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第三章 铁

§3-1铁和铁的化合物

教学目标：了解铁在元素周期表的位置，记住铁的主要物理性质，掌握铁的化学性质及运用，记住铁的

氧化物、氢氧化物的颜色，掌握铁的氧化物、氢氧化物的性质、制法，掌握Fe3+、Fe2+的检 验方法，掌握Fe2+和Fe3+的互变，熟练运用铁三角。

重难点：（1）铁的性质，铁的氧化物的性质、制法

（2）铁的氢氧化物的性质、制法，Fe3+的检验

（3）Fe2+和 Fe3+的互变

（4）铁三角

课时安排：4 实验电教器材：实验、挂图、录相、投影

教学过程：

[引入] 请看元素周期表中用红线条框着的部分，从ⅢB—ⅡB共10个纵行，包括镧系、锕系，共68种 元素，叫过渡元素。为什么选择铁作过渡元素的代表？简介本章的学习方法。

—、铁

1．

铁在元素周期表的位置及原子结构：

四周期Ⅷ族

2．铁的物理性质：（让学生根据初三所学及生活经验来描述）

纯净的铁：银白色的重金属，抗腐蚀能力强，有延展性、导热性、导电性，较高的熔、

沸点，可被

磁体吸引，在磁场作用下又可产生磁性。

[问题] 我们常看见的铁是什么颜色？为何易生锈？

3．

铁的化学性质

[录相]（1）铁在氧气中燃烧 （2）铁粉、硫粉混合点燃 （3）铁与稀硫酸反应（4）铁与硫酸铜反应 [演示]铁在氯气中燃烧

要求：学生写出化学方程式，标出产物中铁的化合价，在老师的引导，小结出铁与强氧化剂、

弱氧化剂 反应的规律。

弱氧化剂（H+、Cu2+、S、I2、Fe3+

等） +2 [板书]（1） Fe Fe △

如Fe + I2 == FeI2 Fe +2Fe3+ == 3Fe2+

强氧化剂（Cl2、Br2、、Ag+、HNO3等） +3 （2） Fe Fe △

如 2 Fe + 3Br2=== 2FeBr3 Fe + 3Ag+=== Fe3+ +3Ag Fe + 4HNO3（稀）=== Fe（NO3）3 + NO↑+ 2H2O（了解，要求配平）

△

2Fe + 6H2SO4（浓）=== Fe2（SO4）3 + 3SO2

↑+6H2O（了解，要求配平）

O2(点燃)、H2O（气）（高温） +2 +3 （3）Fe Fe 3O4（Fe 和Fe）

点燃 高温

3 Fe + 2 O 2 ===== Fe 3O 4 3 Fe + 4H2O（气）===== Fe 3O 4 + 4H2

1

二、铁的化合物

1．

铁的氧化物（学生看书，并填写下表。投影小结）

化学式

色态

俗名

水溶性

与酸反应

类别

制法

氧化亚铁

FeO 黑色粉末

不溶

FeO+2H+=Fe2++H2O 碱性氧化物

2Fe（过）+O2

高温=2FeO 氧化铁

Fe 2O 3

红棕色粉末

铁红

不溶

Fe 2O 3+6H+=2Fe3++3H2O 碱性氧化物

2Fe（OH）3△=Fe2O3+3H2O 四氧化三铁

Fe 3O 4

黑色晶体

磁性氧化铁

不溶

一般不反应

Fe2O3和FeO组成的化合物

3Fe+2O2=点燃=Fe3O4

本课小结：（板书） 干燥空气不反应

干湿

Fe+O{ { {

{

{

{

{ 1．2加热

{

潮湿空气反应（铁生锈）

500℃燃烧生成FeO 在空气中

{高于500℃，生成FeO 加热迅速

3423 1700℃，O2不足，生成FeO 常温无氧气下不反应

潮湿空气反应（生锈）

2．Fe+H2O3. Fe+酸高温反应生成Fe3O4 + H2↑

与非氧化性酸反应生成Fe2++H2↑

强氧化性酸

常温下遇浓H2SO4、浓HNO3钝化

少量HNO3、浓H2SO4反应生成Fe2+ (无氢气产生)

加热

过量HNO3、浓H2SO4反应生成Fe3+

（无氢气产生）

练习：1、在水溶液中不能将Fe氧化成Fe离子的是(C) +2+2+ 3+ A.H B.Cu C.CaD.Fe 2、下列物质不能通过化合反应制取的是(BC) A.FeCl2 B.H4SiO4 C.Fe(OH)3 D.Fe3O4

3、把铁片投入下列各溶液中,铁片溶解质量减轻,但无气体产生,这种溶液是(A) A.Fe2(SO4)3 B.CuSO4 C.H2SO4 D.FeSO4

4、将过量铁粉放入100mL2mol/L的硝酸溶液中,充分反应后,若还原产物只有NO,则所 能溶解的铁的质量为(B) A.2.8g B.4.2g C.5.6g D.11.2g 5、Fe3O4粉末能跟稀HNO3反应生成硝酸铁和一种无色气体(NO)，则每溶解1molFe3O4时，被

还原的HNO3的物质的量为(A) A.1/3mol B.1/2mol C.1mol D.3mol 24 6、配平 (3) Fe3O4 +(8) Al —(9) Fe +(4) Al2O3

，若有1.445×10个电子转移时，

2+ 则Fe3O4中的Fe

有 0.3 mol被还原。

7、铁有多种价态，将14.4g草酸亚铁（FeC2O4）隔绝空气加热分解，最终得到7.2g铁的

2+

2

氧化物，则该铁的

氧化物的化学式是（C）

A、Fe3O4 B、Fe2O3 C、FeO D、FeO+Fe3O4

作业：课本Ρ47 .1题 2题 3题

2、铁的氢氧化物

[问题]如何得到氢氧化铁沉淀？它的颜色是？二价铁的化合物在空气中稳不稳定，为什么？氢氧

化亚铁是白色不溶物，能否用此方法制取？在实验中须注意什么问题？

[投影演示实验3-1]氢氧化亚铁的制备。为什么要将滴管伸入液面下才挤出碱液？此实验可说明氢

氧化亚铁的什么性质？

化学式

色态

水溶性

与酸反应

类别

稳定性

制法

Fe（OH）2

白色固体

不溶

Fe（OH）2+2H+=Fe2++2H2O 弱碱

不稳定，极易被氧化

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

白色

→ 灰绿色 → 红棕色

Fe2++2OH-=Fe（OH）2↓ 隔绝空气

+Fe2++2NH3·H2O=Fe（OH）2↓+2NH4

Fe（OH）3

红棕色固体

不溶

Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O 弱碱

通常情况下，稳定，受热可分解

Δ2Fe（OH）3==Fe2O3+3H2O Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓

3++Fe+3NH3·H2O=Fe（OH）3↓+3NH4

注意：1、 Fe（OH）2+2H+=Fe2++2H2O，酸指非氧化性强酸（如盐酸、稀硫酸等），若为稀硝酸，则

发生反应 3Fe（OH）2+10H+ + NO3- == 3 Fe3+ +NO↑+ 8H2O。

2、 Fe（OH）3+3H+=Fe3++3H2O，酸指非还原性强酸（如盐酸、硫酸、硝酸等），若为HI，则

发生反应2Fe（OH）3+ 6H+ +2I-== 2Fe2+ + I2 + 6H2O。

△ 3、加热Fe（OH）2，不会发生Fe（OH）2=FeO+H2O，实际发生的反应为

Δ 4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3、2Fe（OH）3==Fe2O3+3H2O，

Δ 总反应式为4Fe（OH）2+O2== 2Fe2O3+4H2O 即最终产物为Fe 2O3。

3、铁盐与亚铁盐

1）

Fe2+与Fe3+的互变：

Fe3+稳定，有较强的氧化性，其水溶液能氧化S2-、SO32-、I-、Fe、Cu等，本身被还原成Fe2+；

[演示] FeCl3溶液中分别①滴入KI，②通入H2S气，③加入铁粉，④加入铜片。观察现象（比较

反应前后溶液的颜色变化），写出反应的离子方程式。

3+

①2Fe + 2I- =2Fe2+ +I2 （遇淀粉溶液变蓝）

3++ ②2Fe + H2S

=2Fe2+ +S↓+2H

（有浑浊产生）

3+ ③2Fe +Fe =3 Fe2+ （溶液由黄色变浅绿色）

3+ ④2Fe +Cu =2 Fe2+ +Cu2+ （溶液由黄色变蓝色）

Fe2+既有氧化性，又有还原性，但主要体现还原性，其水溶液能还原Cl2、Br2、H2O2、酸性

KMnO4等，本身被氧化成Fe3+。

[演示] 在①氯水 ②溴水 ③过氧化氢 ④酸性高锰酸钾溶液中，分别滴入FeCl2溶液。观现

象，写离子方程式。

2+3+- ①2Fe + Cl2 = 2Fe + 2Cl （溶液由黄绿色变黄色）

2+3+- ②2Fe + Br2 = 2Fe + 2Br （溶液由橙色变黄色）

2++3+

③2Fe + H2O2 + 2H = 2Fe + 2H2O （溶液由无色变黄色）

3

④5Fe +MnO4 +8H = 5Fe +Mn +4H2O（溶液由紫红色变黄色）（非化学班，只要求配平）

本课小结：

+强氧化剂（Cl2、Br2、O2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4、H2O2等）

2+3+ 1、 Fe Fe

+还原剂（Fe、Cu、SO32-、I-、S2-等）

2、氢氧化亚铁在空气中不稳定，易被氧化成氢氧化铁。

2+-+ 3+2+

练习：

1、写出FeCl3溶液分别与下列物质反应的现象和化学方程式及离子方程式。

①NaOH溶液

②Cu片

③KI溶液

④H2S气体

⑤氨水

⑥硫氰化钾溶液

⑦AgNO3溶液

2、不用其它任何试剂鉴别①NaOH ②Al2（SO4）3 ③Ba（NO3）2 ④FeCl3 ⑤KCl五种溶液，正确的检验出的先后顺序是 。

3、将NaCl、AlCl3、FeCl2、FeCl3、NH4Cl、AgNO3六种溶液一一鉴别出来的一种试剂是 。

4、将27.2g铁与三氧化二铁的混和物投入足量的稀硫酸中，反应完毕后共放出氢气2.24L（标准状况），向溶液滴入KSCN溶液后，不显红色。则混和物中铁与三氧化二铁的质量分别是

A、5.6g 21.6g B、11.2g 16g C、8.4g 18.8g D、3.2g 24g 5、实验室制氢氧化亚铁

①

若直接向亚铁盐溶液滴加烧碱溶液，往往得不到白色絮状Fe（OH）2沉淀。有关反应的化学方程式为 。

②

若按以下方法效果较好： a稀硫酸 b小苏打悬浊液

硫化亚铁 滤液 白色沉淀

效果较好的原因是：操作a 。

操作b 。

有关的离子方程式为：操作a 。

操作b 。

作业：课本P48 6题 7题 《高二化学优化设计》P43 7题 P44 10题

2+3+2） Fe

与Fe

的鉴别方法：

①根据溶液的颜色不同：Fe离子 浅绿色；Fe离子 黄色 ②氨碱法：学生写反应的离子方程式

Fe2++2OH-=Fe（OH）2↓（白色沉淀）

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3 白色 灰绿色 红褐色 + 或

Fe2++2NH3·H2O=Fe（OH）2↓+2NH4

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3

Fe3++3OH-=Fe（OH）3↓ （红褐色沉淀）

3++ 或 Fe+3NH3·H2O=Fe（OH）3↓+3NH4

③

淀粉碘化钾试纸法：

[演示]将氯化铁、氯化亚铁溶液分别滴在淀粉碘化钾试纸上。

3+3+ -2+ 试纸变蓝者为Fe 2Fe +2I = 2Fe +I2

④

硫氰化物鉴别法：

[演示3-3]在FeCl3溶液中滴加几滴KSCN溶液。

3+-2+ 有血红色溶液生成 Fe + SCN = [Fe（SCN）] 3+-或Fe + 3SCN = Fe（SCN）3 [演示3-4] 在FeCl3溶液中加少量铁粉，振荡，静止，在溶液中滴加几滴KSCN溶液。

3+3+2+ 无血红色溶液生成，因为无Fe存在。 2Fe + Fe = 3Fe⑤

高锰酸钾法：

[演示]在酸性高锰酸钾溶液中分别滴加氯化铁、氯化亚铁溶液。

2+2+-+ 3+2+ 使紫红色褪去的是Fe 5Fe +MnO4 +8H = 5Fe +Mn +4H2O 2+3+

4

练习：

1、向下列各反应的生成物中滴加KSCN溶液，不会变红的是

A、Fe + Cl2 B、Fe（过量）+ HNO3（稀）

C、Fe + HCl（过量） D、FeBr2（过量） + Cl2

2、下列各组离子能大量共存的是

A、Fe2+ H+ NO3- SO42- B、Fe3+ Na+ Cl- I-

C、Fe2+ Ba2+ NO3- Cl- D、Fe3+ OH- K+ SO42-

3、已知：Cu + 2 Fe3+ ==Cu2+ +2 Fe2+ Zn +2 Fe3+ ==Zn2+ +2 Fe2+

。现将等物质的量CuSO4、

FeCl3和Zn放入水中，充分反应后所得溶液中除SO42-和Cl-外，还含有

A、Zn2+ Cu Fe2+ B、Zn2+ Cu2+ Fe2+ C、Zn2+ Fe3+ Fe Fe2+ D、Zn2+ Cu2+ Cu Fe2+

4、5.6g铁粉与3g硫粉放在石棉网上加热至完全反应，冷确后加入足量的盐酸中，理论上可收

集 L（标准状况）气体，实际放出气体的体积要少些，起主要原因

是 。 5、将铁、铜、氯化铁和氯化铜溶液放在同一容器里，根据下列情况，判断哪些阳离子（不考虑阴离子）或金属单质能同时存在，哪些不能同时存在。

（1）反应后，Cu有剩余，则不可能有 离子存在，可能有 离子存在。

（2）反应后，容器中有Cu2+，则不可能有 离子存在。

（3）反应后，容器中有Fe3+，则不可能有 离子存在。

（4）反应后，若Cu和Fe不存在，则可能有 离子存在。

（5）反应后，容器中有Cu2+和Fe3+，可能有 离子存在。

6、工业上以钛铁矿（FeTiO3）为原料制钛白粉（TiO2）时，还可以制得副产品Fe2O3。具体工艺流程如下：①先用浓硫酸溶解钛铁矿生成Ti（SO4）2或Fe2（SO4）3，化学方程式为 ， 。 3+2+ ②然后加铁粉把Fe转化为Fe。离子方程式为 。

③把上述混和物经沉淀池分离脉石等杂质，上层清液流入结晶罐，经冷确析出绿矾，再高温分解该晶体，得红色粉末、无色油状液体和刺激性气体。有关的化学方程式为 ， ， 。

7、有一瓶铁的盐溶液，请你设计一个实验确定它是铁盐还是亚铁盐，是铁的氯化物还是硫酸盐？写出有关反应的离子方程式。

8、氯化亚铁溶液由于久置于有氯气存在的环境中而部分被氧化为氯化铁。取一定体积的该溶液，加入足量的硝酸银溶液，反应完毕后得到14.35gAgCl沉淀。另等体积的此溶液，并放入铁片直至溶液不再使KSCN溶液变血红色时，铁片的质量减少0.28g，则此氯化亚铁样品被氧化的百分率是多少？

6

§3-2炼铁和炼钢

教学目标：了解铁合金的种类、成分和性能；掌握炼铁和炼钢的冶炼原理异同点及生铁炼钢的目的、达 到各目的时所发生的化学反应；了解炼铁和炼钢的主要原料及设备。

教学重难点：炼铁和炼钢的基本原理及发生的主要化学反应

课时安排：1 实验电教器材：实验、模型、投影

教学过程：

[引入]纯净的铁抗蚀力很强，但我们通常看见的铁容易生锈，为什么？

一、铁的合金

（学生看书P49，回答下列问题。小结）

1、铁合金分为哪两大类？是根椐什么来分的？

2、生铁又分为哪几种？它们的俗名或主要存在形态是什么？

3、碳素钢可分为哪几种？是根椐什么来分的？

4、合金钢可分哪为几种？

5、生铁和钢的主要区别是什么？

炼钢生铁（Fe3C）俗称白口铁

生铁（含C为2%-4.3%） 铸造生铁（片状石墨）俗称灰口铁、铸铁

墨铸铁（球状石）

铁 合金生铁（Mn、Si含量高）俗称硅铁、锰铁

合金 低碳钢(C%<0.3%) 碳素钢 中碳钢(0.3%0.6%)

钨钢、锰钢 合金钢 锰硅钢

（特种钢）

钼钢 镍铬钢（不锈钢）

二、炼铁

磁铁矿（主要成分为Fe3O4，杂质为脉石、硫、磷等）

赤铁矿（主要成分为Fe2O3，杂质为脉石、硫、磷等）

褐铁矿（主要成分为2Fe2O3·3H2O，杂质为脉石、硫、磷等）

菱铁矿

（

主要成分为FeCO3，杂质为脉石、硫、磷等） [问题]如何将铁矿石炼成铁？ [看书]P51[实验3-5]和P52图3-2并思考下列问题：

①在实验前，为何要先检验CO的纯度，如何检验？

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②实验前是先通CO气体还是先加热Fe2O3？实验完毕后是先熄灭酒精灯还是先停止通CO，为什么？

③小气球的作用是什么？能否用其它方法代替？

[演示实验3-5]观察并回答现象，写出化学方程式。

现象：粉末由红棕色逐渐变黑，澄清石灰水变浑浊 化学方程式： 高温

Fe2O3 + 3 CO====2Fe + 3CO2 [看书]P52-P53，找到炼铁的原料、主要设备、冶炼原理及主要发生的化学反应。

1、原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石（造渣剂）

2、冶炼原理：在高温下，用还原剂（CO）把铁从矿石中还原出来。主要是一个还原过程。

[问题]炼铁中，为什么不用焦炭直接还原氧化铁？（见《优化设计》P45）

3、主要化学反应：

（1）

还原剂的生成： 高温 高温

C + O2 ==== CO2 + Q CO2 + C ==== 2CO - Q （2）矿石中的铁被CO还原： 高温

Fe2O3 + 3 CO====2Fe + 3CO2 （3）造渣： 高温 高温

CaCO3 ==== CaO +CO2↑ CaO + SiO2====CaSiO3

4、主要设备：高炉

5、冶炼目的：将化合态的铁还原成游离态的铁》

6、尾气（高炉煤气）：主要成分是CO、CO2、N2、灰尘等。必须净化。CO可作气体燃料。

三、炼钢

[看书]P55第四段并回答问题1。看书第六段—P56回答问题2—6。

[问题]①生铁和钢的主要区别是什么？（即生铁炼成钢的目的是什么？）

②炼钢的原料是什么？

③炼钢的原理是什么？与炼铁的原理有何区别？

④炼钢的造渣剂是什么？

⑤在炼钢的后期，加入硅铁、锰铁的作用是什么？这样作有何目的？

⑥炼钢的尾气是什么？能否直接放空？

1、原料：生铁或废钢铁，空气或纯氧，生石灰（造渣剂），硅铁或锰铁或铝（脱氧剂）

2、冶炼原理：在高温下，用氧化剂（FeO）把生铁中过多的碳和其它杂质氧化成气体或炉渣而除去。主要是一个氧化过程。

3、主要化学反应：

（1）

氧化剂的生成： 高温

2Fe +O2 ====2FeO + Q （2）

杂质被FeO氧化： 高温 降碳： C + FeO ====CO↑+ Fe—Q 高温 高温

调硅锰：

Si + 2FeO ==== SiO2 + 2Fe + Q Mn +FeO==== MnO +Fe +Q

（3）造渣（除P、S）： 高温 高温

FeS + CaO====CaS + FeO 2P +5FeO +3CaO====Ca3（PO4）2 +5Fe （4）脱氧： 高温 高温

2Fe O + Si ==== 2Fe +SiO2 FeO + Mn====MnO + Fe 4、主要设备：转炉（或平炉或电炉）

5、冶炼目的：降低生铁中的含碳量，除去硫、磷等杂质，调整硅锰等合金元素的含量在规定范围内。

6、尾气（棕色烟气）Fe2O3、CO。必须净化、回收。Fe2O3可炼钢。CO可作气体燃料或化工原料。

[问题]炼钢中要除去硅和锰，为什么在后期的脱氧反应中又加入硅和锰？（见《优化设计》P45 本课小结：1、生铁和钢的比较（从成分、种类、性能、冶炼原理等各方面）

2、生铁炼钢的目的。

3、认识铁与氧气反应的各种情况： O2 O2 O2

见《优化设计》P45 Fe FeO Fe3O4 Fe2O3

加热 ① 加热 ② 高温

①

炼钢炉中：铁水大量

。②在纯氧中点燃铁丝

：O2大量。

③温度高，如炼钢炉中的棕色烟。

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练习：

1、下列含铁的金属中，铁最不易被腐蚀的是

A、白铁 B、马口铁 C、镍铬钢 D、锰钢 2、下列物质中不能直接作为炼铁矿石的是

A、磁铁矿 B、赤铁矿 C、黄铁矿 D、菱铁矿

3、下列关于钢铁冶炼的说法错误的是

①焦炭在炼铁中的作用是生产还原剂和热量。②炼钢中用纯氧代替空气作氧化剂，是为了防止产生污染。③用含硫较多的生铁来炼钢，应加入较多的生石灰。④炼铁高炉中加入石灰石的目的是除去脉石。⑤炼钢转炉中加入的生石灰是造渣剂。⑥炼铁是铁矿石被还原的过程。⑦炼钢是生铁被氧化的过程。

A、①⑥ B、②⑦ C、③⑤ D、④⑥ 4、有一瓶浅绿色的硫酸亚铁晶体，因保存不善，且久置可能被氧化。请用实验证明它是部分被氧化，都被氧化或是未被氧化。（简述实验操作、现象、结论并写出离子方程式）

5、

有0.4g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的全部CO2通入足量澄清石灰水中，得到0.75g干燥固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式为 。

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