铁和铁的化合物

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Fe 2O 3.. 点燃：3Fe ＋2O 2
Fe 3O 4.
2Fe ＋S
FeS
3 2Fe ＋3Cl 22FeCl 3产生棕色的烟
2、与H 2O 的反应 3Fe ＋4H 2Og
　高温 Fe 3O 4＋4H 2
3、与酸的反应
1与非氧化性酸如稀硫酸：Fe ＋2H +===Fe 2+＋H 2↑ 2氧化性酸 ①稀硝酸
HNO 3过量：Fe ＋4 HNO 3=== FeNO 33＋NO↑＋2H 2O Fe 过量：3Fe ＋8HNO 3 === 3FeNO 32＋2NO↑＋4H 2O ②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CuSO 4溶液：Fe ＋Cu 2+ === Fe 2+＋Cu 2与FeCl 3溶液：Fe ＋2Fe 3+=== 3Fe 2+ 二、铁的氧化物
注：
1、FeO 、Fe 3O 4与氧化性的酸反应时;其中的+2价的铁会氧化；
2、Fe 2O 3与HI 反应时;Fe 3+会氧化I - 三、铁的氢氧化物 化学式 FeOH 2 Fe OH 3 色态 白色固体
红褐色固体
与盐酸反应
FeOH 2+2H +=Fe 2++2H 2O
FeOH 3+3H +=Fe 3++3H 2O
铁的氧化物 FeO Fe 2O 3 Fe 3O 4 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+H2O Fe 2O 3+6HCl=2FeCl 3+3H 2O
Fe 3O 4+8HCl=FeCl 2+2FeCl 3+4H 2O 铁的氧化物与CO 反应
Fe x O y +yCO
高　温
xFe+yCO 2
受热分解——2FeOH3错误!Fe2O3＋3H2O
制备FeSO4+2NaOH
=FeOH2↓+Na2SO4FeCl3+3NaOH =Fe OH3+3NaCl
二者的关系空气中;FeOH2能够非常迅速地被氧气氧化成FeOH3;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：
4FeOH2＋2H2O＋O2=== 4FeOH3
注：制备FeOH2时;采取哪些措施可防止FeOH2被氧化
提示：①配制溶液的蒸馏水加热煮沸;除去O2
②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FeOH2具有很强的还原性;易被氧化为FeOH3;在实验室中制备FeOH2;并使FeOH2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－===FeOH2↓
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FeOH2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FeOH2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FeOH2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FeOH2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FeOH2沉淀能较长时间保持白色;理由是___________..
答案：1稀H2SO4和铁屑
2NaOH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2 mL左
右的稀盐酸;再加入2 mL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0.05 g;实验室现有以下两种不同浓度的盐酸;你选择填“A”或“B”________..
A．1.1 mol·L－1B．10 mol·L－1
答案：1Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑;2Na＋2H2O＋FeCl2===FeOH2↓＋2NaCl＋H2↑
也可写成3个：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑;2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑;
2NaOH＋FeCl2===FeOH2↓＋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4A
方法三电解法
4、利用电解实验可以制得纯净的FeOH2白色沉淀;如图所示;已知
两电极的材料分别为石墨和铁..
1a电极的材料应为;电极反应式为___________..
2电解液c可以是__________填编号..
A．纯水B．NaCl溶液
C．NaOH溶液D．CuCl2溶液
3d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FeOH2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：1Fe Fe－2e-=Fe2+
2BC
3隔绝空气;防止生成的FeOH2被氧化；加热煮沸;排出溶解的O2
4BC
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 、I 2;非氧化性酸
如盐酸、稀H2SO4;不活泼金属的盐溶液如CuSO 4溶液;FeCl 3溶液反应;都可实现这种转化． 例如：Fe ＋CuSO 4 === Cu ＋Fe SO 4；Fe ＋2FeCl 3 ===3FeCl 3；Fe+2H +=Fe 2++H 2↑. 2. Fe 2+―→Fe
比较活泼的金属如Al 、Zn 、CO 、H 2、C 等能从亚铁化合物中置换出铁来．
例如：FeCl 2＋Zn === ZnCl 2＋Fe ；FeO ＋H 2　
∆Fe ＋H 2O. 3．Fe ―→Fe 3+
铁与强氧化剂;如Cl 2、H 2O 2、KMnO 4H +、HNO 3、浓H 2SO 4在一定条件下反应都会实现这种转化．
例如：2Fe ＋3Cl 22FeCl 3.
4．Fe 3+―→Fe
可通过较强还原剂实现;如Al 、Zn 、CO 、H 2等．例如：
Fe 2O 3＋3CO
∆2Fe ＋3CO 2；Fe 2O 3＋2Al
　高温 2Fe ＋Al 2O 3；
2FeCl 3＋3Zn ===2Fe ＋3ZnCl 2. 5．Fe 2+―→Fe 3+
亚铁盐与强氧化剂反应;如Cl 2、Br 2、HNO 3、浓硫酸、H 2O 2、KMnO 4H ＋
等． 例如：2FeCl 2＋Cl 2===2FeCl 3. 6．Fe 3+―→Fe 2+
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：2 Fe 3+＋S 2-=== 2Fe 2+＋S ↓；2Fe 3+＋Cu === 2Fe 2+＋Cu 2+； 2Fe 3+＋Fe ===3Fe 2+；2Fe 3+＋2I - === 2 Fe 2+＋I 2 应用“铁三角”关系;可以解决相关问题： 1判断离子共存
①Fe 2+、Fe 3+均水解;与HCO 3-、AlO 2-、CO 32-等因水解相互促进在溶液中不能大量共存.. ②Fe 3+与S 2-、I -、HS -、SO 32-;Fe 2+与NO 错误!H +、ClO -、MnO 错误!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
①Fe 2+ Fe 3+：加Fe 粉过滤； ②FeCl 3 FeCl 2：加氯水或H 2O 2； ③FeCl 2CuCl 2：加Fe 粉;过滤． 五、Fe 2+、Fe 3+的检验 1、溶液的颜色
含有Fe 2+、的溶液显浅绿色 含有Fe 3+的溶液显棕黄色 2、用KSCN 溶液和氯水 1流程：
2有关反应：Fe 3+＋3SCN - === FeSCN 3红色 2Fe 2+＋Cl 2 === 2Fe 3+＋2Cl - 3、用NaOH 溶液 1流程：
2有关反应：Fe 3+＋3OH - === FeOH 3↓红褐色 Fe 2+＋2OH - === FeOH 2↓白色沉淀 4FeOH 2＋O 2＋2H 2O === 4FeOH 3 六、铁盐溶液的配制、保持
1、FeCl 3溶液：加酸;抑制Fe 3+的水解
Fe3+＋3H2O FeOH3↓+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FeOH3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＞S
2、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FeOH3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..
2、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FeOH2;F为FeOH3.
答案：1FeOH2FeOH3NaAlO2
2①Fe3O4＋8HCl === FeCl2＋2FeCl3＋4H2O
②4FeOH2＋O2＋2H2O === 4FeOH3
③Al2O3＋2NaOH === 2NaAlO2＋H2O。