【知識解析】鐵的重要化合物

鐵的氧化物知識銜接在初中我們學(xué)習(xí)了Fe2O3和Fe3O4，從鐵元素的化合價可以推斷，鐵還有第三種氧化物，即FeO。鐵的氧化物氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗名無鐵紅磁性氧化鐵鐵元素的化合價＋2＋3＋2、＋3顏色、狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體溶解性不溶于水不溶于水不溶于水物質(zhì)類別堿性氧化物堿性氧化物—Fe3O4和Fe是中學(xué)化學(xué)中常見的兩種能被磁體吸引的物質(zhì)鐵的氧化物氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵穩(wěn)定性不穩(wěn)定6FeO＋O2

2Fe3O4穩(wěn)定穩(wěn)定與非氧化性酸反應(yīng)FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O—氧化性均可與Al、CO、H2等反應(yīng)，如：3FexOy＋2yAl

3xFe＋yAl2O3續(xù)表Δ高溫鐵的氧化物氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵用途用作色素，如應(yīng)用于瓷器制作中使釉呈綠色；冶煉鐵用作油漆、涂料、油墨和橡膠的紅色顏料，冶煉鐵用作磁性材料、冶煉鐵續(xù)表名師提醒（1）鐵銹的主要成分是Fe2O3·xH2O。（2）“朱門酒肉臭”中的“朱門”是指以Fe2O3為原料制備的油漆漆制的門。鐵的氧化物名師提醒（3）Fe3O4有固定的組成，屬于純凈物，不是混合物。Fe3O4可看成FeO·Fe2O3，F(xiàn)e3O4中鐵元素的化合價可看作既有＋2，又有＋3，所以在書寫其與硝酸的反應(yīng)方程式時可看成硝酸將其中＋2價的鐵元素氧化為＋3價的鐵元素。（4）在高溫條件下，F(xiàn)e與Fe2O3可以發(fā)生反應(yīng)，當(dāng)鐵足量時：Fe＋Fe2O3

3FeO，當(dāng)鐵不足時：Fe＋4Fe2O3

3Fe3O4。高溫高溫鐵的氫氧化物（1）教材P67·實驗3－1鐵的氫氧化物的制備Fe(OH)3Fe(OH)2實驗操作實驗現(xiàn)象生成紅褐色沉淀生成白色絮狀沉淀，然后沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色鐵的氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2化學(xué)方程式FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl（紅褐色）FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4

（白色）4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===

4Fe(OH)3（紅褐色）實驗結(jié)論Fe(OH)3與Fe(OH)2可分別由相對應(yīng)的可溶性鹽與堿溶液反應(yīng)制得，且Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3續(xù)表鐵的氫氧化物名師提醒1．Fe2＋極易被氧化，所以FeSO4溶液要現(xiàn)配現(xiàn)用。2．為了防止Fe(OH)2被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸餾水和制備Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，盡可能除去O2。制備Fe(OH)2時的注意事項鐵的氫氧化物名師提醒3．為了防止滴加NaOH溶液時帶入空氣，可將吸有NaOH溶液的長膠頭滴管伸入FeSO4溶液中，再擠出NaOH溶液。制備Fe(OH)2時的注意事項4．為防止Fe(OH)2被氧化，還可以向盛有FeSO4溶液的試管中加入少量的煤油或其他密度小于水且不溶于水的有機溶劑，以隔絕空氣。鐵的氫氧化物（2）Fe(OH)2與Fe(OH)3的比較Fe(OH)2Fe(OH)3名稱氫氧化亞鐵氫氧化鐵物質(zhì)類別二元（弱）堿三元（弱）堿鐵元素的化合價＋2＋3顏色、狀態(tài)白色固體紅褐色固體溶解性不溶于水不溶于水鐵的氫氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3與稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O穩(wěn)定性不穩(wěn)定，在空氣中易被氧化（白色→灰綠色→紅褐色）：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3不穩(wěn)定［較Fe(OH)2穩(wěn)定］，受熱易分解：2Fe(OH)3

Fe2O3＋3H2OΔ續(xù)表物質(zhì)推斷突破口鐵鹽和亞鐵鹽常見的鐵鹽：FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等。常見的亞鐵鹽：FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等。（1）教材P68·實驗3－2Fe3＋、Fe2＋的檢驗Fe3＋Fe2＋實驗操作鐵鹽和亞鐵鹽Fe3＋Fe2＋實驗現(xiàn)象溶液變成紅色無明顯現(xiàn)象離子方程式Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3—實驗結(jié)論含有Fe3＋的鹽溶液遇到KSCN溶液時變成紅色，可利用此現(xiàn)象檢驗Fe3＋的存在Fe2＋和SCN－不反應(yīng)續(xù)表鐵鹽和亞鐵鹽名師提醒（1）向某未知溶液中滴加KSCN溶液，若溶液變成紅色，證明該溶液中含有Fe3＋。（2）向某未知溶液中滴加KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，但放置一段時間后，溶液慢慢變成紅色，可證明該溶液中含有Fe2＋。易被空氣中的O2氧化為Fe3＋鐵鹽和亞鐵鹽（2）教材P68·實驗3－3Fe3＋和Fe2＋的相互轉(zhuǎn)化實驗操作實驗現(xiàn)象加少量鐵粉振蕩后，棕黃色溶液變成淺綠色，再加KSCN溶液，溶液顏色無變化向上層清液中滴加新制氯水，溶液變成紅色鐵鹽和亞鐵鹽離子方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3實驗結(jié)論Fe3＋遇到較強的還原劑時，會被還原成Fe2＋Fe2＋在較強的氧化劑作用下會被氧化成Fe3＋續(xù)表鐵鹽和亞鐵鹽Fe3＋有較強的氧化性，當(dāng)它遇到某些較強的還原劑時，會被還原成Fe2＋；Fe2＋既有氧化性又有還原性，當(dāng)它遇到某些較強的氧化劑時，會被氧化成Fe3＋。Fe3＋與Fe2＋在一定條件下是可以相互轉(zhuǎn)化的。Fe3＋還原劑（Fe、Cu等）Fe2＋氧化劑（Cl2、HNO3、KMnO4等）鐵鹽和亞鐵鹽名師提醒1．配制含F(xiàn)e2＋的溶液時，常向溶液中加入少量鐵粉，防止溶液中的Fe2＋被氧化為Fe3＋。Fe3＋和Fe2＋的相互轉(zhuǎn)化的應(yīng)用2．廢水處理為除去廢水中的Fe2＋，常先將廢水中的Fe2＋氧化為Fe3＋（如通入氯氣），再調(diào)節(jié)溶液的pH，使Fe3＋轉(zhuǎn)化為紅褐色的Fe(OH)3沉淀析出。反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，F(xiàn)e3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。鐵鹽和亞鐵鹽名師提醒3．檢驗Fe2＋的方法：向某溶液中滴加KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，再滴加少量新制氯水，溶液變成紅色，證明原溶液中有Fe2＋。Fe3＋和Fe2＋的相互轉(zhuǎn)化的應(yīng)用鐵鹽和亞鐵鹽（3）教材P70·探究

利用覆銅板制作圖案實驗原理利用FeCl3溶液作為“腐蝕液”，將覆銅板上不需要的銅腐蝕實驗操作取一小塊覆銅板，用油性筆在覆銅板上畫上設(shè)計好的圖案，然后浸入盛有FeCl3溶液的小燒杯中。過一段時間后，取出覆銅板并用水清洗干凈。觀察實驗現(xiàn)象，并展示制作的圖案鐵鹽和亞鐵鹽實驗現(xiàn)象用油性筆畫出的圖案處不被腐蝕，洗凈后板上留下設(shè)計的圖案反應(yīng)方程式2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2（2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋）實驗結(jié)論銅可被FeCl3溶液腐蝕續(xù)表注意：覆銅板是以絕緣板為基材，一面或兩面覆以銅箔，經(jīng)熱壓而成的一種板狀材料，主要用于制作家電、計算機等電子產(chǎn)品的印刷電路板。典例詳析A例2－5下列有關(guān)鐵的化合物的說法不正確的是（）A．Fe（OH）2不穩(wěn)定，具有較強的氧化性B．FeO、Fe2O3均為堿性氧化物，均可與鹽酸反應(yīng)C．Fe（OH）3可通過化合反應(yīng)得到，而Fe（OH）2不能D．Fe3O4為磁性氧化鐵，其中鐵元素的化合價可看作既有＋2又有＋3典例詳析解析：Fe（OH）2中的Fe2＋具有還原性，可被空氣中的O2氧化為Fe（OH）3，A項錯誤；FeO、Fe2O3均為堿性氧化物，故均具有堿性氧化物的通性，都能與鹽酸反應(yīng)，B項正確；Fe（OH）2只能通過復(fù)分解反應(yīng)得到，F(xiàn)e（OH）3可由Fe（OH）2與O2、H2O發(fā)生化合反應(yīng)得到，C項正確；Fe3O4俗稱磁性氧化鐵，其組成可表示為FeO·Fe2O3，F(xiàn)e的化合價可看作既有＋2又有＋3，D項正確。典例詳析D例2－6下列反應(yīng)中不涉及鐵元素價態(tài)變化的是（）A．用鐵粉除去FeCl2溶液中的少許FeCl3雜質(zhì)B．鐵在氧氣中燃燒C．氫氧化亞鐵是白色固體，在空氣中會迅速變成灰綠色，最終變成紅褐色D．氫氧化鐵受熱分解點撥：先寫出反應(yīng)方程式，再標(biāo)出反應(yīng)前后鐵元素的化合價，判斷鐵元素價態(tài)是否發(fā)生變化。典例詳析解析：鐵粉可將Fe3＋還原為Fe2＋，鐵元素價態(tài)發(fā)生了變化，A項不符合題意；鐵在氧氣中燃燒，生成Fe3O4，鐵元素價態(tài)發(fā)生了變化，B項不符合題意；Fe（OH）2具有還原性，在空氣中發(fā)生反應(yīng)4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，鐵元素價態(tài)發(fā)生了變化，C項不符合題意；Fe（OH）3受熱分解：2Fe（OH）3

Fe2O3＋3H2O，鐵元素價態(tài)沒有發(fā)生變化，D項符合題意。Δ典例詳析例2－7某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，開始時有白色沉淀生成，然后迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，下列結(jié)論正確的是（）A．一定有Fe2＋，一定沒有Fe3＋、Mg2＋B．一定有Fe3＋，一定沒有Fe2＋、Mg2＋C．一定有Fe3＋，可能有Fe2＋，一定沒有Mg2＋D．一定有Fe2＋，可能有Mg2＋，一定沒有Fe3＋D典例詳析解析：白色沉淀可能是Fe（OH）2、Mg（OH）2或二者的混合物；沉淀能變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色，說明一定有Fe（OH）2生成，即原溶液中一定有Fe2＋；因Fe（OH）3呈紅褐色，所以剛開始時無Fe（OH）3生成，即原溶液中一定沒有Fe3＋；又因紅褐色可掩蓋白色，則不能證明原溶液中是否含有Mg2＋，故D項正確。典例詳析C例2－8（2021江蘇蘇州月考）下列離子的檢驗方法合理的是（）A．向某溶液中滴入KSCN溶液，溶液變成紅色，說明原溶液中不含F(xiàn)e2＋B．向某溶液中通入Cl2，再加入KSCN溶液，溶液變成紅色，說明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，立刻得到紅褐色沉淀，說明原溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液，得到白色沉淀，一段時間后觀察到沉淀顏色逐漸變成紅褐色，說明原溶液中只含有Fe2＋，不含Mg2＋典例詳析解析：滴入KSCN溶液，溶液變成紅色，說明原溶液中含有Fe3＋，但不能說明原溶液中不含F(xiàn)e2＋，A項錯誤；向某溶液中通入Cl2，再加入KSCN溶液，溶液變成紅色，不能說明原溶液中含有Fe2＋，因為如果原溶液中含有Fe3＋，無論其是否含有Fe2＋，都會出現(xiàn)相同的現(xiàn)象，B項錯誤；加入NaOH溶液，立刻得到紅褐色沉淀Fe（OH）3，說明原溶液中含有Fe3＋，C項正確；D項中操作和現(xiàn)象說明原溶液中肯定含有Fe2＋，可能含有Mg2＋，因為若生成Mg（OH）2白色沉淀，會被紅褐色沉淀掩蓋，D項錯誤。典例詳析例2－9（2021湖南長沙明德中學(xué)月考）向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入鐵粉，充分反應(yīng)后仍有固體存在，則下列判斷不正確的是（）A．加入KSCN溶液后，溶液一定不變成紅色B．溶液中一定含F(xiàn)e2＋C．溶液中一定含Cu2＋D．剩余固體中一定含CuC點撥：氧化性：Fe3＋＞Cu2＋；注意鐵粉的量不確定。典例詳析解析：因氧化性Fe3＋＞Cu2＋，故Fe先與Fe3＋反應(yīng)，后與Cu2＋反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式分別為Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，F(xiàn)e＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。充分反應(yīng)后仍有固體剩余，則剩余固體可能為銅或鐵粉與銅的混合物，說明Fe3＋反應(yīng)完全，Cu2＋可能未反應(yīng)完全，則溶液中一定含F(xiàn)e2＋，可能含Cu2＋，一定不含F(xiàn)e3＋，故加入KSCN溶液后，溶液一定不變成紅色；綜合以上分析可知，C項錯誤。典例詳析例2－10（浙江學(xué)考模擬）某化學(xué)小組設(shè)計出一種在隔絕空氣條件下鈉與FeSO4溶液反應(yīng)的方法以驗證反應(yīng)實質(zhì)。實驗時，往100mL大試管中先加40mL煤油，取3粒米粒大小的金屬鈉放入大試管后塞上橡皮塞，通過長頸漏斗加入FeSO4溶液，使煤油的液面至橡膠塞，并夾緊彈簧夾（如圖）?；卮饐栴}：（1）大試管的下層溶液中出現(xiàn)的現(xiàn)象為___________________。（2）裝置中長頸漏斗內(nèi)液面________（填“下降”或“上升”）。（3）寫出鈉與FeSO4溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式______________________________________________________。產(chǎn)生白色絮狀沉淀上升2Na＋FeSO4＋2H2O===Fe（OH）2↓＋Na2SO4＋H2↑典例詳析點撥：圖示裝置中上層的煤油起到隔絕空氣的作用。點評：該實驗過程中可以觀察到Na?！吧宪f下跳”，因生成的H2將Na粒托起進入煤油層，Na粒又靠自身重力回到兩種液體的交界處，上述過程反復(fù)進行，直至Na粒反應(yīng)完全。典例詳析解析：（1）由于金屬Na的密度比H2O的小，但比煤油的大，故Na粒應(yīng)位于兩種液體的交界處，Na與FeSO4溶液接觸的部分與H2O發(fā)生反應(yīng)生成NaOH和H2，NaOH與FeSO4發(fā)生反應(yīng)生成