铁系,第Ⅷ族包括9种元素: Fe Co Ni 铁系,一、铁系元素,一、铁系元素概述二、铁:常见氧化态+2和+3及不稳定氧化态+6氧化数为+2的铁的化合物,氧化数为+2的铁的化合物,1)、FeO和Fe(OH)2 FeC2O4 = FeO + CO + CO2 (隔绝空气) FeO呈碱性,溶于酸形成二价铁盐 Fe2+ + 2OH- == Fe(OH)2 (白) (隔绝空气) 2Fe(OH)2 + O2 + H2O == 2Fe(OH)3 红棕 Fe(OH)2呈两性,主要是碱性,酸性很弱,但可溶于浓碱:Fe(OH)2 + 4OH- == [Fe(OH)6]4-,氧化数为+2的铁的化合物,2)、FeSO4: Fe + H2SO4 (稀) = FeSO4 + H2 (隔绝空气) FeS2 + 7O2 + 2H2O = 2FeSO4 + 2H2SO4 (工业法) FeSO4.7H2O 浅绿色,俗称绿矾FeSO4.7H2O在空气中逐渐风化而失去一部分结晶水,加热逐渐脱水成无水FeSO4,强热则分解: 2FeSO4 = Fe2O3 + SO2 + SO3,氧化数为+2的铁的化合物,FeSO4易溶于水,且有微弱水解: Fe2+ + H2O = Fe(OH)+ + H+ 在空气中能被氧化成铁锈色的碱式盐: 2FeSO4 + 1/2O2 + H2O = 2Fe(OH)SO4 FeSO4和碱金属硫酸盐形成复盐:M2SO4.FeSO4.6H2O。
在空气中有良好的稳定性FeSO4.(NH4)2SO4.6H2O (摩尔氏盐),常被用作还原剂在定量分析中用来标定K2Cr2O7和KMnO4浓度3)、Fe(Ⅱ)的配位化合物,K4[Fe(CN)6] (低自旋),遇Fe3+立即产生名为普鲁士蓝的沉淀: K+ + Fe3+ + [Fe(CN)6]4- = KFe[Fe(CN)6,氧化数为+3的铁的化合物,1)、三氧化铁和氢氧化铁 α-Fe2O3 顺磁性的, γ-Fe2O3 铁磁性的 Fe(NO3)3,Fe2(C2O4)3 Fe3O4 FeO + Fe2O3 混合物Fe3O4(磁性氧化铁),可通过如下反应制备: 3Fe + 2O2 == Fe3O4 6FeO + O2 == 2Fe3O4 3Fe + 4H2O == Fe3O4 + 4H2,,,△,△,O2,氧化数为+3的铁的化合物,Fe(OH)3实际上是Fe2O3.nH2O,新沉淀的Fe2O3.nH2O呈两性,主要是碱性,易溶于酸中,溶于浓的强碱形成[Fe(OH)6]3-。
2)、FeCl3: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 FeCl3具共价性,熔点、沸点较低,能溶于有机溶剂,673K时,它的蒸气中有双聚分子Fe2Cl6存在:,氧化数为+3的铁的化合物,FeCl3易潮解、易溶于水FeCl3.6H2O加热水解失去HCl生成碱式盐 FeCl3在酸性溶液中是较强的氧化剂 2FeCl3 + 2KI == 2KCl + 2FeCl2 + I2 2FeCl3 + H2S == 2FeCl2 + 2HCl + S 2FeCl3 + SnCl2 == 2FeCl2 + SnCl4 SnCl2还原三价铁盐是分析化学中常用的反应 三氯化铁在某些有机反应中用作催化剂氧化数为+6的铁的化合物,Fe3+处于中间状态: FeO42- + 8H+ + 3e- = Fe3+ + 4H2O ΦAΘ=2.20V FeO42- + 4H2O + 3e- = Fe(OH)3 + 5OH- ΦBΘ=0.72V,氧化数为+6的铁的化合物,可见一般的氧化剂很难在酸性介质中把Fe3+氧化成FeO42-,在碱性介质中,ClO-就能将Fe3+氧化成FeO42-: 2Fe(OH)3 + 3ClO- + 4OH- = 2FeO42- + 3Cl- + 5H2O Fe2O3 + 3KNO3 + 4KOH = 2K2FeO4 + 3KNO2 + 2H2O,氧化数为+6的铁的化合物,向高铁酸盐溶液中加入BaCl2会析出BaFeO4沉淀,酸化时发生分解: 4FeO42- + 20H+ = 4Fe3+ + 3O2 + 10H2O,三、钴和镍,氧化数为+2和+3的钴和镍的化合物1)、氧化物和氢氧化物 在隔绝空气的条件下,加热Co(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的碳酸盐和草酸盐或硝酸盐,制得灰绿色的氧化钴CoO或暗绿色的氧化镍NiO。
CoO和NiO几乎不显两性 在空气中加热钴的碳酸盐、草酸盐或硝酸盐,分解生成黑色的Co3O4(CoO和Co2O3的混合物),纯净的Co2O3和Ni2O3没得到过三、钴和镍,Ni2+ + BrO- + OH- = β-NiO(OH) + Br- + H2O Ni2+ + ClO- + OH- = NiO2 + Cl- + H2O 向Co(Ⅱ)和Ni (Ⅱ)盐的水溶液中加碱,可以得到相应的氢氧化物Co(OH)2(粉红)和Ni(OH)2(绿)粉红色Co(OH)2在空气中慢慢地被氧化为棕褐色的Co(OH)3,Ni(OH)2稳定,不被空气中的氧所氧化 2Ni(OH)2 + 2OH- + Br2 = 2Ni(OH)3 + 2Br- Co(OH)3和Ni(OH)3在酸性介质中是强氧化剂 2Co(OH)3 + 6HCl = 2CoCl2 + Cl2 + 6H2O,化合物,。