师：各位同学，大家好。今天我们一起来学习第三单元第七课时铁金属材料的单元复习。这节课的学习目标有三个：一是通过价类二维图复习铁及其化合物，巩固它们之间的转化；二是复习铝合金、铁合金等金属材料，从微观结构理解合金性能区别于纯金属的原因；三是复习有关物质的量的化学方程式计算。
首先，我们从元素价态和物质类别两个角度来梳理铁及其化合物。铁单质化合价为0价。铁的氧化物中，氧化铁化合价为 +3价，氧化亚铁化合价为 +2价，四氧化三铁既有 +3价又有 +2价，我们把它放在两者之间。铁的氢氧化物有氢氧化铁和氢氧化亚铁。铁盐包括三价铁盐和亚铁盐，这就是铁及其化合物的价类二维图。
同学们，请回忆铁单质的化学性质。铁作为金属单质，具有较强的还原性，在空气中能被氧气缓慢氧化为氧化铁，也就是铁锈的成分。在纯氧或高温水蒸气条件下，铁会被氧化为四氧化三铁。遇到强氧化剂氯气，铁会被氧化为氯化铁。而遇到稀硫酸中的氢离子或硫酸铜溶液中的铜离子，铁会被氧化为亚铁离子，这里要注意，氧化剂的氧化性强弱会影响产物中铁元素的价态。当氧化剂氧化性强时，产物中铁元素以 +3价存在；当氧化剂氧化能力较弱时，产物中铁元素价态为 +2价。
接下来看铁的氧化物。对于氧化铁与氧化亚铁，从组成上看，它们都属于碱性氧化物，具有碱性氧化物的通性，能和酸反应生成相应的盐。从价态看，氧化亚铁中Fe化合价为 +2价，容易被氧气氧化为四氧化三铁。而氧化铁中Fe化合价为 +3价，可以被碳或一氧化碳在高温条件下还原为铁，这就是高炉炼铁的原理。
再来看铁的氢氧化物。氢氧化亚铁和氢氧化铁都属于碱，具有氢氧化物的通性，能和酸反应生成相应的盐。氢氧化铁作为弱碱，受热易分解为氧化铁。从价态看，白色的氢氧化亚铁不稳定，会被氧气氧化为红褐色的氢氧化铁沉淀。这就告诉我们，在实验室制取并较长时间保存氢氧化亚铁，需要尽可能隔绝氧气。这两种沉淀都可由相应的铁盐制得。
然后看两种铁盐。铁离子由于化合价为 +3价，具有氧化性，可以被铁还原成亚铁离子。在实验室，我们向亚铁盐溶液中加入铁粉来抗氧化，利用的就是铁还原铁离子为亚铁离子的原理。在工业上，利用铁盐腐蚀铜来制作印刷电路板。对于亚铁离子，它具有还原性，可以被氯水或者双氧水等强氧化剂氧化为铁离子。当然，亚铁离子也具有氧化性，可以被锌粉置换为铁单质。
这里要特别关注铁离子和亚铁离子的检验。对于铁离子，我们向样品溶液中滴加几滴硫氰化钾溶液，若溶液呈红色，则说明样品溶液中含有铁离子。对于亚铁离子，先向样品溶液中加入几滴硫氰化钾溶液，溶液不变红，再滴加氯水，溶液变红，则说明溶液中含有亚铁离子。这就是铁及其化合物的性质。
我们来看一道例题。某工厂工业废液中含有大量硫酸亚铁和较多铜离子，要设计工艺流程回收硫酸亚铁与金属铜。工业废水中含有亚铁离子、硫酸根和铜离子，要回收铜和硫酸亚铁，需要将铜离子转化为铜单质，所以要向工业废水中加入铁粉，然后通过过滤获得铁和铜的滤渣。为什么滤渣中还含有铁呢？因为要确保铜完全回收，需要加入过量的铁。此时过滤得到的滤液中含有大量亚铁离子和硫酸根。接着要除去铁和铜滤渣中的铁单质，结合后面要回收硫酸亚铁，所以向滤渣中加入硫酸，将铁转化为硫酸亚铁，再过滤。此时滤液中含有大量亚铁离子、硫酸根以及氢离子，含有氢离子是因为要确保铁完全溶解，需要加入过量稀硫酸。最后合并两部分滤液，就得到硫酸亚铁。
接下来请同学们思考，如何在上述流程基础上设计方案获得铁红，也就是氧化铁。我们可以利用前面复习的价类二维图来解决这个问题。将亚铁离子转化为氧化铁有三种方案：方案一，向亚铁盐溶液中加入锌粉，将铁置换出来，然后在空气中将铁氧化为氧化铁。此方案使用锌粉成本较高，而且获得的氧化铁产品疏松，所以不合理。方案二，向亚铁盐溶液中加入碱，转化为氢氧化亚铁，再将氢氧化亚铁氧化为氢氧化铁，最后氢氧化铁分解为氧化铁。但通过课本学习我们知道，氢氧化亚铁转化为氢氧化铁耗时过长，此方案也不合理。方案三，向亚铁盐溶液中加入氧化剂，转化为铁离子，再将铁离子沉淀为氢氧化铁，最后氢氧化铁分解为氧化铁。此方案合理，用流程图表示为：首先向硫酸亚铁溶液中加入氯水或者双氧水等强氧化剂，将其氧化为硫酸铁溶液，再向其中加入氢氧化钠溶液，过滤得到氢氧化铁沉淀，洗涤后加热灼烧，得到氧化铁（铁红）。
接下来看课本上的题目。为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质，分别取少量样品溶于盐酸，再进行下列实验，其中结论正确的是。要考虑铁粉是否变质，首先要知道变质产物是氧化铁。样品和盐酸混合有以下几种情况：第一种情况，样品未变质，铁直接与盐酸反应得到亚铁离子，此时样品溶液中铁元素以亚铁离子形式存在。第二种情况，样品变质，又分全部变质和部分变质。若全部变质，氧化铁与盐酸反应得到铁离子，溶液中铁元素以铁离子形式存在。若部分变质，氧化铁与盐酸反应得到铁离子，未变质的铁将铁离子还原为亚铁离子，这又分两种情况。如果铁的量较少，铁将铁离子还原为亚铁离子后还有铁离子剩余，此时溶液中铁元素有亚铁离子和铁离子；如果铁的量较多，铁可以将所有铁离子全部还原为亚铁离子，此时样品溶液中只有亚铁离子。