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 2Fe 3O 4.(2)Fe ＋S FeS(3) 2Fe ＋3Cl 22FeCl 3（产生棕色的烟）2、与H 2O 的反应 3Fe ＋4H 2O(g)　高温 Fe 3O 4＋4H 23、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=== Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2O Fe 过量：3Fe ＋8HNO 3 === 3Fe(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O②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、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，Fe 3+会氧化I-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：(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)。

A ．纯水 B ．NaCl 溶液 C ．NaOH 溶液 D ．CuCl 2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H 2SO 4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Na 2SO 4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)Fe Fe －2e -=Fe 2+ (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O 2 (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―→Fe 2+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 4(H +)、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 4(H ＋)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 －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①Fe 2+ (Fe 3+)：加Fe 粉过滤； ②FeCl 3 (FeCl 2)：加氯水或H 2O 2； ③FeCl 2(CuCl 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 -=== Fe(SCN)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 - === Fe(OH)3↓(红褐色) Fe 2+＋2OH - === Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O === 4Fe(OH)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Fe 3+＋3H 2O Fe(OH)3↓+3H +2、FeCl 2溶液：加酸，抑制Fe 2+的水解 加铁屑，防止Fe 2+被氧化 七、物质制备制备无水FeCl 3：在HCl 气流中加热蒸干FeCl 3溶液。

制备Fe(OH)3胶体：向沸水中加入饱和的FeCl 3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。

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。