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.

(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 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=== Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2O Fe 过量：3Fe ＋8HNO 3 === 3Fe(NO 3)2＋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、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：