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1.3 铁的化学性质

铁及其重要化合物 · 高一
先确认一下:这一关能不能学
上面这几节是它的地基 —— 没通的话,补完再回来,比硬啃快得多。
讲清楚它是什么

定义 铁在常温或加热条件下,与氧气、酸、盐溶液等物质发生化学反应,生成新物质的性质。

从哪来 本知识点建立在“5.1 概念与原理”之上,特别是氧化还原反应中电子转移的本质,以及金属活动性顺序的应用。

为什么 铁原子最外层有2个电子,次外层有2个电子,容易失去电子表现出还原性。 1. 变价特性:铁是过渡金属,既能失去2个电子形成+2价亚铁离子(Fe²⁺),也能失去3个电子形成+3价铁离子(Fe³⁺)。 2. 反应强弱决定价态: - 遇到弱氧化剂(如稀盐酸、硫酸铜溶液),铁只失去2个电子,生成Fe²⁺。 - 遇到强氧化剂(如氯气、浓硝酸),铁失去3个电子,生成Fe³⁺。 - 遇到氧气燃烧,生成Fe₃O₄(可看作FeO·Fe₂O₃),同时存在+2和+3价。 3. 钝化现象:常温下,铁遇浓硫酸或浓硝酸,表面生成致密氧化膜阻止内部继续反应,这是化学性质的一种特殊表现。

讲法
类比“钱包”模型 适合形象思维强、抽象逻辑较弱的学生。 把铁原子想象成一个有两层口袋的钱包:外层口袋有2张钞票(2个电子),内层口袋有2张钞票(2个电子)。 - 弱氧化剂(如盐酸)像小偷,只抢外层口袋,铁变成Fe²⁺(少2张)。 - 强氧化剂(如氯气)像强盗,连内层口袋也抢,铁变成Fe³⁺(少3张)。 - 氧气燃烧像抢劫团伙,抢走一部分外层和内层的,形成混合状态Fe₃O₄。 通过“抢多少”来记忆产物价态,降低记忆负担。
实验现象对比法** 适合**观察力敏锐、喜欢动手实验**的学生。 直接展示三个经典实验视频或现场演示: 1. **铁钉入稀盐酸
产生气泡,溶液由无色变浅绿色(Fe²⁺)。 2. 铁丝在氯气中燃烧:剧烈燃烧,产生棕褐色烟(FeCl₃,Fe³⁺)。 3. 铁钉入硫酸铜溶液:铁钉表面覆盖红色固体,溶液由蓝色变浅绿色(Fe²⁺)。 引导学生对比:为什么有的生成绿色溶液,有的生成褐色固体?从而引出“氧化剂强弱决定铁的最终价态”这一核心逻辑。
讲法
价态升降逻辑推导法 适合逻辑推理能力强、擅长数学建模的学生。 从电子守恒角度推导: - 铁是还原剂,失电子。 - 氧化剂得电子。 - 若氧化剂得电子能力弱(如H⁺),铁只需提供少量电子即可满足,故停留在+2价。 - 若氧化剂得电子能力强(如Cl₂),会“逼迫”铁提供更多电子,直至+3价。 列出方程式: Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂↑ (H⁺得1e⁻,Fe失2e⁻,比例1:2) 2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃ (Cl₂得2e⁻,Fe失3e⁻,比例2:3) 通过电子得失数量的匹配,理解为何产物不同。
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练一道
基础题
将一枚洁净的铁钉放入盛有稀硫酸的试管中,观察到的现象是什么?写出离子方程式。
变式
向盛有氯化铁(FeCl₃)溶液的烧杯中插入一根洁净的铁钉,充分反应后,溶液中主要存在的金属阳离子是什么?若此时再向溶液中加入少量锌粉,会发生什么反应?
看解答过程
稀硫酸中的H⁺是弱氧化剂,将铁氧化为+2价的Fe²⁺,Fe²⁺在水溶液中呈浅绿色。
试试手自己判
检测题
向含有FeCl₂和FeCl₃的混合溶液中加入足量的铁粉,充分反应后,溶液中一定存在的金属阳离子是? A. 只有Fe²⁺ B. 只有Fe³⁺ C. Fe²⁺和Fe³⁺ D. 无法确定
看答案和判分标准
答案:A
判对标准:
- 选A得满分。
- 能解释出:Fe + 2Fe³⁺ = 3Fe²⁺,铁粉足量会将Fe³⁺全部还原为Fe²⁺,故溶液中只存在Fe²⁺。
- 若选C,说明未理解“足量铁粉”意味着Fe³⁺被完全消耗。
- 若选D,说明对铁与铁盐的反应原理不清。
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