铁及铁的化合物

●铁元素在周期表中的位置

铁位于第四周期第Ⅷ，铁是活泼的过渡元素，能稳定地与其他元素结合，常以氧

化物的形式存在，有赤铁矿（主要成分是Fe

2O

3

）、磁铁矿（主要成分是Fe

3

O

4

）、

褐铁矿（主要成分是Fe

2O

3

·3H

2

O）、菱铁矿（主要成分是FeCO

3

）、黄铁矿（主

要成分是FeS

2）、钛铁矿（主要成分是FeTiO

3

）等。土壤中也含铁1%～6%。铁

是地壳中最丰富的元素之一，含量为4.75%，在金属中仅次于铝。

●铁及其化合物的性质

❖物理性质

银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。❖化学性质

铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。

✧与非金属反应：

3Fe + 2O

2Fe

3

O

4

2Fe + 3C1

22FeCl

3

生成棕黄色的烟，加水振荡后，溶液显黄色．

Fe + S FeS

说明铁跟氯气、硫反应时，分别生成+2价和+3价的铁，说明氧化性：氯气＞硫．

✧与水反应：

a．在常温下，在水和空气中的O

2、CO

2

等的共同作用下，Fe易被腐蚀(铁生锈)．

b．在高温下，铁能与水蒸气反应生成H

2：3Fe + 4H

2

O(g) Fe

3

O

4

+ 4H

2

✧与酸反应：

a．与非氧化性酸(如稀盐酸、稀H

2SO

4

等)的反应．例如： Fe + 2H＋＝ Fe2＋+ H

2

↑

b．铁遇到冷的浓H

2SO

4

、浓HNO

3

时，产生钝化，因此金属铁难溶于冷的浓H

2

SO

4

或浓HNO

3

中．

✧与比铁的活动性弱的金属的盐溶液发生置换反应．

例如： Fe + Cu2＋＝ Fe2＋+ Cu

归纳：铁的化学性质及在反应后的生成物中显+2价或+3价的规律如下；

❖ “铁三角”的转化关系及应用

➢ 转化关系

➢ 在除杂方面的应用

主要成分 杂质 除杂方法

FeCl 3 FeCl 2 加氯水或H 2O 2 FeCl 2 FeCl 3 加过量铁粉后过

滤

FeCl 2

CuCl 2

加过量铁粉后过

滤

➢ 在离子共存方面的应用

①Fe 2＋与NO －3（H ＋

）、ClO －、MnO －4不能大量共存。

②Fe 与S 2－、I －、SO 2－

3不能大量共存。

➢ 在盐溶液的配制、保存方面的应用

①含Fe 2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe 2＋被氧化；加少量相应的酸，抑制Fe 2＋

水解。

②含Fe 3＋的盐溶液：加少量相应的酸，抑制Fe 3＋水解。

➢ Fe 2＋

、Fe 3＋

的鉴别方法

✧ 直接观察颜色

含Fe 3＋的溶液呈黄色，含Fe 2＋的溶液呈浅绿色。

✧ 利用显色反应

✧ 利用铁化合物沉淀的颜色

有关反应离子方程式：Fe 2＋＋2OH －

===Fe （OH ）2↓ 4Fe （OH ）2＋2H 2O ＋O 2===4Fe （OH ）3 Fe 3＋＋3OH －===Fe （OH ）3↓

✧ 利用Fe 3＋

的氧化性

① 有关离子反应方程式：2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu 2＋

②

有关离子反应方程式：2Fe 3＋＋2I －===2Fe 2＋＋I 2

✧ 利用Fe 2＋

的还原性

①

有关离子反应方程式：5Fe 2＋＋MnO －4＋8H ＋===5Fe 3＋

＋Mn 2＋＋4H 2O

②

有关离子反应方程式：2Fe 2＋

＋Br 2===2Fe 3＋＋2Br －

【课堂练习】

1. 把表面有氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中充分反应，所得溶液中的金属离子 （ ）

A . 是Fe 3+和Cu 2+

B . 是Fe 2+和Cu 2+

C . 是Fe 2+和Fe 3+

D . 只有Fe 2+

2. 在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后溶液中存在较多的阳离子是 （ ） A . Cu 2+ B .Fe 3+ C . Fe 2+ D . H +

3. 下列离子组能在溶液中大量共存的是（ ）

(A) Mg 2+ 、Fe 3+ 、SO 42- 、 I – (B) Fe 2+ 、 H + 、 Cl – 、 NO 3- (C) Na + 、 Fe 3+ 、 HCO 3- 、Cl – (D) Mg 2+ 、Fe 3+ 、SO 42- 、Cl -

● 铁的氧化物：

铁的氧化物有三种：氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁 FeO Fe 2O 3(铁红) Fe 3O 4(磁性氧化铁) 化合价 +2 +2 +2、+3 色、态 黑色粉未 红棕色粉未 黑色晶体 水溶性 均不溶于水

与非氧化性酸反应 FeO + 2H + = Fe 2+ + H 2O Fe 2O 3 + 6H + = 2Fe 3+ + 3H 2O Fe 3O 4 + 8H + = 2Fe 3+ + Fe 2+ + 4H 2O 和强氧化性酸反应 3FeO + 10HNO 3(稀) = 3Fe(NO 3)3 + NO ↑+ 5H 2O Fe 2O 3 + 6HNO 3 = 2Fe(NO 3)3 + 3H 2O 3 Fe 3O 4 + 28HNO 3 = 9 Fe(NO 3)3 + NO ↑+14H 2O 稳定性 在空气中氧化为Fe 3O 4

空气中稳定 在空气中稳定

制备 高温熔融，过量的氢氧化铁加热分解 铁在氧气中燃烧