铁和铁的化合物

1第三节铁和铁的化合物知识导图一、铁物理性质银白色，熔沸点较高，抗腐蚀性强，能被磁铁吸引，具有金属的一般物理性质。化学性质1、与非金属的反应(1)常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分是Fe2O3。点燃：3Fe＋2O2Fe3O4.(2)Fe＋S　　　　FeS(3)2Fe＋3Cl22FeCl3（产生棕色的烟）2、与H2O的反应3Fe＋4H2O(g)　　高温　　Fe3O4＋4H23、与酸的反应(1)与非氧化性酸(如稀硫酸)：Fe＋2H+===Fe2+＋H2↑(2)氧化性酸①稀硝酸HNO3过量：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2OFe过量：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O②浓硝酸：常温下钝化③浓硫酸：常温下钝化4．与盐溶液的反应(1)与CuSO4溶液：Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu(2)与FeCl3溶液：Fe＋2Fe3+===3Fe2+二、铁的氧化物2注：1、FeO、Fe3O4与氧化性的酸反应时，其中的+2价的铁会氧化；2、Fe2O3与HI反应时，Fe3+会氧化I-三、铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O受热分解——2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O制备FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl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，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为：4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3注：制备Fe(OH)2时，采取哪些措施可防止Fe(OH)2被氧化？提示：①配制溶液的蒸馏水加热煮沸，除去O2②胶头滴管伸入到液面以下加入液体．③溶液表面覆盖植物油(或苯)，以隔绝空气．由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓成功关键：①溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质。②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。下面是几种典型的制备方法：例如：方法一隔绝空气的复分解反应法1、用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入__________。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液铁的氧化物FeOFe2O3Fe3O4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水溶性不溶不溶不溶铁的氧化物与盐酸反应FeO+2HCl=FeCl+H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OFe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O铁的氧化物与CO反应FexOy+yCO高　温xFe+yCO23面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是________________________________。答案：(1)稀H2SO4、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化方法二氢气氛围中的复分解反应法2、在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。(1)在试管Ⅰ中加入的试剂是_________________________________。(2)在试管Ⅱ中加入的试剂是_________________________________。(3)为了制得Fe(OH)2白色沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是_______________________。(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，理由是___________。答案：(1)稀H2SO4和铁屑(2)NaOH溶液(3)检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度，当排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，故外界O2不易进入3、如图所示制备氢氧化亚铁的改进实验：(1)按图所示组装仪器，向一支小的具支试管中加入2mL左右的稀盐酸，再加入2mL左右的煤油，玻璃管下端粘住钠粒(用滤纸吸干表面煤油，切去氧化层)。(2)将铁丝浸入盐酸，反应放出氢气，待试管内空气排尽后，向上提拉铁丝，使铁丝脱离液面。并关闭弹簧夹；用另一根细铁丝沿玻璃管内将钠粒捣入液体中。请回答下列问题：(1)写出该实验中发生反应的化学方程式：_____________。(2)如何检验试管内空气已排尽(回答具体操作)？_________________________________。(3)捣入钠粒后，预测具支试管中的现象：_______________________________________。(4)已知钠粒的质量约0.05g，实验室现有以下两种不同浓度的盐酸，你选择(填“A”或“B”)________。A．1.1mol·L－1B．10mol·L－1答案：(1)Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，2Na＋2H2O＋FeCl2===Fe(OH)2↓＋2NaCl＋H2↑也可写成3个：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑，2NaOH＋FeCl2===Fe(OH)2↓＋2NaCl(2)在具支试管的出口处用向下排空气法收集满一小试管气体，用拇指堵住管口，移向酒精灯火焰，放开拇指，若听到“噗”的一声，则说明空气已排尽(3)钠不停地在煤油与稀盐酸界面处上下跳动，并有气泡产生，下层液体中很快有白色沉淀出现(4)A方法三电解法4、利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极的材料应为，电极反应式为___________。(2)电解液c可以是__________(填编号)。4A．纯水B．NaCl溶液C．NaOH溶液D．CuCl2溶液(3)d为苯，其作用是________________，在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？________________________________。(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是________(填编号)。A．改用稀H2SO4作电解液B．适当增大电源的电压C．适当减小两极间的距离D．适当降低电解液的温度(5)若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为_________________________________________。答案：(1)FeFe－2e-=Fe2+(2)BC(3)隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化；加热煮沸，排出溶解的O2(4)BC(5)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色四、“铁三角”1．Fe―→Fe2+铁与氧化性比较弱的非金属(如S、I2)，非氧化性酸(如盐酸、稀H2SO4)，不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)，FeCl3溶液反应，都可实现这种转化．例如：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4；Fe＋2FeCl3===3FeCl3；Fe+2H+=Fe2++H2↑.2.Fe2+―→Fe比较活泼的金属(如Al、Zn)、CO、H2、C等能从亚铁化合物中置换出铁来．例如：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe；FeO＋H2　　　　Fe＋H2O.3．Fe―→Fe3+铁与强氧化剂，如Cl2、H2O2、KMnO4(H+)、HNO3、浓H2SO4在一定条件下反应都会实现这种转化．例如：2Fe＋3Cl22FeCl3.4．Fe3+―→Fe可通过较强还原剂实现，如Al、Zn、CO、H2等．例如：Fe2O3＋3CO　　　　2Fe＋3CO2；Fe2O3＋2Al　　高温　　2Fe＋Al2O3；2FeCl3＋3Zn===2Fe＋3ZnCl2.5．Fe2+―→Fe3+亚铁盐与强氧化剂反应，如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、H2O2、KMnO4(H＋)等．例如：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3.6．Fe3+―→Fe2+5铁盐溶液与比较强的还原剂反应，如Fe、Cu、碘化物、硫化物等．例如：2Fe3+＋S2-===2Fe2+＋S↓；2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+；2Fe3+＋Fe===3Fe2+；2Fe3+＋2I-===2Fe2+＋I2应用“铁三角”关系，可以解决相关问题：(1)判断离子共存①Fe2+、Fe3+均水解，与HCO3-、AlO2-、CO32-等因水解相互促进在溶液中不能大量共存。②Fe3+与S2-、I-、HS-、SO32-，Fe2+与NO－3(H+)、ClO-、MnO－4(H+)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存．(2)除杂方法①Fe2+(Fe3+)：加Fe粉过滤；②FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2；③FeCl2(CuCl2)：加Fe粉，过滤．五、Fe2+、Fe3+的检验1、溶液的颜色含有Fe2+、的溶液显浅绿色含有Fe3+的溶液显棕黄色2、用KSCN溶液和氯水(1)流程：(2)有关反应：Fe3+＋3SCN-===Fe(SCN)3(红色)2Fe2+＋Cl2===2Fe3+＋2Cl-3、用NaOH溶液(1)流程：(2)有关反应：Fe3+＋3OH-===Fe(OH)3↓(红褐色)Fe2+＋2OH-===Fe(OH)2↓(白色沉淀)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3六、铁盐溶液的配制、保持1、FeCl3溶液：加酸，抑制Fe3+的水解Fe3+＋3H2OFe(OH)3↓+3H+2、FeCl2溶液：加酸，抑制Fe2+的水解加铁屑，防止Fe2+被氧化七、物质制备制备无水FeCl3：在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。制备Fe(OH)3胶体：向沸水中加入饱和的FeCl3溶液并煮沸至有红褐色胶状物出现为止。八、氧化性、还原性的关系1、氧化性：Cl2＞Br2＞Fe3+＞I2＞S2、还原性：S2-＞I-＞Fe2+＞Br-＞Cl-九、杂质Fe2+、Fe3+的除去1、Fe3+：Fe3+水解能力强，实际上pH＞4时，Fe3+几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。欲除去Fe3+，一般加碱或盐等物质，调节溶液的pH至pH=4即可。62、Fe2+:一般先向溶液中加入氧化剂（如H2O2），使Fe2+被氧化为Fe3+，然后加碱或盐等物质，调节溶液的pH至pH=4即可。1、A～I分别表示中学化学中常见的物质，它们之间相互转化关系如下图所示(有部分反应物、生成物没有列出)：已知A、B、C、D、E、F六种物质中含有同一种元素，G为主族元素的固态氧化物．(1)写出物质的化学式：E__________，F__________，J__________.(2)写出反应的化学方程式：①_______________________________________________；②_______________________________________________；③________________________________________________.解析：由两条线索展开分析，一是G为主族元素的固态氧化物，既溶解于碱又可电解，可推知为Al2O3；二是E和F均是与碱反应后的产物，且E可被空气中的O2氧化成F，可推知E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3.答案：(1)Fe(OH)2Fe(OH)3NaAlO2(2)①Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3③Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O