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1、第三節(jié) 鐵及其重要化合物
考點(diǎn)梳理
1.了解鐵的主要性質(zhì)及應(yīng)用。
2.了解鐵的重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。
一、鐵的性質(zhì)
1.物理性質(zhì)
銀白色光澤、密度大,熔沸點(diǎn)高,延展性、導(dǎo)電、導(dǎo)熱性較好、能被磁鐵吸引。
2.化學(xué)性質(zhì)
鐵是較活潑的金屬,鐵原子的最外層電子數(shù)為2個(gè),可失去2個(gè)或3個(gè)電子而顯+2價(jià)或+3價(jià),但+3價(jià)的化合物較穩(wěn)定。
(1)與非金屬反應(yīng):
3Fe + 2O2Fe3O4
2Fe + 3C122FeCl3(鐵絲在氯氣中燃燒時(shí),生成棕黃色的煙,加水振蕩后,溶液顯黃色)
Fe + SFeS
說明 鐵跟氯氣、硫反應(yīng)時(shí),分別生成+2價(jià)和+3價(jià)的鐵,說明
2、氧化性:氯氣>硫.
(2)與水反應(yīng):
①在常溫下,在水和空氣中的O2、CO2等的共同作用下,F(xiàn)e易被腐蝕(鐵生銹).
②在高溫下,鐵能與水蒸氣反應(yīng)生成H2:3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4H2
(3)與酸反應(yīng):
①與非氧化性酸(如稀鹽酸、稀H2SO4等)的反應(yīng).例如: Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
②與氧化性酸。
a.HNO3(稀)過量時(shí)生成Fe3+:Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O。
b.鐵粉過量時(shí)生成Fe2+:3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
c.鐵遇到冷的濃H2SO4、濃HNO
3、3時(shí),產(chǎn)生鈍化現(xiàn)象,因此金屬鐵難溶于冷的濃H2SO4或濃HNO3中.
(4)鐵與鹽溶液的反應(yīng)
①鐵能與比它活動性弱的金屬的鹽溶液反應(yīng),置換出這種金屬。 Fe+CuSO4===Cu+FeSO4。
②鐵能與FeCl3溶液反應(yīng)生成FeCl2。離子方程式:2Fe3++Fe===3Fe2+。
二、鐵的重要化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用
1.鐵的氧化物
化學(xué)式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗稱
(鐵紅)
(磁性氧化鐵)
化合價(jià)
+2
+3
+2、+3
色、態(tài)
黑色粉未
紅棕色粉未
黑色晶體
水溶性
均不溶于水
和H+反應(yīng)
FeO + 2H+ = Fe
4、2+ + H2O
Fe2O3 + 6H+ = 2Fe3+ + 3H2O
Fe3O4 + 8H+ = 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O
與CO的反應(yīng)
穩(wěn)定性
在空氣中氧化為Fe3O4
空氣中穩(wěn)定
在空氣中穩(wěn)定
制備
高溫熔融,過量的鐵與O2反應(yīng):2Fe+O2 2FeO
氫氧化鐵加熱分解
2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
鐵在氧氣中燃燒
3Fe + 2O2 Fe3O4
【另】①FeO與硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:
3FeO+10HNO3====3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O。
②FeO、Fe2O3分別與HI溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:
FeO+2HI==
5、==FeI2+H2O、Fe2O3+6HI====2FeI2+I2+3H2O。
2.鐵的氫氧化物
氫氧化亞鐵-Fe(OH)2
氫氧化鐵- Fe(OH)3
顏色狀態(tài)
白色固體
紅褐色固體
水溶性
難溶于水
穩(wěn)定性
不穩(wěn)定,易被空氣中的氧氣氧化,顏色變化:白色→灰綠色→紅褐色
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
較穩(wěn)定空氣中久置會部分失水成鐵銹受熱易分解
與酸反應(yīng)
Fe(OH)2+2H+====Fe2++2H2O
Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O
制取
新制FeSO4溶液與NaOH溶液隔絕空氣反應(yīng):Fe2+
6、+ 2OH- = Fe(OH)2↓
鐵鹽與可溶性堿反應(yīng)
Fe3+ + 3OH- = Fe(OH)3↓
二者的關(guān)系
空氣中,F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3。
現(xiàn)象是:白色沉淀迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色
化學(xué)方程式為:4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3
【熱點(diǎn)難點(diǎn)】
一、鐵的三角轉(zhuǎn)化關(guān)系
1. .“鐵三角”中的轉(zhuǎn)化關(guān)系
2.應(yīng)用
(1)判斷離子共存
①Fe2+、Fe3+均水解,與HCO、AlO、CO等因水解相互促進(jìn),在溶液中不能大量共存。
②Fe3+與S2-、I-、HS-、SO,F(xiàn)e2+與NO(H+)、ClO-、Mn
7、O(H+)在溶液中因發(fā)生氧化還原反應(yīng)不能大量共存。
(2)除雜方法(括號內(nèi)為雜質(zhì))
①Fe2+(Fe3+):加過量鐵粉過濾
②FeCl3(FeCl2):加氯水或H2O2
③FeCl2(CuCl2):加過量鐵粉過濾
④Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2):加過量強(qiáng)堿溶液過濾
(3)鹽溶液的配制與保存
①Fe2+的鹽溶液:加少量鐵粉,防止Fe2+被氧化;加少量相應(yīng)的酸,防止Fe2+水解。
②Fe3+的鹽溶液:加少量相應(yīng)的酸防止Fe3+水解。
(4)制備物質(zhì)
制備無水FeCl3——在HCl氣流中加熱蒸干FeCl3溶液。
制備Fe(OH)3膠體——向沸水中加入飽和Fe
8、Cl3溶液并煮沸至有紅褐色膠狀物出現(xiàn)
為止。
【典例1】某校探究性學(xué)習(xí)小組用已部分生銹的廢鐵屑制作印刷電路板的腐蝕劑,并回收銅。探究過程如下:
請回答下列問題:
(1)步驟①中先加入熱的Na2CO3溶液除油污,操作甲的名稱是___________。
(2)步驟②中,除發(fā)生反應(yīng)Fe+2HCl====FeCl2+H2↑外,其他可能反應(yīng)的離子方程式為:______________________________。
(3)溶液C的顏色是________,溶液D中可能含有的金屬陽離子有_________。
(4)可以驗(yàn)證溶液B中是否含有Fe2+的一種試劑是________(填選項(xiàng)序號)
9、。
a.稀硫酸 b.鐵
c.硫氰化鉀 d.酸性高錳酸鉀溶液
(5)操作乙的名稱是______,步驟⑤產(chǎn)生金屬銅的化學(xué)方程式為:______________________________________________。
【解析】(1)用熱的Na2CO3溶液除去廢鐵屑上的油污后,將兩者分離的方法是過濾。
(2)由于鐵銹的主要成分是Fe2O3,還發(fā)生反應(yīng)的離子方程式可能有:Fe2O3+6H+====2Fe3++3H2O、 Fe+2Fe3+====3Fe2+。
(3)由B→C發(fā)生的反應(yīng)為:2FeCl2+Cl2====
10、2FeCl3,F(xiàn)eCl3溶液呈棕黃色。向FeCl3溶液中加入印刷電路銅板,發(fā)生的反應(yīng)為:2FeCl3+Cu====2FeCl2+CuCl2 ,若Cu不足量,則溶液D中可能含有的金屬陽離子有Fe2+、Cu2+、Fe3+;若Cu足量,則溶液D中可能含有的金屬陽離子有Fe2+、Cu2+,所以溶液D中可能含有的金屬陽離子有Fe2+、Cu2+、Fe3+。
(4)由于Fe2+具有較強(qiáng)的還原性,能使酸性高錳酸鉀溶液褪色,所以可用酸性高錳酸鉀溶液驗(yàn)證溶液B中是否含有Fe2+。
(5)由“D→E+氯氣+銅”知,操作乙是電解過程,反應(yīng)產(chǎn)生金屬銅的化學(xué)方程式:CuCl2 Cu+Cl2↑。
答案:(1)過濾
11、(2)
(3)棕黃色 Fe2+、Cu2+、Fe3+ (4)d
(5)電解 CuCl2 Cu+Cl2↑
二、Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)
1.溶液顏色
含有Fe2+的溶液顯淺綠色
含有Fe3+的溶液顯黃色
2.用KSCN溶液和氯水
相關(guān)離子方程式:2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl-
Fe3+ + 3SCN- = Fe(SCN)3 (血紅色)
3. 用NaOH溶液或氨水
相關(guān)反應(yīng)方程式:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(紅褐色)
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O===
12、4Fe(OH)3
【提醒】 FeCl3溶液在與許多試劑反應(yīng)時(shí)會出現(xiàn)特殊現(xiàn)象,可作為鑒別Fe3+的依據(jù)。
(1)向FeCl3溶液中加幾滴KSCN溶液呈紅色;
(2)FeCl3與NaOH溶液反應(yīng),生成紅褐色沉淀;
(3)向FeCl3溶液中加入過量Fe粉,溶液變淺綠色;
(4)向FeCl3溶液中加入過量Cu粉,溶液變藍(lán)綠色;
(5)將FeCl3溶液滴入到淀粉碘化鉀溶液中,溶液變藍(lán)色;
(6)將飽和FeCl3溶液滴入沸水中,生成紅褐色Fe(OH)3膠體。
【典例2】下列離子的檢驗(yàn)方法合理的是( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色,說明不含F(xiàn)e2+
B.向某溶液中通入Cl2
13、,然后再加入KSCN溶液變紅色,說明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得紅褐色沉淀,說明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色,說明該溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+
【答案】選C。
【解析】向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色,說明含F(xiàn)e3+,但無法確定是否含F(xiàn)e2+;向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液變紅色,說明此時(shí)含F(xiàn)e3+,但Cl2有氧化性,無法確定原來溶液中是Fe2+還是Fe3+;向某溶液中加入NaOH溶液,得紅褐色沉淀,說明溶液中含有Fe3+;向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色,說明該溶液中含有Fe2+,但由于紅褐色的掩蓋,無法說明是否含有Mg2+。