铁的单质及其化合物学习指导

铁的单质及其化合物学习指导铁位于元素周期表中第4铁位于元素周期表中第4周期，第训族,其失电子情况：Fe-2e--Fe2+或Fe-3e--Fe3+。因而铁是中等活动性的金属，具有可变化合价（+2或+3），在学习中，要牢牢抓住铁的变价特征。铁及其重要化合物的转化关系：铁及其重要化合物的转化关系：一、铁的单质化学性质铁是比较活泼的金属，当铁跟弱氧化剂反应时Fe-2e一、铁的单质化学性质铁是比较活泼的金属，当铁跟弱氧化剂反应时Fe-2e-=Fe2+；当跟强氧化剂反应时：Fe-3e-=Fe3+。1．铁跟氧气等其它非金属单质的反应：3Fe+2O2FeO34一定要注意产物）2Fe+3Cl22FeCl32Fe+3Br=2FeBr3Fe+I=FeI22Fe+S3Fe+2O2FeO34一定要注意产物）2Fe+3Cl22FeCl32Fe+3Br=2FeBr3Fe+I=FeI22Fe+S=FeS咼温3Fe+C FeC3（注意产物也是呼4）2（注意产物也是呼4）34 2在此也可以有意识地总结金属与水反应的基本规律。3．铁跟酸的反应：与非氧化性酸：Fe+2H+=Fe2++Hf2与强氧化性酸：Fe+4HN0(稀)=Fe(NO)+N0f+2HO332铁和冷浓硝酸、冷浓HSO发生钝化，但在加热条件下，钝化作用立即遭到破坏:24Fe+6HNO(浓) Fe(NO)+3NOf+3HO33322Fe+6HSO(浓) Fe(SO)+3S0f+3HO2 4 2 43 2 24．铁和某些盐溶液的作用：Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2Fe3+=3Fe2+这些反应在除杂、鉴别等方面都有一定作用，要理论联系实际，领会和理解反应实质。二、铁的氧化物铁的氧化物FeOFeO34FeO23铁的化合价+2价+2价(1/3)，+3价(2/3)+3价俗 称磁性氧化铁铁红状态和颜色黑色固体黑色晶体红棕色固体与HO的关系2不反应，不溶解与非氧化性酸的反应FeO+2H+二Fe2++HO FeO+8H+二Fe2++2Fe3++4HO FeO+6H+=2Fe3++3HO2 34 2 2 3 2氧化性高温下被CO、H、Al、C、Si等还原2还原性被热空气氧化成Fe3O4等可被氧化性酸、盐等氧化一般不再被氧化主要用途炼铁炼铁、作热剂、颜料说 明12FeO可以看作由FeO、FeO所组成的化合物，其中，是Fe2+，°是Fe3+34 2 3三、铁的氢氧化物Fe(OH)可由易溶性的亚铁盐跟碱溶液起反应制得。Fe(OH)为白色絮状沉淀，易被空气中0迅速氧222化成Fe(OH)。因此，白色絮状沉淀能迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。3Fe2++2OH-=Fe(OH)I，4Fe(OH)+O+2HO=4Fe(OH)2 2 2 2 3制备时：要将滴管口插入硫酸亚铁液面下，再滴入NaOH溶液；配液时可用加热的方法尽可能除去溶解氧；3)可在液面加少许汽油或苯等有机溶剂，以隔绝空气。Fe（OH）可由易溶性的铁盐跟碱溶液起反应制得。Fe（OH）为红褐色沉淀，可溶于强酸，受热易分解。33Fe3++3OH-Fe3++3OH-=Fe(OH)I,3Fe(OH)+3H+=Fe3++3HO，2Fe(OH)3 2 3FeO+3HO23 2四、“铁三角”关系：门厂强氧化剂门厂强氧化剂这三种转化是在有氧化剂的条件下进行的。Fe-Fe2+需要较弱的氧化剂，如S、Cu2+、Fe3+、H+（稀HSO、盐酸）等。24Fe—Fe3+和Fe2+—Fe3+需要强的氧化剂：实现Fe-Fe3+，可选用Cl、Br、浓HSO（足量）、HNO（足量）、KMnO等强氧化剂。注意在用浓HSO2 2 2 4 3 4 2 4或浓HNO反应时，需加热，否则Fe钝化。3实现Fe实现Fe2+—Fe3+可选用O、Cl、Br、222HNO、浓HSO、KMnO(H+)溶液等。3 2 4 4(注意Cl与FeBr溶液反应情况：①若Cl通入FeBr溶液，Cl不足时，2Fe2++Cl=2Fe3++2Cl-；222222②Cl足量时，2Fe2++4Br-+3Cl=2Fe3++2Br+6Cl-。)222这三种转化是在有还原剂存在的条件下进行的。①Fe2+—Fe，可选用的还原剂为在金属活动性顺序表中排在铁前的金属（如Zn、Al等），或者用碳、CO、H等。K、Ca、Na等活泼金属在溶液中不能完成此转化，因为它们在水溶液中先与水反应。2髙温 髙温Fe3+—Fe,需用H、CO、Al等强还原剂。如炼铁:FeO+3CO 2Fe+3CO，铝热反应:FeO+2Al2 23 2 23AlO+2Fe。23Fe3+—Fe2+，实现此转化可选用的还原剂如Zn、Fe、Al、Cu、HS（或S2-）、I-、SO2-等。23Fe+2Fe3+=3Fe2+，2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+（铁盐腐蚀印刷电路板），2Fe3++HS=2Fe2++S|+2H+，2

2Fe3++2I-=I+2Fe2+。2注意：过量H朋、Fe3+ S|,Fe2+ 无变化。五、重点化学实验现象：(注意这些反应的化学方程式和离子方程式)六、Fe”、Fe3+的鉴别常用方法：1、KSCN法：加入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液，呈血红色的是Fe3+溶液，而Fe2+的溶液无此现象。这是鉴别时最常用、最灵敏的方法。Fe3++SCN-=[Fe(SCN)]2+。2•碱液法：取两种溶液分别通入NH或加入氨水或碱液，生成红褐色沉淀的是Fe3+的溶液，生成白色3沉淀并迅速变为灰绿色，最后变成红褐色沉淀的是Fe2+的溶液。沉淀颜色变化原因为：4Fe(OH)+O+2HO=4Fe(OH)。2 2 2 3HS法：通入HS气体或加入氢硫酸，有浅黄沉淀析出的是Fe3+溶液，而Fe2+溶液不反应。224•淀粉KI试纸法：能使淀粉KI试纸变蓝的是Fe3+溶液，Fe2+溶液无此现象。5.KMnO法：分别加入少量KMnO(H+)溶液，振荡，能使KMnO溶液褪色的是Fe2+溶液，不褪色的是Fe3+4 4溶液。[典型例题]n例1.在含ngHNO的稀溶液里加入mg铁粉，铁完全溶解。假设有gHNO被还原，则n：m可能是：33()A、1：1B、2：1C、 3：1D、 9：2

分析：本题是一道需讨论计算的选择题。要满足题目中所给条件，有三种情况Fe足量全部生成Fe(NO)，则:3Fe+8HN0(稀)=3Fe(N0)+2N0f+4HO,TOC\o"1-5"\h\z32 3 32 233HNO足量，Fe都生成Fe(NO)，则：Fe+4HNO(稀)=Fe(NO)+NOf+2HO3333 2n9若反应产物中既有Fe(NO)，又有Fe(NO)，则3< <32 33通过此题可看出，铁与硝酸反应时，要注意HNO的浓度及各自物质的量，条件不同，产物不同，应3注意讨论。答案：CD例2.将纯铁丝5.21g溶于过量的稀HSO，在加热条件下，用2.53gKNO去氧化溶液中的Fe2+。待反应2 4 3完成后，NO-只被还原成一种产物。溶液中剩余的Fe2+尚需12.0moL0.3mol/L的KMnO溶液将其完全氧化。34已知MnO-的还原产物为Mn2+，通过计算确定NO-的还原产物为()43TOC\o"1-5"\h\zA、 NO2B、 NOC、 NO2D、 NH3分析：此题涉及了多个氧化还原反应，如用化学方程式求解，将十分复杂。电子得失守恒法将其化繁为简，此法在氧化还原的判断、计算中有广泛应用。具体解法如下：5.21还原剂是Fe2+：还原剂是Fe2+：Fe2+〜Fe3+〜失le-，n(失e-)=n(Fe2+)=mol；氧化剂为MnO4和NO-：MnO-〜Mn2+〜5e氧化剂为MnO434n(MnO-得e-)=5n(MnO-)=5X0.012LX0・3mol/L=0・018mol，所以1molNO-得电子数应为:4 4 35.21~56~lOlg/mo?=3lOlg/mo?=3，「.还原产物为NO。H22.24H22.24x x 0.1mol=0.1mol答案：B例3．将27.2gFe与FeO的混合物投入足量的稀HSO中，反应完毕后，共放出H2.24L（标况），23242在溶液中滴入KSCN溶液后不显红色，则混合物中Fe和FeO的质量各是多少？23分析：根据题目内容，本题所涉及的化学反应有FeO+3HSO=Fe(SO)+3HO,Fe+Fe(SO)=3FeSO,Fe+HSO(稀)=FeSO+H仁需要用到的关系式：Fe23 2 4 2 43 2 2 43 4 2 4 4 2H,Fe〜FeO,2 23设FeO的物质的量为x,则:23Fe〜FeO Fe2356(x+0.1)+160x=27.2, .°.x=0.1mol,.°.m(FeO)=16g,m(Fe)=(27.2T6)g=11.2g23答案：m(FeO)=16g,m(Fe)=11.2g23例4.在加热情况下，用足量CO还原7g铁的氧化物组成的混合物，产生气体全部通入足量石灰水中得到12.5g沉淀，此混合物不可能为：（）A、 FeO、FeO23B、 FeO、FeO34C、FeO、FeO23 34D、FeO、FeO、FeO23 34分析：100=0.125mol,m(0)=0.125X16=2g,则:12.5100=0.125mol,m(0)=0.125X16=2g,则:平均值法。CO〜CO〜CaCO；n(O)=n(CaCO)=3n(Fe)=56mol,所以Fe3O4：n(Fe)=56mol,所以Fe3O4：n(Fe)5> ,.°.B不可能。琐Fe)_1。而FeO：琐Fe)_27> ,FeO:23答案：B［参考练习］1、铜粉放入稀硫酸中加热后无明显现象发生，当加入一种盐后，铜粉的质量减少，溶液是蓝色，同时有气体逸出，该盐是（）A、 Fe（SO）2 43B、 NaCOC、KNOD、FeSO42、某溶液中含有NH+、Mg2+、Fe2+和Ah+四种离子，若向其中加入过量氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再4加入过量盐酸溶液，溶液中大量减少的阳离子有（）A、 NH+4B、 Mg2+C、 Fe2+D、 Al3+3、 把20g铁粉投到盛得一定量的稀HNO溶液的烧杯中，HNO的还原产物为NO,反应停止后，烧杯中33溶液的质量增加了12.27g，此时烧杯中的物质可能是（）①Fe和Fe（NO） ②Fe和Fe（NO） ③HNO和Fe（NO） ④Fe（NO）和Fe（NO）TOC\o"1-5"\h\z33 32 3 32 32 33A、 ①④B、 ②③C、 ③④D、 ②④4、 向相同体积的KI、NaS和FeBr溶液中分别通入适量Cl，待充分反应后（Br-也恰好完全被氧化）,2223种溶液消耗Cl的体积相同（同温同压下），则KI、NaS和FeBr溶液的物质的量浓度之比为（）222A、1：1：2B、1：2：3C、6：3：2D、2：1：35、 向一定量的Fe、FeO、FeO的混合物中，加入100mLlmol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放23出224mL（标况）气体，所得溶液加KSCN溶液无血红色出现，那么若用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物，能得到铁（）TOC\o"1-5"\h\zA、 11.2gB、 2.8gC、 5.6gD、 无法计算6、 在FeCl与CuCl的混合溶液中加入过量的铁粉，反应完毕后，剩余固体的质量恰好与所加铁粉的32质量相等，则原混合液中FeCl与CuCl的物质的量之比为（）32TOC\o"1-5"\h\zA、 5：2B、 4：3C、 2：7D、 7：47、在Fe（NO）溶液中滴加浓盐酸，下列叙述正确的是（）32A、 溶液颜色逐渐变浅B、 浅绿色逐渐变深C、 溶液颜色由浅绿色变成黄色D、溶液颜色不会发生变化［练习答案］1．C2．A、C提示：Fe2+在微热过程中被氧化。3．D提示：①若Fe、HNO恰好完全反应，3TOC\o"1-5"\h\z贝【」：a.Fe〜Fe3+〜NO △m\o"CurrentDocument"56 2620g 9.3gb.3F