高考化学专题：铁和铁的化合物专题

一、铁的结构和性质

1、铁是26号元素，位于第四周期第Ⅷ族，属于过渡元素。

原子结构示意图：

主要化合价：+2，+3

2、铁在金属的分类中属于黑色金属，重金属，常见金属。纯净的铁是光亮的银白色金属，密度为7.86gcm3,熔沸点高，有较好的导电、传热性，能被磁铁吸引，也能被磁化。还原铁粉为黑色粉末。

3、铁是较活泼的金属元素，在金属活动性顺序表中排在氢的前面。

①跟非金属反应：

3Fe+2O2=Fe3O4

2Fe+3Cl2=2FeCl3Fe+S=FeS

Fe+I2=FeI2

②跟水反应：3Fe+4H2O＝Fe3O4+4H2↑

③跟酸作用：Fe+2H+=Fe2++H2↑(遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化;与氧化性酸反应不产生H2，且氧化性酸过量时生成Fe3+)

④与部分盐溶液反应：Fe+Cu2+=Fe2++Cu

Fe+2Fe3+=3Fe2+

4、生铁与钢的比较

铁的合金生铁钢含碳量2%～4.3%0.03%～2%其它杂质含硅、锰、硫、磷较多含硅、锰少量，硫和磷几乎没有机械性能硬而脆、无韧性硬而韧、有弹性机械加工可铸不可锻可铸、可锻、可压延5、过渡元素位于周期表中中部从ⅢB～ⅡB族十个纵行，分属于第四周期至第七周期。过渡元素都是金属，又叫过渡金属。

过渡金属的密度一般比较大，熔沸点较高，有较高的硬度、较好的延展性和机械加工性能，较好的导电、导热性能和耐腐蚀性能。

过渡元素的原子最外层电子数不超过两个，在化学反应中，最外层和次外层都容易失去电子，因此过渡元素有可变化合价。所以当Fe与弱氧化剂反应时，只失去最外层上的2个电子，形成Fe2+;当Fe与强氧化剂反应时，还能进一步失去次外层上的一个电子，形成Fe3+。这就是铁在其化合物中通常显+2价或+3价的原因。则Fe发生化学反应能得到+2价还是+3价，需看参加反应的氧化剂的强弱，有时还要看反应物的量之间的关系。

例如：①铁在O2中燃烧的，一定要在集气瓶低留有少量的水或一层沙子，防止瓶子被炸裂;②Fe与S反应中Fe只能失去其最外层的2个电子而变成+2价，反应开始后撤去酒精灯，反应可以继续进行，说明反应放热;③Fe在Cl2中燃烧时不但能失去最外层的2个电子，而且还可失去次外层的1个电子后成+3价，说明氧化性Cl2>S;④在高温时能与C、P、Si等化合。

6、铁的合金

一般地说，含碳量在2%～4.3%的铁的合金叫做生铁。生铁里除含碳外，还含有硅、锰以及少量的硫、磷等，它可铸不可煅。根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。

一般地说，含碳量在0.03%～2%的铁的合金叫做钢。钢坚硬有韧性、弹性，可以锻打、压延，也可以铸造。

二、铁的氧化物和氢氧化物

1.铁的氧化物的比较

铁的氧化物FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁色、态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体铁的价态+2+3+2、+3水溶性难溶于水难溶于水难溶于水稳定性不稳定性6FeO+O2=2Fe3O4稳定稳定与酸的反应

FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O与CO的反应FexOy+yCO＝xFe+yCO2制取

高温熔融，过量的铁与氧气反应2Fe+O2=2FeOFe(OH)3的分解

2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O铁在氧气中燃烧3Fe+2O2=Fe3O42、铁的氢氧化物的比较

Fe(OH)2Fe(OH)3物理性质白色，难溶于水的固体红褐色，难溶于水的固体化学性质(1)与非氧化性强酸反应

Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O

(2)与氧化性酸反应

3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O

(3)空气中放置被氧化

4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

(1)与酸反应

Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O

(2)受热分解

2Fe(OH)3＝Fe2O3+3H2O

制备①煮沸蒸馏水，赶走溶解的氧气②煮沸NaOH溶液，赶走溶解的氧气③配制FeSO4溶液，加少量的还原铁粉④用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下：

Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓

将NaOH溶液滴入Fe2(SO4)3溶液中Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓1.Fe3O4是复杂的化合物，经研究证明，在Fe3O4晶体中有1/3的Fe是+2价，有2/3的Fe是+3价，可看成FeO·Fe2O3，实际应写成Fe(FeO2)2,即铁酸亚铁盐，不是一般的氧化物。

2.Fe(OH)2和Fe(OH)3从溶液中析出的现象不同，前者是白色絮状沉淀，后者是红褐色沉淀。而Fe(OH)2极不稳定，易被氧化成Fe(OH)3，反应现象是：白色→灰绿色→红褐色。

若要观察到白色的Fe(OH)2沉淀，需要创造以下条件：

(1)排除亚铁盐溶液里的Fe3+离子，以免Fe3+离子直接与OH-结合生成Fe(OH)3。

(2)尽量排除溶液中溶解的氧气(绝对排除是办不到的)，以减慢生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的速度。

反应要用新制备的亚铁盐溶液，并放入少量的铁以防止Fe3+离子产生。亚铁盐溶液与碱溶液在混合前分别加热以排除溶有的空气，然后，把碱溶液沿着试管壁加入盛亚铁盐溶液的试管中，或把滴管尖嘴直接插入液面下再加入碱溶液，可观察到白色絮状沉淀。三、Fe2+和Fe3+之间相互转化及检验

从Fe2+和Fe3+的结构可知：Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态的铁相互转化，如下：

Fe2+→Fe3+

氧化剂：Cl2、O2、HNO3、KMnO4、H2O2还原剂：Fe、Cu、I-、S2-、H2S

1.学习铁及其化合物的性质要注意：(1)抓价态：从铁元素三种价态的相互转化(铁三角关系)去认识铁及其化合物间的氧化—还原反应规律.

(2)想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质.

2.铁元素的原子在化学反应中，当遇弱氧化剂(如S、H+、Cu2+、I2等)时，铁只能失去最外层的两个电子，而生成+2价铁的化合物，当遇到强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)时，铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成+3价铁的化合物.

3.具体反应有：(1)Fe2+→Fe3+①2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-(在亚铁盐溶液中通入氯气，溶液由浅绿色变为棕黄色)。

②4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O(亚铁盐溶液在空气中容易变质，如绿矾露置于空气中则是：12FeSO4+3O2=4Fe2(SO4)3+2Fe2O3)③3Fe2++NO3-+4H+=3Fe3++2H2O+NO↑

④5Fe2++MnO4-+8H+=5Fe3++4H2O+Mn2+

如在FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液由浅绿色变棕黄色，在酸性KMnO4溶液滴加FeCl2溶液，溶液由紫红变棕黄。⑤2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O

(2)Fe3+→Fe2+

①2Fe3++S2-=2Fe2++S,如在FeCl3溶液中滴加适量的Na2S溶液,溶液变浑浊，滤去沉淀则滤液为浅绿色;如加入过量的Na2S溶液，，则又有黑色沉淀生成(FeS)，向Fe3+溶液中通入H2S气体的离子方程式为：2Fe2++H2S=2Fe3++2H++S↓。②2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+

③2Fe3++Fe=3Fe2+,在FeSO4溶液中往往要加铁的原因是可以防止Fe2+被氧化为Fe3+。

④2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,电路板的制作是利用FeCl3溶液与裸露的铜反应。⑤2Fe3++2I-=2Fe2++I2

4.Fe2+和Fe3+的检验(1)Fe2+的检验：方法一：滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加新制氯水，溶液立即变红色。

方法二：滴加NaOH溶液,生成白色絮状沉淀，该沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。

(2)Fe3+的检验：方法一：滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液，溶液立即变为血红色。

方法二：滴加NaOH溶液,出现红褐色沉淀。

1.Fe2+和Fe3+的相互转化

Fe2+有还原性，高锰酸钾、重铬酸钾、过氧化氢等氧化剂能把它氧化成Fe3+：

MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O

Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O

H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O

在酸性溶液中，空气中的氧也能把Fe2+氧化：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O

在碱性溶液中，Fe2+的还原性更强，它能把NO3-和NO2-还原成NH3，能把Cu2+还原成金属铜.Fe3+具有氧化性，它能把I-氧化成I2：2Fe3++2I-=2Fe2++I2

在无线电工业上，常利用FeCl3溶液来刻蚀铜，制造印刷线路，它们反应的化学方程式是：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

因此，铜在氯化铁溶液中能作还原剂，而FeCl3是氧化剂.Fe3+在酸性溶液中容易被H2S、SnCl2等还原成Fe2+：2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+

2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+

Fe3+还能被金属铁还原：

2Fe3++Fe=3Fe2+

在亚铁盐溶液中加入铁钉可防止Fe2+被氧化为Fe3+.

2.Fe2+和Fe3+的颜色Fe2+在水溶液中通常以水合离子[Fe(H2O)6]2+形式存在，呈淡绿色，并存在下列平衡：

[Fe(H2O)6]2++H2O＝][Fe(H2O)5OH]++H3O+

这个平衡的pK=9.5，水解的程度很小，溶液