高中化学总复习之铁

高中化学总复习之铁1、铁元素概论（1）在周期表中位置：第四周期VIII族，属于过渡元素，属于变价元素，非单一价态元素，原子序数26，相对原子质量56。（2）在地壳中以化合态存在，地壳中的含量仅次于铝，排在金属含量的第二位，陨铁是以游离态存在的的铁。（3）人体内铁的存在形式及其作用。铁存在于人体所有的细胞内，各组织、器官包括各内分泌腺都含有铁。肝脏、脾脏和肺组织内含量较为丰富。成人体内含铁3～5克，大部分都以蛋白质复合物形式存在，极少部分以离子的形态存在。大约65％的铁存在于血红蛋白中，血红蛋白在人体内主要执行输送氧和携带排出二氧化碳的任务。此外，血红蛋白还有维持血液酸碱平衡的作用。人体中大约35％的铁为储存铁，储存铁的主要形式是铁蛋白，主要分布在肝脏、脾脏、骨髓等网状内皮系统。整个铁蛋白分子呈球形，具有相当大的结合和贮存铁的能力，这种能力足以维持体内铁的供应。铁蛋白具有调节肠道铁吸收的功能，还可防止原子铁对组织和细胞产生毒性作用。另外，铁蛋白有调节粒细胞和巨噬细胞的作用，在感染时参加营养免疫。有人发现与白血病相关的抑制物也是一种铁蛋白。在临床上，血清铁蛋白是一个很有价值的指标，其值低为缺铁，值高为铁过多，这与肝细胞坏死、炎症、肿瘤有关。其他的含铁蛋白质，如含铁酶类，虽然它们的含铁量仅占人体总铁量的0．1％左右，但所起的作用至关重大。它们参与了体内的重要生物化学过程，特别是在生物氧化中起重要作用。营养物质通过生物氧化而获得生命活动所需要的能量。含铁酶类中的过氧化物酶、过氧化氢酶、单胺氧化酶在组织内起着分解代谢废物的解毒作用；过氧化物酶还具有杀菌的机能。铁是组织代谢不可缺少的物质，缺铁可引起多种组织改变和功能失调，如影响淋巴组织的发育和对感染的抵抗力。所以，人们应多食用富含铁的食物，如动物肝脏、动物血和瘦肉，以增强抵抗力。铁的生理功能：铁是合成血红蛋白的主要原料之一。血红蛋白的主要功能是把新鲜氧气运送到各组织。铁缺乏时不能合成足够的血红蛋白，造成缺铁性贫血。铁还是体内参与氧化还原反应的一些酶和电子传递体的组成部分，如过氧化氢酶和细胞色素都含有铁铁的吸收和利用：食物中的铁有两种形式，一种是非血红素铁，另一种是血红素铁，两种形式的铁在小肠内的吸收率不同，影响它们的因素也不同。非血红素铁主要存在于植物性食物中。这种铁需要在胃酸作用下还原成亚铁离子才能被吸收。食物中的植酸盐、草酸盐、磷酸盐、鞣酸和膳食纤维都会干扰其吸收，因此吸收率很低，一般只有1%~5%被吸收。在膳食中促进铁吸收的因素包括蔬菜水果中的维生素C，某些氨基酸以及鱼、肉类中的某些成份。由于目前还未具体找到这些成分，暂时称它为“肉类因子”。牛奶和蛋类食品中不存在“肉类因子”。血红素铁存在于动物的血液、肌肉和内脏中，其吸收率可达20%以上，且不受膳食中其它成分的影响。铁的吸收除受其化学形式和膳食因素影响外还与身体的铁营养状况有关。体内铁储备充足时吸收率低，体内铁缺乏或需要量增高时吸收率增高。这种现象在非血红素铁的吸收中表现的更为显著。（4）人体缺乏铁元素使秃顶可能性大增中新网2006年6月1日电据美国《每日健康新闻》报道，美国克利夫兰医院的研究人员日前称，人体内的铁元素含量与秃顶存在着密切的关系。当人体缺乏铁元素时，出现秃顶的可能性将会大大增加。美国克利夫兰医院皮肤科博士威尔玛·伯格菲尔德称，经过多年的跟踪研究，研究人员发现当人体缺乏铁元素时，他们头发脱落的速度将会明显加快，出现秃顶的可能性也将会大大增加。伯格菲尔德博士称，头发脱落以及秃顶的原因多种多样，但大部分都与铁元素缺乏有关。当医生们完全弄清铁元素与秃顶之间的关系后，他们在帮助病人恢复头发生长方面就会更加有效。在美国皮肤学会最近出版的刊物上，伯格菲尔德博士公布了他们的最新研究成果。伯格菲尔德称，世界上所有的营养元素缺乏症中，缺铁是最为普遍的。如日常饮食不合理、失血过多等均会引起铁元素的缺乏。研究人员还称，如果病人能够在头发脱落早期就及时进行补铁，后来出现秃顶的可能性就会大大降低。病人在合理饮食或直接补充铁元素时，他们的头发恢复生长的速度将会大大加快。人类头发脱落与秃顶是由多种原因引起的。最主要的原因是铁元素缺乏致使毛囊血液供应减少，或者局部神经调节功能发生障碍，以致毛囊营养不良引起。但这类秃顶没有毛囊结构破坏，因此经过一定时间的治疗，新发还可再次生生并恢复原状。另外，在精神压力的作用下，为毛囊输送养分的毛细血管会出现收缩，造成局部血液循环障碍，进而改变头发生态并造成营养不良，引起头发脱落。铁是人体健康必需的微量元素之一，是人体合成血红蛋白的重要原料。缺铁可使血红蛋白含量和生理活性降低，以致血液中带氧量减少而影响大脑中营养素和氧的供应。铁元素缺乏不仅会导致秃顶，还会带来情绪不稳定、容易疲乏、注意力不集中、记忆力减退及学习成绩下降等现象。当补充铁元素后，人体血液中铁的含量恢复正常水平，疲乏、倦怠及其它症状也就会随之消失。铁元素缺乏是一个全球性的问题。据联合国儿童基金会2005年统计，全球目前大约有37亿人缺铁，其中绝大多数为女性。发展中国家40-50%的5岁以下儿童和50%以上的孕妇患有缺铁病。2、铁单质概论（1）物理性质：纯净的块状铁单质为银白色，粉末状的铁屑为黑色；密度为7.8g·cm-3；熔点1535℃，沸点2750℃。（2）物理通性：导电性、导热性、延展性。（3）特性：能被磁铁吸引，进而被磁化，产生磁性。（4）在各种分类中归属的类别：①在单质分类（金属、非金属、稀有气体）中属于金属单质；②在冶金分类（黑色金属、有色金属）中属于黑色金属；③按密度分类（以4.5g·cm-3为界）属于重金属；④在生物体中属于宏量元素；⑤在日常生活中属于常见元素；⑥按金属活泼性分类属于中等活泼金属。（5）化学性质：①铁与非金属单质的反应：ⅰ、铁在氧气中燃烧：3Fe＋2O2点燃Fe3O4说明：Fe3O4可以看作是Fe2O3和FeO的化合物，化学式可以写成Fe[(FeO2)2]，读成铁酸亚铁。ⅱ、铁与氯气反应：2Fe+3Cl2点燃2FeCl3（棕色烟）；说明：卤素与铁反应除碘元素外，其余都生成高价态的铁盐。ⅲ、铁与硫反应：Fe+S加热FeS说明：硫与铁反应生成硫化亚铁，说明硫单质的氧化性比同周期的氯气的氧化性弱，比同主族的氧气的氧化性弱。②铁与水反应：3Fe+4H2O(g)高温Fe3O4+4H2↑说明：无机框图题的突破口：常见金属、置换反应、高温条件、产生可燃性气体。③铁与非氧化性强酸反应铁与盐酸反应：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑④铁与氧化性强酸的反应ⅰ、常温下与浓硫酸、浓硝酸产生致密的氧化物薄膜，阻止继续反应，该现象叫钝化，钝化是一种化学变化。ⅱ、常温条件下与稀硝酸反应，铁的量不同产物不同Fe（少量）+4HNO3（稀）=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,3Fe（过量）+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,⑤铁与强氧化性的盐溶液反应ⅰ、铁与硝酸应溶液反应，铁的量不同产物不同Fe(少量)+3AgNO3(过量)=Fe(NO3)3+3Ag，Fe(过量)+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag说明：氧化性顺序：Ag+Fe3+Fe2+。ⅱ、铁粉与FeCl3溶液反应：2FeCl3+Fe=3FeCl2说明：配制氯化亚铁溶液时加入少量的铁粉，防止氯化亚铁被氧化成氯化铁；除去氯化亚铁中的氯化铁就是利用此原理。ⅲ、铁粉与硫酸铜溶液反应：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu说明：湿法炼铜就是利用此原理，除去硫酸亚铁中的硫酸铜不引入杂质也是利用此原理；铁片放入CuSO4溶液中，充分反应后溶液质量减轻，铁片质量增重。3、铁的氧化物概论（1）物理性质：①颜色：FeO（黑色）、Fe2O3（红棕色）、Fe3O4（黑色）。说明：Fe2O3（红棕色）、Fe3O4（黑色）无机框图题中的颜色角度的突破口。②溶解性：都不溶于水。说明：该氧化物对应的水化物（碱）不能用氧化物与水反应一步生成，必须经过氧化物酸对应价态的盐碱对应价态的碱。③特性：Fe3O4（黑色）有铁磁性。（2）化学性质：①碱性氧化物的通性与非氧化性强酸反应生成盐和水ⅰ、与盐酸的反应：氧化亚铁与盐酸反应：FeO＋2HCl＝FeCl2＋H2O氧化铁与盐酸反应：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O②氧化性ⅰ、与强还原性金属单质反应：2Al+Fe2O3高温Al2O3+2Fe说明：铝热反应用于野外焊接钢轨；无机框图题的突破口：置换反应、高温条件、常见金属ⅱ、与还原性非金属单质反应：2FeO+Si高温SiO2+2Fe说明：炼钢时三个要点：除磷硫、调硅锰、降低含碳量；其中调解硅锰的含量就是利用氧化剂FeO的氧化来实现的。ⅲ、与一氧化碳的还原反应：3CO+Fe2O3高温3CO2+2Fe说明：冶金工业炼铁的原理；无机框图题突破口：高温条件；化合物+化合物→化合物+单质；重要的冶金工业原理。ⅳ、与氢碘酸反应：Fe2O3+6HI=2FeI2+I2+3H2O说明：氢碘酸是强还原性强酸；氢碘酸的强酸性将Fe2O3反应成Fe3+，Fe3+再与I-离子反应产生Fe2+和I2。③还原性：ⅰ、FeO与浓硫酸反应：2FeO+4H2SO4(浓)=Fe2(SO4)3+SO2↑+4H2Oⅱ、FeO与稀硝酸反应：3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+5H2Oⅲ、FeO与浓硝酸反应：FeO+4HNO3(浓)=Fe(NO3)3+NO2↑+2H2O4、铁元素对应的碱概论（1）物理性质：①颜色：Fe(OH)2灰白色；Fe(OH)3红褐色。②溶解性：都不溶于水。（2）化学性质①共性1-----碱性：ⅰ、氢氧化亚铁与盐酸反应生成亚铁盐和水：Fe(OH)2+2HCl=FeCl2+2H2O说明：现象：白色固体溶解，溶液呈浅绿色。ⅱ、氢氧化铁与盐酸反应生成铁盐和水：Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O说明：现象：红褐色固体溶解，溶液呈黄色。②共性2----热不稳定性：ⅰ、氢氧化铁受热分解：2Fe(OH)3加热3H2O+Fe2O3（红棕色粉末，俗称铁红）说明：不溶性碱的共性受热分解得到氧化物和水；无机框图题的突破口：红褐色分解得到红棕色。ⅱ、氢氧化亚铁真空受热分解：Fe(OH)2加热H2O+FeO说明：现象：白色变黑色。③氧化性：氢氧化铁与氢碘酸反应：2Fe(OH)3+6HI=2FeI2+I2+6H2O④还原性（不稳定性）：氢氧化亚铁被氧化成氢氧化铁：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3说明：现象：灰白色[Fe(OH)2]灰绿色红褐色[Fe(OH)3]为无机框图题提供突破口，Fe(OH)2放置在空气中会氧化变质，应该在其表面用矿物油液封，或用氢气等还原性气体气封。5、氢氧化铁胶体概论（1）氢氧化铁胶体的制备：饱和氯化铁溶液滴入到沸水中继续加热直到产生红褐色为止停止加热产生氢氧化铁胶体。有关化学方程式：FeCl3(饱和)+3H2O加热Fe(OH)3(胶体)+3HCl（2）氢氧化铁胶体的净化将制备氢氧化铁胶体的分散系装入半透膜，将半透膜置于流动的蒸馏水中，直到半透膜外的蒸馏水中滴入硫氰化钾不呈红色或滴入硝酸银溶液不产生白色沉淀为止。（3）氢氧化铁胶体的性质①颜色：红褐色②电性：氢氧化铁胶粒带正电荷，做电泳实验时，在阴极颜色变深，呈红褐色。③丁达尔效应：用聚光灯照射氢氧化铁胶体，从垂直于灯管的侧面看到一条光亮的通路，这是胶体颗粒对光线散射造成的。④凝聚：ⅰ、在氢氧化铁胶体中加入少量盐酸，产生红褐色沉淀，继续加入大量盐酸，红褐色沉淀溶解，溶液呈黄色。ⅱ、在氢氧化铁胶体中加入少量氢碘酸，产生红褐色沉淀，继续加入大量氢碘酸，红褐色沉淀溶解。ⅲ、在氢氧化铁胶体中加入少量氢氧化钠溶液，产生红褐色沉淀，继续加入大量氢氧化钠溶液，红褐色沉淀不溶解。ⅳ、将氢氧化铁胶体加热，产生红褐色沉淀。（4）氢氧化铁胶体的应用净水：氢氧化铁胶体的胶粒带正电荷，吸附水中带负电的杂质，电性中和后胶体与杂质一并沉淀下来，达到净水的目的。6、铁盐概论（1）物理性质：亚铁盐溶液呈浅绿色，铁盐溶液呈黄色。（2）化学