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1、1 第 3 章第 3 讲铁及其重要化合物 李仕才 考纲要求 1 了解铁及其重要化合物的主要性质及 其应用 2 能鉴别溶液中的Fe 2 Fe3 2 考点一铁及其重要化合物的性质 1 铁 铁位于周期表中第四周期 族 是一种应用最广泛的过渡金属元素 铁元素是一种典型的变 价金属元素 1 结构 2 铁的物理性质 银白色固体 熔点较高 具有良好的导热 导电 延展性 能被磁铁吸引 3 铁的化学性质 铁元素性质活泼 有较强的还原性 主要化合价为 2 价和 3 价 3 按要求书写下列反应的方程式 Fe 与 Cl2 S反应的化学方程式 2Fe 3Cl2 点燃 2FeCl3 Fe S FeS Fe 与水蒸气的反应
2、 3Fe 4H2O g 高温 Fe3O4 4H2 与氧化性酸 如 HNO 3 的反应 写离子方程式 Fe 与过量稀HNO 3的反应 Fe NO 3 4H Fe3 NO 2H 2O Fe 与少量稀HNO 3的反应 3Fe 2NO 3 8H 3Fe2 2NO 4H 2O Fe 与 FeCl3溶液的反应 写离子方程式 Fe 2Fe 3 3Fe2 2 铁的氧化物 化学式FeO Fe2O3Fe3O4 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 2 3 2 3 稳定性不稳定稳定稳定 与 H 反应的离子方程 式 FeO 2H Fe2 H2O F
3、e2O3 6H 2Fe3 3H2O Fe3O4 8H Fe 2 2Fe 3 4H 2O 4 3 铁的氢氧化物 1 Fe OH 2是白色絮状物 易被空气中的氧气氧化生成Fe OH 3 颜色由白色变为灰绿色 最后变为红褐色 方程式为4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 2 Fe OH 3是红褐色 难溶于水的固体 在空气中久置会部分失水生成铁锈 Fe2O3 xH2O 受热易分解 方程式为2Fe OH 3 Fe2O3 3H2O 制取 Fe OH 3用可溶性铁盐与碱反应 离 子方程式 Fe 3 3OH Fe OH 3 4 亚铁盐 1 Fe 2 的氧化性和还原性 含有 Fe 2 的溶液呈浅绿
4、色 Fe 2 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 如 遇Br2 Cl2 H2O2 NO 3 H 等均表现为还原性 Fe 2 的酸性溶液与 H2O2反应的离子方程式 2Fe 2 H 2O2 2H 2Fe3 2H 2O 2 可水解 Fe OH 2是弱碱 含Fe 2 的盐 如硫酸亚铁 溶液呈酸性 配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸 抑制 Fe 2 的水解 加少量铁屑防止 Fe 2 被氧化 5 铁盐的性质及应用 1 氧化性 含有Fe 3 的溶液呈棕黄色 Fe 3 处于铁的高价态 遇 Fe Cu HI H2S 等均表 现为氧化性 Fe 3 与 S2 I HS SO2 3等具有较强还
5、原性的离子不能大量共存 Fe 3 可腐蚀印刷电路板上的铜箔 反应的离子方程式为 2Fe 3 Cu Cu2 2Fe2 2 易水解 Fe OH 3是很弱的碱 且溶度积很小 因而Fe 3 极易水解 只能存在于酸性较强 的溶液中 利用 Fe 3 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 FeCl3 3H2O Fe OH 3 胶体 3HCl 利用 Fe 3 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 Fe 3 易水解的性质 实验室配制氯化铁溶液 通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中 然后再稀释至所需浓度 Fe 3 与 HCO 3 AlO 2 C
6、O 2 3 ClO 等水解呈碱性的离子不能大量共存 5 铁及其化合物的性质及应用 1 铁位于元素周期表中第四周期 B族 2 氧化铁能与酸反应 所以可用于制作红色染料 3 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 4 用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸 5 Fe2O3与 NaOH 溶液反应可制取Fe OH 3 6 铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3 7 Fe 在足量 Cl2中燃烧生成FeCl3 在少量Cl2中燃烧生成FeCl2 8 Fe 3 有氧化性 所以 FeCl3溶液可用于回收旧电路板中的铜 9 饱和 FeCl3溶液为红褐色 Fe OH 2为灰绿色 10 既可通过复分解反应 又可
7、通过化合反应制取Fe OH 3 11 铁铝矾 Al2Fe SO4 4 xH2O 溶液呈浅绿色 具有净水作用 12 将 FeCl3溶液蒸干可得到FeCl3晶体 答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 6 1 铁有 2 3 价两种价态 单质铁与 填下列编号 下同 反应时只生成 3 价铁 与 反应时只生成 2 价铁 与 反应时既生成 2 价铁也生成 3价铁 所选试剂 Cl2 O2 H2O g S 盐酸 稀硝酸 足量 稀硫酸 CuSO4溶液 FeCl2溶液 2 FeCl3 FeCl2和 Fe OH 3是否都可以通过化合反应制取 答案都可以 2Fe 3Cl2 点燃 2FeCl3 2F
8、eCl3 Fe 3FeCl2 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 3 用下列方法可制得白色的Fe OH 2沉淀 用不含 Fe 3 的 FeSO 4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溶液时还需加入 2 除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法 3 生成白色Fe OH 2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 稀硫酸 铁屑 2 加热煮沸 3 避免生成的Fe OH 2与氧气接触而被氧化 解析 1 稀硫酸抑制Fe 2 水解 铁屑防止 Fe 2 被
9、氧化 3 Fe OH 2很容易被氧化 实验过程中要确保在无氧条件下生成 7 题组一用守恒思想判断氧化物的组成 1 2017 西南大学附属中学高三模拟 铁的常见化合价有 2 价和 3 价 据研究 铁在浓 HNO3中发生钝化时 可生成一种化学式为Fe8O11的化合物 它可以看作由FeO和 Fe2O3组成的 复杂氧化物 该化合物可以表示为 A FeO 3Fe2O3B 2FeO 3Fe2O3 C FeO 2Fe2O3D 2FeO Fe2O3 答案B 解析化合物 Fe8O11可以看作由FeO和 Fe2O3组成的复杂氧化物 设化学式为nFeO mFe2O3 则 n 2m 8 n 3m 11 解得n 2 m
10、 3 该化合物可以表示为2FeO 3Fe2O3 2 准确称取某种铁的氧化物2 88g 用足量的CO进行还原 将生成的CO2全部用足量的澄 清石灰水吸收 得到沉淀4 00g 则这种铁的氧化物为 A Fe3O4B Fe2O3 C FeO D 以上都不是 答案C 解析4 00gCaCO3沉淀的物质的量为0 04mol 则 CO CO2的物质的量也为0 04mol 增加的 氧元素为0 04mol 质量为0 04mol 16g mol 1 0 64g 铁的氧化物中氧元素质量为 0 64g 铁元素质量为2 88g 0 64g 2 24g 铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之 比为 2 24g 56g m
11、ol 1 0 64g 16g mol 1 1 1 则这种铁的氧化物的化学式为FeO 3 2018 营口质检 有一块铁的 氧化物 样品 用140mL5 0mol L 1 盐酸恰好将之完全 溶解 所得溶液还能吸收0 025molCl2 恰好使其中的Fe 2 全部转变为 Fe 3 则该样品可能 的化学式为 8 A Fe2O3B Fe3O4 C Fe4O5D Fe5O7 答案D 解析根据 2Fe 2 Cl 2 2Fe 3 2Cl 可知铁的 氧化物 样品用盐酸溶解后所得溶液中 n Fe 2 0 025mol 2 0 05mol 根据电荷守恒得2n Fe 2 3n Fe3 n Cl 则n Fe 3 0 2
12、mol 故 n Fe 2 n Fe 3 0 05 0 2 1 4 故该氧化物可表示为 FeO 2Fe2O3 即 Fe5O7 确定铁的氧化物组成的基本方法 设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m n 则氧化物中n Fe n O m 56 n 16 a b 若a b 1 1 则铁的氧化物为FeO 若a b 2 3 则铁的氧化物为Fe2O3 若a b 3 4 则铁的氧化物是Fe3O4或 FeO与 Fe2O3按物质的量之比为1 1的混合物或FeO Fe2O3 Fe3O4的混合物 其中 FeO Fe2O3物质的量之比为1 1 Fe3O4为任意值 题组二氢氧化亚铁制备方法的改进 4 下列各图示中能较长时
13、间看到Fe OH 2白色沉淀的是 填序号 9 答案 解析因为Fe OH 2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe OH 3 即4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 因此要较长时间看到Fe OH 2白色沉淀 就要排除装置中的氧气或空气 原理一样 都是先用氢气将装置中的空气排尽 并使生成的Fe OH 2处在氢气的保护中 的原理为铁作阳极产生Fe 2 与电解水产生的 OH 结合生成 Fe OH 2 且液面用汽油保护 能防止空气进入 中加苯阻止了空气进入 由于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 5 如下图所示 此装置可用来制取和观察Fe OH 2在空气中被氧
14、化的颜色变化 实验时必 须使用铁屑和6mol L 1 的硫酸 其他试剂任选 填写下列空白 10 1 B 中盛有一定量的NaOH溶液 A 中应预先加入的药品是 A 中反应的离子方程 式是 2 实验开始时先将止水夹a 填 打开 或 关闭 3 简述生成 Fe OH 2的操作过程 4 实 验 完 毕 打 开b 处 止 水 夹 放 入 一 部 分 空 气 此 时B 瓶 中 发 生 的 反 应 为 答案 1 铁屑Fe 2H Fe2 H2 2 打开 3 待 A装置反应一段时间后关闭止水夹a 将 FeSO4溶液压入 B中进行反应 4 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 解析Fe 2H Fe2
15、H 2 产生的H2将 Fe 2 压入 B 中 Fe2 2OH Fe OH 2 因为 Fe OH 2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe OH 3 即发生 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 因此 要较长时间看到Fe OH 2白色沉淀 就要排除装置中的氧气或空气 11 防止 Fe OH 2氧化的方法 1 将配制溶液的蒸馏水煮沸 驱除溶液中的氧气 2 将盛有 NaOH 溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部 并慢慢挤出NaOH 溶液 3 在亚铁盐溶液上面充入保护气 如H2 N2 稀有气体等 4 在亚铁盐溶液上面加保护层 如苯 植物油等 5 用 Fe 作阳极 石墨作阴极 电解NaO
16、H 溶液 利用新产生的Fe 2 与 OH 反应制取 12 考点二 铁三角 Fe 2 和 Fe3 的检验 1 铁三角 的转化关系 完成下列变化的离子方程式 体会Fe 2 与 Fe3 转化条件 1 将 H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀 H2S 2Fe 3 S 2Fe2 2H 2 将 FeCl3溶液滴入KI 淀粉溶液 溶液变蓝 2I 2Fe 3 I 2 2Fe 2 3 FeCl 3可溶解铁片 2Fe 3 Fe 3Fe 2 4 FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色 5Fe 2 MnO 4 8H 5Fe3 Mn2 4H 2O 13 5 将 FeCl2溶液滴入到HNO 3溶液中 有无色气体放出 3Fe 2 NO 3 4H 3Fe3 NO 2H 2O 2 Fe 2 Fe3 的检验方法 1 用 KSCN 溶液和氯水 2 用 NaOH 溶液 3 含 Fe 2 Fe3 的混合溶液中 Fe 3 Fe 2 的检验 混合溶液 滴加 KSCN 溶液 溶液变红色 说明含有Fe 3 混合溶液 滴加酸性 KMnO4溶液 KMnO 4溶液紫红色褪去 说明含有Fe 2 4 Fe 2 的特征检验方法 溶液 K3
