鐵及其化合物知識點撥

1、.鐵及其化合物知識點撥小溪塔高中 周三明鐵及其化合物的有關知識是金屬元素中的最重點之一，也是高考的最熱點之一。這部分內容有兩個顯著特點：其一，在知識點上，它與氧化還原反應、離子反應等聯系非常緊密；其二，它所涉及的問題，綜合性大，難度大。因此，針對這兩個特點，我們的知識點撥，就以氧化還原反應為主線，精心挑選一些綜合性的、有一定難度的問題進行點撥講解，并在講解的過程中，盡可能與其它各章的內容進行聯系發(fā)散，力爭使同學們從知識到能力的躍遷上，有一個較大的突破。一、鐵元素的有關問題提問：你能準確表述鐵元素在長式周期表中的位置嗎？（第四周期、第族的第1列）注意：在“”后不要加A（主族）也不要加B（副族）；

2、請不要將“”用“八”或“8”代替；“第1列”這幾個字最好不要少，因在第族共有3列。從答題時要求用語準確和規(guī)范來考慮，對這些細節(jié)地方，希望你在平時多加注意，并逐步養(yǎng)成嚴謹細致的習慣，那么在高考時你就會很容易地比別人多出3-5分了。提問：你對鐵元素在化學反應中表現多種可變化合價的現象是如何理解的？鐵的多種可變化合價，究其本質原因，首先要從鐵的原子結構來認識。鐵的原子序數是26，其核外的每個電子層所排電子數從內到外依次為：2、8、14、2。在鐵與其它物質發(fā)生化學反應的時候，其最外層的兩個電子容易失去而使鐵顯2價。對鐵原子來說，其次外層的14個電子中，如果能失去一個電子成為13個電子的話，則次外層的電

3、子排布會比原來更穩(wěn)定（有更高要求的同學可參考甲種本的相關內容，如：3d63d5等），因此，當鐵原子失去最外層的2個電子以后，其次外層還可以再失去一個電子，從而使鐵顯3價。其次，鐵在化學反應時，究竟顯2價還是3價，這主要取決于跟鐵作用的物質的氧化性的強弱。例如，鐵跟氧化性不很強的硫、碘、鹽酸和銅鹽（溶液）等反應時，分別生成2價的硫化亞鐵、碘化亞鐵、氯化亞鐵和亞鐵鹽等；如果鐵跟氧化性很強的氯氣、溴或硝酸（稀硝酸或濃硝酸加熱）起反應，則分別生成3價的氯化鐵、溴化鐵和硝酸鐵。另外，也應特別注意：鐵在溶液中與強氧化劑（如HNO3）反應時，產物中鐵元素的價態(tài)與反應物的用量有很大關系。若鐵為少量，則生成三價

4、鐵的化合物；若鐵過量，則生成的Fe3+能被過量的鐵還原為Fe2+，因此，產物中可能全為Fe2+，也可能Fe2+和Fe3+同時存在。思考：你能很快找出鐵與稀硝酸反應時的臨界點（兩者剛好完全反應，且鐵全生成Fe3+或Fe2+時的狀態(tài)）嗎？（鐵：硝酸1:4；鐵：硝酸3:8）對此，我們可以從氧化還原反應的本質出發(fā)，利用“始態(tài)終態(tài)”法來考慮整個問題。當兩者剛好完全反應，且鐵全生成Fe3+時， Fe（Fe為0價）Fe3+（Fe為3價） 每個鐵原子失去3e 13e HNO3（N為5價）NO（N為2價）每個氮原子得到3e 13e 始態(tài) 終態(tài)注意：每生成一個Fe3+時，必須要3個NO3來與生成的Fe3+配對才能

5、中和其3個正電荷，所以當1個鐵原子被氧化的同時，必有4個HNO3分子參加反應（其中1個得電子起氧化劑的作用，有3個成鹽起酸的作用）。據此分析可知，參加反應的鐵與硝酸的物質的量之比為：1:4。當兩者剛好完全反應，且鐵全生成Fe2+時，Fe（Fe為0價）Fe2+（Fe為2價） 每個鐵原子失去2e 36eHNO3（N為5價）NO（N為2價）每個氮原子得到3e 26e 始態(tài) 終態(tài) 從上式可以看出，每生成3個Fe2+的話，則在2個HNO3分子被還原成NO的同時，還需要有6個NO3來與3個Fe2+配對才能中和其6個正電荷，所以，消耗硝酸的總的分子數就為8個（其中2個起氧化劑的作用，6個起酸的作用）。據此分

6、析可知，參加反應的鐵與硝酸的物質的量之比為：3:8。到此，我們完全可以推出：當參加反應的鐵與硝酸的物質的量的比值，位于1:4與3:8之間的話，則鐵和硝酸都完全反應了，并且，在產物中鐵元素主要以Fe2+和Fe3+兩種形式存在。在此基礎上，我們可進一步提問：當鐵與硝酸以m：n（位于1:4與3:8之間）的物質的量的比參加反應，則產物中Fe2+和Fe3+的物質的量的比為多少？我們的高三復習，應該教會大家從反應的本質去思考問題，因此，對這類題，我們用守恒法來處理比較好。我們先設：生成的Fe2+和lFe3+的物質的量之比為x：y。提問：你能列出此體系中鐵原子守恒、氮原子守恒及電子得失守恒的關系式嗎？xy=

7、m（鐵原子守恒）；n=2x+3y+(2x+3y)/3(氮原子守恒)；失電子總數：2x+3y得電子總數：n-(2x+3y)3所以，2x+3yn-(2x+3y)3（電子得失守恒）注意：分別將氮原子守恒與電子得失守恒的關系式進行化簡后，可得到同一個式子，這就說明，不同的思維方向可以得到相同的結果。至此，x與y比值的求解，就不是我們化學老師的事了吧！總之，對鐵元素表現多種可變化合價的問題，我們至少應從鐵原子的結構、氧化劑的強弱、反應物之間量的關系等角度來認識，特別是對一些重要變化，還應從反應實質、從解題方法的具體操作層面上進行探討。二、鐵三角及其轉化重點（一）氧化還原反應的有關知識回顧我們在復習“鐵三

8、角”的相關內容之前，先要復習氧化還原反應及離子反應的有關問題。首先，我們必須清楚：A、氧化劑中的什么（原子或離子）得到電子，變成了什么即在當時條件下，還原產物以什么形式存在？如：常見的氧化劑濃H2SO4中6價的S硫元素（或原子）得到電子，變成4價的硫元素，那么4價的硫元素以什么形式存在呢？在酸性環(huán)境中，它當然以SO2的形式存在。B、還原劑中的什么（原子或離子）失去電子，變成了什么即在當時環(huán)境中，氧化產物以什么形式存在？如：鐵作還原劑時，如被氧化成3價的鐵，而在酸性環(huán)境中或干態(tài)下，3價的鐵會以Fe3+的形式存在?？傊?，對常見氧化劑對應的還原產物形式、常見的還原劑對應的氧化產物形式，我們必須比較熟

9、練地掌握。下面，我們就對這兩方面知識中一些規(guī)律性的內容進行總結。1、常見氧化劑及其對應的還原產物：A、KMnO4在酸性環(huán)境下主要還原成Mn2+；在中性環(huán)境下主要被還原成MnO2；在堿性環(huán)境下主要被還原成MnO42。提問：你能分別將其改寫為半反應的形式嗎？（所謂半反應，是指在只考慮得失電子的數目及發(fā)生氧化還原反應的環(huán)境等問題的情況下，將氧化劑（或還原劑）得（或失）電子后變成什么還原產物（或氧化產物）的還原反應（或氧化反應）過程表示出來的式子。它通常是相當于整個氧化還原反應的一半，所以叫半反應，如：原電池或電解池中的電極反應式就是典型的半反應。）答案 ： MnO48H5e=Mn2+4H2O(酸性環(huán)

10、境)MnO42H2O3e=MnO24OH（中性環(huán)境）MnO4e=MnO42O(堿性環(huán)境)B、H2O2在酸性環(huán)境下，主要被還原為H2O；在中性或堿性環(huán)境中，主要被還原成OH。請你自己分別寫出它們的半反應。H2O22H+2e=2H2O（在酸性環(huán)境下）；H2O22e=2OH（在中性或堿性環(huán)境下）C、氧氣在酸性環(huán)境下主要生成水；在中性或堿性環(huán)境下主要生成OH。請你自己分別寫出它們的半反應。O24H+4e=2H2O（在酸性環(huán)境下）；O24H2O+4e=4OH（在中性或堿性環(huán)境下）D、硝酸一般來說，濃硝酸的還原產物主要為NO2，稀硝酸的還原主物主要為NO。請你自己分別寫出它們的半反應。HNO3HeNO2H

11、2O；HNO33H3eNO2H2OE、濃硫酸的還原產物一般為SO2。請你自己寫出它的半反應。H2SO42H2eSO2+2H2OF、次氯酸或次氯酸鹽常被還原為氯離子。HClOH2e= H2O +Cl(在酸性環(huán)境下)ClO+H2O+2e=Cl+ 2OH(在堿性環(huán)境下)G、其它一些容易寫半反應的，則請同學們自己練習一下，如：X2X；SS2；Fe2+Fe3+；Cu2+Cu；2、常見還原劑及其對應的氧化產物：A、SO32-一般被氧化成SO42-一SO32-+2OH2e=SO42-+ H2OB、負二價的S一般被氧化成單質S（有時遇到強氧化劑，也有可能被氧化成更高價態(tài)的硫）S22e=S(在堿性環(huán)境下)H2S

12、2e=S2H+(在酸性環(huán)境下)C、二價鐵一般被氧化成三價鐵。如：Fe2+一般被氧化為Fe3+等。Fe2+e=Fe3+（在酸性環(huán)境下）Fe(OH)2+ OHe= Fe(OH)3(在堿性環(huán)境下)D、H2一般被氧化成H2O或HH22OH2e=2H2O（在堿性或中性環(huán)境下）H22e=2H（在酸性環(huán)境下）E、其它一些容易寫半反應的，則請同學們自己練習一下，如：X X2 ；金屬單質相應的金屬陽離子；3、對半反應的拓展：練習：請寫出足量氯氣與溴化亞鐵溶液反應的化學反應方程式和離子反應方程式。分析：在此體系中，得電子的只有氯氣分子，它的還原產物為氯離子，所以，我們可以寫出其半反應：Cl22e=2 Cl（1）式

13、；在此體系中，失電子的有兩種離子：亞鐵離子和溴離子，它們的氧化產物分別為：鐵離子和溴單質，據此，我們也可分別寫出它們的半反應：Fe2+eFe3+（2）式，2Br2eBr2（3）式。注意：此體系中隱含著一個問題：即Fe2+與Br的物質的量的比為1:2，因此，將以上三式相加時，應是：（1）式3 （2）（3）2，由此可得離子反應方程式：3 Cl22 Fe2+4Br6 Cl2Fe3+2Br2；將其改寫成化學方程的話，即為：3 Cl22 FeBr22Fe Cl32Br2； 通過以上操作，我們可以看出：如果我們按照“氧化劑到還原產物、從還原劑到氧化產物”的過程，對氧化還原反應進行較全面的分析之后，再分別寫

14、出氧化劑和還原劑的半反應，最后，按一定的系數關系將半反應進行加合，就可得到某個氧化還原反應的離子反應方程式或化學方程式。通過以上三個步驟的操作，能達到使我們從本質上把握氧化還原反應的目的。（二）、“鐵三角”及其相互轉化 0Fe 弱 強 氧 劑 劑 氧 化 原 原 化 劑 還 還 劑 強 強 強氧化劑+2 +3弱還原劑Fe Fe 動畫演示過程：第一步：出來三個頂角；第二步：連六個箭頭；第三步：在箭頭上出現小問號（稍作停頓）；第四步：語音提示其思考或點擊問號；第五步：點擊問號出現相應的文字。 注意：你應該從鐵元素是得電子還是失電子的角度來考慮，是需要氧化劑還是還原劑，進一步考慮，是要強氧化劑還是弱

15、氧化劑，是要強還原劑還是弱還原劑；提問：你能列出此三角形中，每一個箭頭上常見的氧化劑和還原劑嗎？（讓其思考一會之后，進行語音提示：點擊每個箭頭上的文字，則會現出相應的常見氧化劑和還原劑。） 0Fe H Cl2 O2 P Br2 S Mn Al 濃H2SO4 I2 Si Mg 濃、稀HNO3 Fe3+ C C O2K2Cr2O7Cl2Br2O2KMnO4HNO3H2O2Cu2+ Mg CO H2O H2 H2 Zn Al+2 +3FeCuH2SHIS2-SO32-Na*Fe Fe 提問：你能列舉出圖中每一個氧化劑或還原劑參加反應的例子嗎？（讓其思考一會之后，進行語音提示：點擊箭頭上的每一個氧化劑

16、或還原劑，即可彈出一個小框，顯出具體的反應實例及其注意事項。） （1）、二價鐵到三價鐵Cl2：向FeCl2或FeSO4等亞鐵鹽溶液中通入氯氣或加入氯水，溶液顏色由淺綠色變?yōu)樽攸S色。離子反應方程式為：2Fe2Cl22Fe3+2Cl；Br2：向FeCl2或FeSO4等亞鐵鹽溶液中加入溴水，溶液顏色會由淺綠色變?yōu)樽攸S色。離子反應方程式為：2Fe2Br22Fe3+2Br；O2：二價鐵與氧氣的反應如下： a、FeCl2或FeSO4等亞鐵鹽溶液久置會變成棕黃色的渾濁液。反應的過程為：4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O（氧化） Fe3+3H2OFe（OH）33H+ （水解）化學方程式為：12FeSO

17、4+3O2+6H2O= 4Fe(OH)3+4Fe2(SO4)3或 12FeCl2+3O2+6H2O= 4Fe(OH)3+8FeCl3 注意：配制以上亞鐵鹽溶液時，應加少量Fe粉以防止氧化（Fe2Fe3+3Fe2+），還應加少量稀鹽酸或稀硫酸抑制水解。（思考：配制硝酸亞鐵溶液時，能否加稀硝酸來抑制水解？） 提問：綠礬露置空氣中會變質，你能寫出其化學反應方程式嗎？ (提示：一般生成堿式硫酸鹽)反應式為：4FeSO4+O2+2H2O= 4Fe(OH)SO4（黃褐色）b、Fe（OH）2向Fe（OH）3的轉化4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3（注意：此反應的顏色變化比較特殊：由白色灰綠色

18、紅褐色；記住其反應方程式中各物質的系數比：4、1、2、4）提問：向亞鐵鹽溶液中加入堿溶液時，一般很難看到氫氧化亞鐵的生成，這是為什么？請你想出盡可能多的辦法為改進這類實驗，爭取看到白色絮狀沉淀的產生。亞鐵鹽溶液跟堿溶液反應產生Fe(OH)2，反應式為：Fe2+2OH=Fe(OH)2Fe(OH)2是難溶于水的白色絮狀沉淀，但是在實驗中很難觀察到白色絮狀沉淀。如把硫酸亞鐵溶液跟氫氧化鈉溶液混合時，觀察到的卻是灰綠色的絮狀沉淀，并且顏色越來越深，最后變成紅褐色。這是為什么呢？這與溶液中溶解有空氣及Fe(OH)2容易被氧化等有關。Fe(OH)2很容易跟溶液里的水及溶液中溶解的氧氣反應而被氧化，在堿性介

19、質中，氧化會更快。其反應式為：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3在此反應中，因生成的Fe(OH)3的溶解度極?。捌渌颍?，使這一反應強烈地向正反應方向進行，即反應中Fe(OH)2一經產生就開始被氧化為Fe(OH)3?；揖G色是Fe(OH)2與Fe(OH)3混合物呈現的顏色。若要觀察到白色的Fe(OH)2絮狀沉淀，則需要創(chuàng)造以下條件：其一：排除亞鐵鹽溶液里的三價鐵離子，以免三價鐵離子直接與氫氧根結合生成Fe(OH)3沉淀。其二：盡量排除亞鐵鹽和堿溶液中的氧氣（絕對排除幾乎不可能），以減慢生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的速度。對實驗進行改進的具體辦法大致有如下幾種：在

20、溶液的配制及處理方面：、配制亞鐵鹽和堿溶液所用的蒸餾水最好是新制并密封快速冷卻的（盡量少溶解空氣）；、亞鐵鹽溶液和堿溶液最好能現配現用（在亞鐵鹽中還應加入少量鐵屑防止三價鐵離子的產生，并加少量同名酸（硝酸亞鐵除外）抑制水解）；、如果為了過幾天再使用，則應在亞鐵鹽和堿溶液上方分別做一個油封（即在溶液的液面上加一層石油醚之類穩(wěn)定的液態(tài)物質）以隔絕空氣等。在實驗的操作方面：、把堿溶液在靠近亞鐵鹽溶液液面的地方，沿著試管壁加入盛亞鐵鹽溶液的試管中；、或把裝堿溶液的滴管插入亞鐵鹽溶液中后，再將堿溶液擠出到亞鐵鹽溶液中；、將前面兩種操作的方向反過來（即使它們在堿大大過量的情況下進行反應），也許會效果更好。練習：向亞鐵鹽溶液中投入一小塊金屬鈉，請寫出其中各步反應的方程式。 2Na+2H2O=2Na+2OH+H2；Fe2+2OH=Fe(OH)2；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 KMnO4：亞鐵鹽溶液能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，離子反應方程式為： （ 提示：在看下面的