化学自习室移动版

这节课结合复习氧化还原反应，体会物质的氧化性、还原性，特别是注意训练氧化还原反应产物的书写与方程式的配平，更有意义。

一、Fe

1、铁的存在：

(1)自然界中有单质，来自于陨铁。

(2)主要以＋2价和＋3价的化合物存在于矿石中。

(3)在地壳中的含量排第四位：O、Si、Al、Fe。

2、物理性质：

纯铁为银白色金属固体。有延展性、导热性、导电性，能被磁铁吸引。

平时看到的黑色铁的表面有四氧化三铁等保护膜。

3、化学性质：(原子结构在选择性必修二中会学到)

反应后呈现＋2价、＋3价。

(1)【推理】与氧化性强的物质能生成＋3价的化合物

2Fe＋3Cl₂ 2FeCl₃

2Fe＋3Br₂2FeBr₃

Fe＋4HNO₃(稀) =Fe(NO₃)₃＋NO↑＋2H₂O

(2)【推理】与氧化性弱的物质能生成＋2价的化合物，如S、I₂、稀盐酸或稀硫酸、CuSO₄溶液等。

Fe＋2HCl=FeCl₂＋H₂↑

Fe＋CuSO₄=Cu＋FeSO₄

Fe＋SFeS

Fe＋I₂ FeI₂

(3)有时同时生成＋2和＋3价的化合物，如O₂、H₂O。

3Fe＋2O₂Fe₃O₄

【推理与确认】3Fe＋4H₂O(g)Fe₃O₄＋4H₂

【实验】铁与水蒸气的反应

铁丝网的作用：聚集火焰，提高加热温度。

什么是还原铁粉，为什么要用还原铁粉？

还原铁粉一般由铁的氧化物用H₂或CO还原生成。呈粉末状，微观结构疏松，易于发生反应。

二、铁的氧化物

1、物理性质和俗名

2、化学性质：

从物质类别和元素价态两方面分析物质的化学性质。采用推理的方式写出各方程式。

(1)FeO：【推理】

①碱性氧化物：能与强酸反应。

FeO＋H₂SO₄=FeSO₄＋H₂O

②Fe处于低价态，有还原性。能与强氧化性酸发生氧化还原反应。

3FeO＋10HNO₃=3Fe(NO₃)₃＋NO↑＋5H₂O

③不稳定，在空气中受热能迅速被氧化为Fe₃O₄。

6FeO＋O₂2Fe₃O₄

(2)Fe₂O₃：【推理】

①碱性氧化物：能与强酸反应。

Fe₂O₃＋6HCl=2FeCl₃＋3H₂O

②Fe处于高价态，有氧化性。能与强还原性酸发生氧化还原反应。

Fe₂O₃＋6HI=2FeI₂＋I₂＋3H₂O

(3)Fe₃O₄：【推理】复杂氧化物，相当于FeO：Fe₂O₃=1：1形成的化合物。自然界中的Fe₃O₄很难与酸反应。

①不能叫碱性氧化物：能与强酸反应。

Fe₃O₄＋8HCl=FeCl₂＋2FeCl₃＋4H₂O

②Fe既有低价态，又有高价态，既有还原性，又有氧化性。能与强氧化性酸或强还原性酸发生氧化还原反应。

Fe₃O₄＋8HI=3FeI₂＋I₂＋4H₂O

3Fe₃O₄＋28HNO₃=9Fe(NO₃)₃＋NO↑＋14H₂O

在潮湿环境中慢慢被空气中氧气氧化为Fe₂O₃。

4Fe₃O₄＋O₂=6Fe₂O₃

(4)高炉炼铁的反应：

Fe₂O₃＋3CO2Fe＋3CO₂

其它的铁的氧化物也能被H₂或CO还原为Fe。

三、铁的氢氧化物

1、物理性质

Fe(OH)₂：白色固体，难溶于水。

Fe(OH)₃：红褐色固体，难溶于水。

2、化学性质

(1)Fe(OH)₂【推理】

①弱碱，与强酸能反应。Fe(OH)₂＋H₂SO₄=FeSO₄＋2H₂O

②Fe处于低价态，有还原性。能与强氧化性酸发生氧化还原反应。

3Fe(OH)₂＋10HNO₃=3Fe(NO₃)₃＋NO↑＋8H₂O

③Fe(OH)₂不稳定，在空气中反应比较复杂。

(2)Fe(OH)₃【推理】

①弱碱，与强酸能反应。Fe(OH)₃＋3HCl=FeCl₃＋3H₂O

②Fe处于高价态，有氧化性。能与强还原性酸发生氧化还原反应。

2Fe(OH)₃＋6HI=2FeI₂＋I₂＋6H₂O

③Fe(OH)₃不稳定，受热易分解。

2Fe(OH)₃=Δ= Fe₂O₃＋3H₂O

3、【实验】制取Fe(OH)₃、Fe(OH)₂

(1)制取Fe(OH)₃：用可溶性＋3价Fe的盐与强碱反应制取。

FeCl₃＋3NaOH=Fe(OH)₃↓＋3NaCl

【先推理，再验证】现象：有红褐色沉淀生成。

(2)制取Fe(OH)₂：用可溶性＋2价Fe的盐与强碱反应制取。

FeSO₄＋2NaOH=Fe(OH)₂↓＋Na₂SO₄

【先推理，再发现问题】现象：有白色沉淀生成，生成的白色沉淀迅速变成灰绿色，一段时间后沉淀出现红褐色。

Fe(OH)₂会被水中溶解的氧气氧化：4Fe(OH)₂＋O₂＋2H₂O=4Fe(OH)₃

(3)如何在水溶液中制取比较稳定的Fe(OH)₂？

【探究并设计】：用有机液体隔离空气与水溶液的接触，溶液中溶解氧的减少，用非氧化性气体除去周围的空气……

思考下面这些设计是如何达成目的的？

四、铁的盐

1、铁的盐包括Fe^2＋对应的盐，如FeCl₂、FeSO₄、Fe(NO₃)₂等。Fe^3＋对应的盐，如FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃、Fe(NO₃)₃等。它们的性质，主要考虑的是Fe^2＋、Fe^3＋的性质。

2、主要化学性质

(1)【推理】强碱制弱碱

都与NaOH等强碱反应

Fe^2＋＋2OH^－=Fe(OH)₂↓

Fe^3＋＋3OH^－=Fe(OH)₃↓

(2)【推理】Fe^3＋具有较强的氧化性，在水溶液中容易发生氧化还原反应。

①与金属反应：

与比铁活泼性差的金属反应生成Fe^2＋：2Fe^3＋＋Cu=2Fe^2＋＋Cu^2＋。

与比铁活泼性强的金属反应生成Fe：Fe^3＋＋Al=Fe＋Al^3＋。

应用：用Fe^3＋溶液溶解覆铜板。

②【背景知识】C、H₂与Fe^3＋不反应。它们在水溶液中很难反应，一般只在气态或固态环境下反应。

③与HI溶液、KI溶液等含I(－1价)物质的反应：2Fe^3＋＋2I^－= 2Fe^2＋＋I₂。

④与SO₂、NaHSO₃溶液、Na₂SO₃溶液等含S(＋4价)物质的反应：2Fe^3＋＋SO₃^2－＋H₂O= 2Fe^2＋＋SO₄^2－＋2H^＋。

⑤与H₂S、NaHS溶液、Na₂S溶液等含S(－2价)物质的反应：2Fe^3＋＋S^2－= 2Fe^2＋＋S↓。

(3)【推理】Fe^2＋具有较强的还原性，在水溶液中容易发生氧化还原反应。

①与Cl₂反应：2Fe^2＋＋Cl₂=2Fe^3＋＋2Cl^－。

②与O₂反应：

【背景知识】O₂^－在水溶液中不存在，在酸性溶液中会和2H^＋生成H₂O，在中性或碱性溶液中会和H₂O生成2OH^－。

在强酸性环境中：4Fe^2＋＋4H^＋＋O₂=4Fe^3＋＋2H₂O。

只在盐溶液环境中：12Fe^2＋＋6H₂O＋3O₂= 8Fe^3＋＋4Fe(OH)₃↓。

③与H₂O₂反应：

在强酸性环境中：2Fe^2＋＋2H^＋＋H₂O₂=2Fe^3＋＋2H₂O。

只在盐溶液环境中：6Fe^2＋＋3H₂O₂=4Fe^3＋＋2Fe(OH)₃↓。

④与稀HNO₃反应：3Fe^2＋＋NO₃^－＋4H^＋=3Fe^3＋＋NO↑＋2H₂O。

⑤与酸性KMnO₄溶液反应：5Fe^2＋＋8H^＋＋MnO₄^－=5Fe^3＋＋Mn^2＋＋4H₂O。

(4)Fe^2＋有一定的氧化性，在水溶液中能与容易发生氧化还原反应。

与Mg反应：Fe^2＋＋Mg=Fe^＋ Mg^2＋。

3、与CO₃^2－等是否生成沉淀？

Fe^2＋、Fe^3＋的强酸盐与CO₃^2－等会生成沉淀。但生成沉淀的反应不是简单地生成难溶盐的反应，而是主要发生双水解反应。(关于双水解的知识在选择性必修一的第三章学习)

4、如何检验Fe^2＋、Fe^3＋？

(1)检验Fe^3＋：

FeCl₃溶液(左)与加入硫氰化钾之后的溶液(右)

①【实验】用硫氰化钾(KSCN)溶液检验：遇Fe^3＋溶液变红色，这种方法是高中化学中最常用的方法。

②用NaOH溶液检验：生成红褐色沉淀。

用铁氰化钾检验Fe^2＋在选择性必修一第四章中学习，在此处不用介绍。

(2)检验Fe^2＋：

①【实验】用硫氰化钾(KSCN)溶液和氧化剂组合检验：先加KSCN，溶液不变色，再加氧化剂(Cl₂、稀HNO₃、双氧水等)溶液变红色。

②用NaOH溶液检验：生成白色沉淀，然后沉淀迅速变为灰绿色，最后沉淀变为红褐色。

③用酸性KMnO₄溶液检验：溶液紫色褪去，出现棕黄色。

从灵敏度上考虑，Fe^2＋、Fe^3＋用KSCN检验比用NaOH溶液检验更好。

(3)应用：菠菜中铁离子的检验。(其它一些物质中铁离子的检验也是这种方法)

①将菠菜研磨，加水溶解，过滤。

②将得到的滤液中加少量稀HNO₃，再加KSCN溶液，看现象。

5、高铁酸盐的生成、性质和用途在此处可以不用介绍，学习选择性必修一第三章时介绍即可。

五、关于铁及化合物的过量问题

1、过量铁与浓硝酸反应

(1)铁与浓硝酸在常温下发生钝化现象，在加热下才会反应。

Fe＋6HNO₃(浓)Fe(NO₃)₃＋3NO₂↑＋3H₂O

(2)当硝酸变稀时，反应变为铁与稀硝酸的反应。

Fe＋4HNO₃(稀)=Fe(NO₃)₃＋NO↑＋2H₂O

(3)当变为更稀的硝酸时，硝酸的产物还会有变化，如生成N₂、NH₄NO₃等。(考查时一般会忽略这个反应过程)

(4)最后发生铁与硝酸铁的反应。

Fe＋2Fe(NO₃)₃=3Fe(NO₃)₂

2、过量铁与稀硝酸反应

(1)先发生铁与稀硝酸的反应。

(2)当变为更稀的硝酸时，硝酸的产物还会有变化。(考查时一般会忽略这个反应过程)

(3)最后发生铁与硝酸铁的反应。

所以，调整Fe的量溶液中会发生下列两个总反应：(忽略其它还原产物的生成)

Fe＋4HNO₃(稀，过量)=Fe(NO₃)₃＋NO↑＋2H₂O

3Fe＋8HNO₃(稀，少量)=3Fe(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O

3、FeBr₂溶液中通入过量Cl₂反应

【背景知识】Fe^2＋的还原性大于Br^－的，两者都能被Cl₂氧化。

(1)随着Cl₂的通入，溶液中先发生Fe^2＋与Cl₂的反应。

2Fe^2＋＋Cl₂=2Fe^2＋＋2Cl^－

(2)再发生Br^－与Cl₂的反应。

2Br^－＋Cl₂=Br₂＋2Cl^－

所以，调整Cl₂的量溶液中会发生下列两个总反应：

2Fe^2＋＋Cl₂(少量)=2Fe^3＋＋2Cl^－

【化学方程式为：6FeBr₂＋3Cl₂(少量)= 4FeBr₃＋2FeCl₃】

2Fe^2＋＋4Br^－＋3Cl₂(过量)=2Fe^3＋＋2Br₂＋6Cl^－

【化学方程式为：2FeBr₂＋3Cl₂(过量)= 2FeCl₃＋2Br₂】

此过量问题中Cl₂过量时的离子方程式书写容易出问题，Fe^2＋和Br^－要按个数比1：2书写，才是正确的。

4、FeI₂溶液中通入过量Cl₂反应

【背景知识】I^－的还原性大于Fe^2＋的，两者都能被Cl₂氧化。

(1)随着Cl₂的通入，溶液中先发生I^－与Cl₂的反应。

2I^－＋Cl₂=I₂＋2Cl^－

(2)再发生Fe^2＋与Cl₂的反应。

2Fe^2＋＋Cl₂=2Fe^2＋＋2Cl^－

所以，调整Cl₂的量溶液中会发生下列两个总反应：

2I^－＋Cl₂(少量)= I₂＋2Cl^－

【化学方程式为：FeI₂＋Cl₂(少量)= FeCl₂＋I₂】

2Fe^2＋＋4I^－＋3Cl₂(过量)=2Fe^3＋＋2I₂＋6Cl^－

【化学方程式为：2FeI₂＋3Cl₂(过量)= 2FeCl₃＋2I₂】

由于过量的Cl₂在溶液中还可以与I₂继续反应，所以FeI₂溶液与Cl₂反应的过量问题，考查的可能性在减少。

5、Fe(NO₃)₃溶液中滴入稀HI溶液

(1)先发生的离子反应为：

Fe^3＋＋NO₃^－＋4H^＋＋4I^－=Fe^2＋＋NO↑＋2I₂＋2H₂O

(2)后发生的离子反应为：

2NO₃^－＋8H^＋＋6I^－=2NO↑＋3I₂＋4H₂O

所以，调整HI的量溶液中会发生下列两个总反应：

Fe^3＋＋NO₃^－＋4H^＋＋4I^－(少量)=Fe^2＋＋NO↑＋2I₂＋2H₂O

【化学方程式为：Fe(NO₃)₃＋4HI(少量)= Fe(NO₃)₂＋NO↑＋2I₂＋2H₂O】

Fe^3＋＋3NO₃^－＋12H^＋＋10I^－(过量)=Fe^2＋＋3NO↑＋5I₂＋6H₂O

【化学方程式为：Fe(NO₃)₃＋12HI(过量)= FeI₂＋3NO↑＋5I₂＋6H₂O】