铁的多样性 · 交互动画

一种元素，三种价态，多样物质。用鼠标拖拽药品、仪器、滴管与滑条， 完整走一遍 Fe → Fe²⁺ → Fe³⁺ 的转化、检验与制备。
每一步都有真实现象；危险与不规范操作会被拦截并给出严重性警示，请留意上方的实验室安全分。

Fe 单质（银白·有磁性） Fe²⁺（浅绿色） Fe³⁺（棕黄色） Fe(OH)₃（红褐色） Fe(SCN)₃（血红色） 危险操作
实验室安全分100
误操作 0 次
已归位 0 / 11
拼完后点击网格中的箭头播放转化
把托盘里的物质卡片拖到「化合价 × 物质类别」对应的格子里。

铁三角 点击箭头会高亮

Fe（0，只有还原性）
↑ 还原 ↓ 氧化
Fe²⁺（中间价，既氧化又还原）
↑ 还原 ↓ 氧化
Fe³⁺（+3，主要显氧化性）
  • 归中只靠拢不交叉：2Fe³⁺ + Fe = 3Fe²⁺
  • Fe 与 Fe³⁺ 在溶液中不能大量共存

产物价态由氧化剂强弱决定

氧化剂 产物 说明
盐酸 / 稀硫酸 Fe²⁺ 非氧化性酸，放 H₂
S（加热） FeS S 氧化性弱
Cu²⁺ / Ag⁺ Fe²⁺ 置换反应
Cl₂ / Br₂ Fe³⁺ 强氧化剂
稀 HNO₃（过量） Fe³⁺ 铁过量则得 Fe²⁺
O₂（点燃） Fe₃O₄ 混合价

当前反应

— 拼完 11 张卡片后解锁转化箭头 —
A 铁丝在 O₂ 中燃烧
B 铁与水蒸气
C 铁与酸（含钝化）
D 铁与盐溶液

操作检查表

    相关方程式

    起始溶液：
    FeSO₄（浅绿）
    FeCl₃（棕黄）
    混合液
    从两侧拖起试剂瓶移到烧杯口上方，停留即持续滴加；松手放回原位。

    已完成的转化

    • Fe²⁺ 被氧化为 Fe³⁺
    • Fe³⁺ 被还原为 Fe²⁺
    • Fe³⁺ 蚀刻铜板
    • Fe³⁺ 氧化 I⁻ 生成 I₂
    • Fe²⁺ 使酸性 KMnO₄ 褪色
    • 观察到空气中的自发氧化

    强弱顺序（判断能否反应）

    氧化性：Cl₂ > Fe³⁺ > Cu²⁺ > Fe²⁺ > Zn²⁺

    还原性：Zn > Fe > Cu > Fe²⁺ > Cl⁻

    • 强氧化剂 + 强还原剂 → 弱氧化剂 + 弱还原剂
    • 所以 Cu 能被 Fe³⁺ 溶解，却不能氧化 Fe²⁺

    当前方程式

    — 拖动试剂瓶开始滴加 —
    任务：
    ① 判断 A、B 各含什么
    ② 证明 C 中含 Fe²⁺ 且不含 Fe³⁺
    把下方试剂瓶拖到试管口上方松手即滴加。注意滴管不能伸入试管内。

    三种检验方法

    试剂 Fe³⁺ Fe²⁺
    KSCN 溶液 变血红色 无明显变化
    NaOH 溶液 立即红褐沉淀 白→灰绿→红褐
    K₃[Fe(CN)₆] 无明显变化 蓝色沉淀
    观察颜色 棕黄 浅绿
    • Fe(SCN)₃ 是配合物不是沉淀，反应可逆

    检验记录

      推理链

      — 尚未开始检验 —
      变量①蒸馏水煮沸除氧
      变量②NaOH 煮沸并冷却
      变量③滴管插入液面下
      变量④液面加植物油液封
      先设置四个变量，然后拖动右侧胶头滴管到试管中滴加 NaOH 溶液。

      隔氧评分

      0 / 4
      白色保持
      0.0 s
      • 四项全做对，白色可维持 8~10 s
      • 真实实验中也很难长期保存，属正常现象

      方程式与口诀

      Fe²⁺ + 2OH⁻ = Fe(OH)₂↓白色絮状沉淀
      4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃白色 → 灰绿色 → 红褐色

      「白色絮状转灰绿，最终红褐定乾坤」

      为什么要这样做

      • 煮沸蒸馏水 / NaOH 溶液：赶走溶解在水中的 O₂，是白色能否出现的第一道防线。
      • 滴管插入液面以下：避免液滴穿过空气层时就被氧化，同时减少液面扰动带入空气。
      • 液面加植物油（或苯、煤油）液封：隔绝空气持续溶氧。
      • FeSO₄ 现用现配：久置的亚铁盐已部分被氧化，一开始就带红褐色。
      A 三种氧化物
      B Fe(OH)₃ 胶体
      C 铁的锈蚀与防护
      A 离子共存分拣
      B 除杂流程排序
      C 综合自测 14 题

      知识卡片 · 操作时自动高亮

      K01 铁的存在地壳中含量居第四位（O、Si、Al、Fe），自然界几乎全部以化合态存在，主要矿物有赤铁矿 Fe₂O₃、磁铁矿 Fe₃O₄、黄铁矿 FeS₂。
      K02 常见价态只有 0、+2、+3；Fe₃O₄ 是混合价氧化物，可写作 FeO·Fe₂O₃，但不是混合物。
      K03 铁在氧气中燃烧3Fe + 2O₂ —点燃→ Fe₃O₄，火星四射、生成黑色固体；瓶底必须放少量水或细沙。
      K04 铁与水蒸气3Fe + 4H₂O(g) —高温→ Fe₃O₄ + 4H₂；铁与冷水、热水都不反应。
      K05 氧化剂强弱定价态2Fe + 3Cl₂ —点燃→ 2FeCl₃（+3）；Fe + S —Δ→ FeS（+2）。
      K06 钝化常温下浓硫酸、浓硝酸使铁表面生成致密氧化膜，可用铁槽车运输冷的浓硫酸、浓硝酸；钝化属于化学变化。
      K07 特征颜色Fe²⁺ 浅绿、Fe³⁺ 棕黄、Fe(SCN)₃ 血红、Fe(OH)₂ 白、Fe(OH)₃ 红褐、Fe₂O₃ 红棕、FeO/Fe₃O₄ 黑。
      K08 检验顺序检验 Fe²⁺：先加 KSCN 不变红（排除 Fe³⁺），再加氯水变红。顺序颠倒则结论无效。
      K09 Fe(OH)₂ 变色白色 → 灰绿 → 红褐：4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃。
      K10 铁三角Fe ⇌ Fe²⁺ ⇌ Fe³⁺；2Fe³⁺ + Fe = 3Fe²⁺，归中只靠拢不交叉。
      K11 强弱顺序氧化性 Cl₂ > Fe³⁺ > Cu²⁺ > Fe²⁺；还原性 Fe > Cu > Fe²⁺ > Cl⁻。
      K12 三种氧化物FeO 黑（+2）、Fe₂O₃ 红棕（+3，铁红）、Fe₃O₄ 黑且有磁性（+2、+3）。
      K13 Fe(OH)₃ 胶体饱和 FeCl₃ 滴入沸水，煮沸至红褐立即停止；有丁达尔效应，加热或加电解质会聚沉。
      K14 保存亚铁盐加少量铁屑防氧化，加相应的酸抑制水解，现用现配。
      K15 铁的锈蚀需 O₂ 与 H₂O 同时存在，铁锈 Fe₂O₃·xH₂O 疏松多孔不能保护内层；防护有涂层、镀锌、合金化等。
      K16 生活中的铁补铁剂为 Fe²⁺，与维生素 C 同服可防止其被氧化；血红蛋白中的铁为 +2 价。

      铁的多样性 · 交互动画 ｜ 高中化学 必修第一册
      本页面为教学演示，反应速率、颜色与时间尺度均做了适度夸张与加速处理，真实实验请在教师指导下进行。