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1、金属元素及其化合物 专题3 铁及其化合物【复习目标】1.了解铁的主要性质及应用。2.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。3.以Fe2、Fe3的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。【考点过关】1.金属铁原子结构铁位于第四周期第族，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价的化合物较稳定自然界存在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。铁分布很广，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Fe2O3）、磁铁矿（主要成分是Fe3O4）、褐铁矿（主要成分是Fe2O33H2O）、菱铁矿（主要成分是FeCO3）、黄
2、铁矿（主要成分是FeS2）、钛铁矿（主要成分是FeTiO3）等物理性质铁是具有银白色金属光泽的过度元素，密度大，熔沸点高，延展性、导电性和导热性较好，能被磁铁吸引。铁是较活泼的金属化学性质与O2反应常温下，铁发生吸氧腐蚀生成铁锈，铁锈主要成分为Fe2O3铝在氧气中点燃生成Fe3O4：3Fe + 2O2Fe3O4（铁继续燃烧，火星四射）与Cl2反应2Fe + 3C122FeCl3（不论铁的量多少，与氯气反应产物都是氯化铁）与S反应Fe + SFeS（不论铁的量多少，与硫反应产物都是硫化亚铁）与水蒸气反应常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2与酸溶液反应
3、与非氧化性酸(如稀盐酸、稀H2SO4等)的反应： Fe + 2H Fe2 + H22常温下，遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化，所以可用铁制容器盛装浓硫酸或浓硝酸加热时，铝与热浓硫酸、浓硝酸反应：2Fe6H2SO4(浓)Fe2(SO4)33SO26H2O铁与稀硝酸反应不产生H2。当HNO3过量时，铁元素的存在形式为Fe3。反应原理：Fe4HNO3=Fe(NO3)3NO2H2O，当Fe过量时，铁元素的存在形式为Fe2。反应原理：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO4H2O，当时：铁元素的存在形式为Fe2和Fe3与盐溶液的反应与CuSO4溶液反应：FeCu2=Fe2Cu（置换反应）与FeCl3溶液反应
4、：2Fe3Fe=3Fe2（归中反应）制备原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石设备：高炉主要反应：还原剂的生成：CO2CO2，CO2C2CO；铁的还原：Fe2O33CO2Fe3CO2；造渣反应：CaCO3CaOCO2，CaOSiO2CaSiO3【巩固演练】下列说法正确的是 。1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2NA常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应将铁屑放入稀HNO3中，证明Fe比H2活泼用NaOH溶液可以除去氧化铁中混有的二氧化硅Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3铁的氧化物（FexO）1.52 g溶于足量盐酸中，向所
5、得溶液中通入标准状况下112 ml Cl2，恰好将Fe2+完全氧化，x值为0.80Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中一定有3价铁生成铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为3价将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中，制备Fe(OH)3胶体将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成，溶液呈红色，稀硝酸将Fe氧化为Fe3铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2解析：铁是变价金属，硝酸具有强的氧化性，所以1molFe溶于过量硝酸生成硝酸铁，反应中电子转移数目为3NA，错误；铁在常温下在浓硫酸中钝化，发生
6、了化学反应，错误；铁屑放入稀HNO3中不产生H2，而是产生NO，错误；氧化铁为碱性氧化物，二氧化硅是酸性氧化物，用氢氧化钠溶液溶解，过滤，得氧化铁固体和硅酸钠溶液，正确；因I2的氧化性较弱，故与铁反应生成为FeI2，错误；根据电子守恒可知，FexO被氧化为Fe3+转移的电子数和Cl2转移的电子数相等。标准状况下112 mL Cl2转移电子数为0.01 mol，则有：(3-)x=0.01，解得x=0.8，正确；铝Fe2O3溶于盐酸生成Fe3，当混合物中Fe不足时，溶液中仍有Fe3，当Fe足量时，溶液中无Fe3，错误；自然界中有少量铁以单质形式存在(如陨铁)，错误；铁在纯氧中燃烧产物是Fe3O4，
7、其中铁的化合价有2价和3价两种价态，错误；制备Fe(OH)3胶体，应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，错误；忽视了Fe3的氧化性，过量的Fe只能生成硝酸亚铁和NO气体，错误；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，错误。答案：2.铁的氧化物和氢氧化物（1）铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价232，3稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O（2）铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色
8、态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3（3）氢氧化亚铁的制备有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应还原性气体
9、保护法用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)【巩固演练】下列说法正确的是 。赤铁矿的主要成分是Fe3O4向红砖粉末中加入盐酸，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液23滴，溶液呈红色，说明红砖中含有氧化铁Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁Fe3O4为红棕色晶体磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为：3Fe24HNO=3Fe33H2O氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为：Fe(
10、OH)33H=Fe33H2OFe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，但能通过化合反应制取Fe(OH)3Fe(OH)2在空气中加热，可得到FeO图示装置能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀FeO投入稀H2SO4和稀HNO3中均得到浅绿色溶液向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300 mL 1 molL1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中不含Fe3。若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为2.4 g解析：赤铁矿的主要成分是Fe2O3，错误；CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3与Fe发生反应：Fe2Fe3=3Fe2，加入KSC
11、N溶液也不显红色，错误；FeCl3是强酸弱碱盐，直接加热蒸发最终得到的是氧化铁，错误；制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化，向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把长胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌，错误；Fe3O4为黑色晶体，错误；磁性氧化铁为四氧化三铁，四氧化三铁溶于稀硝酸的离子方程式为：3Fe3O428HNO=9Fe314H2O，错误；Fe2O3与HI发生氧化还原反应生成 Fe2和I2，反应的离子方程式为：Fe2O36H2I=2Fe2I2+3H2O，错误；Fe2O3不能与水化合反应生成Fe(OH)3，但4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3属于化合反应，正确；Fe(OH)2不稳定，在空
12、气中迅速反应生成Fe(OH)3，Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3，错误；由于滴加溶液过程中带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀，错误；FeO可被稀HNO3氧化生成Fe3，而FeO与稀H2SO4反应生成Fe2，错误；向混合物中加入盐酸时发生如下反应：Fe2O36HCl=2FeCl33H2O、2FeCl3Cu=CuCl22FeCl2，由题意可知：Cu与Fe2O3的物质的量相等，设二者的物质的量均为x，则有6x0.3 L1 molL10.3 mol，x0.05 mol；若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量即为氧原子的质量：0.05 m
13、ol316 gmol12.4 g，正确。答案：3. Fe2与Fe3的性质及检验（1）Fe2的性质：含有Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主。氧化性Fe2与Zn反应的离子方程式：ZnFe2=FeZn2还原性向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入氯水(或通入Cl2)，若溶液变红色，证明Fe2具有还原性。反应原理：2Fe2Cl2=2Fe32Cl向少量酸性KMnO4溶液中加入FeCl2溶液，若溶液紫红色褪去，证明Fe2具有还原性。反应原理：MnO5Fe28H=5Fe3Mn24H2O水解性Fe(OH)2是弱碱，含Fe2的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性
14、性质应用配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2的水解，加少量铁屑防止Fe2被氧化（2）Fe3的性质：含有Fe3的溶液呈棕黄色，Fe3处于铁的高价态，Fe3具有较强的氧化性。Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。氧化性向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液，再加入过量活泼金属(如Fe)，若溶液红色褪去，证明Fe3具有氧化性。反应原理：2Fe3Fe=3Fe2向FeCl3溶液中加入淀粉KI溶液，若溶液变成蓝色，证明Fe3具有氧化性。反应原理：2Fe32I=I22Fe2向FeCl3溶液中通入H2S气体，若出现黄色浑浊，证明Fe3具有氧化性。反应原理：2Fe3H2S=2Fe2S2H水解性利用Fe3易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl利用Fe3易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子利用Fe3
