06-2第二节 铁和铁的化合物.doc

第二节 铁和铁的化合物铁是位于第四周期第族，属过渡金属，其原子结构为：本节重点是掌握铁单质及其重要化合物的主要性质及Fe3+离子的检验。一、铁的性质纯净铁是银白色金属，具有较好的延展性和导热性，密度7.86g/cm3，熔点高，易被磁体吸引和被磁化。化学性质：还原性。铁与弱氧化剂反应通常失去最外层2个电子生成+2价铁化合物，若与强氧化剂反应则次外上的一个电子还可以参与成键形成+3价铁化合物。1、与O2反应潮湿环境中，含杂质铁是与空气中氧反应生成铁锈，干燥空气中，钝铁有较强抗腐蚀性。高温下铁与空气中氧反应生成四氧化三铁，放出大量热：3Fe +2O2 = Fe4O3 + 热量4Fe+3O2+2H2O = 2（Fe2O3H2O）（铁生锈的反应）2、与Cl2、S等非金属反应注意：Fe与Cl2、Br2等强氧化剂（活泼非金属）反应时生成Fe3+的铁盐，与I2、S等弱氧化剂（不活泼非金属）反应时生成Fe2+的亚铁盐。3、与水反应：铁高温与水蒸气反应生成四氧化三铁4、与酸反应与无强氧化性酸反应生成亚铁盐Fe+2H+Fe2+H2与冷、浓硝酸或冷、浓硫酸发生钝化反应。与过量稀HNO3或热浓HNO3或热浓H2SO4生成+3价铁盐5、与盐溶液反应，依金属活动顺序，能将排在铁后面的金属从其盐溶液中置换出来。Fe+Cu2+Fe2+Cu二、铁的化合物1、铁的氧化物（1）氧化亚铁 FeO难溶于水的黑色粉末,易与酸反应FeO+2H+Fe2+H2O（2）三氧化二铁 Fe2O3难溶于的红棕色粉末,易溶于酸 Fe2O3+6H+2Fe3+3H2O,可由氢氧化铁分解制得（3）四氧化三铁Fe3O4可看作是FeOFe2O3组成的化合物。难溶于水的黑色晶体，具有磁性和易被磁体吸引，具有较强的耐腐蚀性。2、铁的氢氧化物（1）氢氧化亚铁Fe(OH)2空气的溶液反应制取，Fe2+2OH-Fe(OH)2 或 Fe2+2NH3H2OFe(OH)2+2NH4+遇空气迅速变灰绿,最后变红褐色 4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3 实验室常利用此反应鉴定Fe2+此实验为避免O2进入溶液，允许胶头滴管插入试管中，并插入液面以下。Fe(OH)2易与酸反应生成亚铁盐（2）氢氧化铁 Fe(OH)3红褐色胶状沉淀，受热（或在干燥空气中）失水成氧化铁（或生成铁锈）易与酸反应生成铁盐Fe(OH)3+3H+Fe3+3H2O通常用铁盐与可溶碱反应制备Fe3+3OH-Fe(OH)3Fe3+3NH3H2OFe(OH)3+3NH4+3、亚铁盐与铁盐的性质（1）亚铁盐：+2价铁化合物具有氧化性又具有还原性Fe2+ZnZn2+Fe2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-4Fe2+O2+4H+4Fe3+2H2O5Fe2+MnO4-+8H+Mn2+5Fe3+4H2O2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O4H+3Fe2+NO3-(稀)3Fe3+NO+2H2O（2）+3铁盐：+3价铁离子只具有氧化性2Fe3+S2-2Fe2+S2Fe3+2I-2Fe2+I22Fe3+H2S2Fe2+S+2H+2Fe3+SO2+2H2O2Fe2+SO42-+4H+2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+2Fe3+Fe3Fe2+4、Fe3+的检验：用含SCN-离子溶液作试剂，Fe3+易与SCN-离子形成血红色络离子Fe(SCN)2+Fe3+SCN-Fe(SCN)2+Fe2+与SCN-反应不显色。例题解析例1、下列物质发生反应时，其离子方程式正确的是（ ）A、三氯化铁溶液中加入过量铁粉 Fe3+Fe2Fe2+B、向含0.1mol FeBr2的溶液中通入2.24L氯气（标准状况） 2Fe2+2Br-+2Cl22Fe3+4Cl-+Br2C、向较多NH4SCN溶液中滴入一滴Fe2(SO4)3溶液 Fe3+6SCN-Fe(SCN)63-D、向盛硫化亚铁的容器中加入稀硝酸 FeS+2H+Fe2+H2S解析：判断离子方程式的正误，必须依据三条原则：（1）符合反应事实，（2）反应前后元素种类和质量不变，即质量守恒（3）电荷守恒，即反应前后阴、阳离子总电荷相等。A选项虽符合第（1）（2）两项，但违背第（3）项。正确离子方程式是：2Fe3+Fe3Fe2+B选项中，Fe2+，Br-都有还原性,都能被Cl2氧化,因通入Cl2有限,Fe2+还原性强于Br-,故通入Cl2后，Fe2+先被氧化成Fe3+，剩余的Cl2再将溶液中部分Br-氧化成Br2。全反应过程中还原剂失电子总量0.2mol等于氧化剂得电子总量0.2mol.既符合反应事实，又符合质量守恒和电量守恒。C选项中，Fe3+可以跟1到6的SCN-结合成红色离子，此反应中Fe3+少，SCN-大大过量，所以该离子方程式书写正确。D选项中，FeS中的亚铁离子及-2价硫元素，均具有较强还原性，稀硝酸具有强氧化性，两者反应产物不可能为Fe2+和H2S,违背反应事实。正确书写为：FeS+4H+NO3-Fe3+NO+S+2H2O因此该题的正确选项为B、C。例2、某种用HCl酸化的FeCl3溶液中混有少量FeCl2,要除去Fe2+离子,而不引入新杂质,试分析可行方法有几种?写出反应的化学方程式。解析：原溶液中含有的成分是H2O、H+、Cl-、Fe3+和杂质Fe2+(OH-忽略不计),要除杂质Fe2+而不引入新杂质,加入试剂或反应后产物只能有H+、Cl-、Fe3+、H2O。通常采用方法有三种：（1）向溶液中通入氯气或加入氯水 2FeCl2+Cl22FeCl3若加入氯水，还可能发生的反应有 2FeCl2+HClO+HCl2FeCl3+H2O（2）向溶液中通入O2 4FeCl2+O2+4HCl4FeCl3+2H2O（3）向溶液中加入过氧化氢 2FeCl2+H2O2+2HCl2FeCl3+2H2O例3、向含n g HNO3的稀硝酸中加入m g铁粉，充分反应后铁粉，硝酸均无剩余，若HNO3只被还原为NO，则nm不可能为（ ）A、51 B、92 C、31 D、41解析：例4、在100mL未知浓度的FeCl3溶液中通入2.24L（标准状况）H2S气体（设H2S完全被吸收），再加入过量的Fe粉，反应后测得溶液中含有0.6mol金属离子，求原FeCl3溶液物质的量浓度。解析：阅读材料1、Fe2+和Fe3+的相互转化Fe2+有还原性，高锰酸钾、重铬酸钾、过氧化氢等氧化剂能把它氧化成Fe3+：MnO-4+5Fe2+8H+=Mn2+5Fe3+4H2OCr2O2-7+6Fe2+14H+=2Cr3+6Fe3+7H2OH2O2+2Fe2+2H+=2Fe3+2N2O在酸性溶液中,空气中的氧也能把Fe2+氧化：4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O在碱性溶液中,Fe2+的还原性更强，它能把NO-3和NO-2还原成NH3，能把Cu2+还原成金属铜。Fe3+具有氧化性，它能把I-氧化成I2：2Fe3+2I-=2Fe2+I2在无线电工业上,常利用FeCl3溶液来刻蚀铜，制造印刷线路，它们反应的化学方程式是：2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+因此，铜在氯化铁溶液中能作还原剂，而FeCl3是氧化剂。Fe3+在酸性溶液中容易被H2S、SnCl2等还原成Fe2+：2Fe3+H2S=2Fe2+S+2H+2Fe3+Sn2+=2Fe2+Sn4+Fe3+还能被金属铁还原：2Fe3+Fe=3Fe2+2、Fe2+和Fe3+的颜色Fe2+在水溶液中通常以水合离子Fe(H2O)62+形式存在，淡绿色。Fe3+在酸性溶液中,通常以淡紫色的Fe(H2O)63+形式存在。三氯化铁以及其它+3价铁盐溶液于水后都发生显著的水解，生成碱式离子呈黄色或棕色。3、铁的氧化物的生成条件紧密块状的铁在1500C跟干燥空气中的氧不起反应，如灼烧至5000C就形成Fe3O4;温度再高,可形成Fe