铁及其化合物.docx

1、铁及其化合物铁及其化合物1.铁的存在 铁在自然界中分布较广。在地壳中含量约5%，仅次于Al。分布在地壳中的铁均以化合态存在，游离态的铁只能在陨石中得到。铁矿石的种类较多，重要的有赤铁矿（Fe2O3），磁铁矿（Fe3O4），褐铁矿（2Fe2O3。3H2O）和菱铁矿（FeCO3).2.铁的性质（1）原子结构特征及在元素周期表中的位置铁位于元素周期表中第四周期第族，是典型的过渡元素。铁是26号元素，有四个电子层，最外层有2个电子，通常显+2价或+3价，其化合物及其水溶液往往带有颜色。（2）物理性质纯净的铁是光亮的银白色金属，密度较大（7.86g/cm3)，熔沸点较高，抗腐蚀力强，有较好的导电、传热性

2、，有较好的延展性，铁能被磁体吸引，自身在磁场中能被磁化。有杂质的铁易生锈。铁在金属分类中属于黑色金属，还属于常见金属。（3）化学性质与非金属单质反应（O2，Cl2,I2，S等）Fe + S FeS Fe + I2 =FeI2 3Fe + O2 Fe3O4 2Fe+3Cl22FeCl3 铁是中等活泼的金属，它跟不同的氧化剂反应，生成物不同。在高温下，铁还能与碳、硅、磷等化合，例如铁跟碳化合而生成一种灰色的十分脆硬而又难熔的碳化铁Fe3C与水反应 在常温下，铁不和水反应。但在水和空气里的氧气，二氧化碳气体的共同作用下，铁很容易生锈而被腐蚀。高温下，铁可以和水蒸气直接反应：3Fe + 4H2O Fe

3、3O4 + 4H2与酸反应A.与非氧化性酸（盐酸、稀硫酸）现象：溶液变为（ ）色，有气体产生B.与氧化性酸常温下，铁在浓硫酸、浓硝酸中钝化，但加热时可以反应2Fe + 6H2SO4(浓）Fe2（SO4）3 + 3SO2 + 6H2OFe + 6HNO3(浓）Fe（NO3）3 + 3NO2 + 3H2O常温下，铁和稀硝酸可以反应，反应物的量不同，产物不同：（数轴法表示稀硝酸与铁的反应情况）与盐反应Fe + Cu2+ = Fe2+ + CuFe + 2Fe3+ = 3Fe2+注意： 2.铁的重要化合物（1） 铁的氧化物的性质比较化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名铁红磁性氧化铁色态黑色粉末

4、 红棕色粉末黑色晶体铁的价态+2价+3价1/3的+2价,2/3的+3价水溶性不溶不溶不溶稳定性不稳定：6 FeO+O2 2Fe3O4 稳定稳定与非氧化性酸反 应FeO+2H+=Fe2+H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2O Fe3O4+8H+=2Fe3+Fe2+4H2O与氧化性酸反应3FeO+10HNO3(稀）=3Fe（NO3）3 +NO+5H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2O Fe3O4+28HNO3(稀）=9Fe（NO3）3 +NO+14H2O共性高温时，都能与C、CO、H2、Al反应，被还原生成Fe单质存在赤铁矿磁铁矿 例1由FeO，Fe2O3和Fe3O4组成的混合物，测得

5、混合物中铁元素与氧元素的质量之比为21:8，则此混合物中FeO，Fe2O3，Fe3O4的物质的量之比为（ ）A.1：2：1 B.2：1：1 C.1:1:1 D.1:1:3(2)铁的氢氧化物的性质比较化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 实验室制法原理Fe2+2OH-= Fe(OH)2Fe3+3OH-= Fe(OH)3现象产生白色沉淀产生红褐色沉淀与酸反 应 HClFe(OH)2+2H+=Fe2+ +2H2O Fe(OH)3+3H+=Fe3+ +3H2O稀HNO33Fe(OH)2+10H+NO3-=3Fe3+NO+8H2OHl同盐酸2 Fe(OH)3+6Hl=Fel2+l2+6H2O 稳定性4

6、Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3白色沉淀灰绿色红褐色沉淀2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O例2下列说法正确的是（ ）A.红热的铁与水反应可生成氧化铁和氢气B.工业上可用金属铝与氧化镁熔融反应制备金属镁C.纯净的氢气可以在氯气中安静的燃烧，发出苍白色火焰D.将二氧化碳通入到紫色石蕊试液中，试液先变红后褪色例3金属铁可分别与卤素单质化合成卤化铁，当把一定量的铁粉与碘粉混合一起研磨，生成一种Fe3l8的化合物，根据元素化合物知识，试判断在此产物中的铁元素化合价是（ ）A.+2 B.+3 C.+2，+3都有 D.无法判断3.铁盐和亚铁盐（1）Fe3+的氧化性、Fe2+的还原性Fe3+

7、的氧化性：向FeCl3溶液中加入铁粉，现象是溶液由棕黄色变为浅绿色化学反程式2FeCl3+Fe=2FeCl2 对应离子方程式：2Fe3+（棕黄色）+Fe=3Fe2+（浅绿色）Fe3+还可以与Cu、HI、H2S等反应2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 对应离子方程式：2Fe 3+ Cu = 2Fe2+ Cu 2+2FeCl3+2HI=2FeCl2+2HCl+ I2 对应离子方程式：2Fe3+ 2I- =2Fe 2+ + I22FeCl3+H2S=2FeCl2+2HCl+S 对应离子方程式：2Fe3+ H2S =2Fe 2+2H + SFe2+的还原性：Fe2+在较强的氧化剂的作用下会被

8、氧化为Fe3+向FeCl2溶液中通入氯气，现象是溶液由浅绿色变为棕黄色化学反程式：2FeCl2+Cl2=2FeCl3 对应离子方程式：2Fe2+Cl2= 2Fe3+2Cl-除杂: FeCl3(FeCl2) 滴加氯水 FeCl2 (FeCl3) 加入铁粉 （2）亚铁盐、铁盐溶液的保存FeCI2、FeSO4 等亚铁盐溶液保存时，要加入少量铁屑（防止 Fe2+被氧化）和滴入少量相应的酸溶液 ( 抑制 Fe2+水解) 。另外要注意，保存 Fe(NO3)2 溶液时，只要加铁屑防止氧化即可，不能加HNO3来防止水解。FeCl3、Fe2(SO4)3 等铁盐溶液保存时，要加少量相应的酸溶液（抑制Fe3+水解）

9、。（3）Fe3+盐的水解Fe3+为典型的弱碱阳离子，通常情况下，在水溶液中只有少部分发生水解。但在一定条件（如加热，遇AlO2、CO32、CIO等）下，水解程度会增大，甚至会发生彻底的双水解。 如：Fe3+ +3AlO2+6H2O = Fe(OH)3+3AI(OH)32Fe3+ +3CO32+3H2O = 2Fe(OH)3+3CO2Fe3+ +3ClO+3H2O = Fe(OH)3+3HCIO另外，加热并蒸干FeCI3 的水溶液，由于 FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl为一吸热反应，且 HCl 易挥发，加热会使平衡不断向右移动，FeCl3最终变成 Fe(OH)3，再灼烧，2Fe(OH

10、)3Fe2O3+3H2O，最后留下的物质为 Fe2O3。而加热并蒸干 Fe2(SO4)3 的水溶液，由于Fe2(SO4)3水解产生的 H2S04 难挥发，加热不会使平衡不断右移，只能使水份减少，酸度增强，最后仍留下Fe2(SO4)3。（4）：FeSO4溶液是否变质的检验 加KSCN溶液不变红，另取样再加酸性KMnO4溶液紫色褪色，说明未变质。 加KSCN溶液变红，另取样再加酸性KMnO4溶液紫色褪色，说明部分变质。 加KSCN溶液变红，另取样再加酸性KMnO4溶液紫色不褪色，说明全部变质。4钢铁的腐蚀钢铁在潮湿的空气中发生电化腐蚀时，负极为铁，正极为碳，电解质溶液为溶有O2或 CO2 等气体的

11、水膜。当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为 Fe-2e=Fe2+，正极反应为 2H2O +O2+4e=4OH；当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应为Fe-2e=Fe2+，正极反应为 2H+ +2e=2H2。钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。铁锈的形成：Fe2+2OH= Fe(OH)2，4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，红褐色的Fe(OH)3失去部分水便得到铁锈 (Fe2O3nH2O) 。也可表示成4Fe+3O2+nH2O = 2Fe2O3nH2O。重点解读-“铁三角”的转化关系及应用1.Fe、Fe2+、Fe3+ 之间的相互转化 强氧化剂：Cl2 Br2 HNO3 浓H

12、2SO4弱氧化剂：I2 S Fe3+ Cu2+ H2SO4 HCl还原剂：C H2 CO Al Zn 2.Fe2+ 、Fe3+ 的鉴别常用方法（1）Fe3+的检验: Fe3+盐溶液中滴加KSCN溶液。现象是溶液变红色 ，反应方程式：FeCl3+3KSCN= Fe(SCN)3+3KCl Fe 3+3SCN -= Fe(SCN)3（红色）向Fe3+盐溶液中滴加NaOH溶液。现象是产生红褐色沉淀，反应方程式：FeCl3+3NaOH= Fe(OH)3+3NaCl Fe 3+ 3OH-= Fe(OH)3（红褐色）向Fe3+盐溶液中滴加苯酚溶液。现象是溶液变为紫色，则证明溶液中含有Fe3+。(2)Fe2+

13、的检验: 向Fe2+盐溶液中滴加KSCN溶液，再滴加氯水（硝酸、H2O2等）。 现象是先无现象，加氯水后溶液呈红色反应方程式：2FeCl2+Cl2=2FeCl3 FeCl3+3KSCN= Fe(SCN)3+3KCl向Fe2+盐溶液中滴加NaOH溶液。现象是产生白色沉淀迅速转变为灰绿色，最后变成红褐色沉淀反应方程式：FeCl2+2NaOH= Fe(OH)2+2NaCl 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3（红褐色）例4向一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入120ml4mol/L的稀硝酸，恰好使混合溶液完全溶解，放出1.344LNO（标准状况），向所得溶液中加入KSCN溶液

14、，无血红色出现。若用足量的氢气在加热条件下还原相同质量的混合物，能得到铁 的物质的量为（ ）A.0.24mol B.0.21 mol C.0.16 mol D.0.14mol难点解读-氢氧化亚铁的制取 Fe(OH)2易被氧化，在制备时应注意： FeSO4晶体中不能有 Fe3+； 配制后的FeSO4溶液中要加入少量铁粉；配制溶液的蒸馏水以及所用NaOH溶液均须煮沸以除去其中溶解的氧气； 实验:FeSO4溶液中加NaOH.现象： 生成白色沉淀，后又迅速转变为灰绿色，最后生成红褐色 Fe2+容易被氧化,所以FeSO4溶液要新配制.为了防止滴加NaOH时带入空气,可将吸收NaOH的长滴管伸入FeSO4

15、溶液液面下,再挤出NaOH溶液.为了防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量煤油或其它密度比水小但不溶于水的有机物以隔绝空气.化学方程式：FeSO4+ 2NaOH = Fe(OH)2+Na2SO4 Fe2+ 2OH -= Fe(OH)2（白色）4Fe(OH)2+ O2+ 2H2O = 4Fe(OH)3（红褐色）（白色灰绿色红褐色）注：Fe(OH)3胶体的制备向加热沸腾的蒸馏水中加入FeCI3溶液，待出现红褐色时，停止加热，便可得到 Fe(OH)3胶体。制备时要注意：不可长时间加热，因为加热会使胶体凝聚；不能用自来水，因为自来水中的电解质也可使胶体凝聚。铁及其化合物习题1下

16、列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是()ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeNa2SO4溶液YFeCl3CuCl2AlNa2CO3ZCl2FeNaOH溶液BaCl2溶液2把一铁片插入下列溶液中，过一段时间取出，发现铁片的质量减小，且没有气体产生，此溶液是()AFeSO4 BFe2(SO4)3 CH2SO4 DCuSO43向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 molL1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL(标准状况)的气体，在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现。若用足量的CO在高温下还原相

17、同质量的此混合物，能得到铁的质量是()A11.2 gB5.6 g C2.8 g D无法计算4在硫酸铁溶液中加入a g铜，完全溶解后，再加入b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且ac，则下列说法正确的是()A残余固体全部是铜B残余固体可能为铁和铜的混合物C残余固体是铁，溶液中一定不含Cu2D最后得到的溶液中可能含Fe35将一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入到250 mL 2 molL1的硝酸溶液中，反应完全后，无固体剩余，生成1.12 L NO气体(标准状况)，再向反应后的溶液中加入1 molL1的NaOH溶液，要使铁元素全部沉淀下来，所加NaOH溶液的体积最少为()A450 mL B50

18、0 mL C400 mL D无法确定6下列叙述不正确的是()A硝酸银溶液通常保存在棕色试剂瓶中，是因为硝酸银见光易分解B乙醇的沸点比甲醚(CH3OCH3)高，主要原因是乙醇分子间能形成氢键C反应AgClNaBr=AgBrNaCl能在水溶液中进行，是因为AgBr比AgCl更难溶于水D常温下浓硫酸可贮存于铁制或铝制容器中，说明常温下铁和铝与浓硫酸不反应7某500 mL溶液中含0.1 mol Fe2、0.2 mol Fe3，加入0.2 mol铁粉，待Fe3完全还原后，溶液中Fe2的物质的量浓度为(假设反应前后体积不变)()A0.4 molL1 B0.6 molL1 C0.8 molL1 D1.0 m

19、olL18下列各组物质，不能按 (“”表示反应一步完成)关系转化的是()选项abcAAl2O3NaAlO2Al(OH)3BNONO2HNO3CFeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3DCH2=CH2CH2BrCH2rCHCH9下列物质能通过化合反应直接制得的是()FeCl2H2SO4NH4NO3HClA只有B只有 C只有 D全部10元素X的单质及X与Y形成的化合物能按下图所示的关系发生转化：下列说法不正确的是 ()AX可能是金属BX可能是非金属Cn可以等于2或3DXYm与XYn的相互转化是可逆反应11.下图是无机物AM在一定条件下的转化关系(部分产物及反应条件未列出)。其中，I是由第三周期元素组

20、成的单质中熔点最高的金属，K是一种红棕色气体。 请填写下列空白：(1)在周期表中，组成单质G的元素位于第_周期第_族。(2)在反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为_。(3)在反应中，既属于化合反应又属于非氧化还原反应的是_(填写序号)。(4)反应的离子方程式是_(5)将化合物D与KNO3、KOH共融，可制得一种“绿色”环保高效净水剂K2FeO4(高铁酸钾)，同时还生成KNO2和H2O。该反应的化学方程式是_。12.铁单质及其化合物在生活、生产中应用广泛。请回答下列问题：(1)钢铁在空气中发生吸氧腐蚀时，正极的电极反应式为_。(2)由于氧化性Fe3Cu2，氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应

21、的离子方程式是_。(3)硫酸铁可作絮凝剂，常用于净水，其原理是_(用离子方程式表示)。在使用时发现硫酸铁不能使酸性废水中的悬浮物沉降而除去，其原因是_。(4)磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一，其原理是Fe3O44CO3Fe4CO2，若有1.5 mol Fe3O4参加反应，转移电子的物质的量是_。(5)下表中，对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是_(填字母)。选项陈述陈述判断A铁是地壳中含量最高的金属元素铁是人类最早使用的金属材料对；对；有B常温下铁与稀硫酸反应生成氢气高温下氢气能还原氧化铁得到铁对；对；无C铁属于过渡元素铁和铁的某些化合物可用作催化剂错；对；无D在空气中铁的表面能形成致密的氧化膜铁不能与氧气反应对；对；有13.有A、B、C三种单质常温下A是固体, B是液体, C是气体, X、Y、Z是均含同一种元素的化合物, Y溶于水得到无色溶液, Y的水溶液能跟A反应, 它们之间的相互转化关系如图所示, 其中X的化学式为 14、有一种工业废水, 已知其中含有大量硫酸亚铁, 少量Ag+和Na+。今设计一种既经济又合理的方法, 回收银和硫酸亚铁。设计方案如下图所示(1)药品是 (2)沉淀是 (3)药品是 (4)母液中除Fe2+外还存在的阳离子：_