鐵的單質(zhì)及其化合物學(xué)習(xí)指導(dǎo)

鐵的單質(zhì)及其化合物學(xué)習(xí)指導(dǎo)鐵位于元素周期表中第4鐵位于元素周期表中第4周期，第訓(xùn)族,其失電子情況：Fe-2e--Fe2+或Fe-3e--Fe3+。因而鐵是中等活動(dòng)性的金屬，具有可變化合價(jià)（+2或+3），在學(xué)習(xí)中，要牢牢抓住鐵的變價(jià)特征。鐵及其重要化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系：鐵及其重要化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系：一、鐵的單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)鐵是比較活潑的金屬，當(dāng)鐵跟弱氧化劑反應(yīng)時(shí)Fe-2e一、鐵的單質(zhì)化學(xué)性質(zhì)鐵是比較活潑的金屬，當(dāng)鐵跟弱氧化劑反應(yīng)時(shí)Fe-2e-=Fe2+；當(dāng)跟強(qiáng)氧化劑反應(yīng)時(shí)：Fe-3e-=Fe3+。1．鐵跟氧氣等其它非金屬單質(zhì)的反應(yīng)：3Fe+2O2FeO34一定要注意產(chǎn)物）2Fe+3Cl22FeCl32Fe+3Br=2FeBr3Fe+I=FeI22Fe+S3Fe+2O2FeO34一定要注意產(chǎn)物）2Fe+3Cl22FeCl32Fe+3Br=2FeBr3Fe+I=FeI22Fe+S=FeS咼溫3Fe+C FeC3（注意產(chǎn)物也是呼4）2（注意產(chǎn)物也是呼4）34 2在此也可以有意識地總結(jié)金屬與水反應(yīng)的基本規(guī)律。3．鐵跟酸的反應(yīng)：與非氧化性酸：Fe+2H+=Fe2++Hf2與強(qiáng)氧化性酸：Fe+4HN0(稀)=Fe(NO)+N0f+2HO332鐵和冷濃硝酸、冷濃HSO發(fā)生鈍化，但在加熱條件下，鈍化作用立即遭到破壞:24Fe+6HNO(濃) Fe(NO)+3NOf+3HO33322Fe+6HSO(濃) Fe(SO)+3S0f+3HO2 4 2 43 2 24．鐵和某些鹽溶液的作用：Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2Fe3+=3Fe2+這些反應(yīng)在除雜、鑒別等方面都有一定作用，要理論聯(lián)系實(shí)際，領(lǐng)會和理解反應(yīng)實(shí)質(zhì)。二、鐵的氧化物鐵的氧化物FeOFeO34FeO23鐵的化合價(jià)+2價(jià)+2價(jià)(1/3)，+3價(jià)(2/3)+3價(jià)俗 稱磁性氧化鐵鐵紅狀態(tài)和顏色黑色固體黑色晶體紅棕色固體與HO的關(guān)系2不反應(yīng)，不溶解與非氧化性酸的反應(yīng)FeO+2H+二Fe2++HO FeO+8H+二Fe2++2Fe3++4HO FeO+6H+=2Fe3++3HO2 34 2 2 3 2氧化性高溫下被CO、H、Al、C、Si等還原2還原性被熱空氣氧化成Fe3O4等可被氧化性酸、鹽等氧化一般不再被氧化主要用途煉鐵煉鐵、作熱劑、顏料說 明12FeO可以看作由FeO、FeO所組成的化合物，其中，是Fe2+，°是Fe3+34 2 3三、鐵的氫氧化物Fe(OH)可由易溶性的亞鐵鹽跟堿溶液起反應(yīng)制得。Fe(OH)為白色絮狀沉淀，易被空氣中0迅速氧222化成Fe(OH)。因此，白色絮狀沉淀能迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色。3Fe2++2OH-=Fe(OH)I，4Fe(OH)+O+2HO=4Fe(OH)2 2 2 2 3制備時(shí)：要將滴管口插入硫酸亞鐵液面下，再滴入NaOH溶液；配液時(shí)可用加熱的方法盡可能除去溶解氧；3)可在液面加少許汽油或苯等有機(jī)溶劑，以隔絕空氣。Fe（OH）可由易溶性的鐵鹽跟堿溶液起反應(yīng)制得。Fe（OH）為紅褐色沉淀，可溶于強(qiáng)酸，受熱易分解。33Fe3++3OH-Fe3++3OH-=Fe(OH)I,3Fe(OH)+3H+=Fe3++3HO，2Fe(OH)3 2 3FeO+3HO23 2四、“鐵三角”關(guān)系：門廠強(qiáng)氧化劑門廠強(qiáng)氧化劑這三種轉(zhuǎn)化是在有氧化劑的條件下進(jìn)行的。Fe-Fe2+需要較弱的氧化劑，如S、Cu2+、Fe3+、H+（稀HSO、鹽酸）等。24Fe—Fe3+和Fe2+—Fe3+需要強(qiáng)的氧化劑：實(shí)現(xiàn)Fe-Fe3+，可選用Cl、Br、濃HSO（足量）、HNO（足量）、KMnO等強(qiáng)氧化劑。注意在用濃HSO2 2 2 4 3 4 2 4或濃HNO反應(yīng)時(shí)，需加熱，否則Fe鈍化。3實(shí)現(xiàn)Fe實(shí)現(xiàn)Fe2+—Fe3+可選用O、Cl、Br、222HNO、濃HSO、KMnO(H+)溶液等。3 2 4 4(注意Cl與FeBr溶液反應(yīng)情況：①若Cl通入FeBr溶液，Cl不足時(shí)，2Fe2++Cl=2Fe3++2Cl-；222222②Cl足量時(shí)，2Fe2++4Br-+3Cl=2Fe3++2Br+6Cl-。)222這三種轉(zhuǎn)化是在有還原劑存在的條件下進(jìn)行的。①Fe2+—Fe，可選用的還原劑為在金屬活動(dòng)性順序表中排在鐵前的金屬（如Zn、Al等），或者用碳、CO、H等。K、Ca、Na等活潑金屬在溶液中不能完成此轉(zhuǎn)化，因?yàn)樗鼈冊谒芤褐邢扰c水反應(yīng)。2髙溫 髙溫Fe3+—Fe,需用H、CO、Al等強(qiáng)還原劑。如煉鐵:FeO+3CO 2Fe+3CO，鋁熱反應(yīng):FeO+2Al2 23 2 23AlO+2Fe。23Fe3+—Fe2+，實(shí)現(xiàn)此轉(zhuǎn)化可選用的還原劑如Zn、Fe、Al、Cu、HS（或S2-）、I-、SO2-等。23Fe+2Fe3+=3Fe2+，2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+（鐵鹽腐蝕印刷電路板），2Fe3++HS=2Fe2++S|+2H+，2

2Fe3++2I-=I+2Fe2+。2注意：過量H朋、Fe3+ S|,Fe2+ 無變化。五、重點(diǎn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：(注意這些反應(yīng)的化學(xué)方程式和離子方程式)六、Fe”、Fe3+的鑒別常用方法：1、KSCN法：加入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液，呈血紅色的是Fe3+溶液，而Fe2+的溶液無此現(xiàn)象。這是鑒別時(shí)最常用、最靈敏的方法。Fe3++SCN-=[Fe(SCN)]2+。2?堿液法：取兩種溶液分別通入NH或加入氨水或堿液，生成紅褐色沉淀的是Fe3+的溶液，生成白色3沉淀并迅速變?yōu)榛揖G色，最后變成紅褐色沉淀的是Fe2+的溶液。沉淀顏色變化原因?yàn)椋?Fe(OH)+O+2HO=4Fe(OH)。2 2 2 3HS法：通入HS氣體或加入氫硫酸，有淺黃沉淀析出的是Fe3+溶液，而Fe2+溶液不反應(yīng)。224?淀粉KI試紙法：能使淀粉KI試紙變藍(lán)的是Fe3+溶液，F(xiàn)e2+溶液無此現(xiàn)象。5.KMnO法：分別加入少量KMnO(H+)溶液，振蕩，能使KMnO溶液褪色的是Fe2+溶液，不褪色的是Fe3+4 4溶液。[典型例題]n例1.在含ngHNO的稀溶液里加入mg鐵粉，鐵完全溶解。假設(shè)有g(shù)HNO被還原，則n：m可能是：33()A、1：1B、2：1C、 3：1D、 9：2

分析：本題是一道需討論計(jì)算的選擇題。要滿足題目中所給條件，有三種情況Fe足量全部生成Fe(NO)，則:3Fe+8HN0(稀)=3Fe(N0)+2N0f+4HO,TOC\o"1-5"\h\z32 3 32 233HNO足量，F(xiàn)e都生成Fe(NO)，則：Fe+4HNO(稀)=Fe(NO)+NOf+2HO3333 2n9若反應(yīng)產(chǎn)物中既有Fe(NO)，又有Fe(NO)，則3< <32 33通過此題可看出，鐵與硝酸反應(yīng)時(shí)，要注意HNO的濃度及各自物質(zhì)的量，條件不同，產(chǎn)物不同，應(yīng)3注意討論。答案：CD例2.將純鐵絲5.21g溶于過量的稀HSO，在加熱條件下，用2.53gKNO去氧化溶液中的Fe2+。待反應(yīng)2 4 3完成后，NO-只被還原成一種產(chǎn)物。溶液中剩余的Fe2+尚需12.0moL0.3mol/L的KMnO溶液將其完全氧化。34已知MnO-的還原產(chǎn)物為Mn2+，通過計(jì)算確定NO-的還原產(chǎn)物為()43TOC\o"1-5"\h\zA、 NO2B、 NOC、 NO2D、 NH3分析：此題涉及了多個(gè)氧化還原反應(yīng)，如用化學(xué)方程式求解，將十分復(fù)雜。電子得失守恒法將其化繁為簡，此法在氧化還原的判斷、計(jì)算中有廣泛應(yīng)用。具體解法如下：5.21還原劑是Fe2+：還原劑是Fe2+：Fe2+?Fe3+?失le-，n(失e-)=n(Fe2+)=mol；氧化劑為MnO4和NO-：MnO-?Mn2+?5e氧化劑為MnO434n(MnO-得e-)=5n(MnO-)=5X0.012LX0?3mol/L=0?018mol，所以1molNO-得電子數(shù)應(yīng)為:4 4 35.21~56~lOlg/mo?=3lOlg/mo?=3，「.還原產(chǎn)物為NO。H22.24H22.24x x 0.1mol=0.1mol答案：B例3．將27.2gFe與FeO的混合物投入足量的稀HSO中，反應(yīng)完畢后，共放出H2.24L（標(biāo)況），23242在溶液中滴入KSCN溶液后不顯紅色，則混合物中Fe和FeO的質(zhì)量各是多少？23分析：根據(jù)題目內(nèi)容，本題所涉及的化學(xué)反應(yīng)有FeO+3HSO=Fe(SO)+3HO,Fe+Fe(SO)=3FeSO,Fe+HSO(稀)=FeSO+H仁需要用到的關(guān)系式：Fe23 2 4 2 43 2 2 43 4 2 4 4 2H,Fe?FeO,2 23設(shè)FeO的物質(zhì)的量為x,則:23Fe?FeO Fe2356(x+0.1)+160x=27.2, .°.x=0.1mol,.°.m(FeO)=16g,m(Fe)=(27.2T6)g=11.2g23答案：m(FeO)=16g,m(Fe)=11.2g23例4.在加熱情況下，用足量CO還原7g鐵的氧化物組成的混合物，產(chǎn)生氣體全部通入足量石灰水中得到12.5g沉淀，此混合物不可能為：（）A、 FeO、FeO23B、 FeO、FeO34C、FeO、FeO23 34D、FeO、FeO、FeO23 34分析：100=0.125mol,m(0)=0.125X16=2g,則:12.5100=0.125mol,m(0)=0.125X16=2g,則:平均值法。CO?CO?CaCO；n(O)=n(CaCO)=3n(Fe)=56mol,所以Fe3O4：n(Fe)=56mol,所以Fe3O4：n(Fe)5> ,.°.B不可能?，岶e)_1。而FeO：瑣Fe)_27> ,FeO:23答案：B［參考練習(xí)］1、銅粉放入稀硫酸中加熱后無明顯現(xiàn)象發(fā)生，當(dāng)加入一種鹽后，銅粉的質(zhì)量減少，溶液是藍(lán)色，同時(shí)有氣體逸出，該鹽是（）A、 Fe（SO）2 43B、 NaCOC、KNOD、FeSO42、某溶液中含有NH+、Mg2+、Fe2+和Ah+四種離子，若向其中加入過量氫氧化鈉溶液，微熱并攪拌，再4加入過量鹽酸溶液，溶液中大量減少的陽離子有（）A、 NH+4B、 Mg2+C、 Fe2+D、 Al3+3、 把20g鐵粉投到盛得一定量的稀HNO溶液的燒杯中，HNO的還原產(chǎn)物為NO,反應(yīng)停止后，燒杯中33溶液的質(zhì)量增加了12.27g，此時(shí)燒杯中的物質(zhì)可能是（）①Fe和Fe（NO） ②Fe和Fe（NO） ③HNO和Fe（NO） ④Fe（NO）和Fe（NO）TOC\o"1-5"\h\z33 32 3 32 32 33A、 ①④B、 ②③C、 ③④D、 ②④4、 向相同體積的KI、NaS和FeBr溶液中分別通入適量Cl，待充分反應(yīng)后（Br-也恰好完全被氧化）,2223種溶液消耗Cl的體積相同（同溫同壓下），則KI、NaS和FeBr溶液的物質(zhì)的量濃度之比為（）222A、1：1：2B、1：2：3C、6：3：2D、2：1：35、 向一定量的Fe、FeO、FeO的混合物中，加入100mLlmol/L的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，放23出224mL（標(biāo)況）氣體，所得溶液加KSCN溶液無血紅色出現(xiàn)，那么若用足量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的混合物，能得到鐵（）TOC\o"1-5"\h\zA、 11.2gB、 2.8gC、 5.6gD、 無法計(jì)算6、 在FeCl與CuCl的混合溶液中加入過量的鐵粉，反應(yīng)完畢后，剩余固體的質(zhì)量恰好與所加鐵粉的32質(zhì)量相等，則原混合液中FeCl與CuCl的物質(zhì)的量之比為（）32TOC\o"1-5"\h\zA、 5：2B、 4：3C、 2：7D、 7：47、在Fe（NO）溶液中滴加濃鹽酸，下列敘述正確的是（）32A、 溶液顏色逐漸變淺B、 淺綠色逐漸變深C、 溶液顏色由淺綠色變成黃色D、溶液顏色不會發(fā)生變化［練習(xí)答案］1．C2．A、C提示：Fe2+在微熱過程中被氧化。3．D提示：①若Fe、HNO恰好完全反應(yīng)，3TOC\o"1-5"\h\z貝【」：a.Fe?Fe3+?NO △m\o"CurrentDocument"56 2620g 9.3gb.3F