铁及其重要化合物

1、铁及其重要化合物铁及其重要化合物1.铁的氧化物铁的氧化物2.铁的氢氧化物铁的氢氧化物3.铁盐与亚铁盐铁盐与亚铁盐(1)亚铁盐亚铁盐含有含有Fe2+的溶液呈的溶液呈浅绿浅绿色色,Fe2+既有既有氧化氧化性性,也有也有还原还原性性,与与Zn Cl2反应的离子方程式分别反应的离子方程式分别为为:Zn+Fe2+=Fe+Zn2+,2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl- (2)铁盐铁盐氧化性氧化性含有含有Fe3+的溶液呈的溶液呈棕黄棕黄色色,Fe3+具有氧化性具有氧化性,与与Cu I-反应的离反应的离子方程式分别为子方程式分别为:2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,2Fe3+2I-=2Fe2+I2 特性特性

2、含有含有Fe3+的盐溶液遇的盐溶液遇KSCN溶液时变成溶液时变成红红色色,反应的离子方程反应的离子方程式是式是Fe3+3SCN- Fe(SCN)3 重点探究重点探究一一 铁及其化合物的相互转化关系铁及其化合物的相互转化关系1.FeFe2+铁与氧化性比较弱的非金属铁与氧化性比较弱的非金属(如如S I2) 非氧化性酸非氧化性酸(如盐酸如盐酸 稀稀H2SO4) 不活泼金属的盐溶液不活泼金属的盐溶液(如如CuSO4溶液溶液)反应反应,都可实现这种转化都可实现这种转化 例如例如:Fe+CuSO4 =Cu+FeSO4;Fe+S=FeS;Fe+2H+=Fe2+H2 2.Fe2+Fe比较活泼的金属比较活泼的金

3、属(如如Al Zn) CO H2 C等能从亚铁化合物等能从亚铁化合物中置换出铁来中置换出铁来 例如例如:FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe; FeO+H2 Fe+H2O 3.FeFe3+铁与强氧化剂铁与强氧化剂,如如Cl2 H2O2 KMnO4(H+) HNO3 浓浓H2SO4在一定条件下反应都会实现这种转化在一定条件下反应都会实现这种转化 例如例如: 2Fe+3Cl2 2FeCl3 4.Fe3+Fe可通过较强还原剂实现可通过较强还原剂实现,如如Al Zn CO H2等等,如如Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2;Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3;2FeCl3+3Zn=2Fe+3ZnCl

4、2 点燃5.Fe2+Fe3+亚铁盐与强氧化剂反应亚铁盐与强氧化剂反应,如如Cl2 Br2 HNO3 浓硫酸浓硫酸 KMnO4(H+) H2O2等等 例如例如:2FeCl2+Cl2=2FeCl3 6.Fe3+Fe2+铁盐溶液与比较强的还原剂反应铁盐溶液与比较强的还原剂反应,如如Fe Cu 碘化物碘化物 硫化硫化物等物等 例如例如:2Fe3+S2-=2Fe2+S;2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+;2Fe3+Fe=3Fe2+;2Fe3+2I-=2Fe2+I2 特别提醒特别提醒:Fe2+具有氧化性和还原性具有氧化性和还原性,但主要表现还原但主要表现还原性性;Fe3+具有较强的氧化性具有较强的氧化性,

5、与与S2- I- 等能发生氧化等能发生氧化还原反应还原反应 Fe3+是典型的弱碱阳离子是典型的弱碱阳离子,与与 等在溶液中等在溶液中发生水解相互促进反应发生水解相互促进反应 亚铁盐亚铁盐 铁盐的存放方法铁盐的存放方法:亚铁盐溶液亚铁盐溶液加入少量铁屑加入少量铁屑以防止以防止Fe2+被氧化被氧化 铁盐溶液铁盐溶液加入少量相应的酸溶液加入少量相应的酸溶液以防止以防止Fe3+水解水解 23SO23CO2AlO【例例1】根据下列框图回答问题根据下列框图回答问题(答题时答题时,方程式中的方程式中的M E用所对应的用所对应的元素符号表示元素符号表示):(1)写出写出M溶于稀溶于稀H2SO4和和H2O2混合

6、液的化学方程式混合液的化学方程式: _ (2)某同学取某同学取X的溶液的溶液,酸化后加入酸化后加入KI淀粉溶液淀粉溶液,变为蓝色变为蓝色 写写出与上述变化过程相关的离子方程式出与上述变化过程相关的离子方程式: _, _ (3)写出写出Cl2将将Z氧化为氧化为K2EO4的化学方程式的化学方程式: _ Cu+H2O2+H2SO4=CuSO4+2H2O4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O2Fe3+2I-=2Fe2+I210KOH+3Cl2+2Fe(OH)3=2K2FeO4+6KCl+8H2O 解析解析:M为红色金属为红色金属,与酸反应得蓝色溶液与酸反应得蓝色溶液,推知推知M为为Cu 由由Y中加

7、中加KSCN得红色溶液得红色溶液,确定确定Y中含有中含有Fe3+,从而确定从而确定E为为Fe M为为Cu,X为为FeSO4,Y为为Fe2(SO4)3,Z为为Fe(OH)3,K2EO4为为K2FeO4 FeSO4溶液酸化后加入溶液酸化后加入KI淀粉溶液变蓝色淀粉溶液变蓝色,说明有说明有I2生成生成 其其变化过程中相关离子方程式为变化过程中相关离子方程式为4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O,2Fe3+2I-=2Fe2+I2 【方法归纳方法归纳】 (1)M为红色金属为红色金属,MSO4溶液为蓝色溶液为蓝色, 则则M为为Cu (2)Y 红色溶液红色溶液,含含Fe3+,E为为Fe (3)氧化性氧

8、化性:Fe3+Cu2+Fe2+ KSCN类比迁移类比迁移1.向一定量的向一定量的FeO Fe Fe3O4的混合物中加入的混合物中加入100 mL 1 mol/L的盐酸的盐酸,恰好使混合物完全溶解恰好使混合物完全溶解,放出放出224 mL(标准状标准状况况)的气体的气体,在所得溶液中加入在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现溶液无血红色出现 若用足量的若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物在高温下还原相同质量的此混合物,能得到能得到铁的质量是铁的质量是( )A.11.2 gB.5.6 gC.2.8 gD.无法计算无法计算答案答案:C解析解析:依题意依题意,恰好反应溶液中只存在恰好反应溶液

9、中只存在FeCl2,根据元素守恒法根据元素守恒法,可建立关系可建立关系n(Fe)=n(Fe2+)= n(Cl-)= n(HCl)= 0.1 L1 mol/L=0.05 mol,m(Fe)=2.8 g 121212重点探究重点探究二二 Fe2+和和Fe3+的检验的检验1.Fe2+的检验的检验方法一方法一:在被检验的溶液中在被检验的溶液中,滴加滴加KSCN溶液溶液,无现象无现象,再通入再通入Cl2,若变成红色溶液若变成红色溶液,说明有说明有Fe2+存在存在(鉴别时不能先通氯气鉴别时不能先通氯气) 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-Fe3+3SCN- Fe(SCN)3(红色红色)方法二方法二:在被

10、检验的溶液中加碱在被检验的溶液中加碱,产生白色絮状沉淀产生白色絮状沉淀,很快白色很快白色絮状沉淀转变成灰绿色絮状沉淀转变成灰绿色,最终变为红褐色最终变为红褐色,证明有证明有Fe2+存在存在 Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32.Fe3+的检验的检验方法一方法一:加入加入NaOH等碱溶液等碱溶液,生成红褐色沉淀生成红褐色沉淀 Fe3+3OH-=Fe(OH)3(红褐色红褐色)方法二方法二:加入加入KSCN溶液溶液,溶液变为红色溶液变为红色 特别提醒特别提醒:Fe2+具有较强的还原性具有较强的还原性,Fe3+具有较强的氧化性具有较强的氧化性,也也具有较

11、强的水解能力具有较强的水解能力,实际上实际上pH4时时,Fe3+即可形成即可形成Fe(OH)3沉淀沉淀 欲除去某溶液中含有的欲除去某溶液中含有的Fe2+杂质时杂质时,一般先一般先向该溶液中加入氧化剂向该溶液中加入氧化剂(如如H2O2),使使Fe2+氧化为氧化为Fe3+,然后然后通过加碱液调节通过加碱液调节pH,使使Fe3+转化为转化为Fe(OH)3沉淀除去沉淀除去 【例例2】下列有关实验的说法正确的是下列有关实验的说法正确的是( )A.除去铁粉中混有的少量铝粉除去铁粉中混有的少量铝粉,可加入过量的氢氧化钠溶液可加入过量的氢氧化钠溶液,完全反应后过滤完全反应后过滤B.可用如上图所示装置以硫化亚铁

12、与稀硫酸为原料制取可用如上图所示装置以硫化亚铁与稀硫酸为原料制取 净净化化 收集硫化氢气体收集硫化氢气体C.欲制备欲制备Fe(OH)3胶体胶体,可向盛有沸水的烧杯中滴加可向盛有沸水的烧杯中滴加FeCl3饱饱和溶液并长时间煮沸和溶液并长时间煮沸D.离子检验的常用方法有三种离子检验的常用方法有三种:检验方法检验方法沉淀法沉淀法显色法显色法气体法气体法含义含义反应中有沉淀产生或溶解反应中有沉淀产生或溶解反应中有颜色变化反应中有颜色变化反应中有气体产生反应中有气体产生可采用显色法检验可采用显色法检验Fe3+答案答案:AD解析解析:除去铁粉中混有的少量铝粉除去铁粉中混有的少量铝粉,可加入过量的可加入过量

13、的NaOH溶液溶液,完全反应后过滤完全反应后过滤,利用利用Al溶于溶于NaOH而而Fe不溶不溶,A选项正选项正确确;B中中H2S不能用浓不能用浓H2SO4干燥干燥,B选项错误选项错误;C中中Fe(OH)3胶体长时间煮沸会聚沉胶体长时间煮沸会聚沉,C选项错误选项错误;D中可用中可用KSCN溶液遇溶液遇Fe3+显红色来检验显红色来检验Fe3+存在存在 【方法归纳方法归纳】 本题以实验型选择题的方式考查本题以实验型选择题的方式考查“铁铁”的基的基本实验操作本实验操作,只有掌握好每一个实验细节只有掌握好每一个实验细节,才能把握好每一才能把握好每一个操作个操作 类比迁移类比迁移2.将下列四种铁的化合物溶

14、于稀盐酸将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸,滴加硫氰化钾溶液没有滴加硫氰化钾溶液没有颜色变化颜色变化,再加入氯水即呈红色的是再加入氯水即呈红色的是( )A.FeSB.Fe2O3C.FeCl3D.Fe3O4答案答案:A解析解析:由题意可知由题意可知:A中的中的Fe2+与与SCN-结合没有颜色改变结合没有颜色改变,但通但通 入入Cl2后发生反应后发生反应,生成生成Fe3+,溶液变为红色溶液变为红色: 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-, 答案为答案为A 32FeSCNFe(SCN),难点探究难点探究四四 有关铁与硝酸反应的计算问题有关铁与硝酸反应的计算问题1.硝酸的作用及其量的确定硝酸的作用及其量的

15、确定铁与硝酸的反应中铁与硝酸的反应中,一是氧化剂作用一是氧化剂作用,二是酸性作用二是酸性作用 作为氧作为氧化剂的硝酸可以根据氧化还原反应中得失电子守恒的方法化剂的硝酸可以根据氧化还原反应中得失电子守恒的方法确定确定,作为酸性作用的可以通过金属铁的物质的量确定作为酸性作用的可以通过金属铁的物质的量确定,即即铁的物质的量乘铁显示的化合价铁的物质的量乘铁显示的化合价 2.铁与稀铁与稀HNO3反应反应随着两者量的不同随着两者量的不同,生成氧化产物亦不同生成氧化产物亦不同,可用讨论方法确定可用讨论方法确定 Fe+4HNO3(稀稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2OFe+2Fe(NO3)3=3Fe(NO3

16、)22+可得可得:3Fe+8HNO3(稀稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O(1)当当 时时,硝酸过量硝酸过量,按式计算按式计算 (2)当当 时时,铁过量铁过量,按式计算按式计算 (3)当当 时时,可依据或进行计算可依据或进行计算 无论二者的量如何变化无论二者的量如何变化,铁与稀铁与稀HNO3反应反应,被还原的被还原的HNO3与与参加反应的参加反应的HNO3的物质的量之比总是的物质的量之比总是1 4 3.铁与浓铁与浓HNO3反应反应常温下铁与浓常温下铁与浓HNO3发生钝化发生钝化 在加热条件下在加热条件下,二者应生成二者应生成NO2,Fe+6HNO3(浓浓) Fe(NO3)3+3NO2+

17、3H2O 但随着但随着反应的进行硝酸变稀反应的进行硝酸变稀,就会有就会有NO生成生成,解这类题时要注意实解这类题时要注意实际的反应过程际的反应过程 ()3n Fe1n HNO4()3n Fe3n HNO8()3n Fe134n HNO8【例例4】 某合金某合金(仅含铜仅含铜 铁铁)中铜和铁的物质的量之和为中铜和铁的物质的量之和为y mol,其中其中Cu的物质的量分数为的物质的量分数为a,将其全部投入将其全部投入50 mL b mol/L的硝酸溶液中的硝酸溶液中,加热使其充分反应加热使其充分反应(假设假设NO是唯一的是唯一的还原产物还原产物) 下列说法正确的是下列说法正确的是( )A.若金属有剩

18、余若金属有剩余,在溶液中再滴入硫酸后在溶液中再滴入硫酸后,金属又开始溶解金属又开始溶解B.若金属全部溶解若金属全部溶解,则溶液中一定含有则溶液中一定含有Fe3+C.若金属全部溶解若金属全部溶解,且产生且产生336 mL气体气体(标准状况标准状况),则则b=0.332aD.FeCu,ab:b 80y 13当溶液中金属离子只有时 则 与 的关系为答案答案:AD解析解析:A项中铁铜合金与硝酸反应除生成项中铁铜合金与硝酸反应除生成NO外外,还要生成相应的还要生成相应的硝酸铁硝酸铁 硝酸铜等盐硝酸铜等盐,即溶液中存在即溶液中存在 ,当往其中加入硫酸当往其中加入硫酸时时,H+和和 可继续氧化剩余的金属可继

19、续氧化剩余的金属,A项正确项正确;B项中项中,因因Fe3+也可以氧化也可以氧化Cu而被还原为而被还原为Fe2+,因此当金属全部溶解时也可因此当金属全部溶解时也可能只有能只有Fe2+,B项错项错;C项中项中,因没有告诉溶液中所含的离子是因没有告诉溶液中所含的离子是Fe2+还是还是Fe3+,还是都有还是都有,故无法计算故无法计算b;D项中项中,根据题设条根据题设条件件,n(Cu)=ay,n(Fe)=(1-a)y,所以当溶液中只有所以当溶液中只有Cu2+和和Fe3+时时,它们对应的它们对应的n( )=2ay+3(1-a)y=(3-a)y,而由而由Cu Fe还原还原得到的得到的n(NO)应为应为 ,因

20、此根据硝酸中的因此根据硝酸中的N守恒守恒,硝酸的硝酸的浓度浓度b至少应等于至少应等于 ,故故D正确正确 3NO3NO3NO3a y3 () 33a y3a y3mola80y 150 10L3方法归纳方法归纳:Fe与与HNO3反应时有下列几种情况需要考虑反应时有下列几种情况需要考虑:(1)浓硝酸在常温下与浓硝酸在常温下与Fe反应要考虑钝化反应要考虑钝化;(2)浓硝酸加热时与浓硝酸加热时与Fe发生氧化还原反应发生氧化还原反应,生成生成Fe3+和和NO2,当当Fe过量时生成过量时生成Fe2+;(3)稀硝酸稀硝酸,不会使金属钝化不会使金属钝化,与与Fe发生反应的产物根据发生反应的产物根据Fe与硝与硝

21、酸的相对多少加以判断酸的相对多少加以判断,硝酸过量生成硝酸过量生成Fe3+,Fe过量生成过量生成Fe2+;(4)反应本质主要有开始生成反应本质主要有开始生成Fe3+,所谓铁过量所谓铁过量,其实可将该类其实可将该类反应划分为两个阶段反应划分为两个阶段,前一阶段是生成前一阶段是生成Fe3+阶段阶段,后一阶段后一阶段是是Fe3+与与Fe反应阶段反应阶段 类比迁移类比迁移4.向含向含a g HNO3的稀溶液中的稀溶液中,加入加入b g铁粉充分反应后全部溶铁粉充分反应后全部溶解解 已知有已知有 g HNO3被还原被还原,则则a b不可能是不可能是( )A.2 1B.3 1C.4 1D.9 2答案答案:A

22、a4解析解析:满足条件的反应为满足条件的反应为:Fe+4HNO3(稀稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2O 3Fe+8HNO3(稀稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O 满足方程的满足方程的a b=(463) 56=9 2,满足方程的满足方程的a b=(863) (356)=3 1 介于方程之间即介于方程之间即3 4.5的都行的都行 只有只有A不符合不符合 ab实验探究实验探究关于关于Fe(OH)2的制备及的制备及Fe与水反应的实验与水反应的实验1.Fe(OH)2制备的关键是防氧化制备的关键是防氧化,故所用的故所用的NaOH溶液和溶液和FeSO4溶液配制时的蒸馏水应先用煮沸法除溶液配制时的

23、蒸馏水应先用煮沸法除O2,该实验的该实验的重点是围绕着除氧问题重点是围绕着除氧问题 2.铁和水蒸气的反应一直是教材改革中的一个热点问题铁和水蒸气的反应一直是教材改革中的一个热点问题,每一每一个改进都有它的可取之处个改进都有它的可取之处,但实验中存在的缺点也是明显但实验中存在的缺点也是明显的的,因此要求我们同学既要熟悉为什么要这样改进又要能因此要求我们同学既要熟悉为什么要这样改进又要能说出这样改进的优点是什么说出这样改进的优点是什么,并通过实际的操作提出自己并通过实际的操作提出自己的改进构想的改进构想,对实验进行合理的评价对实验进行合理的评价 【实验设计实验设计】将将NaOH溶液逐滴滴入新制溶液

24、逐滴滴入新制FeSO4溶液中溶液中,开始的时候析出开始的时候析出Fe(OH)2白色絮状沉淀白色絮状沉淀,但白色沉淀迅速变成灰绿色但白色沉淀迅速变成灰绿色,最后最后变成红褐色变成红褐色 某学生为达到制取并较长时间保存某学生为达到制取并较长时间保存Fe(OH)2的目的的目的,设计如下两个实验装置设计如下两个实验装置: (1)欲使试管欲使试管B中产生中产生Fe(OH)2白色沉淀白色沉淀,则试管则试管A中加入的药中加入的药品是品是( )A.FeO和稀硫酸和稀硫酸B.铁锈和稀硫酸铁锈和稀硫酸C.铁粉和稀硫酸铁粉和稀硫酸D.铁粉和稀硝酸铁粉和稀硝酸(2)在试管在试管A中加入药品后中加入药品后,应继续进行的

25、操作是应继续进行的操作是_ _ _ (3)使用装置进行实验使用装置进行实验,试管试管B中的空气不易排尽中的空气不易排尽,其原因是其原因是_ C打开止水夹打开止水夹a,使使A试管中的反应进行一段时间后试管中的反应进行一段时间后,用用H2排排除试管除试管B内空气内空气,再关闭止水夹再关闭止水夹a,使使A内气体压强增大将溶内气体压强增大将溶液压入液压入B管中管中试管试管B的管口向上的管口向上,而而H2密度比空气小密度比空气小 (4)装置是电解池装置是电解池,欲在试管内产生欲在试管内产生Fe(OH)2白色沉淀白色沉淀,则阳则阳极材料应是极材料应是( )A.石墨石墨B.铁铁C.铜铜D.铂铂(5)装置中的

26、电解质溶液可以选用装置中的电解质溶液可以选用( )A.NaCl溶液溶液B.Na2SO4溶液溶液C.FeCl2溶液溶液D.稀硫酸稀硫酸 B A B(6)装置中发生反应的化学方程式是装置中发生反应的化学方程式是_ (7)装置中苯的作用是装置中苯的作用是_ 222Fe2H OFe OHH 电解隔绝空气隔绝空气,防止防止Fe(OH)2被氧化被氧化走出误区走出误区检验二价铁时检验二价铁时,检验之前首先要确认无三价铁检验之前首先要确认无三价铁,然后再转化然后再转化进行检验进行检验 易错的主要原因就是对二价铁和三价铁的检验考虑单一易错的主要原因就是对二价铁和三价铁的检验考虑单一,死记死记硬背造成的硬背造成的

27、 因氢氧化亚铁在空气中易被氧化因氢氧化亚铁在空气中易被氧化,故故Fe(OH)2在水中稳定存在水中稳定存在的时间只有几秒钟在的时间只有几秒钟 在实验室制取在实验室制取Fe(OH)2时时,必须创造必须创造无无Fe3+和无和无O2的环境的环境 制取氢氧化亚铁的一般操作有制取氢氧化亚铁的一般操作有:(1)用新制的用新制的Fe2+(或向溶液中加铁粉排除其中的或向溶液中加铁粉排除其中的Fe3+;(2)对对NaOH溶液进行加热溶液进行加热,驱赶其中溶解的氧气驱赶其中溶解的氧气;(3)避免与空气接触避免与空气接触反常规操作反常规操作(在反应液面上滴加植物在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封油或苯等物质进行

28、液封) 滴管的使用滴管的使用(滴管末端插入试管滴管末端插入试管内的液面下滴加内的液面下滴加NaOH溶液溶液)等等 备用选题备用选题1、下列反应中、下列反应中,改变反应物的用量或浓度改变反应物的用量或浓度,不会改变不会改变反应产物种类的是反应产物种类的是( )A.炭粉在氧气中燃烧炭粉在氧气中燃烧B.铁在氧气中燃烧铁在氧气中燃烧C.CO2通入氢氧化钠溶液通入氢氧化钠溶液D.铜和硝酸反应铜和硝酸反应答案答案:B解析解析:炭粉在氧气中燃烧炭粉在氧气中燃烧,因氧气的不足与过量因氧气的不足与过量,产物会分别是产物会分别是CO和和CO2;铁在氧气中燃烧铁在氧气中燃烧,产物只有四氧化三铁一种产物只有四氧化三铁一种;CO2通入氢氧化钠溶液通入氢氧化钠溶液,会因会因CO2量的不同量的不同,产物可能为碳酸钠产物可能为碳酸钠或碳酸氢钠或两者都有或碳酸氢钠或两者都有;铜和硝酸反应铜和硝酸反应,硝酸浓度不同硝酸浓度不同,还原还原产物不同产物不同 2、为除去氯化铜溶液中混有的氯化亚铁、为除去氯化铜溶液中混有的氯化亚铁,常先加入常先加入H2O2溶液将