第13講鐵的氧化物和氫氧化物

.工【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

1.了解鐵的氧化物和鐵的氫氧化物的主要性質(zhì)

2.了解鐵的氧化物和鐵的氫氧化物在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用

3.認(rèn)識鐵元素在物質(zhì)中可以有不同的價態(tài)，可以通過氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)含有不同價態(tài)鐵元

素的物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化。

4.認(rèn)識在一定條件下鐵及其化合物之間可以相互轉(zhuǎn)化。能夠從物質(zhì)類別和元素價態(tài)變化的

視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化路徑。

3【基礎(chǔ)知識】

一、鐵的氧化物

i.物理性質(zhì)

化學(xué)名稱氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵

鐵元素化合價+2+3+2、+3

俗稱\鐵紐磁性氧化鐵

色、態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體

2.化學(xué)性質(zhì)

(1)與鹽酸反應(yīng)(用離子方程式表示)

①FeO+2H+=Fe2++H9

②Fe2C)3+6H+=2Fe3++3H2O

③Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O

(2)鋁熱反應(yīng)：2Al+Fe,C>3垂=2Fe+AbCh

二、鐵的氫氧化物

Fe(OH)2Fe(OH)3

顏色狀態(tài)電色固體紅褐色固體

與鹽酸反應(yīng)Fe(OH)2+2HCl=FeCC+2H2OFe(OH)3+3HCl=FeCb+3H2。

受熱分解\2Fe(OH)3^LFe2O3+3H2。

三、鐵及其化合物的“價一類”二維圖

1.相同價態(tài)鐵元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化為復(fù)分解反應(yīng)。

+2+

@FeO+2H=Fe+H2O

+2+

⑤Fe(OH)2+2H=Fe+2H2O

2+

@Fe+2OH-=Fe(OH)2I

⑧Fe2C)3+6H+:2Fe3++3H2。

(ll)Fe3++3OH-=Fe(OH)3(

+3+

?Fe(OH)3+3H=Fe+3H2O

2.不同價態(tài)鐵元素的物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化為氧化還原反應(yīng)。

①Fe+2H+=H2t+Fe2+或Fe+Cu2+=Fe2++Cu

②3Fe+2C)2息戳7e3C>4

③3co+Fe2O3=^2Fe+3cO2

?4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

@2Fe3++Fe=3Fe2+

⑩2Fe2++Cb=2Fe3++2CL

四、補鐵劑中鐵元素價態(tài)的檢驗

實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論

不變紅無Fet

取少量補鐵口服液于試管中，滴入KSCN溶液

變紅有Fe3+

若溶液不變紅，向反應(yīng)后的溶液中滴加氯水溶液變紐有Fe上

紫紅色褪去有Fe上

若溶液變紅，另取補鐵劑滴加酸性KMnCU溶液

紫紅色不褪去無Fe?+

寡占【考點剖析】

考點一：鐵的氧化物的性質(zhì)及應(yīng)用

例1.（2022?舟山高一檢測）鐵的氧化物很多，在中學(xué)化學(xué)中經(jīng)常提到FeO、Fe2O3

Welb4,而且在一定條件下它們之間是可以相互轉(zhuǎn)化的。例如：在1400℃以上的溫度下加

熱Fe2O3時，F(xiàn)ezCh會部分失去氧，生成FesOm下列有關(guān)說法正確的是（）。

A.FeO、FezCh和Fe3O4均為黑色固體

B.FesCU常寫成FeO?Fe2O3,其中既有+2價的Fe,又有+3價的Fe,所以FesCU是一種混

合物

C.熱穩(wěn)定性：Fe2O3>Fe3O4

D.FeO、FezCh和Fe3（）4均可與鹽酸反應(yīng)，而且反應(yīng)類型均為復(fù)分解反應(yīng)

【解析】選D。FezCh為紅棕色粉末，A選項錯誤；Fe3O4是一種混合型的化合物，不是混合

物,B選項錯誤；在1400℃以下熱穩(wěn)定性：Fe2O3>Fe3O4,在1400c以上熱穩(wěn)定性:Fe3O4

>Fe2O3,C選項錯誤；FeO、FezCh和FesCU均可與鹽酸發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，生成相應(yīng)價態(tài)的金

屬氯化物和水，D選項正確。

【思維拓展】鐵的氧化物的性質(zhì)

1.Fe3O4的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)

（1）結(jié)構(gòu)：Fe3C）4中有2個鐵顯+3價，1個鐵顯+2價，相當(dāng)于由FeO和FezCh按照物質(zhì)

的量比1：1組成的混合型氧化物，可以寫成的FeO?FezCh形式。

（2）性質(zhì)：具有FeO和FezCh的雙重性質(zhì)

①與強氧化劑反應(yīng)：FeO被氧化成Fe3+

②與強還原劑反應(yīng)：FezCh被還原成Fe?+

2.化學(xué)性質(zhì)

（1）與非氧化性酸（如稀鹽酸）發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)

+2+

①FeO：FeO+2H=Fe+H2O

+2+3+

②Fe3O4：Fe3O4+8H=Fe+2Fe+4H2O

+3+

@Fe2O3：Fe2O3+6H=2Fe+3H2O

（2）與氧化性酸（如稀硝酸）發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)

+3+

①FeO：3FeO+10H+NO3-=3Fe+NOt+5H2O

+3+

②Fe3C>4：3Fe3O4+28H+NO3^=9Fe+NOt+14H2O

+3+

③FezCh：Fe2O3+6H=2Fe+3H2O

（3）與還原性酸（如氫碘酸）發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)或氧化還原反應(yīng)

+2+

①FeO：FeO+2H=Fe+H2O

+2+

②Fe3CU：Fe3O4+8H+2r=3Fe+I2+4H2O

@FeO3：FeO+6H++2r=2Fe2++I+3HO

（4）能夠2被某些自2原3劑還原22

①H2：FeO+H2^LFe+H2O

②CO：Fe2O3+3CO邈2Fe+3c。2（高爐煉鐵的主反應(yīng)）

③C：Fe3O4+2C^l=3Fe+2CO2t

@A1：2Al+Fe2O3邈=2Fe+AhO3（鋁熱反應(yīng)）

考點二：制備純凈的氫氧化亞鐵沉淀

］例2.（2019?浙江選考）某同學(xué)設(shè)計如圖裝置（氣密性已檢查）制備Fe（OH）2白

色沉淀。

稀硫酸

請回答：

（1）儀器1的名稱為o裝置5的作用為o

（2）實驗開始時，關(guān)閉K2,打開Ki,反應(yīng)一段時間后，再打開K2,關(guān)閉Ki,發(fā)現(xiàn)3中溶液

不能進(jìn)入4中。請為裝置作一處改進(jìn)，使溶液能進(jìn)入4中：o

（3）裝置改進(jìn)后，將3中反應(yīng)后溶液壓入4中，在4中析出了灰綠色沉淀。從實驗操作過程

分析沒有產(chǎn)生白色沉淀的原因_____________________________。

【解析】（1）儀器1的名稱為分液漏斗，裝置5的作用為液封，防止空氣進(jìn)入裝置4；（2）方

法為在裝置2、3之間添加控制開關(guān)；（3）沒有產(chǎn)生白色沉淀的原因為裝置4內(nèi)的空氣沒有排

盡。

【答案】（1）分液漏斗；液封，防止空氣進(jìn)入裝置4

（2）在裝置2、3之間添加控制開關(guān)（3）裝置4內(nèi)的空氣沒有排盡

【互動探究】

(1)如何排除裝置3、4及溶液中的氧氣？

提示：用鐵和稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣將裝置中的空氣排盡。

(2)用化學(xué)方程式表示4中析出灰綠色沉淀的原因。

提示：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

【思維拓展】鐵的氫氧化物的性質(zhì)及制備

1.鐵的氫氧化物的化學(xué)性質(zhì)

(1)熱不穩(wěn)定性

①Fe(OH)3：2Fe(OH)3^^Fe2O3+3H2O

②Fe(OH)2：Fe(OH)2^LFeO+H2O(隔絕空氣)

(2)與稀鹽酸反應(yīng)

+3+

①Fe(OH)3：Fe(OH)3+3H=Fe+3H2O

+2+

②Fe(OH)2：Fe(OH)2+2H=Fe+2H2O

(3)與稀硝酸反應(yīng)

+3+

①Fe(OH)3：Fe(OH)3+3H=Fe+3H2O

+-3+

②Fe(OH)2：3Fe(OH)2+10H+NO3=3Fe+NOt+8H2O

(4)與氫碘酸反應(yīng)

+2+

①Fe(OH)3：2Fe(OH)3+6H+2r=2Fe+I2I+6H2O

+2+

②Fe(OH)2：Fe(OH)2+2H=Fe+2H2O

2.鐵的氫氧化物的制備

(1)方法：可溶性鹽和可溶性堿反應(yīng)

①燒堿：Fe2++2OH^=Fe(OH)2J、Fe3++3OH^=Fe(OH)3I

2+3+

②氨水：Fe+2NH3?H2O=Fe(OH)2I+2NH4\Fe+3NH3?H2O=Fe(OH)2I

+3NH4+

(2)制備純凈的Fe(OH)2沉淀

①水煮沸：除去水中溶解的氧氣

②管入水：膠頭滴管插入液面以下，防止滴加過程中帶入氧氣

③加油膜：液面上滴加幾滴植物油、苯、汽油等，以隔絕空氣

④利用產(chǎn)生的氫氣排空氣：先打開止水夾，使產(chǎn)生的氫氣排除裝置內(nèi)的空氣同時在

B試管上部產(chǎn)生類似油膜的“氫氣層”，反應(yīng)一段時間后關(guān)閉止水夾，使氫氣壓將硫酸亞鐵

溶液壓入NaOH溶液中反應(yīng)生成Fe(OH)2沉淀。

i一NaOH溶液

尹eSO,溶液

考點三：鐵及其化合物間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

[X]例3.(2021?九江高一檢測)利用“價類二維圖”研究物質(zhì)的性質(zhì)，是一種有效的

學(xué)習(xí)方法。以下是鐵元素及其化合物的二維圖的部分信息。

名

如X

W

*

O

F

e

1K

3

別

物質(zhì)類

鹽

物堿

氧化

單質(zhì)

o

,

別為

式分

化學(xué)

Y的

X、

(1)

)。

學(xué)式

(寫化

是

物質(zhì)

性的

還原

具有

中只

(2)圖

(任舉

為、

分別

試劑

性的

還原

具有

性又

氧化

具有

L既

FeC

以證明

(3)可

)。

即可

一例

質(zhì)。

的性

鐵鹽

究亞

驗探

下實

計如

組設(shè)

驗小

某實

(4)

現(xiàn)象

案

實驗方

in后

，3m

沉淀

白色

生成

中滴入

溶液

eSCU

ol/LF

O.Im

1.OmL

I

紅褐色

本變?yōu)?/p>

沉淀基

溶液

aOH

oi/LN

O.5m

LOmL

后

min

淀，3

色沉

成白

L生

LOm

中滴入

溶液

SCU

ol/LFe

O.lm

LOmL

II

不變

色幾乎

沉淀顏

液

O溶

NaHC

ol/L

0.5m

3

O

程式是

化學(xué)方

沉淀的

紅褐色

后生成

I中最

①實驗

大量存

中不能

下在水

溫常壓

2常

CO)

e(H

(已知F

究：

開研

淀展

色沉

得白

驗n所

②對實