第二节 铁和铁的化合物.doc

知识点一、铁的结构和性质1结构：铁是26号元素，位于第四周期第族，属于过渡元素。原子结构示意图：主要化合价：+2，+3铁分布很广，能稳定地与其他元素结合，常以氧化物的形式存在，有赤铁矿（主要成分是Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、褐铁矿（主要成分是Fe2O33H2O）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄铁矿（主要成分是FeS2）、钛铁矿（主要成分是FeTiO3）等。铁是活泼的过渡元素。2.物理性质：铁属于黑色金属，重金属，常见金属。纯净的铁是光亮的银白色金属，密度为7.86g/3,熔沸点高，有较好的导电、传热性，能被磁铁吸引，也能被磁化。还原铁粉为黑色粉末。3.化学性质：铁是较活泼的金属元素，在金属活动性顺序表中排在氢的前面。（1）跟非金属反应： 3Fe+2O2 Fe3O4 2Fe+3Cl2 2FeCl3 Fe+S FeS Fe+I2FeI2当Fe与弱氧化剂反应时，只失去最外层上的2个电子，形成Fe2+；当Fe与强氧化剂反应时，还能进一步失去次外层上的一个电子，形成Fe3+。这就是铁在其化合物中通常显+2价或+3价的原因。而Fe发生化学反应能得到+2价还是+3价，需看参加反应的氧化剂的强弱，有时还要看反应物的量之间的关系。例如：铁在O2中燃烧的，一定要在集气瓶低留有少量的水或一层沙子，防止瓶子被炸裂；Fe与S反应中Fe只能失去其最外层的2个电子而变成+2价，反应开始后撤去酒精灯，反应可以继续进行，说明反应放热；Fe在Cl2中燃烧时不但能失去最外层的2个电子，而且还可失去次外层的1个电子后成+3价，说明氧化性Cl2S；在高温时能与C、P、Si等化合。（2）跟水反应： 3Fe+4H2O（g） Fe3O4+4H2（3）跟酸作用：与非氧化性酸（盐酸、稀硫酸等），发生置换反应：Fe+2H+=Fe2+H2与氧化性酸（浓硫酸、硝酸）：3Fe（过量） + 8HNO3(稀) = 3Fe(NO)2 + 2NO + 4H2O Fe（不足） + 4HNO3(稀) = Fe(NO)3 + NO + 2H2OFe + 6HNO3(浓) Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O 2Fe + 6H2SO4(浓) Fe2(SO4)3 + 3SO2 + 6H2O注意：遇冷的浓硝酸、浓硫酸会发生金属的钝化；与氧化性酸反应不产生H2，且氧化性酸过量时生成Fe3+。（4）与部分盐溶液反应：Fe+Cu2+=Fe2+Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+知识点二、铁的氧化物和氢氧化物1.铁的氧化物的比较铁的氧化物FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁色、态黑色粉末黑色晶体红棕色粉末铁的价态+2+3+2、+3水溶性难溶于水稳定性不稳定性6FeO+O2=2Fe3O4稳定稳定与酸的反应FeO+2H+=Fe2+H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2OFe3O4+8H+=2Fe3+ Fe2+4H2O与CO的反应FexOy+yCO=xFe+yCO2制取高温熔融，过量的铁与氧气反应2Fe+O2=2FeOFe(OH)3的分解2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O铁在氧气中燃烧3Fe+2O2=Fe3O42.铁的氢氧化物的比较Fe(OH)2Fe(OH)3物理性质白色，难溶于水的固体红褐色，难溶于水的固体化学性质（1）与非氧化性强酸反应Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O（2）与氧化性酸反应3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO+8H2O（3）空气中放置被氧化4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3（1）与酸反应Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O（2）受热分解2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O制备煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气煮沸NaOH溶液，赶走溶解的氧气配制FeSO4溶液，加少量的还原铁粉用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下Fe2+2OH-=Fe(OH)2将NaOH溶液滴入Fe2(SO4)3溶液中Fe3+3OH-=Fe(OH)3注意：（1）Fe3O4是复杂的化合物，经研究证明，在Fe3O4晶体中有1/3的Fe是+2价，有2/3的Fe是+3价，可看成FeOFe2O3，实际应写成Fe(FeO2)2,即铁酸亚铁盐，不是一般的氧化物。（2）Fe(OH)2和Fe(OH)3从溶液中析出的现象不同，前者是白色絮状沉淀，后者是红褐色沉淀。而Fe(OH)2极不稳定，易被氧化成Fe(OH)3，反应现象是：白色灰绿色红褐色。若要观察到白色的Fe(OH)2沉淀，需要创造以下条件：（1）排除亚铁盐溶液里的Fe3+离子，以免Fe3+离子直接与OH-结合生成Fe(OH)3。（2）尽量排除溶液中溶解的氧气（绝对排除是办不到的），以减慢生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的速度。反应要用新制备的亚铁盐溶液，并放入少量的铁以防止Fe3+离子产生。亚铁盐溶液与碱溶液在混合前分别加热以排除溶有的空气，然后，把碱溶液沿着试管壁加入盛亚铁盐溶液的试管中，或把滴管尖嘴直接插入液面下再加入碱溶液，可观察到白色絮状沉淀。知识点三、铁三角的转化1.从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知:Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态的铁相互转化，如下图：具体反应有：（1）Fe2+Fe3+2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-（在亚铁盐溶液中通入氯气，溶液由浅绿色变为棕黄色）。4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O（亚铁盐溶液在空气中容易变质，如绿矾露置于空气中则是：12FeSO4+3O2=4Fe2(SO4)3+2Fe2O3）3Fe2+NO3-+4H+=3Fe3+2H2O+NO5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+4H2O+Mn2+如在FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液由浅绿色变棕黄色，在酸性KMnO4溶液滴加FeCl2溶液，溶液由紫红变棕黄。2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O（2）Fe3+Fe2+2Fe3+S2-=2Fe2+S,如在FeCl3溶液中滴加适量的Na2S溶液,溶液变浑浊，滤去沉淀则滤液为浅绿色；如加入过量的Na2S溶液，则有黑色沉淀生成（FeS），向Fe3+溶液中通入H2S气体的离子方程式为：2Fe2+H2S=2Fe3+2H+S。2Fe3+SO32+2H2O=2Fe2+SO42-+2H+2Fe3+Fe=3Fe2+,在FeSO3溶液中往往要加铁的原因是可以防止Fe2+被氧化为Fe3+。2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,电路板的制作是利用FeCl3溶液与裸露的铜反应。2Fe3+2I=2Fe2+I22.Fe2+和Fe3+的检验（1）Fe2+的检验：方法一：滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加新制氯水，溶液立即变红色。方法二：滴加NaOH溶液,生成白色絮状沉淀，该沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。（2）Fe3+的检验：方法一：滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液，溶液立即变为血红色。方法二：滴加NaOH溶液,出现红褐色沉淀。例1、下列各组的两种溶液中，分别加入足量氨水，观察到的现象相同的是 （ ）AFeCl3AlCl3 BNaClBaCl2 CMgCl2CuCl2DFeCl2FeCl3例2、在加热的条件下，100mL 18mol/L的硫酸与 100.8g铁粉反应，在标准状况下产生气体的体积为 （ ）A. 40.32 L B. 20.16 L C. 20.16-40.32 L D. 60.48 L例3、某溶液中有：NH4+、Mg2+、Fe2+、Al3+ 四种离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再加入过量盐酸，溶液中大量减少的阳离子是 （ ）A. B. C. D.例4、由单质A与化合物B两种粉末组成的混合物, 在一定条件下可按下图所示发生转化:请回答(1)A的化学式; B的化学式(2)反应的化学方程式(3)反应的离子方程式(4)反应的离子方程式(5)反应的离子方程式例5、试设计一个方案, 在用廉价的原料和每种原料只用一次的条件下, 分三步从含有的废液中, 把Fe3+转化为绿矾回收; 把Cu2+转化为Cu回收。各步反应应加入的原料依次是 各步反应的离子方程式是(1)_(2)_(3)_例6、一定量的铁、铝合金与300 mL 2 molL1 HNO3完全反应生成3.36 L NO（STP）和三价铁盐、铝盐等，再向反应后的溶液中加入3 molL1 NaOH溶液使铁、铝元素恰好完全沉淀下来，则所加入NaOH液体的体积是（ ）A150 mLB200 mL C450 mLD无法计算答案:例4 (1)A的化学式AlB的化学式Fe2O3 (2)2Al + Fe2O32Fe + Al2O3(3) (4) (5)例5加入原料依次是Ca(OH)2溶液, 稀H2SO4, 铁 (1)(2) (3)四【基础达标】1、下列物质中, 能使铁溶解, 又不生成沉淀和气体的是A稀硫酸B浓硝酸C硝酸银溶液D硫酸铁溶液2、在下列反应中没有黑色物质生成的是A蔗糖和浓硫酸共热 B镁在二氧化碳中燃烧C氯化铁溶液和氢氧化钾溶液混合 D硫粉和铁粉共热3、下列有关工业生产的叙述中, 错误的是A制普通玻璃的主要原料是纯碱、石灰石、石英B氨是制作氮肥、硝酸、铵盐的重要原料C将二氧化硫催化氧化成三氧化硫后, 在吸收塔内用水吸收制得浓硫酸D炼铁的主要原理是在高温下, 用还原剂从铁矿石里把铁还原出来4、下列各组括号内的试剂, 不能用于除掉物质中杂质的是AFe粉中混有Zn粉杂质(稀H2SO4) BFeCl3中混有FeCl2杂质(Cl2)CCO气体中混有CO2杂质(NaOH溶液) DSiO2中混有CaCO3杂质(盐酸)5、某溶液中有四种离子, 若向其中加入过量的氢氧化钠溶液, 微热并搅拌, 再加入过量盐酸，溶液中大量减少的阳离子是ABMg2+ CFe2+DAl3+6、下列离子方程式中正确的是A三氯化铁溶液中加入铁粉： B氯化镁溶液中加入硝酸银溶液：C过量氯气通入溴化亚铁溶液中：D氢氧化铜溶于稀硫酸中：7、根据以下反应, 判断: 氧化性强弱的顺序是AB C D8、在高温下用一氧化碳还原m克四氧化三铁得到n克铁。已知氧的原子量为16, 则铁的原子量为A B C D9、甲乙两烧杯各盛有0.5升x摩 / 升稀硫酸, 向甲中加入m克Fe, 向乙中加入m克Zn, 完全反应后, 有一烧杯内仍有残留金属, 则x的范围是A B C D10、在含有a克硝酸的稀溶液中, 加入b克铁粉充分反应, 铁全部溶解, 生成NO, 已知有克HNO3被还原, ab则不可能为A21 B31 C41 D9211、下列离子在溶液中能大量共存的是ABCD12、四种黑色粉末CuO、FeO、MnO2、C(石墨粉)只需加入一种试剂即可将它们区别开来, 这种试剂是ANaOH溶液B稀H2SO4 C浓盐酸 D蒸馏水13、已知有以下物质相互转换试回答:(1)写出B的化学式D的化学式(2)写出由E转变成F的化学方程式(3)写出用KSCN鉴别G溶液的离子方程式_; 向G溶液加入A的有关离子反应方程式14、如何除去杂质, 提纯下列各物质混合物成分提纯所用试剂的化学式离子方程式(1)FeCl2中含少量FeCl3杂质(2)FeCl3中含少量FeCl2杂质(3)FeSO4中含少量CuSO4杂质15、铁粉和氧化铁粉末的混合物共48.8克, 加入到700毫升的稀硫酸中, 恰好完全反应, 得到氢气2.24升(标准状况)向反应后的溶液中滴入NH4SCN溶液, 搅拌均匀, 溶液未见红色, 求(1)混合物中铁和氧化铁的质量？(2)原稀硫酸的物质的量浓度？五【能力提升】1Fe(NO3)2溶液中滴入稀H2SO4后，溶液颜色将会( )A不变B由浅绿变棕黄 C颜色变浅D由绿变深绿2电子工业中常用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板，欲从腐蚀后的废液中回收Cu及制取纯净的FeCl3溶液，需要下列试剂：蒸馏水、铁粉、浓H2SO4、浓盐酸、烧碱、浓氨水、Cl2中的（ ）AB CD3有一铁的氧化物样品，用5 molL1盐酸140 mL恰好完全溶液，所得溶液还能吸收标况下0.56 L氯气，亚铁离子全部变成Fe3，则该氧化物可能的化学式为（ ）AFe2O3BFe3O4CFe4O6DFe5O74在印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3Cu2FeCl2CuCl2向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是（ ）A烧杯中有铜无铁 B烧杯中有铁无铜 C烧杯中铁铜都有 D烧杯中铁铜都无5含n g HNO3稀溶液恰好与m g铁粉完全反应，若HNO3只被还原为NO，则nm可能是（ ）A51B92C21D416由三种黑色粉末组成的混合物，加入100 mL 14 molL1的某酸中，加热反应后酸无剩余，得到蓝绿色溶液和两种气体，在所得溶液加入0.15 mol还原铁粉恰好充分反应，溶液变成浅绿色，同时生成6.4 g红色沉淀。将生成的两种气体通过饱和NaHCO3溶液仍然收集到两种气体，此黑色粉末的组成为（ ）A物质的量：FeSCuOFe111 B物质的量：CCuOFe322C质量：MnO2CuOC5.581.2 D质量：FeCCuO7537将n mol木炭和1 mol氧化亚铁在反应器中混合，隔绝空气加热。（1）可能发生的反应有：FeOCFeCO 2FeOC2FeCO2FeOCOFeCO2 （2）若n，充分反应后，反应器中的固体物质是 ，气体产物是 。（3）若n4，反应器中的固体物质是 ，气体产物是 。（4）若反应的气体产物是混合物，n的取值范围是 。（5）若反应的气体产物是混合物，且混合物中CO和CO2的物质的量相等，则n的值是 。8、有A、B、C三种单质常温下A是固体, B是液体, C是气体,