高考化学之铁和铁的化合物专题.docx

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一、铁的结构和性质

　　1、铁是26号元素，位于第四周期第Ⅷ族，属于过渡元素。

　　原子结构示意图：

 主要化合价：

+2，+3

　　2、铁在金属的分类中属于黑色金属，重金属，常见金属。

纯净的铁是光亮的银白色金属，密度为7.86gcm3,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、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 Fe3O42Fe+3Cl2 2FeCl3Fe+SFeS

　　Fe+I2=FeI2

　　②跟水反应：

3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑

　　③跟酸作用：

Fe+2H+=Fe2++H2↑（遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化;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++CuFe+2Fe3+=3Fe2+

　　4、生铁与钢的比较

铁的合金

生铁

钢

含碳量

2%～4.3%

0.03%～2%

其它杂质

含硅、锰、硫、磷较多

含硅、锰少量，硫和磷几乎没有

机械性能

硬而脆、无韧性

硬而韧、有弹性

机械加工

可铸不可锻

可铸、可锻、可压延

　　5、过渡元素位于周期表中中部从ⅢB～ⅡB族十个纵行，分属于第四周期至第七周期。

过渡元素都是金属，又叫过渡金属。

　　过渡金属的密度一般比较大，熔沸点较高，有较高的硬度、较好的延展性和机械加工性能，较好的导电、导热性能和耐腐蚀性能。

　　过渡元素的原子最外层电子数不超过两个，在化学反应中，最外层和次外层都容易失去电子，因此过渡元素有可变化合价。

所以当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。

则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：

①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;②Fe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;③Fe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Cl2>S;④在高温时能与C、P、Si等化合。

　　6、铁的合金

　　一般地说，含碳量在2%～4.3%的铁的合金叫做生铁。

生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等，它可铸不可煅。

根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。

　　一般地说，含碳量在0.03%～2%的铁的合金叫做钢。

钢坚硬有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。

　　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

FeO

Fe2O3

Fe3O4

俗称

铁红

磁性氧化铁

色、态

黑色粉末

红棕色粉末

黑色晶体

铁的价态

+2

+3

+2、+3

水溶性

难溶于水

难溶于水

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++H2O

Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O

Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O

与CO的反应

FexOy+yCOxFe+yCO2

制取

高温熔融，过量的铁与氧气反应2Fe+O2=2FeO

Fe（OH）3的分解

2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O

铁在氧气中燃烧3Fe+2O2Fe3O4

　　2、铁的氢氧化物的比较

Fe（OH）2

Fe（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）3Fe2O3+3H2O

制备

①煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气②煮沸NaOH溶液，赶走溶解的氧气③配制FeSO4溶液，加少量的还原铁粉④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↓

　　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FeO·Fe2O3，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。