浅绿色Fe2+处于中间价态，既有氧化性又有还原性，主要显示还原处于中间价态，既有氧化性又有还原性，主要显示还原性，能被性，能被O2、Cl2
12、、H2O2、Br2、HNO3、KMnO4(H+)等强氧等强氧化剂氧化为化剂氧化为Fe3+Fe2+ + Zn Fe + Zn2+氧化性氧化性还原性还原性2Fe2+ + Cl2 2Fe3+ + 2Cl-4Fe2+ + O2 + 4H+ 4Fe3+ + 2H2O2Fe2+ + H2O2 + 2H+ 2Fe3+ + 2H2O3Fe2+ + NO3- + 4H+ 3Fe3+ + NO + 2H2O5Fe2+ + MnO4- + 8H+ 5Fe3+ + Mn2+ + 4H2O氯水溴水褪色氯水溴水褪色还原产物为水还原产物为水紫红色褪去紫红色褪去注意：注意：Fe2+与强氧化性离子因发生氧化还原反应在溶液中不共
13、存与强氧化性离子因发生氧化还原反应在溶液中不共存还可用铁氰化钾溶液还可用铁氰化钾溶液六氰合铁酸钾六氰合铁酸钾K3Fe(CN)6检验离子检验离子Fe2+，若产生蓝色沉淀，说明含有，若产生蓝色沉淀，说明含有Fe2+2.铁盐铁盐(Fe3+)棕黄色棕黄色Fe3+处于最高价态，只有氧化性，在溶液中能被处于最高价态，只有氧化性，在溶液中能被Fe、Cu、I-、S2-、SO2等还原等还原Fe + 2FeCl3 3FeCl2Fe + 2Fe3+ 3Fe2+2Fe3+ + Cu 2Fe2+ + Cu2+制作印刷电路板制作印刷电路板2Fe3+ + 2I- 2Fe2+ + I2能使淀粉能使淀粉-KI试纸变蓝试纸变蓝2
14、Fe3+ +S2- 2Fe2+ + S2Fe3+ + SO2 + 2H2O 2Fe2+ + SO42- + 4H+特性：特性：Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3 配制亚铁盐溶液加入铁粉、配制亚铁盐溶液加入铁粉、铁屑或铁钉防止氧化铁屑或铁钉防止氧化在含有在含有Fe3+的溶液中滴加的溶液中滴加KSCN溶液，反应混合液立刻溶液，反应混合液立刻显示血红色，而显示血红色，而Fe2+遇遇KSCN溶液溶液不显血红色，这种方不显血红色，这种方法常用于检验溶液中是否存在法常用于检验溶液中是否存在Fe3+血红色，不电离，不沉淀血红色，不电离，不沉淀Cu + 2FeCl3 2FeCl2 + CuCl23.检
15、验检验Fe3+和和Fe2+(1)观察法观察法Fe2+：浅绿色浅绿色Fe3+：棕黄色棕黄色(2)加碱法加碱法(NaOH)Fe2+：先产生白色沉淀，先产生白色沉淀，迅速迅速变成变成灰绿色灰绿色，最后变成，最后变成红褐色红褐色Fe3+：直接产生直接产生红褐色沉淀红褐色沉淀(3)加加KSCN溶液法溶液法Fe2+：Fe3+：加入加入KSCN溶液直接出现血红色溶液直接出现血红色2Fe2+ + Cl2 2Fe3+ + 2Cl-Fe3+ + 3SCN- Fe(SCN)3 Fe2+ + 2OH- Fe(OH)24Fe(OH)2 + 2H2O + O2 4Fe(OH)3 加入加入KSCN溶液无明显变化，再滴入新制
16、氯水出现血红色溶液无明显变化，再滴入新制氯水出现血红色可先加可先加KSCN溶液，无明显现象，再加入新制氯水或溶液，无明显现象，再加入新制氯水或H2O2溶液，出现血红色，不能加酸性高锰酸钾溶液，对溶液，出现血红色，不能加酸性高锰酸钾溶液，对Fe(SCN)3 血红色有干扰；血红色有干扰；常见的检验情况常见的检验情况证明溶液中无证明溶液中无Fe3+而有而有Fe2+证明溶液中既有证明溶液中既有Fe3+又有又有Fe2+分别检验两种离子，可先取溶液加分别检验两种离子，可先取溶液加KSCN溶液，出现血溶液，出现血红色证明有红色证明有Fe3+；再重新取原溶液，加入酸性高锰酸钾；再重新取原溶液，加入酸性高锰酸钾
17、溶液，紫红色褪色说明有溶液，紫红色褪色说明有Fe2+Fe2+Fe3+弱还原剂弱还原剂强氧化剂强氧化剂Fe弱氧化剂弱氧化剂强氧化剂强氧化剂强还原剂强还原剂强还原剂强还原剂4.Fe、Fe2+和和Fe3+相互转化相互转化五、应用五、应用1.氧化铁作为颜料，常被用作防锈漆；氧化铁作为颜料，常被用作防锈漆；2.铁盐被用作净水剂；铁盐被用作净水剂；3.四氧化三铁被用作磁性材料；四氧化三铁被用作磁性材料；4.铁元素是人体不可缺少的微量元素。铁元素是人体不可缺少的微量元素。1.家庭养殖花草时，有时会施用绿矾家庭养殖花草时，有时会施用绿矾(FeSO47H2O)来提供营养。来提供营养。(1)你认为它应该如何保存？
18、你认为它应该如何保存？(2)现由于保管不善和放置时间过长，怀疑它已经变质，试设现由于保管不善和放置时间过长，怀疑它已经变质，试设计实验验证之。计实验验证之。(3)如果已经变质，为了不影响使用效果，你认为应采用何种如果已经变质，为了不影响使用效果，你认为应采用何种措施？措施？2.为除去废水中为除去废水中Fe2+,常将废水中的常将废水中的Fe2+氧化成氧化成Fe3+,再调再调pH使使Fe3+转化成转化成Fe(OH)3析出。写出通入氯气使亚铁离子氧化析出。写出通入氯气使亚铁离子氧化为铁离子的离子方程式：为铁离子的离子方程式：2Fe2+ + Cl2=2Fe3+ + 2Cl-已知：已知：Fe3+在在pH
19、大于大于1.9开始沉淀，大于等于开始沉淀，大于等于3.7沉淀完全沉淀完全Fe2+在在pH大于大于5.85开始沉淀，大于等于开始沉淀，大于等于8.35沉淀完全沉淀完全3.下列离子方程式正确的为下列离子方程式正确的为: ( )A、铁和氯化铁溶液反应：、铁和氯化铁溶液反应：Fe + Fe3+ = 2Fe2+B、三氯化铁和硫氰化钾溶液反应：、三氯化铁和硫氰化钾溶液反应： Fe3+ + 3SCN-= Fe(SCN)3C、铜投入氯化铁溶液、铜投入氯化铁溶液:Cu + Fe3+ = Fe2+ + Cu2+D、氯化亚铁溶液可与双氧水反应：、氯化亚铁溶液可与双氧水反应： 2Fe2+ + H2O2 + 2H+ =
20、 2Fe3+ + 2H2OD4.将铁片投入到下列溶液中，不放出气体并且使将铁片投入到下列溶液中，不放出气体并且使铁片质量减轻的是铁片质量减轻的是 （ ）A. CuSO4溶液溶液 B. H2SO4溶液溶液C. AgNO3溶液溶液 D. FeCl3溶液溶液D5.除去下列物质中混有的少量杂质应用怎样化学方法，除去下列物质中混有的少量杂质应用怎样化学方法，写出有关反应的离子方程式。写出有关反应的离子方程式。（1）铜粉中混有铁粉）铜粉中混有铁粉: 、 。（2）铁粉中混有铝粉）铁粉中混有铝粉: 、 。（3）FeCl3溶液中混有溶液中混有FeCl2 : 、 。（4）FeCl2溶液中混有溶液中混有CuCl2或
21、或FeCl3 、 。 Fe2HFe 2H2 加入过量加入过量NaOH2Fe2Cl22Fe32Cl Cu2FeFe2Cu 加入过量盐酸加入过量盐酸2Al2OH2H2O2AlO23H2 通入通入Cl2加入过量加入过量Fe1.铜铜的存在：的存在： 主要主要化合态化合态、少量、少量是是游离态游离态孔雀石孔雀石(Cu2(OH)2 CO3 )黄铜矿黄铜矿(CuFeS2 )孔雀石孔雀石(CuCO3 .Cu(OH)2)化合态化合态游离游离态态天然单质铜（地壳中存在）天然单质铜（地壳中存在）黄铜矿黄铜矿(CuFeS2 )有金属光泽的紫红色金属，密度为有金属光泽的紫红色金属，密度为8.92g/cm3，属于重，属于
22、重金属（密度大于金属（密度大于4.5g/cm3），熔沸点高，具有良好的），熔沸点高，具有良好的导电、导热、延展性导电、导热、延展性2.物理性质物理性质六、铜的性质及用途六、铜的性质及用途3.化学性质化学性质(1)与非金属单质反应与非金属单质反应2Cu+O2=2CuO红色固体变黑色，可用于红色固体变黑色，可用于除去除去气体气体中的氧气中的氧气Cu+Cl2= CuCl2点燃点燃剧烈燃烧，产生棕黄色的烟剧烈燃烧，产生棕黄色的烟与非强氧化性酸一般不反应，不能置换出氢气与非强氧化性酸一般不反应，不能置换出氢气与强氧化性酸反应：与强氧化性酸反应： （浓（浓H2SO4、浓、稀、浓、稀HNO3）Cu+4HNO
23、3(浓浓) = Cu (NO3) 2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀稀) = 3Cu (NO3) 2+2NO+4H2O(2)与酸反应与酸反应 Cu + 2H2SO4(浓浓) = CuSO4 + SO2 + 2H2O 2Cu+S = Cu2S3Cu+8H+ + 2NO3- = 3Cu2+2NO+4H2O(3)与盐反应：与盐反应：Cu + 2Fe3+= Cu2+ + 2Fe2+(4)铜的锈蚀：铜的锈蚀：Cu + O2+H2O+CO2= Cu2(OH)2CO3铜在干燥的空气中性质稳定，在潮湿的空气铜在干燥的空气中性质稳定，在潮湿的空气中易被锈蚀中易被锈蚀4.用途用途(1)铜单质及合金用于电线电缆或电器元件铜单质及合金用于电线电缆或电器元件(2)铜盐做杀菌剂消毒剂铜盐做杀菌剂消毒剂
