3.2几种重要的金属化合物（第3课时）

授课班级 授课日期 教学知识与技能 目的 课题 3.2几种重要的金属化合物 （第3课时） 所需第3课时 学 时 1．铁的氧化物的性质与比较 2．铁的氢氧化物的性质与比较 3．Fe3+离子的检验 4．“铁三角”（即Fe. Fe2+ .Fe3+之间的转化） 1．通过列表比较，了解各类金属化合物的性质。同时掌握学习元素化合物的方法——比较法。 2．通过对几个实验的探究，体会实验方法在化学研究中的作用，并认识到实验过程中控制实验条件的重要性。 情感态度 通过实验、图表分析、联系生活等多渠道的科学探究，发展学习化学的与价值观 兴趣，乐于探究物质变化的奥秘。 重点 1、铁的氢氧化物的性质 2、Fe2+ .Fe3+之间的转化 难点 Fe2+ .Fe3+之间的转化 教学方法 自主——合作——探究 教学手段 教学过程 [引言] 铁的单质与其他物质反应时，既可以失去二个电子，也可以失去三个电子，也就是在化合物中铁有+2和+3 两种化合价，那么它的氧化物也应该是有多种的，我们今天就来学习这些知识。 [板书] 三、铁的重要化合物 1、铁的氧化物 [过渡] 请同学们打开课本第59页，先自学铁的氧化物一段的内容，并思考讨论填写下表：（多媒体投影） 化学名 俗名 色态 溶解性 与盐酸反应 与还原剂反应 H2 CO 1

过程与方法 FeO Fe2O3 Fe3O4 [学生活动]自学、思考、对比，小组交流讨论，代表发言，相互补充完善。 [问题与讨论] 铁的氢氧化物有哪些？应当如何制取呢？（学生思考，讨论） [板书]2、铁的氢氧化合物 [演示实验] [实验3-9]制取氢氧化铁和氢氧化亚铁。(学生观察实验现象，思考。) 在2支试管里分别加入少量FeCl3和FeSO4溶液，然后滴入NaOH溶液。观察并描述发生的现象。 加NaOH溶液 离子方程式 FeCl3溶液 FeSO4溶液 [问题与讨论] （多媒体投影） 1、在制取氢氧化亚铁的操作中为什么要用新制的硫酸亚铁溶液？ 2、在制取氢氧化亚铁的操作中为什么要将胶头滴管伸入到试管底部？ 3、制取氢氧化亚铁后，其颜色迅速发生变化的原因是什么？ 4、如何改进氢氧化亚铁的实验，能使氢氧化亚铁保存较长时间？ [学生活动]小组交流讨论，代表发言，相互补充完善 [总结] 氢氧化亚铁很容易被空气中的氧气氧化生成氢氧化铁。 [演示实验]三价铁离子的检验（实验3—10） 在2支试管里分别加入5mLFeCl2溶液和5mLFeCl3溶液，各滴入几滴KSCN溶液。观察现象并记录。 FeCl2溶液 FeCl3溶液 滴入KSCN溶液 [板书]3、铁盐和亚铁盐 （1）.Fe3+的检验 [归纳] 含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液时变成______，可以利用这一反应检验Fe3＋的存在。 [板书] （2）Fe2＋和Fe3＋的转化 [科学探究] 在盛有2mLFeCl3溶液的试管中，加入少量铁粉，振荡试管。充分反应后，滴入几滴KSCN溶液，观察并记录实验现象。把上层清夜倒入另一试管，再加入几滴氯水，又发生了什么变化？ 2

现象 主要离子方程式 FeCl3溶液中加入铁 粉，KSCN溶液 氯水 Fe3＋遇到_________，会被_______成Fe2＋；Fe2＋遇到_________，会被________成Fe3＋。 [过渡]从以上的实验（2）可知，三价铁离子具有氧化性，二价铁离子和三价铁离子之间能够转 化，下面我们一起来讨论一下不同价态的铁之间的转化关系。 [多媒体投影] “铁三角”图形 “铁三角”的转化关系及应用举例 [问题与讨论] 如何实现上图中“铁三角”的相互转化？请同学们重点讨论二价铁与三价铁之间的转化，并用相互转化的氧化-还原反应来说明。 （分组讨论、分析、综合；各组代表汇报表述） [学生活动]与自主讨论的结果进行对照，查漏补缺，加深体会 [讲述]从科学探究我们还可以知道，我们可以用KSCN溶液来鉴别Fe2+与Fe3+，那么，除了这种方法我们还能怎么来鉴别这两种离子呢？ [多媒体展示]Fe2+与Fe3+的鉴别： 鉴别方法 直接观察 与KSCN反应 与OH作用 [练习] 1、为了除去FeSO4溶液中的CuSO4和Fe2(SO4)3杂质，或选用的物质是 ( D ) A.NaOH B.Mg C. 氯水 D.Fe 2、可用来分离Fe3+和Al3+两种离子的试剂是( B ) A.盐酸 B.氢氧化钠溶液 3

-Fe2+ Fe3+ C.氨水 D.硫氰化钾溶液 3、在Fe2O3、CuCl2和HCl混合溶液中加入Fe粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是（ C ） A.Cu2+ B.Fe3+ C.Fe2+ D.H+ 【同步训练】 1．下列铁的化合物中，呈白色固体的是( ) A．Fe3O4 B．Fe2O3 C．Fe(OH)3 D．Fe(OH)2 2．下列物质加热后不能得到相应氧化物的是( ) A．NaOH B．Al(OH)3 C．Cu(OH)2 D．Fe(OH)3 3．将铝和铁的混合金属溶解在足量的盐酸中，再加入足量的NaOH溶液，在空气中充分静置一段时间后，将沉淀滤出并充分灼烧，得到的残留物的化学式为__________________，发生反应的化学方程式为_____________________________________________________ _______________________________________________________________________________。 4．检验溶液中是否含有Fe3＋，最适宜的试剂是( ) A．氯水 B．硫氰化钾溶液 C．铁粉 D．氯化钠溶液 5．将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸中，向所得溶液中滴加硫氰化钾溶液，没有颜色变化；再加入氯水时，溶液立即变成红色的是( ) A．FeS B．Fe2O3 C．Fe2(SO4)3 D．FeCl3 6．常温下，把铁片放入下列溶液中，铁片溶解，但没有气体放出的是( ) A．稀硫酸 B．氯化铁溶液 C．硫酸亚铁溶液 D．氢氧化钠溶液 7．除去FeCl2溶液中混有的FeCl3，应选用的试剂是( ) A．硫氰化钾溶液 B．氢氧化钠溶液 C．铜粉 D．铁粉 8．下列金属离子中，既有氧化性又有还原性的是( ) A．Al3＋ B．Fe3＋ C．Fe2＋ D．Mg2＋ 9．下列离子方程式书写正确的是( ) A．赤铁矿投入到稀盐酸中：FeO＋2H＋Fe2＋＋H2O B．FeCl3溶液中加入氢氧化钠溶液：Fe2＋＋3OH－Fe(OH)2↓ C．三氯化铁溶液中加入铁粉：2Fe3＋＋Fe3Fe2＋ D．FeCl2溶液跟Cl2反应：Fe2＋＋Cl2Fe3＋＋2Cl－ 5．有一包铁粉和氧化铁粉的混合物共19.2 g，恰好溶于300 mL某浓度的稀硫酸中，得到澄清的溶液，向溶液中滴入硫氢化钾溶液，不显红色。反应过程中共收集到标准状况下的氢气3.36 L。试求：(1)原混合物中铁粉的质量；(2)稀硫酸的物质的量浓度。 小 结： 作业布置： 教学反思 4

1、铁的氧化物 化学式 俗名 颜色状态 溶解性 铁的化合价 稳定性 与H＋反应的离子方程式 2、铁的氢氧化物 色态 FeO 黑色粉末 难溶于水 ＋2 不稳定 Fe3O4 磁性氧化铁 黑色晶体(有磁性) 难溶于水 ＋2，＋3 稳定 Fe3O4＋8H＋=== ＋＋FeO＋2H=== Fe2O3＋6H=== Fe2＋＋2Fe3＋＋2＋3＋Fe＋H2O 2Fe＋3H2O 4H2O Fe(OH)3 红褐色固体 Fe(OH)3＋3H＋=== Fe3＋＋3H2O △2Fe(OH)3=====Fe2O3＋3H2O Fe2O3 铁红 红棕色粉末 难溶于水 ＋3 稳定 Fe(OH)2 白色固体 Fe(OH)2＋2H＋=== 与盐酸反应 Fe2＋＋2H2O 受热分解 可溶性亚铁盐与碱溶液反可溶性铁盐与碱溶液反应 制法 应Fe2＋＋2OH－Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ ===Fe(OH)2↓ 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后二者的关系 变成红褐色，反应方程式为 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

【同步训练】

1．D 2．A 3．Fe2O3 2Al＋6HCl2AlCl3＋2H2↑ Fe＋2HClFeCl2＋H2↑

AlCl3＋3NaOH3NaCl＋Al(OH)3↓ Al(OH)3＋NaOHNaAlO2＋2H2O

FeCl2＋2NaOHFe(OH)2↓＋2NaCl 2Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O

4．B 5．A 6．B 7．D 8．C 9．C

5．提示：

设氧化铁的物质的量为x，生成3.36 L氢气消耗铁的物质的量为y Fe2O3——3H2SO4——2Fe3＋——Fe——3Fe2＋ x 3x 2x x

5

Fe —— H2SO4—— H2 1 mol 1 mol 22.4 L

y y 3.36 L y＝0.15 mol 160x＋(x＋0.15)×56＝19.2 x＝0.05 mol

则：混合物中铁粉的质量＝(0.05 mol＋0.15 mol)×56g/mol＝11.2 g

3?0.05?0.15稀硫酸的物质的量浓度?＝1 mol/L

0.3

实验探究——Fe(OH)2的制备

1．用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。 (1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入__________。 (2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。

(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是_________________________________________。

答案 (1)稀H2SO4、铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化

解析 Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加铁粉，将被氧化生成的Fe3＋还原成Fe2＋。气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的O2减少。 优点：装置简单。

缺点：难以控制FeSO4、NaOH中不含氧气。即使加热煮沸FeSO4、NaOH溶液，在冷却和实验过程中还会有少量氧气溶解。

2.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。

答案 ①②③⑤

解析 因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排

6

尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH) 2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。

成功制备Fe(OH)2的关键

由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。

制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓

成功关键：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质。

②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。

含铁化合物的框图推断

3．A、B、C为中学常见单质，其中一种为金属，通常情况下，A为固体，B为黄绿色气体，C为无色气体。D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X常温下是无色气体，其水溶液是一种强酸，E为黑色固体，H在常温下为液体。它们之间的转化关系如下图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。

请回答下列问题：

(1)写出下列物质的化学式：A__________、D__________、E__________、X_________。

(2)在反应①～⑦中，不属于氧化还原反应的是__________(填编号)。

(3)反应④的离子方程式是_____________________________________________； (4)反应⑦的化学方程式是_____________________________________________； 该反应中每消耗0.3 mol的A，可转移电子______mol。

(5)写出D的溶液与小苏打溶液反应的离子方程式是________________________ __________________________________________________________________。 (6)除去D溶液中混有的少量G的方法是_________________________________ ___________________________________________________________________。 (7)在D溶液中制备无水D固体的方法是__________________________________ ___________________________________________________________________。 答案 (1)Fe FeCl3 Fe3O4 HCl (2)③⑥ (3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

高温

(4)3Fe＋4H2O(g)=====Fe3O4＋4H2 0.8

7

(5)Fe3＋＋3HCO 3-===Fe(OH)3↓＋3CO2↑

(6)向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H2O2) (7)在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液 解析 由“B为黄绿色气体单质”知，B为Cl2；由D与G之间的相互转化关系知，A为变价金属单质，则A为Fe，D为FeCl3，G为FeCl2；由“D＋F→血红色溶液”知，F为KSCN；由“E与X的相互转化关系及E为黑色固体化合物、X的水溶液是一种强酸”知，E为Fe3O4，X为HCl，H为H2O；由“C为无色气体单质及A＋C→E”知，C为O2。

(3)反应④的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

高温

(4)反应⑦的化学方程式为3Fe＋4H2O(g)=====Fe3O4＋4H2，由化合价的变化值知，当3 mol的Fe反应时可转移电子8 mol。

＋

(5)D溶液与小苏打溶液反应的离子方程式为Fe3＋3HCO3-===Fe(OH)3↓＋3CO2↑。

(6)除去FeCl3溶液中混有的少量FeCl2的方法：向混合液中通入足量的氯气 (或加入足量的H2O2)。

(7)在FeCl3溶液中制备无水FeCl3固体的方法：在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。

4、某同学为了验证Fe3＋是否能将H2SO3氧化成SO42-，他用50 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后，进行以下实验：

(1)检验吸收液中的SO42-：__________________，证明Fe3＋能够把H2SO3氧化成SO42-。

(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式：

2FeCl3＋SO2＋________===________＋H2SO4＋______，反应中的氧化产物是________(写化学式)。

(3)吸收液中除了含有H＋、Cl－、SO42-以外，对其他成分(Fe3＋、Fe2＋、H2SO3)的可能组合进行探究：

①提出假设。 假设1：溶液中存在Fe3＋、Fe2＋； 假设2：溶液中存在________。 ②设计方案，进行实验，验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器：试管、滴管、0.1 mol·L－1 KMnO4溶液、 0.1 mol·L－1 KSCN溶液、品红稀溶液。 预期现象和结论[来源:学§科实验步骤 §网] 若出现血红色，则假设1成立；步骤1：用试管取样品溶液2～若未出现血红色，则假设1不3 mL，并滴入______________ 成立(或假设2成立) 步骤2： 步骤3： 答案 (1)取少量样品溶液于试管中，先滴入足量的稀盐酸，再滴入氯化钡溶液，如果有白色沉淀生成

(2)2H2O 2FeCl2 2HCl H2SO4 (3)①Fe2＋、H2SO3 ②

实验步骤 预期现象和结论 8

步骤1：1～2滴0.1 mol·L－1 KSCN 溶液 步骤2: 另取2～3 mL样品溶液若品红溶液红色褪去，则假设2于试管中，滴入1～2 mL品红稀成立；若品红溶液不褪色，则假溶液 设2不成立(或假设1成立) 解析 (3)验证“假设2”不能使用KMnO4溶液，因它可以同时氧化Fe2＋和H2SO3。

＋＋

由于用FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气，Fe3可以氧化H2SO3，故Fe3与H2SO3不能大量共存，溶液中有H2SO3就一定有Fe2＋。所以用品红验证了H2SO3的存在就不必再验证Fe2＋。 5、[2013·新课标全国卷，26(1)(2)]铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。

(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH－的阴离子交换柱，使Cl－和OH－发生交换。交换完成后，流出溶液的OH－用0.40 mol·L－1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x的值：__________________(列出计算过程)。 (2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为__________。在实验室中，FeCl2可用铁粉和__________反应制备，FeCl3可用铁粉和__________反应制备。 答案 (1)n(Cl)＝0.025 0 L×0.40 mol·L－1＝0.010 mol 0．54 g－0.010 mol×35.5 g·mol－1＝0.185 g

－1

n(Fe)＝0.185 g/56 g·mol≈0.003 3 mol n(Fe)∶n(Cl)＝0.003 3∶0.010≈1∶3，x＝3 (2)0.10 盐酸 氯气

解析 解答此题的关键是明确阴离子交换柱交换出的OH－的物质的量等于Cl－的物质的量，从而求出FeClx中x的值。

(1)首先明确阳离子交换柱和阴离子交换柱的作用，根据离子等量交换，溶液中OH－的物质的量等于FeClx中Cl－的物质的量。通过中和滴定知n(OH－)＝n(H＋)＝0.40 mol·L－1×25.0×10－3 L＝0.010 mol，故n(Cl－)＝0.010 mol。 FeClx中Fe元素的质量为0.54 g－35. 5 g·mol－1×0.010 mol＝0.185 g

0.185 g

FeClx中Fe元素与Cl元素的物质的量之比为∶0.010 mol≈1∶3，故x

56 g·mol－1

＝3。

(2)根据题意可设该混合物的组成为FeCl2.1，利用十字交叉法可得样品中FeCl3的物质的量分数为0.10。注意制备FeCl2选用弱氧化剂，制备FeCl3选用强氧化剂。

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