鐵及其化合物

1、 鐵及其化合物1. 鐵的存在 鐵在自然界中分布較廣。在地殼中含量約5%，僅次于Al。分布在地殼中的鐵均以化合態(tài)存在，游離態(tài)的鐵只能在隕石中得到。鐵礦石的種類較多，重要的有赤鐵礦（Fe2O3），磁鐵礦（Fe3O4），褐鐵礦（2Fe2O3。3H2O）和菱鐵礦（FeCO3).2. 鐵的性質(zhì)（1） 原子結(jié)構(gòu)特征及在元素周期表中的位置鐵位于元素周期表中第四周期第VIII族，是典型的過渡元素。鐵是26號元素，有四個電子層，最外層有2個電子，通常顯+2價或+3價，其化合物及其水溶液往往帶有顏色。（2） 物理性質(zhì)純凈的鐵是光亮的銀白色金屬，密度較大（7.86g/cm3)，熔沸點(diǎn)較高，抗腐蝕力強(qiáng)，有較好的導(dǎo)電、

2、傳熱性，有較好的延展性，鐵能被磁體吸引，自身在磁場中能被磁化。有雜質(zhì)的鐵易生銹。鐵在金屬分類中屬于黑色金屬，還屬于常見金屬。（3） 化學(xué)性質(zhì)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)（O2，Cl2,I2，S等）Fe + S FeS Fe + I2 =FeI2 3Fe + O2 Fe3O4 2Fe+3Cl22FeCl3 鐵是中等活潑的金屬，它跟不同的氧化劑反應(yīng)，生成物不同。在高溫下，鐵還能與碳、硅、磷等化合，例如鐵跟碳化合而生成一種灰色的十分脆硬而又難熔的碳化鐵Fe3C與水反應(yīng) 在常溫下，鐵不和水反應(yīng)。但在水和空氣里的氧氣，二氧化碳?xì)怏w的共同作用下，鐵很容易生銹而被腐蝕。高溫下，鐵可以和水蒸氣直接反應(yīng)：3Fe + 4H2

3、O Fe3O4 + 4H2與酸反應(yīng)A. 與非氧化性酸（鹽酸、稀硫酸）現(xiàn)象：溶液變?yōu)椋?）色，有氣體產(chǎn)生B.與氧化性酸常溫下，鐵在濃硫酸、濃硝酸中鈍化，但加熱時可以反應(yīng)2Fe + 6H2SO4(濃）Fe2（SO4）3 + 3SO2 + 6H2OFe + 6HNO3(濃）Fe（NO3）3 + 3NO2+ 3H2O常溫下，鐵和稀硝酸可以反應(yīng)，反應(yīng)物的量不同，產(chǎn)物不同：（數(shù)軸法表示稀硝酸與鐵的反應(yīng)情況）與鹽反應(yīng)Fe + Cu2+ = Fe2+ + CuFe + 2Fe3+ = 3Fe2+注意： 2. 鐵的重要化合物（1） 鐵的氧化物的性質(zhì)比較化學(xué)式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名鐵紅磁性氧化鐵色

4、態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體鐵的價態(tài)+2價+3價1/3的+2價,2/3的+3價水溶性不溶不溶不溶穩(wěn)定性不穩(wěn)定：6 FeO+O2 2Fe3O4 穩(wěn)定穩(wěn)定與非氧化性酸反 應(yīng)FeO+2H+=Fe2+H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2O Fe3O4+8H+=2Fe3+Fe2+4H2O與氧化性酸反應(yīng)3FeO+10HNO3(稀）=3Fe（NO3）3 +NO+5H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2O Fe3O4+28HNO3(?。?9Fe（NO3）3 +NO+14H2O共性高溫時，都能與C、CO、H2、Al反應(yīng)，被還原生成Fe單質(zhì)存在赤鐵礦磁鐵礦 例1由FeO，F(xiàn)e2O3和Fe3O4組成的混合

5、物，測得混合物中鐵元素與氧元素的質(zhì)量之比為21:8，則此混合物中FeO，F(xiàn)e2O3，F(xiàn)e3O4的物質(zhì)的量之比為（ ）A.1：2：1 B.2：1：1 C.1:1:1 D.1:1:3(2)鐵的氫氧化物的性質(zhì)比較化學(xué)式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 實(shí)驗(yàn)室制法原理Fe2+2OH-= Fe(OH)2Fe3+3OH-= Fe(OH)3現(xiàn)象產(chǎn)生白色沉淀產(chǎn)生紅褐色沉淀與酸反 應(yīng) HClFe(OH)2+2H+=Fe2+ +2H2O Fe(OH)3+3H+=Fe3+ +3H2O稀HNO33Fe(OH)2+10H+NO3-=3Fe3+NO+8H2OHl同鹽酸2 Fe(OH)3+6Hl=Fel2+l2+6H2O

6、穩(wěn)定性4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3白色沉淀灰綠色紅褐色沉淀2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O例2下列說法正確的是（ ）A. 紅熱的鐵與水反應(yīng)可生成氧化鐵和氫氣B. 工業(yè)上可用金屬鋁與氧化鎂熔融反應(yīng)制備金屬鎂C. 純凈的氫氣可以在氯氣中安靜的燃燒，發(fā)出蒼白色火焰D. 將二氧化碳通入到紫色石蕊試液中，試液先變紅后褪色例3金屬鐵可分別與鹵素單質(zhì)化合成鹵化鐵，當(dāng)把一定量的鐵粉與碘粉混合一起研磨，生成一種Fe3l8的化合物，根據(jù)元素化合物知識，試判斷在此產(chǎn)物中的鐵元素化合價是（ ）A. +2 B.+3 C.+2，+3都有 D.無法判斷3.鐵鹽和亞鐵鹽（1）Fe3+的氧化性、Fe2

7、+的還原性Fe3+的氧化性：向FeCl3溶液中加入鐵粉，現(xiàn)象是溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色化學(xué)反程式2FeCl3+Fe=2FeCl2 對應(yīng)離子方程式：2Fe3+（棕黃色）+Fe=3Fe2+（淺綠色）Fe3+還可以與Cu、HI、H2S等反應(yīng)2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 對應(yīng)離子方程式：2Fe 3+ Cu = 2Fe2+ Cu 2+2FeCl3+2HI=2FeCl2+2HCl+ I2 對應(yīng)離子方程式：2Fe3+ 2I- =2Fe 2+ + I22FeCl3+H2S=2FeCl2+2HCl+S 對應(yīng)離子方程式：2Fe3+ H2S =2Fe 2+2H + SFe2+的還原性：Fe2+在較強(qiáng)的

8、氧化劑的作用下會被氧化為Fe3+向FeCl2溶液中通入氯氣，現(xiàn)象是溶液由淺綠色變?yōu)樽攸S色化學(xué)反程式：2FeCl2+Cl2=2FeCl3 對應(yīng)離子方程式：2Fe2+Cl2= 2Fe3+2Cl-除雜: FeCl3(FeCl2) 滴加氯水 FeCl2 (FeCl3) 加入鐵粉 （2）亞鐵鹽、鐵鹽溶液的保存FeCI2、FeSO4 等亞鐵鹽溶液保存時，要加入少量鐵屑（防止 Fe2+被氧化）和滴入少量相應(yīng)的酸溶液 ( 抑制 Fe2+水解) 。另外要注意，保存 Fe(NO3)2 溶液時，只要加鐵屑防止氧化即可，不能加HNO3來防止水解。FeCl3、Fe2(SO4)3 等鐵鹽溶液保存時，要加少量相應(yīng)的酸溶液（

9、抑制Fe3+水解）。（3）Fe3+鹽的水解Fe3+為典型的弱堿陽離子，通常情況下，在水溶液中只有少部分發(fā)生水解。但在一定條件（如加熱，遇AlO2、CO32、CIO等）下，水解程度會增大，甚至?xí)l(fā)生徹底的雙水解。 如：Fe3+ +3AlO2+6H2O = Fe(OH)3+3AI(OH)32Fe3+ +3CO32+3H2O = 2Fe(OH)3+3CO2Fe3+ +3ClO+3H2O = Fe(OH)3+3HCIO另外，加熱并蒸干FeCI3 的水溶液，由于 FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl為一吸熱反應(yīng)，且 HCl 易揮發(fā)，加熱會使平衡不斷向右移動，F(xiàn)eCl3最終變成 Fe(OH)3，再

10、灼燒，2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O，最后留下的物質(zhì)為 Fe2O3。而加熱并蒸干 Fe2(SO4)3 的水溶液，由于Fe2(SO4)3水解產(chǎn)生的 H2S04 難揮發(fā)，加熱不會使平衡不斷右移，只能使水份減少，酸度增強(qiáng)，最后仍留下Fe2(SO4)3。（4）：FeSO4溶液是否變質(zhì)的檢驗(yàn) 加KSCN溶液不變紅，另取樣再加酸性KMnO4溶液紫色褪色，說明未變質(zhì)。 加KSCN溶液變紅，另取樣再加酸性KMnO4溶液紫色褪色，說明部分變質(zhì)。 加KSCN溶液變紅，另取樣再加酸性KMnO4溶液紫色不褪色，說明全部變質(zhì)。4鋼鐵的腐蝕鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生電化腐蝕時，負(fù)極為鐵，正極為碳，電解質(zhì)溶液為溶有O2或

11、 CO2 等氣體的水膜。當(dāng)水膜呈弱酸性或中性時發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為 Fe-2e=Fe2+，正極反應(yīng)為 2H2O +O2+4e=4OH；當(dāng)水膜呈酸性時發(fā)生析氫腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e=Fe2+，正極反應(yīng)為 2H+ +2e=2H2。鋼鐵的電化學(xué)腐蝕以吸氧腐蝕為主。鐵銹的形成：Fe2+2OH= Fe(OH)2，4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，紅褐色的Fe(OH)3失去部分水便得到鐵銹 (Fe2O3·nH2O) 。也可表示成4Fe+3O2+nH2O = 2Fe2O3·nH2O。重點(diǎn)解讀-“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用1. Fe、Fe2+、Fe3+ 之間的相互轉(zhuǎn)

12、化 強(qiáng)氧化劑：Cl2 Br2 HNO3 濃H2SO4弱氧化劑：I2 S Fe3+ Cu2+ H2SO4 HCl還原劑：C H2 CO Al Zn 2. Fe2+ 、Fe3+ 的鑒別常用方法（1） Fe3+的檢驗(yàn): Fe3+鹽溶液中滴加KSCN溶液?，F(xiàn)象是溶液變紅色 ，反應(yīng)方程式：FeCl3+3KSCN= Fe(SCN)3+3KCl Fe 3+3SCN -= Fe(SCN)3（紅色）向Fe3+鹽溶液中滴加NaOH溶液?，F(xiàn)象是產(chǎn)生紅褐色沉淀，反應(yīng)方程式：FeCl3+3NaOH= Fe(OH)3+3NaCl Fe 3+ 3OH-= Fe(OH)3（紅褐色）向Fe3+鹽溶液中滴加苯酚溶液?，F(xiàn)象是溶液變

13、為紫色，則證明溶液中含有Fe3+。(2) Fe2+的檢驗(yàn): 向Fe2+鹽溶液中滴加KSCN溶液，再滴加氯水（硝酸、H2O2等）。 現(xiàn)象是先無現(xiàn)象，加氯水后溶液呈紅色反應(yīng)方程式：2FeCl2+Cl2=2FeCl3 FeCl3+3KSCN= Fe(SCN)3+3KCl向Fe2+鹽溶液中滴加NaOH溶液。現(xiàn)象是產(chǎn)生白色沉淀迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榛揖G色，最后變成紅褐色沉淀反應(yīng)方程式：FeCl2+2NaOH= Fe(OH)2+2NaCl 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3（紅褐色）例4向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120ml4mol/L的稀硝酸，恰好使混合溶液完全溶解，放出1.34

14、4LNO（標(biāo)準(zhǔn)狀況），向所得溶液中加入KSCN溶液，無血紅色出現(xiàn)。若用足量的氫氣在加熱條件下還原相同質(zhì)量的混合物，能得到鐵 的物質(zhì)的量為（ ）A.0.24mol B.0.21 mol C.0.16 mol D.0.14mol難點(diǎn)解讀-氫氧化亞鐵的制取 Fe(OH)2易被氧化，在制備時應(yīng)注意： FeSO4晶體中不能有 Fe3+； 配制后的FeSO4溶液中要加入少量鐵粉；配制溶液的蒸餾水以及所用NaOH溶液均須煮沸以除去其中溶解的氧氣； 實(shí)驗(yàn):FeSO4溶液中加NaOH.現(xiàn)象： 生成白色沉淀，后又迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榛揖G色，最后生成紅褐色 Fe2+容易被氧化,所以FeSO4溶液要新配制.為了防止滴加NaOH

15、時帶入空氣,可將吸收NaOH的長滴管伸入FeSO4溶液液面下,再擠出NaOH溶液.為了防止Fe2+被氧化,還可以向盛有FeSO4溶液的試管中加入少量煤油或其它密度比水小但不溶于水的有機(jī)物以隔絕空氣.化學(xué)方程式：FeSO4+ 2NaOH = Fe(OH)2+Na2SO4 Fe2+ 2OH -= Fe(OH)2（白色）4Fe(OH)2+ O2+ 2H2O = 4Fe(OH)3（紅褐色）（白色灰綠色紅褐色）注：Fe(OH)3膠體的制備向加熱沸騰的蒸餾水中加入FeCI3溶液，待出現(xiàn)紅褐色時，停止加熱，便可得到 Fe(OH)3膠體。制備時要注意：不可長時間加熱，因?yàn)榧訜釙鼓z體凝聚；不能用自來水，因?yàn)樽?/p>

16、來水中的電解質(zhì)也可使膠體凝聚。鐵及其化合物習(xí)題1下列各組物質(zhì)中，X是主體物質(zhì)，Y是少量雜質(zhì)，Z是為除去雜質(zhì)所要加入的試劑，其中所加試劑正確的一組是()ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液YFeCl3CuCl2AlNa2CO3ZCl2FeNaOH溶液BaCl2溶液2把一鐵片插入下列溶液中，過一段時間取出，發(fā)現(xiàn)鐵片的質(zhì)量減小，且沒有氣體產(chǎn)生，此溶液是()AFeSO4 BFe2(SO4)3 CH2SO4 DCuSO43向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L1的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)的氣體，在所得溶

17、液中加入KSCN溶液無血紅色出現(xiàn)。若用足量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的此混合物，能得到鐵的質(zhì)量是()A11.2 gB5.6 g C2.8 g D無法計(jì)算4在硫酸鐵溶液中加入a g銅，完全溶解后，再加入b g鐵，充分反應(yīng)后得到c g殘余固體，且a>c，則下列說法正確的是()A殘余固體全部是銅B殘余固體可能為鐵和銅的混合物C殘余固體是鐵，溶液中一定不含Cu2D最后得到的溶液中可能含F(xiàn)e35將一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入到250 mL 2 mol·L1的硝酸溶液中，反應(yīng)完全后，無固體剩余，生成1.12 L NO氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，再向反應(yīng)后的溶液中加入1 mol·L1

18、的NaOH溶液，要使鐵元素全部沉淀下來，所加NaOH溶液的體積最少為()A450 mL B500 mL C400 mL D無法確定6下列敘述不正確的是()A硝酸銀溶液通常保存在棕色試劑瓶中，是因?yàn)橄跛徙y見光易分解B乙醇的沸點(diǎn)比甲醚(CH3OCH3)高，主要原因是乙醇分子間能形成氫鍵C反應(yīng)AgClNaBr=AgBrNaCl能在水溶液中進(jìn)行，是因?yàn)锳gBr比AgCl更難溶于水D常溫下濃硫酸可貯存于鐵制或鋁制容器中，說明常溫下鐵和鋁與濃硫酸不反應(yīng)7某500 mL溶液中含0.1 mol Fe2、0.2 mol Fe3，加入0.2 mol鐵粉，待Fe3完全還原后，溶液中Fe2的物質(zhì)的量濃度為(假設(shè)反應(yīng)前

19、后體積不變)()A0.4 mol·L1 B0.6 mol·L1 C0.8 mol·L1 D1.0 mol·L18下列各組物質(zhì)，不能按 (“”表示反應(yīng)一步完成)關(guān)系轉(zhuǎn)化的是()選項(xiàng)abcAAl2O3NaAlO2Al(OH)3BNONO2HNO3CFeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3DCH2=CH2CH2BrCH2rCHCH9下列物質(zhì)能通過化合反應(yīng)直接制得的是()FeCl2H2SO4NH4NO3HClA 只有B只有 C只有 D全部10元素X的單質(zhì)及X與Y形成的化合物能按下圖所示的關(guān)系發(fā)生轉(zhuǎn)化：下列說法不正確的是 ()AX可能是金屬BX可能是非金屬Cn可以等于2或3DXYm與XYn的相互轉(zhuǎn)化是可逆反應(yīng)11.下圖是無機(jī)物AM在一定條件下的轉(zhuǎn)化關(guān)系(部分產(chǎn)物及反應(yīng)條件未列出)。其中，I是由第三周期元素組成的單質(zhì)中熔點(diǎn)最高的金屬，K是一種紅棕色氣體。 請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)在周期表中，組成單質(zhì)G的元素位于第_周期第_族。(2)在反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為_。(3)在反應(yīng)中，既屬于化合反應(yīng)又屬于非氧化還原反應(yīng)的是_(填寫序號)。(4)反應(yīng)的離子方程式是_(5)將化合物D與KNO3、KOH共融，可制得一種“綠色”環(huán)保高效凈水劑K2FeO4(高鐵酸鉀)，同時還生成KNO2和