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1、.第三節(jié) 鐵和鐵的化合物知識(shí)導(dǎo)圖一、 鐵物理性質(zhì)銀白色,熔沸點(diǎn)較高,抗腐蝕性強(qiáng),能被磁鐵吸引,具有金屬的一般物理性質(zhì)。化學(xué)性質(zhì)1、與非金屬的反應(yīng)(1)常溫下:鐵被腐蝕生成鐵銹,其主要成分是Fe2O3。點(diǎn)燃:3Fe2O2Fe3O4.(2)FeSFeS(3)2Fe3Cl22FeCl3(產(chǎn)生棕色的煙)2、與H2O的反應(yīng)3Fe4H2O(g)Fe3O44H23、與酸的反應(yīng)(1)與非氧化性酸(如稀硫酸):Fe2H+=Fe2+H2(2)氧化性酸稀硝酸HNO3過(guò)量:Fe4 HNO3= Fe(NO3)3NO2H2OFe過(guò)量:3Fe8HNO3= 3Fe(NO3)22NO4H2O濃硝酸:常溫下鈍化濃硫酸:常溫下鈍化
2、4與鹽溶液的反應(yīng)(1)與CuSO4溶液:FeCu2+ = Fe2+Cu(2)與FeCl3溶液:Fe2Fe3+= 3Fe2+二、鐵的氧化物鐵的氧化物FeOFe2O3Fe3O4俗稱/鐵紅磁性氧化鐵色態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體鐵的價(jià)態(tài)+2+3+2、+3水溶性不溶不溶不溶鐵的氧化物與鹽酸反應(yīng)FeO+2HCl=FeCl+H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OFe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O鐵的氧化物與CO反應(yīng)FexOy+yCOxFe+yCO2注:1、FeO、Fe3O4與氧化性的酸反應(yīng)時(shí),其中的+2價(jià)的鐵會(huì)氧化;2、Fe2O3與HI反應(yīng)時(shí),F(xiàn)e 3+會(huì)氧化I-三、鐵的
3、氫氧化物化學(xué)式Fe(OH)2Fe (OH)3色態(tài)白色固體紅褐色固體與鹽酸反應(yīng)Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O受熱分解2Fe(OH)3 Fe2O33H2O制備FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4FeCl3+3NaOH=Fe (OH)3+3NaCl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)22H2OO2= 4Fe(OH)3注:制備Fe(OH)2時(shí),采取哪些措施可防止Fe(OH)2被氧化.提示: 配制溶液的蒸餾水加熱煮沸,除去O2膠
4、頭滴管伸入到液面以下加入液體溶液表面覆蓋植物油(或苯),以隔絕空氣由于Fe(OH)2具有很強(qiáng)的還原性,易被氧化為Fe(OH)3,在實(shí)驗(yàn)室中制備Fe(OH)2,并使Fe(OH)2長(zhǎng)時(shí)間保持白色沉淀狀態(tài),成為物質(zhì)制備實(shí)驗(yàn)探究的熱點(diǎn)。制備原理:Fe22OH=Fe(OH)2成功關(guān)鍵:溶液中不含F(xiàn)e3+和O2等氧化性物質(zhì)。制備過(guò)程中,保證生成的Fe(OH)2在密閉的隔絕空氣的體系中。下面是幾種典型的制備方法:例如:方法一隔絕空氣的復(fù)分解反應(yīng)法1、用不含F(xiàn)e3+的FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時(shí)還需要加入_。(2)除去蒸餾水中溶解的O
5、2常采用_的方法。(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用長(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_。答案:(1)稀H2SO4、鐵屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2而被氧化方法二氫氣氛圍中的復(fù)分解反應(yīng)法2、在如圖所示的裝置中,用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。(1)在試管中加入的試劑是_。(2)在試管中加入的試劑是_。(3)為了制得Fe(OH)2白色沉淀,在試管和中加入試劑,打開(kāi)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,理由是_。答案:(1)稀H2SO4和鐵
6、屑(2)NaOH溶液(3)檢驗(yàn)試管出口處排出的H2的純度,當(dāng)排出的H2已經(jīng)純凈時(shí)再夾緊止水夾(4)試管中反應(yīng)生成的H2充滿了試管和試管,故外界O2不易進(jìn)入3、如圖所示制備氫氧化亞鐵的改進(jìn)實(shí)驗(yàn):(1)按圖所示組裝儀器,向一支小的具支試管中加入2 mL左右的稀鹽酸,再加入2 mL左右的煤油,玻璃管下端粘住鈉粒(用濾紙吸干表面煤油,切去氧化層)。(2)將鐵絲浸入鹽酸,反應(yīng)放出氫氣,待試管內(nèi)空氣排盡后,向上提拉鐵絲,使鐵絲脫離液面。并關(guān)閉彈簧夾;用另一根細(xì)鐵絲沿玻璃管內(nèi)將鈉粒搗入液體中。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:(1)寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式:_。(2)如何檢驗(yàn)試管內(nèi)空氣已排盡(回答具體操作)._。(3
7、)搗入鈉粒后,預(yù)測(cè)具支試管中的現(xiàn)象:_。(4)已知鈉粒的質(zhì)量約0.05 g,實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有以下兩種不同濃度的鹽酸,你選擇(填“A”或“B”)_。A1.1 mol·L1B10 mol·L1答案:(1)Fe2HCl=FeCl2H2,2Na2H2OFeCl2=Fe(OH)22NaClH2也可寫(xiě)成3個(gè):Fe2HCl=FeCl2H2,2Na2H2O=2NaOHH2,2NaOHFeCl2=Fe(OH)22NaCl(2)在具支試管的出口處用向下排空氣法收集滿一小試管氣體,用拇指堵住管口,移向酒精燈火焰,放開(kāi)拇指,若聽(tīng)到“噗”的一聲,則說(shuō)明空氣已排盡(3)鈉不停地在煤油與稀鹽酸界面處上下跳動(dòng),
8、并有氣泡產(chǎn)生,下層液體中很快有白色沉淀出現(xiàn)(4)A方法三電解法4、利用電解實(shí)驗(yàn)可以制得純凈的Fe(OH)2白色沉淀,如圖所示,已知兩電極的材料分別為石墨和鐵。(1)a電極的材料應(yīng)為,電極反應(yīng)式為_(kāi)。(2)電解液c可以是_(填編號(hào))。A純水 BNaCl溶液CNaOH溶液 DCuCl2溶液(3)d為苯,其作用是_,在加入苯之前對(duì)電解液c應(yīng)作 何簡(jiǎn)單處理._。(4)為了在較短時(shí)間內(nèi)看到白色沉淀,可采取的措施是_(填編號(hào))。A改用稀H2SO4作電解液B適當(dāng)增大電源的電壓C適當(dāng)減小兩極間的距離D適當(dāng)降低電解液的溫度(5)若c用Na2SO4溶液,當(dāng)電解一段時(shí)間后看到白色Fe(OH)2沉淀,再反接電源電解,
9、除了電極上看到氣泡外,另一明顯現(xiàn)象為_(kāi)。答案:(1)FeFe2e-=Fe2+(2)BC(3)隔絕空氣,防止生成的Fe(OH)2被氧化;加熱煮沸,排出溶解的O2(4)BC(5)白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色,最后變成紅褐色四、“鐵三角”1FeFe2+鐵與氧化性比較弱的非金屬(如S、I2),非氧化性酸(如鹽酸、稀H2SO4),不活潑金屬的鹽溶液(如CuSO4溶液),F(xiàn)eCl3溶液反應(yīng),都可實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化例如:FeCuSO4 = CuFe SO4;Fe2FeCl3=3FeCl3;Fe+2H+=Fe2+H2.2.Fe2+Fe比較活潑的金屬(如Al、Zn)、CO、H2、C等能從亞鐵化合物中置換出鐵來(lái)例如:FeCl
10、2Zn = ZnCl2Fe;FeOH2FeH2O.3FeFe3+鐵與強(qiáng)氧化劑,如Cl2、H2O2、KMnO4(H+)、HNO3、濃H2SO4在一定條件下反應(yīng)都會(huì)實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化例如:2Fe3Cl22FeCl3.4Fe3+Fe可通過(guò)較強(qiáng)還原劑實(shí)現(xiàn),如Al、Zn、CO、H2等例如:Fe2O33CO2Fe3CO2;Fe2O32Al2FeAl2O3;2FeCl33Zn=2Fe3ZnCl2.5Fe2+Fe3+亞鐵鹽與強(qiáng)氧化劑反應(yīng),如Cl2、Br2、HNO3、濃硫酸、H2O2、KMnO4(H)等例如:2FeCl2Cl2=2FeCl3.6Fe3+Fe2+鐵鹽溶液與比較強(qiáng)的還原劑反應(yīng),如Fe、Cu、碘化物、硫化物
11、等例如:2 Fe3+S2-= 2Fe2+S;2Fe3+Cu = 2Fe2+Cu2+;2Fe3+Fe =3Fe2+;2Fe3+2I-= 2 Fe2+I2應(yīng)用“鐵三角”關(guān)系,可以解決相關(guān)問(wèn)題:(1)判斷離子共存Fe2+、Fe3+均水解,與HCO3-、AlO2-、CO32-等因水解相互促進(jìn)在溶液中不能大量共存。Fe3+與S2-、I-、HS-、SO32-,F(xiàn)e2+與NO(H+)、ClO-、MnO(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Fe2+(Fe3+):加Fe粉過(guò)濾;FeCl3(FeCl2):加氯水或H2O2;FeCl2(CuCl2):加Fe粉,過(guò)濾五、Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)1
12、、溶液的顏色含有Fe2+、的溶液顯淺綠色含有Fe3+的溶液顯棕黃色2、用KSCN溶液和氯水(1)流程:(2)有關(guān)反應(yīng):Fe3+3SCN- = Fe(SCN)3(紅色)2Fe2+Cl2 = 2Fe3+2Cl-3、用NaOH溶液(1)流程:(2)有關(guān)反應(yīng):Fe3+3OH- = Fe(OH)3(紅褐色)Fe2+2OH- = Fe(OH)2(白色沉淀)4Fe(OH)2O22H2O = 4Fe(OH)3六、鐵鹽溶液的配制、保持1、FeCl3溶液:加酸,抑制Fe3+的水解Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+2、FeCl2溶液:加酸,抑制Fe2+的水解 加鐵屑,防止Fe2+被氧化七、物質(zhì)制備制備無(wú)水FeC
13、l3:在HCl氣流中加熱蒸干FeCl3溶液。制備Fe(OH)3膠體:向沸水中加入飽和的FeCl3溶液并煮沸至有紅褐色膠狀物出現(xiàn)為止。八、氧化性、還原性的關(guān)系1、氧化性:Cl2Br2Fe3+I2S2、還原性:S2-I-Fe2+Br-Cl-九、雜質(zhì)Fe2+、Fe3+的除去1、Fe3+:Fe3+水解能力強(qiáng),實(shí)際上pH4時(shí),F(xiàn)e3+幾乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。欲除去Fe3+,一般加堿或鹽等物質(zhì),調(diào)節(jié)溶液的pH至pH=4即可。2、Fe2+:一般先向溶液中加入氧化劑(如H2O2),使Fe2+被氧化為Fe3+,然后加堿或鹽等物質(zhì),調(diào)節(jié)溶液的pH至pH=4即可。1、AI分別表示中學(xué)化學(xué)中常見(jiàn)的物質(zhì),它們之間相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(有部分反應(yīng)物、生成物沒(méi)有列出):已知A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)中含有同一種元素,G為主族元素的固態(tài)氧化物(1)寫(xiě)出物質(zhì)的化學(xué)式:E_,F(xiàn)_,J_.(2)寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式:_;_;_
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