铁的单质及其化合物学习指导.doc

铁的单质及其化合物学习指导铁位于元素周期表中第4周期，第族，其原子结构示意图为： 其失电子情况： Fe-2eFe2+或Fe-3eFe3+。因而铁是中等活动性的金属，具有可变化合价（+2或+3），在学习中，要牢牢抓住铁的变价特征。铁及其重要化合物的转化关系： 一、铁的单质化学性质铁是比较活泼的金属，当铁跟弱氧化剂反应时：Fe-2e=Fe2+；当跟强氧化剂反应时：Fe-3e=Fe3+。1铁跟氧气等其它非金属单质的反应： 3Fe+2O2Fe3O4 （一定要注意产物） 2Fe+3Cl22FeCl3 2Fe+3Br2=2FeBr3 Fe+I2=FeI2 Fe+SFeS 3Fe+CFe3C2铁跟水的反应：2Fe+4H2OFe3O4+4H2（注意产物也是Fe3O4） 在此也可以有意识地总结金属与水反应的基本规律。3铁跟酸的反应：与非氧化性酸：Fe+2H+=Fe2+H2与强氧化性酸：Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2O铁和冷浓硝酸、冷浓H2SO4发生钝化，但在加热条件下，钝化作用立即遭到破坏：Fe+6HNO3(浓)Fe(NO3)3+3NO2+3H2OFe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2+3H2O4铁和某些盐溶液的作用： Fe+Cu2+=Fe2+Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+ 这些反应在除杂、鉴别等方面都有一定作用，要理论联系实际，领会和理解反应实质。二、铁的氧化物铁的氧化物FeOFe3O4Fe2O3铁的化合价+2价+2价(1/3)，+3价(2/3)+3价俗称磁性氧化铁铁红状态和颜色黑色固体黑色晶体红棕色固体与H2O的关系不反应，不溶解与非氧化性酸的反应FeO+2H=Fe2+H2O Fe3O4+8H+=Fe2+2Fe3+4H2O Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O氧化性高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原还原性被热空气氧化成Fe3O4等可被氧化性酸、盐等氧化一般不再被氧化主要用途炼铁炼铁、作热剂、颜料说明Fe3O4可以看作由FeO、Fe2O3所组成的化合物，其中是Fe2+，是Fe3+三、铁的氢氧化物1Fe(OH)2可由易溶性的亚铁盐跟碱溶液起反应制得。Fe(OH)2为白色絮状沉淀，易被空气中O2迅速氧化成Fe(OH)3。因此，白色絮状沉淀能迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。 Fe2+2OH-=Fe(OH)2，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 制备时：（1）要将滴管口插入硫酸亚铁液面下，再滴入NaOH溶液；（2）配液时可用加热的方法尽可能除去溶解氧；（3）可在液面加少许汽油或苯等有机溶剂，以隔绝空气。2Fe(OH)3可由易溶性的铁盐跟碱溶液起反应制得。Fe(OH)3为红褐色沉淀，可溶于强酸，受热易分解。 Fe3+3OH-=Fe(OH)3，Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O，2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O四、“铁三角”关系：1 这三种转化是在有氧化剂的条件下进行的。FeFe2+需要较弱的氧化剂，如S、Cu2+、Fe3+、H+（稀H2SO4、盐酸）等。FeFe3+和Fe2+Fe3+需要强的氧化剂：实现FeFe3+，可选用Cl2、Br2、浓H2SO4(足量)、HNO3(足量)、KMnO4等强氧化剂。注意在用浓H2SO4或浓HNO3反应时，需加热，否则Fe钝化。实现Fe2+Fe3+可选用O2、Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4(H+)溶液等。（注意Cl2与FeBr2溶液反应情况：若Cl2通入FeBr2溶液，Cl2不足时，2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-； Cl2足量时，2Fe2+4Br-+3Cl2=2Fe3+2Br2+6Cl-。）2 这三种转化是在有还原剂存在的条件下进行的。Fe2+Fe，可选用的还原剂为在金属活动性顺序表中排在铁前的金属（如Zn、Al等），或者用碳、CO、H2等。K、Ca、Na等活泼金属在溶液中不能完成此转化，因为它们在水溶液中先与水反应。Fe3+Fe，需用H2、CO、Al等强还原剂。如炼铁：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，铝热反应：Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe。Fe3+Fe2+，实现此转化可选用的还原剂如Zn、Fe、Al、Cu、H2S（或S2-）、I-、SO32-等。Fe+2Fe3+=3Fe2+，2Fe3+Cu=Cu2+2Fe2+（铁盐腐蚀印刷电路板），2Fe3+H2S=2Fe2+S+2H+，2Fe3+2I-=I2+2Fe2+。注意：Fe3+S，Fe2+无变化。五、重点化学实验现象：（注意这些反应的化学方程式和离子方程式）六、Fe2+、Fe3+的鉴别常用方法：1、KSCN法：加入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液，呈血红色的是Fe3+溶液，而Fe2+的溶液无此现象。这是鉴别时最常用、最灵敏的方法。Fe3+SCN-=Fe(SCN)2+。2碱液法：取两种溶液分别通入NH3或加入氨水或碱液，生成红褐色沉淀的是Fe3+的溶液，生成白色沉淀并迅速变为灰绿色，最后变成红褐色沉淀的是Fe2+的溶液。沉淀颜色变化原因为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。3H2S法：通入H2S气体或加入氢硫酸，有浅黄沉淀析出的是Fe3+溶液，而Fe2+溶液不反应。4淀粉KI试纸法：能使淀粉KI试纸变蓝的是Fe3+溶液，Fe2+溶液无此现象。5KMnO4法：分别加入少量KMnO4(H+)溶液，振荡，能使KMnO4溶液褪色的是Fe2+溶液，不褪色的是Fe3+溶液。典型例题例1在含ng HNO3的稀溶液里加入mg铁粉，铁完全溶解。假设有g HNO3被还原，则nm可能是：（ ）A、11 B、21 C、31D、92分析：本题是一道需讨论计算的选择题。要满足题目中所给条件，有三种情况：Fe足量全部生成Fe(NO3)2，则：3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O， =3HNO3足量，Fe都生成Fe(NO3)3，则：Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2O， = 若反应产物中既有Fe(NO3)2，又有Fe(NO3)3，则3 ，Fe2O3： ，B不可能。答案：B参考练习1、铜粉放入稀硫酸中加热后无明显现象发生，当加入一种盐后，铜粉的质量减少，溶液是蓝色，同时有气体逸出，该盐是（ ）A、Fe2(SO4)3 B、Na2CO3 C、KNO3D、FeSO42、某溶液中含有NH4+、Mg2+、Fe2+和Al3+四种离子，若向其中加入过量氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再加入过量盐酸溶液，溶液中大量减少的阳离子有（ ）A、NH4+ B、Mg2+ C、Fe2+ D、Al3+3、把20g铁粉投到盛得一定量的稀HNO3溶液的烧杯中，HNO3的还原产物为NO，反应停止后，烧杯中溶液的质量增加了12.27g，此时烧杯中的物质可能是（ ）Fe和Fe(NO3)3 Fe和Fe(NO3)2 HNO3和Fe(NO3)2 Fe(NO3)2和Fe(NO3)3A、 B、 C、 D、4、向相同体积的KI、Na2S和FeBr2溶液中分别通入适量Cl2，待充分反应后(Br也恰好完全被氧化)，3种溶液消耗Cl2的体积相同（同温同压下），则KI、Na2S和FeBr2溶液的物质的量浓度之比为（ ）A、112 B、123 C、632 D、2135、向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中，加入100mL 1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL (标况)气体，所得溶液加KSCN溶液无血红色出现，那么若用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物，能得到铁（ ）A、11.2g B、2.8g C、5.6gD、无法计算6、在FeCl3与CuCl2的混合溶液中加入过量的铁粉，反应完毕后，剩余固体的质量恰好与所加铁粉的质量相等，则原混合液中FeCl3与CuCl2的物质的量之比为（ ）A、52B、43 C、27D、747、在Fe(NO3)2溶液中滴加浓盐酸，下列叙述正确的是（ ）A、溶液颜色逐渐变浅B、浅绿色逐渐变深C、溶液颜色由浅绿色变成黄色D、溶液颜色不会发生变化练习答案 1C2A、C 提示： Fe2+在微热过程中被氧化。3D 提示： 若Fe、HNO3恰好完全反应， 则：a. FeFe3+NO m 56 26 20g 9.3g b. 3Fe3Fe2+2NO m 168108 20