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1、第8讲 铁及其化合物,一、铁的存在与性质 1.铁位于元素周期表中第 四 周期第 族,是一种应用最广 泛的过渡金属元素;铁元素是一种变价金属元素,通常显+2价、+3价,其 原子结构示意图为 。,教材研读,2.物理性质 铁是 银白 色金属,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。 3.化学性质 Fe,自测1 判断正误,正确的划“”,错误的划“”。 (1)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸 ( ) (2)将一定量的铁、铜的混合物加入100 mL 0.1 molL-1的FeCl3溶液中, 充分反应后,溶液中有固体剩余,则剩余的固体中一定含有铜,可能含有 铁 ( ) (3)Fe
2、与Cl2、Br2、I2反应均生成+3价的Fe ( ) (4)Fe与Cl2在点燃条件下反应,Cl2过量时生成FeCl3,Fe过量时生成FeCl2 ( ) (5)Fe与稀HNO3反应,无论生成Fe(NO3)3、Fe(NO3)2,还是二者的混合物, 被还原的HNO3总是占参与反应的HNO3的 ( ) (6)将水蒸气通过灼热的铁粉,铁与水在高温下反应,粉末变红 ( ) (7)1 mol Cl2和Fe反应生成FeCl3转移电子数为3NA ( ),自测2 铁元素是典型的变价金属元素,它在化合物中主要表现为+2价 和+3价,请归纳总结: (1)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成+2价? (2)Fe单质通常与哪
3、些氧化剂反应生成+3价?,答案 (1)Fe Fe2+:铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2)、非氧 化性酸(如盐酸、稀硫酸)和不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应,都 可实现这种转化。例如:Fe+S FeS、2H+Fe Fe2+H2、Cu2+ Fe Fe2+Cu。 (2)Fe Fe3+:铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3)在一定条件下反应可实现 这种转化。例如:2Fe+3Cl2 2FeCl3、Fe+4HNO3(稀) Fe(NO3)3+ NO+2H2O。,二、铁的重要化合物 1.铁的氧化物,2.铁的氢氧化物,3.亚铁盐和铁盐 (1)亚铁盐 含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有氧化性,
4、又有还原性,Fe2+与Zn、Cl2反 应的离子方程式分别为Zn+Fe2+ Zn2+Fe, 2Fe2+Cl2 2Fe3+ 2Cl- 。 (2)铁盐 a.氧化性 含有Fe3+的溶液呈 棕黄 色,Fe3+具有氧化性,Fe3+与Fe、Cu反应的离 子方程式分别为2Fe3+Fe 3Fe2+,2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+。 b.特性 含有Fe3+的溶液遇到KSCN溶液时变成 红 色。,自测3 判断正误,正确的划“”,错误的划“”。 (1)磁性氧化铁溶于稀硝酸:3Fe2+4H+N 3Fe3+NO+2H2O ( ) (2)因为Fe3+具有氧化性,所以可以用KSCN溶液鉴别Fe3+ ( ) (3)因为Fe
5、3+有氧化性,所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜 ( ) (4)在“硫酸亚铁铵的制备”实验中,为了得到硫酸亚铁铵晶体,应小火 加热蒸发皿,直到有大量晶体析出时停止加热 ( ) (5)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3 ( ) (6)过量的Fe粉中加入稀HNO3,充分反应后,滴入KSCN溶液,溶液呈红色, 说明稀HNO3将Fe氧化为Fe3+ ( ),自测4 (1)除去FeCl3溶液中的Fe2+有哪些措施? (2)Fe3+转化为Fe2+的实验方法有哪些? (3)Fe2+与N 能否大量共存?若向其中再加入少量盐酸,情况如何? (4)如何证明Fe3O4中既有+2价铁又有+3价铁
6、?,答案 (1)通入氯气或氧气;加入氯水;加入H2O2等。 (2)加入铁粉或铜粉;加入NaI溶液;加入Na2S溶液等。 (3)在中性条件下,Fe2+与N 能大量共存,但在酸性条件下,N 能将Fe2+ 氧化成Fe3+而不能大量共存。 (4)取一定量Fe3O4溶于稀硫酸,形成溶液,分别取该溶液于两支试管中,一 支试管中加入KSCN溶液,溶液变红,说明含有Fe3+,证明Fe3O4中有+3价 铁;另一支试管中加入酸性KMnO4溶液,紫红色褪去,说明含有Fe2+,证明 Fe3O4中有+2价铁。,考点突破,考点一 铁及其化合物之间的相互转化,考点三 Fe(OH)2的制备方法(教师用书专用),考点二 Fe2
7、+与Fe3+的检验,1.“铁三角”转化关系 (1)Fe Fe2+ 铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2)、非氧化性酸溶液(如盐酸、,考点一 铁及其化合物之间的相互转化,稀H2SO4)、不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应: Fe+S FeS Fe+2H+ Fe2+H2 Fe+CuSO4 Cu+FeSO4 (2)Fe2+ Fe3+ 亚铁盐与强氧化剂如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、KMnO4(H+)、H2O2等 反应。 2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl- 2Fe2+H2O2+2H+ 2Fe3+2H2O 3Fe2+4H+N 3Fe3+NO+2H2O (3)Fe3+ Fe,可通过较强还
8、原剂实现,如Al、CO、H2等。 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3 (4)Fe Fe3+ 铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3)在一定条件下反应可实现该转化。 2Fe+3Cl2 2FeCl3 (5)Fe3+ Fe2+ 铁盐溶液与某些还原剂(如Fe、Cu、I-、S2-等)反应。 2Fe3+S2- 2Fe2+S 2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+ 2Fe3+Fe 3Fe2+,2Fe3+2I- 2Fe2+I2 (6)Fe2+ Fe 亚铁化合物与比较活泼的金属(如Al、Zn)、CO、H2、C等反应。 FeCl2+Zn ZnCl2+Fe FeO+H2 Fe+H2O
9、 2.“铁三角”的应用 (1)判断离子共存 Fe2+ N (H+)、ClO-、Mn (H+)(因氧化还原反应)。 Fe3+ S2-、I-、S 、HS-(因氧化还原反应)。 Fe2+、Fe3+ HC 、C 、Al 等(因双水解反应)。 (2)除杂(括号中为杂质),Fe2+(Fe3+):加过量铁粉,过滤。 FeCl3(FeCl2):加氯水或H2O2溶液。 FeCl2(CuCl2):加过量铁粉,过滤。 Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2):加过量强碱溶液,过滤。 Cu2+(Fe3+):加CuO或Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3调节pH至3.7左右。 (3)盐溶液的保存,(4)物质制
10、备 特别提示 Fe2+具有较强的还原性;Fe3+水解能力强,pH3.7时,Fe3+几乎 完全水解生成Fe(OH)3沉淀。欲除去某溶液中含有的Fe2+杂质,一般先向 溶液中加入氧化剂(如H2O2),将Fe2+氧化为Fe3+,然后加碱或盐调节pH,使 Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去。,典例1 实验: 0.005 molL-1 FeCl3溶液和0.015 molL-1 KSCN溶液各1 mL混合得到红 色溶液a,均分溶液a置于b、c两支试管中; 向b中滴加3滴饱和FeCl3溶液,溶液颜色加深; 再向上述b中溶液中滴加3滴1 molL-1 NaOH溶液,溶液颜色变浅且出 现浑浊; 向c中逐渐滴加
11、1 molL-1 KSCN溶液2 mL,溶液颜色先变深后变浅。 下列分析不正确的是 ( ) A.实验中增大Fe3+浓度使平衡Fe3+3SCN- Fe(SCN)3正向移动 B.实验中发生反应:Fe3+3OH- Fe(OH)3,C.实验和中溶液颜色变浅的原因相同 D.实验、均可说明浓度改变对平衡移动的影响,C,答案 C 中OH-消耗Fe3+,使Fe3+浓度减小,导致平衡逆向移动,溶液颜 色变浅;中加入KSCN溶液,引入了SCN-和水,开始时SCN-浓度增大为 主要因素,平衡右移,溶液颜色加深,一段时间后,溶液体积变化为主要因 素,因此溶液颜色又变浅。,1-1 下列说法正确的是 ( ) A.将稀硝酸
12、加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液,现象是有气体 生成,溶液呈红色,原因是稀硝酸将Fe氧化为Fe3+ B.将铜粉加入1.0 mol/L Fe2(SO4)3溶液中,现象是溶液变蓝、有黑色固体 出现,原因是金属铁比铜活泼 C.FeCl3溶液可用于铜质印刷电路板制作,是因为FeCl3能从含Cu2+的溶液 中置换出铜 D.室温下,能将浓硫酸盛放在铁桶中,D,答案 D A项,过量铁粉与稀硝酸充分反应后,铁最终转化为Fe2+,滴加 KSCN溶液后不出现红色;B项,铜粉与Fe2(SO4)3溶液发生反应2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+,不会有黑色固体出现;C项,FeCl3与Cu2+不反应,制作电路
13、板的原理为Fe3+能腐蚀铜,发生反应2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+;D项,室温 下,Fe遇浓H2SO4钝化,可用铁桶盛放浓H2SO4。,1-2 用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜,向所得的溶液中加入铁粉。 对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是 ( ) A.若无固体剩余,则溶液中一定有Fe3+ B.若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出 C.若有固体存在,则溶液中一定有Fe2+ D.若溶液中有Fe2+,则一定有Cu析出,C,答案 C A项,无固体剩余,说明铜全部以铜离子形式存在,加入的铁粉 没有与Cu2+反应,全部与Fe3+反应,溶液中一定含有Fe2+,可能含有Fe3+;B项, 若溶液中
14、有Cu2+,加入的铁粉不足,可能只与Fe3+反应,也可能与Fe3+反应 后剩余的铁粉与部分Cu2+反应生成铜,所以可能有固体析出;C项,若有固 体存在,固体中一定有铜,可能有铁,溶液中一定含有Fe2+;D项,当加入的 铁粉较少,只发生反应Fe+2Fe3+ 3Fe2+时,不会有铜析出。,1.直接观察颜色 含Fe2+的溶液呈浅绿色,含Fe3+的溶液呈棕黄色。 2.利用显色反应 (1) (2) (3),考点二 Fe2+与Fe3+的检验,3.利用生成的氢氧化物沉淀的颜色 4.利用Fe3+的氧化性 (1) (2) (3),5.利用Fe2+的还原性 (1) (2),典例2 (2017北京海淀二模,12)向
15、FeCl3溶液中加入Na2SO3溶液,测定混 合后溶液pH随混合前溶液中c(S )/c(Fe3+)变化的曲线如下图所示。 实验发现:,.a点溶液澄清透明,向其中滴加NaOH溶液后,立即产生灰白色沉淀,滴 入KSCN溶液显红色; .c点和d点溶液中产生红褐色沉淀,无气体逸出。取其上层清液滴加 NaOH溶液后无明显现象,滴加KSCN溶液显红色。 下列分析合理的是 ( ) A.向a点溶液中滴加BaCl2溶液,无明显现象 B.b点较a点溶液pH升高的主要原因:2Fe3+S +H2O 2Fe2+S + 2H+ C.c点溶液中发生的主要反应:2Fe3+3S +6H2O 2Fe(OH)3+3H2SO3 D.
16、向d点上层清液中滴加KSCN溶液,溶液变红;再滴加NaOH溶液,红色 加深,C,答案 C A项,向a点溶液中加入NaOH溶液后有灰白色沉淀生成,说 明a点溶液中含有Fe2+,即S 和Fe3+发生了氧化还原反应,S 被氧化 为S ,S 能与BaCl2反应生成白色沉淀BaSO4;B项,a点到b点pH升高, 若反应生成H+,会使pH降低;C项,由中信息可知,c点溶液中含有Fe3+, 且有Fe(OH)3生成,所以发生的反应为可逆反应;D项,滴加NaOH溶液,溶 液中Fe(SCN)3浓度降低,红色变浅。,2-1 要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,进行如下实验操作时的 最佳顺序为 ( ) 加入足量氯水 加入足量KMnO4溶液 加入少量NH4SCN溶
