鐵及其化合物(知識(shí)點(diǎn)歸納總結(jié)+典例導(dǎo)析)

1、【學(xué)習(xí)目標(biāo)】鐵及其化合物1、鐵的性質(zhì)；2、鐵的重要化合物及其相互轉(zhuǎn)化?！疽c(diǎn)梳理】要點(diǎn)一、鐵鐵的原子結(jié)構(gòu)示意圖如下：1. 物理性質(zhì)常溫下，純鐵是銀白色具有金屬光澤的金屬（純鐵的抗蝕力相當(dāng)強(qiáng)），易導(dǎo)電、導(dǎo)熱，有延展性。鐵的熔沸點(diǎn)都很高：熔點(diǎn)是 1535，沸點(diǎn)是 2750。鐵能被磁體吸引，在磁場(chǎng)的作用下，自身也能產(chǎn)生磁性。2. 化學(xué)性質(zhì)當(dāng)跟弱氧化劑反應(yīng)時(shí)：Fe-2eFe2+； 當(dāng)跟強(qiáng)氧化劑反應(yīng)時(shí)：Fe-3eFe3+。3Fe+2O22Fe+3Cl2Fe3O42FeCl ， 2Fe+3Br 2FeBr323Fe+I FeI ， Fe+S22FeS鐵與非金屬的反應(yīng)：鐵和某些鹽（如 CuSO ）溶液的反應(yīng)

2、：4Fe+Cu2+Fe2+Cu鐵與酸的反應(yīng)：與非氧化性酸：Fe+2H+Fe2+H2鐵與水蒸汽的反應(yīng)：3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H （注意產(chǎn)物是 Fe O ）234注意：該實(shí)驗(yàn)所用鐵粉為還原鐵粉（即剛用還原的方法得到的鐵粉）。實(shí)驗(yàn)中收集氣體，并通過(guò)爆鳴實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證氫氣的產(chǎn)生。要點(diǎn)二、鐵的化合物1. 鐵的氧化物（1） FeO 不穩(wěn)定，在空氣里受熱，就迅速被氧化成Fe3O4。（2） Fe2O3 常用作紅色油漆和涂料，赤鐵礦（主要成分是Fe2O3）是煉鐵的原料。性質(zhì)還原性穩(wěn)定性4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O 3H2O（受熱分解）3制法原理現(xiàn)象

3、Fe2+ +2OH- Fe(OH)2白色絮狀沉淀Fe3+ +3OH- Fe(OH)3紅褐色沉淀（3） Fe 的常見化合價(jià)只有+2 價(jià)和+3 價(jià)，F(xiàn)e3O4 可以看成由 FeO 和 Fe2O3 按物質(zhì)的量之比 11 組合而成的復(fù)雜氧化物，通常也可寫成 FeOFe2O3 的形式。FeO、Fe2O3 屬于堿性氧化物，F(xiàn)e3O4 不屬于堿性氧化物。 2鐵的氫氧化物名稱氫氧化亞鐵氫氧化鐵化學(xué)式分類Fe(OH)2堿Fe(OH)3堿色態(tài)白色固體紅褐色固體水溶性不溶于水不溶于水與酸反應(yīng)Fe(OH)2+2H+ Fe2+ + 2H2OFe(OH)3+3H+Fe3+3H2O要點(diǎn)詮釋：Fe(OH)2 的制備要點(diǎn)：硫酸

4、亞鐵要現(xiàn)配（配制時(shí)，蒸餾水要煮沸，以減少蒸餾水中溶解的氧，防止亞鐵離子被氧化）。制取Fe(OH)2 時(shí)，要將吸有NaOH 溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層苯或煤油（不能用CCl ），以防止空氣與 Fe(OH) 接觸發(fā)生反應(yīng)。423. 鐵鹽和亞鐵鹽：顏色鐵鹽（Fe3+）黃色亞鐵鹽（Fe2+）淡綠色與堿反應(yīng)Fe3+3OHFe（OH）3Fe2+2OHFe（OH） 2氧化性、還原性氧化性2Fe3+Fe3Fe2+氧化性：Fe2+ZnZn2+Fe 還原性：2Fe2+Cl22Fe3+2Cl要點(diǎn)三、Fe2+、Fe3+、Fe 的相互轉(zhuǎn)變“鐵三角”1. Fe 只具有還原性，可以被氧化劑氧化成Fe2+

5、、Fe3+。（1） Fe 能被 S、Fe3+、Cu2+、H+等較弱氧化劑氧化為Fe2+，如 Fe+SFeS，F(xiàn)e+2Fe3+3Fe2+。（2） Fe 能被Cl 、Br 、HNO 、濃H SO 等強(qiáng)氧化劑氧化為Fe3+，如 2Fe+3Cl點(diǎn)燃2FeCl 。22324232. Fe2+既具有還原性又具有氧化性，可以被氧化為Fe3+，也可以被還原為Fe。（1） 當(dāng)Fe2+遇到強(qiáng)氧化劑O、Cl 、HNO 、KMnO 等時(shí)，被氧化為Fe3+，如 2Fe2+Cl2Fe3+2Cl。22342（2） 當(dāng)Fe2+遇到 C、Al、Zn、CO 等還原劑時(shí)，可以被還原為Fe，2如 Fe2+ZnZn2+Fe，F(xiàn)eO+C

6、OFe+CO 。3. Fe3+具有較強(qiáng)氧化性，可被還原為Fe2+或 Fe。如 Fe2O3+3CO2Fe+3CO ，F(xiàn)e2O3+2Al22Fe+Al2O 。3（1） Fe3+被 C、CO、活潑的金屬（鉀、鈉、鈣除外）還原為Fe，（2） Fe3+被 KI、H2S、Fe、Cu、SO2 等還原為Fe2+，如 2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+。要點(diǎn)詮釋：不同價(jià)態(tài)的鐵及鐵的化合物在相互轉(zhuǎn)化時(shí)，要注意所用氧化劑和還原劑的強(qiáng)弱不同。利用以上轉(zhuǎn)化關(guān)系，可總結(jié)出鐵及不同價(jià)態(tài)的鐵的化合物的性質(zhì)、用途、試劑保存、溶液配制、除 雜等。如Fe2+的溶液中含有Fe3+，可加入 Fe 粉以除去Fe3+等。要點(diǎn)四、Fe2+、F

7、e3+的鑒別鑒別方法觀察法加堿（NaOH）法Fe2+淺綠色現(xiàn)象：白色沉淀 迅速 灰綠色 最終紅褐色沉淀Fe3+黃色現(xiàn)象：紅褐色沉淀反應(yīng)：Fe3+3OHFe(OH)3（紅褐色）反應(yīng)：Fe2+2OHFe(OH) （白色）加鹽（SCN）法24Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3（紅褐色）現(xiàn)象：加入 KSCN 溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，再滴入氯水變成紅色溶液現(xiàn)象：加入 KSCN 溶液，溶液變?yōu)榧t色反應(yīng)：Fe3+3SCNFe(SCN) （紅色）3反應(yīng)：2Fe2+Cl 2Fe3+2Cl2Fe3+3SCNFe(SCN) （紅色）3【典型例題】類型一：金屬與水（水蒸氣）反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究例 1如下圖所示，在玻璃管

8、中放入還原鐵粉和石棉絨的混合物，加熱并通入水蒸氣，用試管收集產(chǎn)生的經(jīng)干燥的氣體，并靠近火焰點(diǎn)火。（1） 所觀察到的現(xiàn)象是 ，有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。（2） 干燥管內(nèi)可裝入的試劑是 ，其作用是 。干燥管還可用 （填裝置名稱）代替。（3） 玻璃管中石棉絨的作用是 。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)先點(diǎn)燃 ，實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，應(yīng)先熄滅 ?！敬鸢浮浚?）紅熱的鐵與水蒸氣反應(yīng)，放出氣體，這種氣體靠近火焰點(diǎn)火時(shí)，能燃燒或發(fā)出爆鳴聲3Fe+4H2O (g)Fe3O4+4H22（2） 堿石灰（或無(wú)水 CaCl 、硅膠等）吸收水蒸氣，干燥氫氣U 形管（3） 鐵粉的載體，增大鐵粉與水蒸氣的接觸面積酒精燈酒精噴燈【解析】常溫下 Fe 不與

9、 H2O 發(fā)生反應(yīng)，但在高溫下，F(xiàn)e 與 H2O (g)反應(yīng)生成 Fe3O4 和 H。因鐵粉和Fe O234均為黑色，因此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中固體顏色無(wú)明顯變化，但產(chǎn)物H2 可用點(diǎn)燃的方法驗(yàn)證。石棉絨成分為硅酸鹽，它耐高溫且性質(zhì)穩(wěn)定，是鐵粉的載體。舉一反三：【變式 1】有人設(shè)計(jì)了如右圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，目的是做鈉與水反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證：鈉的物理性質(zhì)；鈉與水反應(yīng)的產(chǎn)物是什么。（1） 當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)操作時(shí)還需要的儀器有 。（2） 如何進(jìn)行操作？ 。（3） 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是 。【答案】（1）小試管和酒精燈 （2）將大頭針向上提，使鈉塊落入水中，將小試管扣在導(dǎo)管上收集反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，用拇指堵住小試管口移近酒精燈，松開拇指點(diǎn)燃

10、小試 管中的氣體 （3）鈉浮在水面上很快熔化成閃亮的小球，并逐漸消失，水溶液由無(wú)色變成紅色，點(diǎn)燃小試管中的氣體時(shí)，有尖銳的爆鳴聲類型二：鐵的氧化物、氫氧化物的性質(zhì)例 2有 0.4 g 鐵的氧化物，用足量的 CO 在高溫下將其還原，把生成的CO2 全部通入足量的澄清石灰水中，得到 0.75 g 固體沉淀物。這種鐵的氧化物的化學(xué)式為（）AFeOBFe2O3CFe3O4DFe4O5【答案】B3高溫【解析】可設(shè)這種鐵的氧化物的化學(xué)式為FexOy ，則發(fā)生的反應(yīng)為FexOy+yCOxFe+yCO2 ，232xyCa(OH)2+CO CaCO +H O。從而得到 Fe O與 CaCO的關(guān)系式為：FexOy

11、yCaCO3 56x+16y100y0.4 g0.75 g56x +16 y = 100 y0.4g0.75g解得：xy23。3所以，這種鐵的氧化物的化學(xué)式為 Fe2O 。【總結(jié)升華】（1）Fe3O4 是一種純凈物，而不是由FeO 和 Fe2O3 組成的混合物。其組成也可用鹽的形式表示為 Fe(FeO ) 。2 2（2）鐵的氧化物都能與鋁粉混合發(fā)生鋁熱反應(yīng)，其通式可以表示為：2yAl+3Fe O高溫yAl O+3xFexy23此反應(yīng)可應(yīng)用于野外焊接鋼軌，在定向爆破中熔斷鋼筋。舉一反三：【變式 1】對(duì)于金屬的氫氧化物，下列說(shuō)法正確的是（） A全部由金屬氧化物溶于水制得 B可以用化合反應(yīng)、復(fù)分解反

12、應(yīng)制得CFe(OH) 、Fe(OH) 、Al(OH) 都不溶于過(guò)量的強(qiáng)堿233D金屬氫氧化物的熱穩(wěn)定性均較差【答案】B類型三：鐵鹽和亞鐵鹽的性質(zhì)例 3將鐵粉、銅粉、FeCl3 溶液和CuCl2 溶液混合于某容器中充分反應(yīng)（假定容器不參與反應(yīng)）。試判斷下列情況下，溶液中存在的金屬離子和金屬單質(zhì)。（1） 若鐵粉有剩余，則容器中不可能有的離子是： ；銅單質(zhì) （填“一定”或“可能”）存在。（2） 若氯化鐵和氯化銅都有剩余，則容器中不可能有的單質(zhì)是 ，F(xiàn)e2+ （填“一定”或“可能”）存在?！敬鸢浮浚?）Fe3+、Cu2+一定（2）Fe、Cu一定【解析】本題屬于物質(zhì)共存問(wèn)題，解答時(shí)應(yīng)首先弄清物質(zhì)間可能發(fā)

13、生的反應(yīng)，凡相互間能發(fā)生反應(yīng)的物 質(zhì)就不可能大量共存。本題涉及的反應(yīng)有：Fe+2FeCl 3FeClFe+CuCl Cu+FeClCu+2FeCl 2FeCl+CuCl3222322（1） 若鐵粉有剩余，則容器中不可能有Fe3+、Cu2+，因?yàn)樗鼈兡馨l(fā)生上述反應(yīng)，一定有銅單質(zhì)。（2） 若FeCl3 和 CuCl2 都有剩余，則容器中一定沒有Fe、Cu，一定有Fe2+?！究偨Y(jié)升華】在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑與不同還原劑反應(yīng)時(shí)，應(yīng)先與還原性強(qiáng)的反應(yīng)；同樣，還原劑與不同氧化劑反應(yīng)時(shí)，也應(yīng)先與氧化性強(qiáng)的反應(yīng)，即遵循“先強(qiáng)后弱”的規(guī)律。舉一反三：【變式 1】要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+，而含有 Fe2+，進(jìn)

14、行如下實(shí)驗(yàn)操作時(shí)最佳順序?yàn)椋ǎ┘尤肷倭柯人尤肷倭縆MnO4 溶液加入少量KSCN 溶液ABCD【答案】C【變式 2】在 FeCl 、CuCl 和 HCl 的混合溶液中加入鐵粉。待反應(yīng)結(jié)束，剩余的固體濾出后能被磁鐵吸32引，則反應(yīng)后溶液存在的較多陽(yáng)離子是（）ACu2+BFe3+CFe2+DH+【答案】C【解析】由題中所給信息可知，鐵粉有剩余，因此加入的鐵粉將與混合溶液中的三種具有氧化性的粒子 即 Fe3+、Cu2+、H+依次反應(yīng)，所以反應(yīng)后溶液存在的較多陽(yáng)離子是Fe2+。類型四：Fe(OH)2 的制取例 4用下面兩種方法可以制得白色的Fe(OH)2 沉淀。方法一：用不含F(xiàn)e3+的 FeSO4

15、溶液與用不含O2 的蒸餾水配制的NaOH 溶液反應(yīng)制備。（1） 除去蒸餾水中溶解的O2 常采用 的方法。（2） 生成白色 Fe(OH)2 沉淀的操作是用長(zhǎng)滴管吸取不含O2 的 NaOH 溶液，插入 FeSO4 溶液液面下，再擠出NaOH 溶液。這樣操作的理由是 。方法二：在如右圖所示裝置中，用NaOH 溶液、鐵屑、稀H2SO4 等試劑制備。（1） 在試管里加入的試劑是 。（2） 在試管里加入的試劑是 。（3） 為了制得白色Fe(OH)2 沉淀，在試管和中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟是 。（4） 這樣生成的Fe(OH)2 沉淀能較長(zhǎng)時(shí)間保持白色，其理由是 ?！敬鸢浮糠椒ㄒ唬海?）煮

16、沸（2）避免生成的Fe(OH)2 沉淀接觸O24方法二：（1）稀 H2SO 、鐵屑（2）NaOH 溶液（3）檢驗(yàn)試管出口處排出的氫氣的純度，當(dāng)排出的H2 純凈時(shí)，再夾緊止水夾（4）試管中反應(yīng)生成的H2 充滿了試管I 和試管，且外界空氣不容易進(jìn)入【解析】方法一：（1） 氣體的溶解度是隨溫度升高而降低的，所以煮沸后的蒸餾水中溶解的O2 變少。（2） 避免生成的Fe(OH)2 被空氣（氧氣）氧化。方法二：兩支試管，試管是開口式，無(wú)法用產(chǎn)生的氣體將試液壓入試管中，所以制取FeSO4 時(shí)應(yīng)放在試管中，而在試管中盛不含 O2 的 NaOH 溶液。當(dāng) Fe 與稀H2SO4 放入試管后，產(chǎn)生的 H2 可從試管內(nèi)短管處排出試管內(nèi)空氣，經(jīng)過(guò)止水夾通入試管中，再排盡試管內(nèi)空氣。然后關(guān)閉止水夾，試管內(nèi)產(chǎn)生的H2 無(wú)法逸出，H2 產(chǎn)生的壓強(qiáng)將試管內(nèi)FeSO4 溶液通過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)管壓入試管內(nèi)。在此壓液過(guò)程中，液體都處于H2 環(huán)境，從而避免了被空氣中的O2 氧化，使得Fe(OH)2 能保存更長(zhǎng)時(shí)間?！究偨Y(jié)升華】這是一道與 Fe(OH)2 的制備原理有關(guān)的題目，采用了創(chuàng)新的實(shí)驗(yàn)方法。對(duì)此類題目的完美解答，有賴于對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的扎實(shí)掌握及對(duì)有關(guān)實(shí)驗(yàn)原理和儀器的熟知，并需要有大膽的開拓和創(chuàng)新精神。舉一反三：【變式 1】根據(jù)下述實(shí)驗(yàn)裝置和操作，回答有關(guān)問(wèn)題。按右圖所示裝置，用兩種不同操作分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，觀察B 管中的現(xiàn)象。操作