搜索
常见的金属及其化合物第12讲铁及其化合物——化合态存在于各种含铁矿石中新疆地质矿产博物馆重30吨陨铁。赤铁矿(Fe2O3)磁铁矿(Fe3O4)褐铁矿(Fe2O3·nH2O)黄铁矿(FeS2)1、铁的存在——游离态铁只存在于铁陨石中含铁矿石：常见的铁矿石磁铁矿(Fe3O4)赤铁矿(Fe2O3)黄铁矿(FeS2)褐铁矿(Fe2O3·nH2O)我国大型铁矿：辽宁鞍山、湖北大冶、四川攀枝花，安徽省马鞍山2、铁的冶炼（1）.原理：铁矿石、焦炭、空气、石灰石（3）设备：（2）原料：高温Fe2O3+3CO＝2Fe+3CO2炼铁高炉（4）主要反应过程：还原剂的生成、铁矿石的还原、脉石的除去5.产品：生铁(C%=2—4.3%)钢(C%=0.03—2%)炼钢请写出反应方程式①产生还原剂：C+O2=CO2CO2+C=2CO（空气，焦炭）②还原铁矿石：Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2（铁矿石）高温③造渣（除脉石）：CaCO3===CO2+CaOCaO+SiO2=CaSiO3（熔剂：石灰石）高温鞍钢2000立方米高炉外景图1、铁的结构•原子序数•周期表中位置第四周期、第Ⅷ族•原子结构示意图•过渡元素结构特点最外层1-2个电子(多为2个)、次外层往往未达饱和•过渡元素性质特点可失去最外层电子、也可进一步失去次外层电子二、铁的性质Fe-2e-=Fe2+Fe-3e-=Fe3+28142+262.铁的物理性质铁具有银白色金属光泽，纯铁质软，密度大,熔沸点高，有良好的导电性、导热性和延展性，有铁磁性.3.铁的化学性质与非金属、水、酸、氧化物、盐等反应(1)与非金属反应(O2、S、Cl2等反应）3Fe+2O2==Fe3O4点燃Fe+I2==FeI2△2Fe+3Br2==2FeBr3强氧化性：Cl2、Br2、O2弱氧化性：S、I2（2）与水的反应3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2高温对比2Na+2H2O===2NaOH+H2↑Mg+2H2O==Mg(OH)2+H2↑(3)与酸反应(注意：与盐酸、稀硫酸、浓硫酸、稀硝酸、浓硝酸等反应的区别）*与非氧化性酸（普通酸如盐酸、稀硫酸）*与氧化性酸酸（如浓硝酸、浓硫酸等）遇冷浓硫酸或浓硝酸钝化Fe＋4HNO3(过量)＝Fe(NO3)3＋2H2O＋NO↑3Fe(过量)＋8HNO3＝3Fe(NO3)2＋4H2O＋2NO↑遇热浓硫酸或热浓硝酸反应*与氧化性酸酸（稀硝酸）(3)与盐反应Fe+2Fe3+=3Fe2+a.铁与氯气、溴单质、硝酸（过量）、浓硫酸（热）等强氧化剂反应可显+3价总结：b.常温下，铁遇冷浓硫酸和浓硝酸钝化。c.铁与S、I2、H+、Cu2+、Fe3+等弱氧化剂反应可显+2价d.Fe与过量HNO3→Fe3+Fe与少量HNO3→Fe2+【跟踪练习】1、NA代表阿伏加德罗常数的数值，下列叙述正确的是（）A.1molFe与足量S反应，转移的电子数为3NAB.1molCl2与足量的Fe反应,转移的电子数为3NAC.1molCl2与1molFe反应,转移的电子数为2NAD.常温常压下，33.6LCl2与56gFe充分反应，转移电子数为3NAC2.下列有关铁的说法中正确的()A.Fe位于元素周期表中第四周期ⅧB族B.Fe的原子结构示意图为：C.生活中的“增铁酱油”中的铁指的是铁元素。D.纯铁熔点比生铁的低，纯铁比生铁易生锈E.与同浓度的盐酸反应，生铁比纯铁速度快F.铁制容器可贮存冷的浓HNO3与浓H2SO4是因为铁和冷的浓HNO3、浓H2SO4不反应。G.Fe是一种常见的黑色金属，具有多种变价。BCEG色态俗称价态溶解性与HCl反应FeOFe2O3Fe3O4黑色粉末黑色晶体红棕色粉末+2+3+2、+3FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O铁红磁性氧化铁与COFexOy+yCO=xFe+yCO2高温若是与硝酸呢3FeO+10H++NO3-=3Fe3++NO↑+5H2O3Fe3O4+28H++NO3-=9Fe3++NO↑+14H2O若是HI酸呢？Fe2O3+6H++2I-＝2Fe2++I2+3H2OFe3O4+8H++2I-＝3Fe2++I2+4H2O难溶于水难溶于水难溶于水三、铁的化合物1、铁的氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态色固体色固体与非氧化性酸反应与氧化性酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O3Fe(OH)2＋10HNO3(稀)===3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O铁的两种氢氧化物红褐白与还原性酸反应呢？稳定性易被氧化，受热分解，产物很复杂受热易分解：制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应：可溶性铁盐与碱溶液反应：二者的关系空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是迅速变成色，最后变成色，化学方程式为2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2OFe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3红褐白色沉淀灰绿红褐色H2SO4等非还原性酸HCl等非氧化性酸Fe(OH)2Fe(OH)3白色Fe2+Fe3+碱碱小结：铁的氢氧化物3、铁盐和亚铁盐亚铁盐(Fe2+)FeCl2FeSO4Fe(NO3)2(NH4)2Fe(SO4)2亚铁盐(Fe2+)铁盐(Fe3+)FeCl3Fe2(SO4)3Fe(NO3)3铁盐(Fe3+)强氧化剂Cl2、Br2、HNO3、O2、H2SO4(浓)、H2O2、KMnO4还原剂Fe、Cu、H2S、S2-、I-、练习1：写出下述转化离子方程式：Fe2++H++NO3-→Fe2++H++NO2-→Fe2++MnO4-+H+→Fe2++H2O2+H+→Fe3++S2-→Fe3++H2S→Fe3++Fe→Fe3++Cu→Fe3++I-→练习2把氯化亚铁水溶液中的Fe2+氧化为Fe3+，而不引进金属离子或其它原溶液中不含有的阴离子，所用的三种方法的离子方程式分别为：①:②:③:2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O练习3下列几种类推的结论中正确的是:DA.已知Fe2O3＋6HCl=2FeCl3+3H2O,推测Fe2O3＋6HI=2FeI3+3H2OB.已知Fe2O3和HNO3反应的离子方程式是Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋+3H2O,推测FeO和HNO3反应的离子方程式为FeO＋2H＋=Fe2＋+H2OC.已知Fe3O4可以改写成FeO·Fe2O3，推测Pb3O4可以改写成PbO·Pb2O3;已知Fe3O4可以改写成Fe(Fe2O4)推测Pb3O4可以改写成Pb(Pb2O4)高温高温FeO+CO＝=Fe+CO2，Fe3O4+4CO==3Fe+4CO2高温D.已知Fe2O3+3CO==2Fe+3CO2,推测Cl2、Br2、O2、HClO、HNO3、H2SO4(浓)、KMnO4(H+)等只有还原性只有氧化性既有氧化性又有还原性(较弱氧化性)(强氧化剂)（强氧化剂）(还原剂)FeFe2+Fe3+Al等Zn、AlCO等Fe、Zn、Cu、H2S、KI等I2等SH+Cu2+Cl2HNO3H2SO4(浓)等【“铁三角”中的转化关系】(1)判断离子共存①因互促水解而不能大量共存：Fe3+与HCO3-、AlO2-、CO32-②因发生氧化还原反应而不能大量共存：Fe2+与NO3-(H+)、ClO-、MnO4-(H+)；Fe3+与S2-(HS-)、I-、、SO32-(HSO3-)【“铁三角”的四应用】(2)除杂方法①Fe2+(Fe3+)：②FeCl3(FeCl2)：③FeCl2(CuCl2)：④Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过量铁粉过滤加氯水或H2O2加过量铁粉过滤加过量强碱溶液过滤【“铁三角”的四应用】(3)盐溶液的保存①含Fe2+的溶液：加入少量铁粉(或铁钉、铁屑)，防止Fe2+被氧化；加入少量相应的酸，防止Fe2+水解［Fe(NO3)2例外］②含Fe3+的溶液：加入少量相应的酸，防止Fe3+水解。【“铁三角”的四应用】(4)物质制备向沸水中加入饱和FeCl3溶液，至溶液呈透明的红褐色。在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。制备Fe(OH)3胶体制备无水FeCl3【“铁三角”的四应用】【Fe2+和Fe3+的检验】K3［Fe(CN)6］检验Fe2+3Fe2++2［Fe（CN）6］3-===Fe3［Fe(CN)6］2↓①红褐色沉淀Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓②生成红褐色透明液体Fe3++3H2O(沸水)=Fe(OH)3(胶体)+3H+③生成红褐色沉淀和无色气体2Fe3++3CO32-+3H2O=2Fe(OH)3↓+3CO2↑④生成浅黄色沉淀2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+⑤生成血红色溶液Fe3++SCN-=[FeSCN]2+⑥生成浅绿色溶液2Fe3++Fe=3Fe2+⑦生成白色沉淀Ag++Cl-=AgCl↓⑧使甲基橙变红色Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+练习：写出有FeCl3溶液参加反应的离子方程式①红褐色沉淀②生成红褐色透明液体③生成红褐色沉淀和无色气体④生成浅黄色沉淀⑤生成血红色溶液⑥生成浅绿色溶液⑦生成白色沉淀⑧使甲基橙变红色【跟踪练习】将几滴KSCN溶液中加入含有Fe3+的溶液中，溶液变成血红色。将该红色溶液分为两份，①一份中加入适量酸性高锰酸钾溶液，红色褪去；②向另一份中通入SO2，红色也褪去。下列说法正确的是（）A．①红色褪去的原因高锰酸钾是将SCN-氧化B．②红色褪去的原因是SO2将Fe3+氧化为Fe2+C．②红色褪去的原因是SO2将SCN-还原D．②红色褪去的原因是SO2将溶液漂白A（2009年高考）孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量Fe、Si的化合物，实验室以孔雀石为原料制备CuSO4·5H2O及CaCO3，步骤如下：（1）溶液A的金属离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+。从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂①为（填代号），检验溶液A中Fe3+的试剂为（填代号）。a．KMnO4b．(NH4)2c．H2O2d．KSCNcd【直击高考】【直击高考】（2008山东）利用黄铜矿冶炼铜产生的炉渣（含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3）可制备Fe2O3。方法为：①用稀盐酸浸取炉渣，过滤。②滤液先氧化，再加入过量NaOH溶液，过滤，将沉淀洗涤、干燥、煅烧得Fe2O3。a．除去Al3+的离子方程式是_____________________。b．选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。提供的试剂：稀盐酸稀硫酸KSCN溶液KMnO4溶液NaOH溶液碘水所选试剂为。证明炉渣中含有FeO的实验现象为。Al3++4OH-=[Al(OH)4]-稀硫酸、KMnO4溶液稀硫酸浸取炉渣所得溶液使KMnO4溶液褪色【跟踪练习】Fe2+在下列溶液中能大量存在的是（）A.H2O2B.NH4NO3和NaHSO4的混合液C.KMnO4溶液D.“84”消毒液（NaClO)E.新制的氯水F.NaOH溶液G.浓氨水H.KSCN溶液I.Na2CO3溶液J.pH=1的硫酸溶液HJ考点三.Fe(OH)2制备方法一：直接滴加法方法二：集气排液法方法三：电解法方法一5%FeSO4溶液1mol/L的NaOH溶液(不含O2)苯直接滴加法方法二集气排液法方法三电解法总结FeFeOFe3O4Fe2O3Fe(OH)2Fe(OH)3Fe2+Fe3+