铁及其化合物

1、一、铁在元素周期表中的位置及原子结构一、铁在元素周期表中的位置及原子结构1. 铁在元素周期表中的位置铁在元素周期表中的位置铁位于铁位于第四周期第第四周期第VIII族，属于过渡元素。族，属于过渡元素。2. 铁的原子结构示意图铁的原子结构示意图铁元素是一种常见的金属变价元素，通常显示铁元素是一种常见的金属变价元素，通常显示+2价价和和+3价价，其化合物和水溶液通常带有颜色。，其化合物和水溶液通常带有颜色。二、铁的性质和存在二、铁的性质和存在1. 铁的物理性质：铁的物理性质：铁的物理性质：铁的物理性质：1.银白色金属银白色金属,质软质软;2.具有良好的延展性具有良好的延展性;3.是电和热的良导体是电

2、和热的良导体;4.密度是密度是7.86g/3沸点是沸点是2750熔点熔点15355. 特性特性:能被磁体吸引，具铁磁性能被磁体吸引，具铁磁性纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔沸点较高，纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大，熔沸点较高，具有金属通性具有金属通性(导热性、导电性、延展性导热性、导电性、延展性)，有，有铁磁性铁磁性。(1)与非金属反应与非金属反应,如如SOCl,22等。等。现象：铁丝在现象：铁丝在Cl2中燃烧，生成棕黄中燃烧，生成棕黄色的烟加水振荡后，生成黄色溶液色的烟加水振荡后，生成黄色溶液(2)与某些盐溶液反应，如与某些盐溶液反应，如4CuSO溶液等。溶液等。FeCu2+F

3、e2+Cu2. 铁的化学性质：铁的化学性质：(3)与酸反应：与酸反应：a.与非氧化性酸反应，如盐酸、稀硫酸。与非氧化性酸反应，如盐酸、稀硫酸。b.与氧化性酸反应与氧化性酸反应.Fe2H+=Fe2+H2常温下遇常温下遇浓浓硝酸和硝酸和浓浓硫酸发生钝化硫酸发生钝化加热时反应加热时反应(4)与水反应：与水反应： 常温常温下通常不与水反应下通常不与水反应,若有水与氧气的共同作用若有水与氧气的共同作用会发生电化学腐蚀会发生电化学腐蚀.高温高温时反应的方程式：时反应的方程式：3Fe + 4H2O(g) = Fe3O4 + 4H2 高温高温2. 铁的化学性质：铁的化学性质：1、Fe与强氧化剂反应与强氧化剂反

4、应(HNO3、Cl2、Br2等等)生成生成Fe3+； 与弱氧化剂与弱氧化剂(H+、S、I2等等)反应生成反应生成+2价铁价铁的化合物；的化合物； 与与O2、H2O(气气)反应生成反应生成Fe3O42、常温下、常温下Fe与浓与浓HNO3或浓或浓H2SO4发生钝化发生钝化3、Fe与过量与过量HNO3Fe3+ Fe与少量与少量HNO3Fe2+练习1、 将铁粉撒入下列溶液中充分反应后，溶液将铁粉撒入下列溶液中充分反应后，溶液 的质量增加但无气体放出的是：的质量增加但无气体放出的是：A. CuCl2 B. H2SO4C. Hg(NO3)2 D. Fe2(SO4)3名名 称称俗俗 称称化学式化学式色色 态

5、态氧化亚铁氧化亚铁氧化铁氧化铁四氧化三铁四氧化三铁共共 性性与与H+反应反应铁铁 红红磁性氧化铁磁性氧化铁黑色黑色 粉末粉末红棕色粉末红棕色粉末黑色晶体黑色晶体+ 2不不 溶溶不不 溶溶不不 溶溶碱碱 性性 氧氧 化化 物物都是非氧化还原反应都是非氧化还原反应:Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ 2Fe3+ + 3H2O都能被还原。如都能被还原。如Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2高温高温三、铁的氧化物：三、铁的氧化物：Fe3O4Fe2O3FeO不稳定不稳定稳定稳定稳定稳定与还原剂与还原剂若是铁的氧化物与硝酸反应呢？若是铁的氧化物与硝酸反应呢？类类 型型水溶性水溶性化合价化合价

6、(稳定性稳定性)+ 2 + 3+ 3化学式化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜颜 色色状状 态态溶解性溶解性在在空气空气中中的稳定性的稳定性与与 H+反反 应应转转 化化 关关 系系 白色沉淀白色沉淀红褐色红褐色沉淀沉淀难溶于水难溶于水难溶于水难溶于水很不稳定，易氧化很不稳定，易氧化稳定稳定Fe(OH)2+2H+= Fe2+2H2OFe(OH)3+3H+= Fe3+3H2O4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3四、铁的氢氧化物：四、铁的氢氧化物：Fe(OH)2 、Fe(OH)3若是铁的氢氧化物与硝酸反应呢？若是铁的氢氧化物与硝酸反应呢？共性：受热均分解共性：受热均分解2下列有关铁

7、及其化合物的说法中正确的是下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )A赤铁矿的主要成分是赤铁矿的主要成分是Fe3O4B铁与水蒸气在高温下反应的产物为铁与水蒸气在高温下反应的产物为Fe2O3和和H2C除去除去FeCl2溶液中的溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加杂质可以向溶液中加铁粉，然后过滤铁粉，然后过滤DFe3与与KSCN反应产生红色沉淀反应产生红色沉淀【解析解析】赤铁矿的主要成分是赤铁矿的主要成分是Fe2O3；Fe与水蒸气在高与水蒸气在高温下反应生成温下反应生成Fe3O4和和H2；Fe3与与SCN反应生成的红反应生成的红色物质可溶，不是沉淀。色物质可溶，不是沉淀。C练习一、铁三角及其应用一

8、、铁三角及其应用1铁三角铁三角(Fe、Fe2、Fe3)的转化关系的转化关系弱氧化剂，如：弱氧化剂，如： 等等强还原剂，如：强还原剂，如： 等等S、I2、H、Fe3、Cu2 H2、CO、Zn强氧化剂，如：强氧化剂，如： 等等弱还原剂，如：弱还原剂，如： 等等强还原剂，如：强还原剂，如： 等等强氧化剂，如强氧化剂，如 Cl2、Br2、O2、HNO3、KMnO4、浓、浓H2SO4Fe、Cu、I、S2、H2SH2、CO、AlCl2、Br2、O2、HNO3、浓浓H2SO4、KMnO4一、铁三角及其应用一、铁三角及其应用1铁三角铁三角(Fe、Fe2、Fe3)的转化关系的转化关系（1）Fe3+ 具有一定的氧

9、化性具有一定的氧化性 可被可被Fe、 I、S2- 、Cu等还原为等还原为Fe2+2Fe3+ + Fe =3Fe2+ (在在Fe3+ 溶液中溶液中,加入加入Fe,Fe 溶解而无气体溶解而无气体)2Fe3+ + Cu =2Fe2+ + Cu2+ (用用FeCl3溶液腐蚀铜溶液腐蚀铜,印刷电路印刷电路)2Fe3+ + 2I = Fe2+ + I2 (Fe3+ 能使能使KI淀粉试纸淀粉试纸变蓝变蓝)（2）Fe2+ 具有一定的还原性：具有一定的还原性：可被浓可被浓H2SO4、HNO3、Cl2、O2等氧化为等氧化为Fe3+2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl-(Cl2、Br2可氧化可氧化Fe

10、2+ )5Fe2+ + MnO4- + 8H+ = 5Fe3+ + 5Mn2+ + 4H2O(Fe2+ 可使可使KMnO4溶液褪色溶液褪色)4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 (Fe(OH)2不稳定不稳定)2Fe2+ + H2O2 + 2H + = 2Fe3+ + 2H2O (双氧水可氧化双氧水可氧化Fe2+)请写出请写出FeFe2+2+被酸性高锰酸钾和双氧水氧化的离子方程式被酸性高锰酸钾和双氧水氧化的离子方程式1. 用绿矾配用绿矾配FeSO4溶液为什么要加少量铁粉溶液为什么要加少量铁粉 和稀和稀H2SO4?2. 如何除去如何除去FeCl3中的中的FeCl2?如何除

11、去如何除去FeCl2 中的中的FeCl3?练习2Fe3的水解的水解Fe3半径小，所带电荷高，水解能力较强。半径小，所带电荷高，水解能力较强。在常温下，在常温下，Fe33H2O Fe(OH)33H在沸水中，在沸水中，Fe33H2O(沸水沸水) Fe(OH)3(胶体胶体)3H当当Fe3遇到遇到HCO3、CO32、AlO2等离子时，水解完等离子时，水解完全。全。Fe33HCO3 Fe(OH)33CO2将将FeCl3溶液蒸发，灼烧后得到溶液蒸发，灼烧后得到Fe2O3。Fe3只存在于只存在于pHCu2，在含有，在含有Fe3、Cu2的的溶液中加入铁粉，充分反应后还有残留固体物质溶液中加入铁粉，充分反应后还

12、有残留固体物质，对溶液中的离子，下列说法不正确的是，对溶液中的离子，下列说法不正确的是A可能有可能有Fe2、Fe3B可能有可能有Fe2、Cu2C可能全部是可能全部是Fe2D一定无一定无Fe3A练习二、Fe2和Fe3的检验1溶液的颜色含有Fe2的溶液显浅绿色含有Fe3的溶液显黄色2用KSCN溶液和氯水(1)流程：(2)有关反应：Fe33SCN Fe(SCN)3(红色) 2Fe2Cl2 2Fe32Cl3用用NaOH溶液溶液(1)流程：流程：(2)有关反应：有关反应：Fe33OH Fe(OH)3( (红褐色红褐色) )Fe22OH Fe(OH)2( (白色沉淀白色沉淀) )4Fe(OH)2O22H2

13、O 4Fe(OH)3 直直 接接 观观 色色与与KSCN与与苯苯 酚酚显色显色反应反应利用利用Fe3+氧化氧化性性 与与 铜铜 片片与与 淀淀 粉粉KI 试试 纸纸鉴鉴 别别 方方 法法 浅浅 绿绿 色色 棕棕 黄黄 色色血血 红红 色色 不显色不显色不显色不显色无明显现象无明显现象 Cu被腐蚀被腐蚀试纸不变色试纸不变色利用利用 沉淀沉淀反应反应 白色沉淀迅速变灰白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色绿色最后呈红褐色立即产生立即产生红褐红褐色沉淀色沉淀小结：小结：Fe2+Fe3+与与NaOH试纸变试纸变蓝蓝色色显显 紫紫 色色5、向某溶液中加入含、向某溶液中加入含Fe2的溶液后，无明显变化。当再的溶

14、液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是误的是 ( )A该溶液中一定含有该溶液中一定含有SCNB氧化性：氧化性：Fe3Cl2CFe2与与SCN不能形成红色物质不能形成红色物质DFe2被氧化为被氧化为Fe3B练习三、三、Fe(OH)2的制取的制取Fe(OH)2制备的方法很多，核心问题有两点，一是制备的方法很多，核心问题有两点，一是溶液中的溶解氧必须除去，二是反应过程必须与溶液中的溶解氧必须除去，二是反应过程必须与O O2 2隔绝。隔绝。制备方法探究制备方法探究1 1、在液面上加隔氧剂：用密度比水小的且不溶于、

15、在液面上加隔氧剂：用密度比水小的且不溶于水的有机溶剂，如汽油、苯等物质滴加在反应液水的有机溶剂，如汽油、苯等物质滴加在反应液面上进行液封，以减少面上进行液封，以减少Fe(OH)2与与O2接触。接触。( (不能不能用四氯化碳，因为四氯化碳比水密度大，加入它用四氯化碳，因为四氯化碳比水密度大，加入它后会处于试管底部，起不到隔离空气的作用。后会处于试管底部，起不到隔离空气的作用。) )2 2、用下图装置、用下图装置打开止水夹打开止水夹A A，向试管，向试管B B中加入煮沸过的稀硫酸，中加入煮沸过的稀硫酸，加入稍过量的还原铁粉，反应一段时间后得到加入稍过量的还原铁粉，反应一段时间后得到FeSOFeSO

16、4 4溶液，且溶液，且C C中液面上充满氢气。关闭止水夹中液面上充满氢气。关闭止水夹A A，FeSOFeSO4 4溶液被压入溶液被压入C C中，可见白色沉淀。中，可见白色沉淀。用电解实验用电解实验电极材料：石墨碳棒和铁片，电极材料：石墨碳棒和铁片，( (注意：铁片表面氧化膜要注意：铁片表面氧化膜要去掉去掉) )将铁片与直流电源的正极连接，石墨棒与直流电源将铁片与直流电源的正极连接，石墨棒与直流电源的负极连接。的负极连接。电解液：可选择电解液：可选择NaNa2 2SOSO4 4溶液或溶液或NaOHNaOH溶液。溶液。 方法：在进行电解前应对电解液进行简单处理：加热一段方法：在进行电解前应对电解液

17、进行简单处理：加热一段时间驱赶溶液中氧气，然后再向电解液中加入苯，隔绝空时间驱赶溶液中氧气，然后再向电解液中加入苯，隔绝空气，防止气，防止Fe(OH)Fe(OH)2 2被氧化。被氧化。不能不能 防止污染试剂防止污染试剂 使产生的使产生的Fe(OH)2不与空气接触，以免氧化不与空气接触，以免氧化 铁粉与稀硫酸或稀铁粉与稀硫酸或稀HCl 若两步颠倒，不能看到若两步颠倒，不能看到Fe(OH)2沉淀。因试管中的空气没有被排出沉淀。因试管中的空气没有被排出 Fe 生成的生成的Fe(OH)2没有与空气隔开，易被氧化没有与空气隔开，易被氧化而变色。可以在烧杯中加一层苯，使液面而变色。可以在烧杯中加一层苯，使

18、液面与空气隔开与空气隔开 。Fe-2e=Fe2+2H+2e=H2, 打开止水夹待打开止水夹待C C中溶液有大量气泡中溶液有大量气泡 关闭止水夹关闭止水夹 例例1：把：把5.6g铁粉加到铁粉加到200mL 1mol/L的的HNO3溶液中，溶液中， 充分振荡后的情况是（充分振荡后的情况是（ ）A. 铁完全被氧化铁完全被氧化 B. 铁部分被氧化铁部分被氧化C. 铁全部被氧化为铁全部被氧化为Fe2 + D. 铁全部被氧化为铁全部被氧化为Fe3 +Fe2O3CO，H2FeO，Fe3O4练习 例例3. 3. 在硫酸铁溶液中，加入在硫酸铁溶液中，加入a a g g铜，完全溶解后，铜，完全溶解后，再加入再加入

19、b b g g铁，充分反应后得到铁，充分反应后得到c c g g残余固体，且残余固体，且a ac c。则下列说法正确的是（。则下列说法正确的是（ ） A. A. 残余固体全部是铜残余固体全部是铜 B. B. 残余固体可能为铁和铜的混合物残余固体可能为铁和铜的混合物 C. C. 残余固体是铁，溶液中一定不含残余固体是铁，溶液中一定不含CuCu2+2+ D. D. 最后得到的溶液可能含有最后得到的溶液可能含有FeFe3+3+ 练习 解析解析 a g铜完全溶解后溶液中含有铜完全溶解后溶液中含有a g Cu2+（此时溶液中可能残有（此时溶液中可能残有Fe3+），再），再加入铁粉时，可能先发生如下反应：

20、加入铁粉时，可能先发生如下反应：2Fe3+Fe=3Fe2+，唯有发生如下反应，唯有发生如下反应时才会有残余固体：时才会有残余固体：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+。因为残余固体质。因为残余固体质量小于铜粉质量，所以，溶液中一定残量小于铜粉质量，所以，溶液中一定残留留Cu2+。所以，残余固体中一定不会有。所以，残余固体中一定不会有Fe。当然，溶液中也不可能残留。当然，溶液中也不可能残留Fe3+。所以，答案选所以，答案选A。四、四、几种金属与酸反应规律几种金属与酸反应规律1.铁与稀硝酸反应规律铁与稀硝酸反应规律Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO+2H2O3Fe+8HNO3 3Fe(NO3)2+

21、2NO+4H2O当当n(Fe)/n(HNO3)1/4时，按反应进行。时，按反应进行。当当n(Fe)/n(HNO3)3/8时，按反应进行。时，按反应进行。当当1/4n(Fe)/n(HNO3)3/8时，则两反应都发生，时，则两反应都发生，且且Fe、HNO3均反应完全。均反应完全。(1)上述反应可以认为先发生反应，若上述反应可以认为先发生反应，若Fe有剩余则发生有剩余则发生:Fe+2Fe(NO3)3 3Fe(NO3)2。(2)通过上述分析可以得出，无论反应按照还是进行，通过上述分析可以得出，无论反应按照还是进行，被还原的硝酸都是参加反应的硝酸的被还原的硝酸都是参加反应的硝酸的1/4。四、四、几种金属

22、与酸反应规律几种金属与酸反应规律2.Cu与浓硝酸反应当一定量的浓硝酸与足量金属铜反与浓硝酸反应当一定量的浓硝酸与足量金属铜反应时，随着反应进行，硝酸浓度下降，硝酸还原产物应时，随着反应进行，硝酸浓度下降，硝酸还原产物也发生改变。也发生改变。3.铜与硫酸的反应铜与浓硫酸在加热时才能发生反应铜与硫酸的反应铜与浓硫酸在加热时才能发生反应生成硫酸铜、二氧化硫、水。当过量铜与一定量的浓生成硫酸铜、二氧化硫、水。当过量铜与一定量的浓硫酸反应时，随着硫酸浓度的减小，反应将停止，溶硫酸反应时，随着硫酸浓度的减小，反应将停止，溶液中还有硫酸剩余。液中还有硫酸剩余。五、与五、与Fe有关的推断题及图像题有关的推断题

23、及图像题与铁有关的特殊：与铁有关的特殊：1 1、特殊颜色：、特殊颜色：Fe(OH)3( (红褐色红褐色) ) 常见黑色氧化物常见黑色氧化物( (CuO、Fe3O4、FeO） 棕红色（棕红色（ Fe2O3） 水溶液颜色：水溶液颜色：FeFe3+3+、FeFe2+2+、(Cu(Cu2+2+、MnOMnO4 4- -) )2 2、特殊变化：、特殊变化：白色白色 灰绿色灰绿色 红褐色红褐色3 3、特殊比例：、特殊比例：两元素形成原子个数比为两元素形成原子个数比为1 1：1 1和和1 1：2 2 FeS和和FeS2( Na与与O C与与O S与与O H与与O C与与H )4 4、常见的可变价态金属：、常

24、见的可变价态金属：Fe高考真题高考真题1.(2008江苏江苏)根据下列框图回答问题根据下列框图回答问题(答题时，方程式中的答题时，方程式中的M、E用所用所对应的元素符号表示对应的元素符号表示)：(1)写出写出M溶于稀溶于稀H2SO4和和H2O2混合液的化学方程式：混合液的化学方程式：(2)某同学取某同学取X的溶液，酸化后加入的溶液，酸化后加入KI、淀粉溶液，变为蓝色。、淀粉溶液，变为蓝色。写出与上述变化过程相关的离子方程式：写出与上述变化过程相关的离子方程式：(3)写出写出Cl2将将Z氧化为氧化为K2EO4的化学方程式：的化学方程式：Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O10KOH+3

25、Cl2+2Fe(OH)32K2FeO4+6KCl+8H2O高考真题高考真题1.(2008江苏江苏)根据下列框图回答问题根据下列框图回答问题(答题时，方程式中的答题时，方程式中的M、E用所用所对应的元素符号表示对应的元素符号表示)：(1)写出写出M溶于稀溶于稀H2SO4和和H2O2混合液的化学方程式：混合液的化学方程式：(2)某同学取某同学取X的溶液，酸化后加入的溶液，酸化后加入KI、淀粉溶液，变为蓝色。、淀粉溶液，变为蓝色。写出与上述变化过程相关的离子方程式：写出与上述变化过程相关的离子方程式：(3)写出写出Cl2将将Z氧化为氧化为K2EO4的化学方程式：的化学方程式：Cu+H2O2+H2SO

26、410KOH+3Cl2+2Fe(OH)3CuSO4+2H2O2K2FeO4+6KCl+8H2O红色金属是铜，加入红色金属是铜，加入KSCN溶液后生成红溶液后生成红色溶液说明色溶液说明Y中含有中含有Fe3+，推出，推出E是是Fe。高考真题高考真题1.(2008江苏江苏)根据下列框图回答问题根据下列框图回答问题(答题时，方程式中的答题时，方程式中的M、E用所用所对应的元素符号表示对应的元素符号表示)：(1)写出写出M溶于稀溶于稀H2SO4和和H2O2混合液的化学方程式：混合液的化学方程式：(2)某同学取某同学取X的溶液，酸化后加入的溶液，酸化后加入KI、淀粉溶液，变为蓝色。、淀粉溶液，变为蓝色。写

27、出与上述变化过程相关的离子方程式：写出与上述变化过程相关的离子方程式：(3)写出写出Cl2将将Z氧化为氧化为K2EO4的化学方程式：的化学方程式：Cu+H2O2+H2SO410KOH+3Cl2+2Fe(OH)3CuSO4+2H2O2K2FeO4+6KCl+8H2O铜不溶于稀硫酸铜不溶于稀硫酸,但是在但是在H2O2存在存在下能生成硫酸铜下能生成硫酸铜高考真题高考真题1.(2008江苏江苏)根据下列框图回答问题根据下列框图回答问题(答题时，方程式中的答题时，方程式中的M、E用所用所对应的元素符号表示对应的元素符号表示)：(1)写出写出M溶于稀溶于稀H2SO4和和H2O2混合液的化学方程式：混合液的

28、化学方程式：(2)某同学取某同学取X的溶液，酸化后加入的溶液，酸化后加入KI、淀粉溶液，变为蓝色。、淀粉溶液，变为蓝色。写出与上述变化过程相关的离子方程式：写出与上述变化过程相关的离子方程式：(3)写出写出Cl2将将Z氧化为氧化为K2EO4的化学方程式：的化学方程式：Cu+H2O2+H2SO410KOH+3Cl2+2Fe(OH)3X是硫酸亚铁溶液，但是很容是硫酸亚铁溶液，但是很容易被空气中氧气氧化，取易被空气中氧气氧化，取X的的溶液，酸化后加入溶液，酸化后加入KI、淀粉溶、淀粉溶液，变为蓝色说明液，变为蓝色说明X中有部分中有部分亚铁离子被氧化为铁离子亚铁离子被氧化为铁离子CuSO4+2H2O2K2FeO4+6KCl+8H2O高考真题高考真题1.(2008江苏江苏)根据下列框图回答问题根据下列框图回答问题(答题时，方程式中的答题时，方程式中的M、E用所用所对应的元素符号表示对应的元素符号表示)：(1)写出写出M溶于稀溶于稀H2SO4和和H2O2混合液的化学方程式：混合液的化学方程式：(2)某同学取某同学取X的溶液，酸化后加入的溶液，酸化后加入KI、淀粉溶液，变为蓝色。、淀粉溶液，变为蓝色。写出与上述变化过程相关的离子方程式：