铁和铁的化合物知识点总结

铁和铁的化合物知识点总结

[重点内容讲析]铁位于元素周期表中第4周期，第Ⅷ族，其原子结构示意图为：

其失电子情况： Fe-2e－→Fe2+或Fe-3e－→Fe3+。

因而铁是中等活动性的金属，具有可变化合价（+2或+3），在学习中，要牢牢抓住铁的变价特征。铁及其重要化合物的转化关系：

一、铁的单质化学性质

铁是比较活泼的金属，当铁跟弱氧化剂反应时：Fe-2e－=Fe2+；当跟强氧化剂反应时：Fe-3e－=Fe3+。1．铁跟氧气等其它非金属单质的反应：

3Fe+2O2Fe3O4 （一定要注意产物）

2Fe+3Cl22FeCl3 2Fe+3Br2=2FeBr3

Fe+I2=FeI2 Fe+S FeS 3Fe+C Fe3C

2．铁跟水的反应：2Fe+4H2O Fe3O4+4H2↑（注意产物也是Fe3O4）

在此也可以有意识地总结金属与水反应的基本规律。

3．铁跟酸的反应：

①与非氧化性酸：Fe+2H+=Fe2++H2↑

②与强氧化性酸：Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O

铁和冷浓硝酸、冷浓H2SO4发生钝化，但在加热条件下，钝化作用立即遭到破坏：

Fe+6HNO3(浓)Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2↑+3H2O

4．铁和某些盐溶液的作用：

Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+

这些反应在除杂、鉴别等方面都有一定作用，要理论联系实际，领会和理解反应实质。

二、铁的氧化物

铁的氧化物FeO Fe3O4Fe2O3

铁的化合价+2价+2价(1/3)，+3价(2/3) +3价

俗称——磁性氧化铁铁红

状态和颜色黑色固体黑色晶体红棕色固体

与H2O的关系不反应，不溶解

与非氧化性酸的反应FeO+2H＋=Fe2++H2O Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O 氧化性高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原

还原性被热空气氧化成Fe3O4等可被氧化性酸、盐等氧化一般不再被氧化

主要用途——炼铁炼铁、作热剂、颜料

说明

Fe3O4可以看作由FeO、Fe2O3所组成的化合物，其中是Fe2+，是Fe3+

三、铁的氢氧化物

1．Fe(OH)2可由易溶性的亚铁盐跟碱溶液起反应制得。Fe(OH)2为白色絮状沉淀，易被空气中O2迅速氧化成Fe(OH)3。因此，白色絮状沉淀能迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。

Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

制备时：

（1）要将滴管口插入硫酸亚铁液面下，再滴入NaOH溶液；

（2）配液时可用加热的方法尽可能除去溶解氧；

（3）可在液面加少许汽油或苯等有机溶剂，以隔绝空气。

2．Fe(OH)3可由易溶性的铁盐跟碱液起反应制得。Fe(OH)3为红褐色沉淀，可溶于强酸，受热易分解。 Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓，Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O，2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O

四、“铁三角”关系：

1．

这三种转化是在有氧化剂的条件下进行的。

①Fe→Fe2+需要较弱的氧化剂，如S、Cu2+、Fe3+、H+（稀H2SO4、盐酸）等。

②Fe→Fe3+和Fe2+→Fe3+需要强的氧化剂：

实现Fe→Fe3+，可选用Cl2、Br2、浓H2SO4(足量)、HNO3(足量)、KMnO4等强氧化剂。注意在用浓H2SO4或浓HNO3反应时，需加热，否则Fe钝化。

实现Fe2+→Fe3+可选用O2、Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4(H+)溶液等。

（注意Cl2与FeBr2溶液反应情况：①若Cl2通入FeBr2溶液，Cl2不足时，2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-；

②Cl2足量时，2Fe2++4Br-+3Cl2=2Fe3++2Br2+6Cl-。）

2．

这三种转化是在有还原剂存在的条件下进行的。

①Fe2+→Fe，可选用的还原剂为在金属活动性顺序表中排在铁前的金属（如Zn、Al等），或者用碳、CO、H2等。K、Ca、Na等活泼金属在溶液中不能完成此转化，因为它们在水溶液中先与水反应。

②Fe3+→Fe，需用H2、CO、Al等强还原剂。如炼铁：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，铝热反应：Fe2O3+2Al

Al2O3+2Fe。

③Fe3+→Fe2+，实现此转化可选用的还原剂如Zn、Fe、Al、Cu、H2S（或S2-）、I-、SO32-等。

Fe+2Fe3+=3Fe2+，2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+（铁盐腐蚀印刷电路板），2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+，

2Fe3++2I-=I2+2Fe2+。

注意：Fe3+S↓，Fe2+无变化。

五、重点化学实验现象：

（注意这些反应的化学方程式和离子方程式）

六、Fe2+、Fe3+的鉴别常用方法：

1、KSCN法：加入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液，呈血红色的是Fe3+溶液，而Fe2+的溶液无此现象。这是鉴别时最常用、最灵敏的方法。Fe3++SCN-=[Fe(SCN)]2+。

2．碱液法：取两种溶液分别通入NH3或加入氨水或碱液，生成红褐色沉淀的是Fe3+的溶液，生成白色沉淀并迅速变为灰绿色，最后变成红褐色沉淀的是Fe2+的溶液。沉淀颜色变化原因为：

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。

3．H2S法：通入H2S气体或加入氢硫酸，有浅黄沉淀析出的是Fe3+溶液，而Fe2+溶液不反应。

4．淀粉KI试纸法：能使淀粉KI试纸变蓝的是Fe3+溶液，Fe2+溶液无此现象。

5．KMnO4法：分别加入少量KMnO4(H+)溶液，振荡，能使KMnO4溶液褪色的是Fe2+溶液，不褪色的是Fe3+溶液。

[典型例题]例1．在含ng HNO3的稀溶液里加mg铁粉，铁完全溶。假设有g HNO3被还原，则n∶m 可能是：（）

A、1∶1

B、2∶1

C、3∶1

D、9∶2

分析：本题是一道需讨论计算的选择题。要满足题目中所给条件，有三种情况：

①Fe足量全部生成Fe(NO3)2，则：3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O，=3

②HNO3足量，Fe都生成Fe(NO3)3，则：Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O，=

若反应产物中既有Fe(NO3)2，又有Fe(NO3)3，则3<<

通过此题可看出，铁与硝酸反应时，要注意HNO3的浓度及各自物质的量，条件不同，产物不同，应注意讨论。答案：CD

例2．将纯铁丝5.21g溶于过量的稀H2SO4，在加热条件下，用2.53gKNO3去氧化溶液中的Fe2+。待反应完成后，NO3-只被还原成一种产物。溶液中剩余的Fe2+尚需12.0moL 0.3mol/L的KMnO4溶液将其完全氧化。已知MnO4-的还原产物为Mn2+，通过计算确定NO3-的还原产物为（）

A、N2O

B、NO

C、NO2

D、NH3

分析：

此题涉及了多个氧化还原反应，如用化学方程式求解，将十分复杂。电子得失守恒法将其化繁为简，此法在氧化还原的判断、计算中有广泛应用。具体解法如下：

还原剂是Fe2+：Fe2+～Fe3+～失1e－，n(失e－)=n(Fe2+)=mol；

氧化剂为MnO4- 和NO3-：MnO4-～Mn2+～5e－，

n(MnO4- 得e－)=5n(MnO4-)=5×0.012L×0.3mol/L=0.018mol，所以1mol NO3- 得电子数应为：

=3，∴还原产物为NO。

答案：B

例3．将27.2g Fe与Fe2O3的混合物投入足量的稀H2SO4中，反应完毕后，共放出H2 2.24L（标况），在溶液中滴入KSCN溶液后不显红色，则混合物中Fe和Fe2O3的质量各是多少？

分析：

根据题目内容，本题所涉及的化学反应有：