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铁及其化合物
铁及其化合物1、掌握铁的主要性质及应用2、掌握铁的重要化合物的主要性质及应用3、了解铁的重要化合物的制备方法4、了解Fe2＋、Fe3＋的检验方法
一、铁及其化合物的性质(一)铁的性质1、铁的物理性质：银白色固体，熔点较高，具有良好的导热性、导电性和延展性，能被______吸引。磁铁2、铁的化学性质：(1)与非金属单质的反应Fe2O3·xH2O3Fe＋2O2===Fe3O4点燃2Fe＋3Cl2===2FeCl3点燃Fe＋S===FeS△
(2)与水的反应常温下，铁与氧气、水反应生成铁锈；在高温条件下铁与水蒸气反应：_______________________________。(3)与酸的反应与非氧化性酸反应的离子方程式：___________________。与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸_____，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H2产生。Fe＋2H＋==Fe2＋＋H2↑钝化(4)与某些盐溶液的反应Fe＋Cu2＋==Fe2＋＋CuFe＋2Fe3＋==3Fe2＋
(二)铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁色、态____粉末_____粉末____晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的价态____________________稳定性不稳定稳定稳定与H＋反应离子方程式__________Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O黑色红棕色黑色＋2＋3＋2，＋3FeO＋2H＋==Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋==2Fe3＋＋3H2O
(三)铁的氢氧化物白色红褐色Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓白色絮状灰绿红褐色化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色、态______固体________固体与酸反应Fe(OH)2＋2H＋==Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋==Fe3＋＋3H2O受热分解2Fe(OH)3=Fe2O3＋3H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应：________________________二者的关系在空气中，Fe(OH)2能够迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是__________沉淀迅速变成______色，最后变成________，反应方程式为_______________________∆4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
(四)亚铁盐(1)Fe2＋的氧化性和还原性。含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以__________为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO3-(H＋)等均表现为____________。Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：_____________________________________________。(2)可水解。Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量________抑制Fe2＋的水解，加少量________防止Fe2＋被氧化。还原性还原性2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O硫酸铁屑
(五)铁盐(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为_______。①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO32-等具有较强还原性的离子不能大量共存。②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为_________________________。氧化性2Fe3＋＋Cu==Cu2＋＋2Fe2＋
(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体。②利用Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。③利用Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。④Fe3＋与HCO3-、AlO2-、CO32-、ClO－等因水解而呈碱性的离子不能大量共存。
易错辨析判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)铁具有导电性、导热性、延展性及被磁体吸引的特性。(2)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。(3)常温下用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。(4)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料。(5)一定条件下可完成转化：FeCl2溶液→FeCl3溶液→Fe(OH)3胶体。(6)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。(7)根据Cl2、S与铁的反应可以判断氯元素和硫元素的非金属性强弱。(8)FeCl3可与铜发生置换反应。(9)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物。√×√××√√××
随堂练习1．下列叙述正确的是()A．Fe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生，说明Fe与两种酸均发生置换反应B．足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2C．将Fe2O3溶于稀盐酸后再加入等物质的量的Fe，无气体放出D．转化Fe2O3(s)――→FeCl3(aq)―――→Fe(OH)3胶体，在给定的条件下能实现HCl(aq)NaOH(aq)C
2.铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为()A．FeO·3Fe2O3B．2FeO·3Fe2O3C．FeO·2Fe2O3D．2FeO·Fe2O3B
3.下列各图示中，能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()随堂练习A．①②③④⑤B．①②③⑤C．①②③④D．②③④⑤B
4.下面是制备Fe(OH)2白色沉淀的几种方案。请回答下列各问题：(1)用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入_____________。②除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。③生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是_______________________________。稀硫酸、铁屑煮沸避免生成的氢氧化亚铁沉淀接触氧气而被氧化成氢氧化铁沉淀方法一：隔绝空气的复分解反应
(2)在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。①在试管Ⅰ里加入的试剂是______________。②在试管Ⅱ里加入的试剂是______________。③为了制得Fe(OH)2白色沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是：________________________________________________________________________________________。④这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,理由是______________________________________________。稀H2SO4和铁屑NaOH溶液打开止水夹，检验试管Ⅱ出口处的H2的纯度，当排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界O2不易进入方法二：氢气氛围中的复分解反应法
(3)利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如右图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。①a电极的材料为，电极反应式为。②电解液c可以是(填编号)。A.纯水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.CuCl2溶液③d为苯,其作用是，再加入苯之前对电解液c应作何简单处理？。隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化加热煮沸，排出溶解的O2FeBCFe-2e-==Fe2+方法三：电解法
④为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是(填编号)。A.改用稀H2SO4作电解液B.适当增大电源的电压C.适当减小两电极间的距离D.适当降低电解液的温度⑤若c为Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为。BC白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色
(1)有机层覆盖法。将吸有NaOH溶液的长胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。(2)还原性气体保护法。用H2将装置内的空气排尽后，再关闭弹簧夹a使亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。(3)电解法。用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖一层苯或煤油，如图3所示。归纳小结制备Fe(OH)2常用的三种方法图1图2图3
二、“铁三角”、Fe2＋与Fe3＋的检验及转化1．“铁三角”的转化关系
(1)向FeCl2溶液中滴加新制氯水：_________________。(2)向FeCl3溶液中加入还原铁粉：_________________。(3)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：______________________________________。(4)将FeCl3溶液滴入KI－淀粉溶液，溶液变蓝：____________________________________。(5)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔：______________________________________。(6)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：_________________________________________。(7)将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：______________________________________。2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋H2S＋2Fe3＋=S↓＋2Fe2＋＋2H＋2I－＋2Fe3＋=I2＋2Fe2＋Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋5Fe2＋＋MnO4-＋8H＋=5Fe3＋＋4H2O＋Mn2＋3Fe2＋＋NO3-＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O
2．Fe2＋、Fe3＋的检验方法Fe2＋的检验取出少量被检验的溶液，滴加，无现象，再通入，若变成溶液，说明有Fe2＋存在取出少量被检验的溶液，加入，产生白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变为红褐色，证明有Fe2＋存在取出少量被检验的溶液，滴加，溶液紫色褪去，说明有Fe2＋存在取出少量被检验的溶液，滴加，若有蓝色沉淀生成，说明有Fe2＋存在KSCN溶液Cl2红色NaOH溶液酸性KMnO4溶液K3Fe(CN)6溶液
Fe3＋的检验取出少量被检验的溶液，滴加，溶液变红色，说明有Fe3＋存在取出少量被检验的溶液，加入，溶液变成紫色，证明有Fe3＋存在取出少量被检验的溶液，加入，产生红褐色沉淀，说明有Fe3＋存在取出少量被检验的溶液，滴加淀粉碘化钾溶液，溶液变，说明有Fe3＋存在KSCN溶液NaOH溶液苯酚溶液蓝色
易错辨析判断正误(正确的画“√”，错误的画“×”)。(1)检验Fe(NO3)2晶体是否已氧化变质，可将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红()(2)硫酸亚铁溶液中加入用硫酸酸化的H2O2：Fe2＋＋2H＋＋H2O2===Fe3＋＋2H2O()(3)下列物质的转化在给定条件下能实现：Fe2O3――→FeCl3(aq)――→无水FeCl3()(4)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应()(5)除去NH4Cl溶液中混有的Fe3＋，可先加NaOH溶液后过滤( )(6)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋( )(7)中性溶液中可能大量存在Fe3+、Cl－、K＋、SO42-( )(8)硝酸亚铁溶液中滴入少量稀硫酸后，溶液颜色变浅( )×√×盐酸△×××××
随堂练习1．下列有关物质检验方法不合理的是()A．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋B．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2C．检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红D．向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋B
2.在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法正确的是()A．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋B．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋D．若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋随堂练习D
3．选择合适试剂完成甲、乙两组实验：甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋下列试剂选取正确的一项是()随堂练习试剂选项甲组乙组A新制氯水、KSCN溶液NaOH溶液B酸性KMnO4溶液KSCN溶液CNaOH溶液溴水D溴水酸性KMnO4溶液B
4．下列除杂的操作不正确的是()A．MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤B．FeCl2溶液中混有少量FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤C．CuCl2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反应后过滤D．CuCl2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反应后过滤随堂练习C
5.部分氧化的铁铜合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76g，经如下处理：下列说法正确的是()A．滤液A中的阳离子为Fe3＋、Fe2＋、H＋B．样品中Fe元素的质量为2.24gC．样品中CuO的质量为4.0gD．V＝896B
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