高中化学 考点过关(中)考点10 金属铁及其化合物(必修1)1
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第三章铁金属材料第一节铁及其化合物1.了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途。
2.认识铁单质与水蒸气反应的条件,通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。
3.掌握Fe、Fe2+、Fe3+相互转化的途径,通过实验探究学会Fe2+、Fe3+的检验方法。
4.掌握实现铁及其化合物之间转化的试剂和条件。
知识点一铁的单质知识点二铁的氧化物和氢氧化物知识点一铁的单质1.铁的存在和冶炼(1)存在铁在自然界中可以以单质形态(如陨铁)存在,但主要以+2价和+3价化合物的形态存在于矿石中,在地壳中的含量居第四位,仅次于氧、硅和铝。
(2)冶炼工业炼铁的原理是利用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来,化学方程式:3CO+Fe2O3=====高温2Fe+3CO2(以Fe2O3为例)。
2.铁的物理性质铁有延展性、导热性。
铁能导电,但其导电性不如铜和铝,铁还能被磁体吸引,其熔、沸点较高。
3.铁的化学性质(1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应①Fe与非金属单质反应②Fe与非氧化性酸反应(稀H2SO4)Fe+2H+===Fe2++H2↑。
③Fe与盐溶液反应(CuSO4)Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
(2)实验探究铁粉与水蒸气的反应实验装置操作现象用火柴点燃肥皂液,听到爆鸣声,证明生成了H 2实验结论在高温下,铁能与水蒸气反应,化学方程式为3Fe +4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4+4H 21.下列物质在氧气中燃烧,现象为火星四射,有黑色固体生成的是A .红磷B .木炭C .铁丝D .酒精【答案】C【解析】红磷在氧气中燃烧时会产生大量的白烟,生成白色固体,A 错误;木炭在氧气中燃烧时会发出白光,生成无色气体,B 错误;铁丝在氧气中燃烧时火星四射,生成黑色固体,C 正确;酒精在氧气中燃烧时火焰为淡蓝色,生成无色气体,D 错误。
2.(2023桂林高一检测)下列各项物质间的转化不能通过反应一步完成的是()A .Fe→Fe 3O 4B .3C .Fe→FeCl 2D .Fe→Fe(OH)3【答案】D【解析】Fe 与O 2点燃可得到Fe 3O 4,能一步反应完成,A 不符合题意;Fe 与Cl 2点燃可得到FeCl 3,能一步反应完成,B 不符合题意;Fe 与盐酸反应可得到FeCl 2,能一步反应完成,C 不符合题意;Fe 不能一步反应生成Fe(OH)3,D 符合题意。
铁及其化合物一、铁及其重要化合物的性质1.铁的性质(1)物理性质铁拥有导电、导热和延展性,拥有能被磁铁吸引的特征。
(2)化学性质铁单质性质开朗,有较强的复原性,主要化合价为+ 2 价和+ 3 价。
①与非金属单质的反响:a.与 O2的反响:常温:铁被腐化生成铁锈,其主要成分为Fe2O3。
点燃点燃: 3Fe+ 2O=====Fe3O4。
点燃b.与 Cl 2的反响: 2Fe+ 3Cl 2=====2FeCl 3。
△c.与 S 的反响: Fe+ S=====FeS。
②与水的反响:常温下铁与水不反响,在高温条件下与水蒸气反响:高温23Fe+ 4H O(g)=====Fe3 O4+4H2。
③与酸的反响:a.与非氧化性酸反响的离子方程式:+2++ H2↑。
Fe+ 2H ===Feb.与氧化性酸反响:遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化,与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反响,但无H2产生。
④与某些盐溶液的反响:a.与 CuSO4溶液反响的离子方程式:Fe+ Cu2+===Fe2++ Cu。
3+2+b.与 FeCl 3溶液反响的离子方程式:Fe+ 2Fe ===3Fe 。
2.铁的氧化物和氢氧化物(1)铁的氧化物化学式FeO Fe2O3 俗名铁红Fe3O4 磁性氧化铁颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 ( 有磁性 )溶解性 难溶于水难溶于水难溶于水 铁的化合价 +2 + 3 + 2,+ 3 稳固性 不稳固稳固稳固与 H +反响的+2+ + H 2O+3++ 3H 2 O+2++2Fe 3++ 4H 2O离子方程式FeO + 2H ===Fe Fe 2O 3+ 6H ===2Fe Fe 3O 4+8H ===Fe8提示 Fe O 中 2 个 Fe 为+ 3 价,1 个 Fe 为+ 2 价,可表示为 FeO ·Fe O ,均匀价态为+ 3价。
342 3在发生氧化复原反响时,对应价态的铁参加有关反响,如Fe 3 O 4 与 HNO 3反响时只有+ 2 价铁被氧化。
金属铁及其化合物1、Fe 铁 银白色金属,在空气中因氧化而带黑色,能被磁化(被磁铁吸引) 性酸产生氢气2 +2、 Fe 水溶液呈浅绿色⑴ 与碱反应产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,最后变成红褐色Fe 2++ 20H 「= Fe(OH) 2 J 4Fe(OH) 2 + Q+ 2W0 = 4Fe(OH) 3⑵加硫氰化钾溶液无变化,再滴加氯水变为血红色2 I --------3 丰 一 3 丰 一 ______2Fe + Cl 2 2Fe + 2CI ; Fe + 3SCN =Fe(SCN) 3(血红色)3、 Fe 3+水溶液呈黄色⑴ 与碱反应产生红褐色沉淀 Fe 3 ++ 30H 「= Fe(OH) 3 J⑵ 加硫氰化钾溶液变为血红色Fe 3 ++ 3SCN 「=Fe(SCN) 3 (血红色)⑶遇苯酚溶液显特殊紫色(显色反应) 4、 金属冶炼的反应原理及方法绝大部分金属在自然界中以化合态存在,金属冶炼的实质是用还原的方法使金属化合中 的金属离子得到电子变成金属单质。
由于金属的化学活泼性不同, 金属离子得到电子还原成金属的能力也就不同 ,按金属活泼顺序对应金属阳离子氧化性K +T Ag +逐渐增强,金属冶炼也由难变易。
一般有三种冶炼方法:⑴热分解法:适合于冶炼金属活泼性较差的金属。
如:△ △2HgO2Hg + O 2 T2Ag 2O4Ag + O 2 f⑵热还原法,用还原剂(CO 、C 、H 2、Al 等)还原金属氧化物,适合于金属活泼性介于 Zn 〜Cu 之间的大多数金属的冶炼。
如咼温咼温Fe 2O 3 + 3CO 2Fe + 3CO 2 2AI + C 「2O 32Cr + Al 2O 3⑶电解法:适合冶炼金属活泼性很强的金属(一般是在金属活泼顺序表中排在铝前边的,溶于非氧化 咼温WO 3 + 3H 2 W + 3H 2O电解金属)。
如:2AI 2O 32AI +3O 2T一 电解MgCI 2(熔融)Mg + CI 2T、习题巩固1由海水制备无水氯化镁,主要有以下步骤:①在一定条件下脱水干燥;②加熟石灰;③ 加盐酸;④过滤;⑤浓缩结晶。
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高一化学必修一《金属及其化合物》知识点总结高一化学必修一《金属及其化合物》知识点总结一、金属的物理通性:常温下,金属一般为银白色晶体(汞常温下为液体),具有良好的导电性、导热性、延展性. 二、金属的化学性质:多数金属的化学性质比较活泼,具有较强的还原性,在自然界多数以化合态形式存在. 物质 Na Al Fe 保存煤油(或石蜡油)中直接在试剂瓶中即可直接在试剂瓶中化性常温下氧化成Na2O: 4Na + O2 = 2Na2O 点燃点燃生成Na2O2 点燃 2Na + O2 == Na2O2 常温下生成致密氧化膜: 4Al + 3O2 = 2Al2O3 致密氧化膜使铝耐腐蚀. 点燃纯氧中可燃,生成氧化铝:点燃 4Al + 3O2 == 2Al2O3 潮湿空气中易受腐蚀:铁锈:主要成分Fe2O3 点燃纯氧中点燃生成:点燃 3Fe+2O2 == Fe3O4 与 O2 与Cl2 2Na+Cl2 == 2NaCl 2Al+3Cl2 == 2AlCl3 2Fe+3Cl2== 2FeCl3 与S 常温下即可反应: 2Na + S = Na2S △ 加热时才能反应:2Al + 3S == Al2S3 △ 加热只能生成亚铁盐: Fe + S == FeS 与水常温与冷水剧烈反应:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑ △ 去膜后与热水反应:2Al+6H2O==2Al(OH)3↓+3H2↑ 常温下纯铁不与水反应。
考点过关(中)考点10 金属铁及其化合物铁是日常生活和生产中应用最广、用量最大的金属材料,在国民经济中占有极其重要的地位。
铁是中学化学教材中唯一系统介绍的一种过渡金属,是中学化学中的重要变价元素。
作为过渡元素的代表,铁及其化合物知识是高中学习的重点,铁元素一般可以呈现+2和+3价,这两个价态的化合物从特征到性质都有很大的不同,铁及其化合物主要包含单质铁的存在形式、铁的氧化物、铁的氢氧化物以及铁盐和亚铁盐的相关性质等内容。
铁及其化合物的性质考查常常以实验探究、化工流程题、有关化学反应的计算等重要题型的形式出现,具有“分散融合、交叉渗透”的特点,考查内容注重理论联系实际、综合分析、知识迁移能力和计算能力,综合性强,具有一定灵活性和较好的区分度。
由于含铁物质与对应知识较多,在学习时只有熟练掌握有关物质的性质,才能形成对物质的组成、性质与转化及其相互关系的认识思维模型。
铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝,它在自然界中以单质形态(陨铁)和化合形态(铁矿石)存在,铁是人类认识和使用较早的金属元素,它与生产和人类的生活密切相关,人类使用铁已有好几千年的历史了,目前已发现的金属虽然已有90多种,但其中应用最广泛、用量最多的仍然是铁。
小到铁钉,达到桥梁、铁道、车辆和各种机械等,都需要大量的钢铁来制造。
就连动植物体内也含有铁,人体内缺铁会导致缺铁性贫血,体内过多的铁又能使肝、脾等硬化。
铁元素有0价、+2价、+3价和+6价,其中+2价和+3价较常见,+6价少见。
纯铁是白色或者银白色的,有金属光泽,有良好的延展性、导电、导热性能,有很强的铁磁性,属于磁性材料,熔点1538℃、沸点2750℃。
铁是比较活泼的金属,在金属活动顺序表里排在氢的前面,化学性质比较活泼,是一种良好的还原剂。
常温时,铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应,若有杂质在潮湿的空气中易锈蚀,在有酸、碱或盐的溶液存在的湿空气中生锈更快。
在高温时,则剧烈反应,如铁在氧气中燃烧生成Fe3O4,反应的化学方程式是3Fe + 2O2点燃Fe3O4,赤热的铁和水蒸气起反应也生成Fe3O4,反应的化学方程式是3Fe +4H2O (g)Fe3O4 +4H2,加热时能同卤素、硫、硅、碳、磷等化合。
(完整版)铁及其化合物知识点总结
铁的性质
- 铁是一种金属元素,化学符号为Fe,原子序数为26。
- 铁的原子结构稳定,有11个电子层,2个内层电子和8个外
层电子。
- 铁的外层电子可以参与化学反应,使其形成各种化合物。
铁的常见化合物
氧化物
- 氧化铁(Fe2O3)是铁最常见的氧化物,也是铁锈的主要成分。
- 氢氧化铁(Fe(OH)3)是一种碱性氢氧化物,常用于制备其他铁化合物。
硫化物
- 硫化铁(FeS)是铁和硫的化合物,常见于一些硫化铁矿石中。
酸盐
- 硫酸铁(FeSO4)是一种含铁的盐酸,常用于制备其他铁化
合物。
- 磷酸铁(FePO4)是一种含铁的磷酸盐,常见于一些矿石中。
铁的用途
- 铁是一种重要的工业原料,广泛应用于建筑、机械、汽车等
行业。
- 铁也是人体必需的营养元素,参与血红蛋白的合成和氧气的
运输。
铁的反应性
- 铁容易被氧气氧化,形成氧化铁。
- 铁可以与酸反应,生成盐和氢气。
- 铁可以与非金属元素形成多种化合物,如硫化铁和氯化铁等。
安全注意事项
- 铁及其化合物在一些情况下可能对人体和环境造成危害,因
此应注意正确使用、贮存和处置铁化合物。
以上是铁及其化合物的一些基本知识点总结。
参考文献:。
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金属及其化合物一、金属活动性NaAlFe。
二、金属一般比较活泼,容易与O2反应而生成氧化物,可以与酸溶液反应而生成H2,特别活泼的如Na等可以与H2O 发生反应置换出H2,特殊金属如Al可以与碱溶液反应而得到H2。
三、A12O3为两性氧化物,Al(OH)3为两性氢氧化物,都既可以与强酸反应生成盐和水,也可以与强碱反应生成盐和水。
五、Na2CO3和NaHCO3比较碳酸钠碳酸氢钠俗名纯碱或苏打小苏打色态白色晶体细小白色晶体水溶性易溶于水,溶液呈碱性使酚酞变红易溶于水(但比Na2CO3溶解度小)溶液呈碱性(酚酞变浅红)热稳定性较稳定,受热难分解受热易分解2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O与酸反应 CO32—+H+ H CO3—H CO3—+H+ CO2↑+H2OH CO3—+H+ CO2↑+H2O相同条件下放出CO2的速度NaHCO3比Na2CO3快与碱反应 Na2CO3+Ca(OH)2 CaCO3↓+2NaOH反应实质:CO32—与金属阳离子的复分解反应 NaHCO3+NaOH Na2CO3+H2O反应实质:H CO3—+OH- H2O+CO32—与H2O和CO2的反应 Na2CO3+CO2+H2O 2NaHCO3CO32—+H2O+CO2 H CO3—不反应与盐反应CaCl2+Na2CO3 CaCO3↓+2NaClCa2++CO32—CaCO3↓不反应主要用途玻璃、造纸、制皂、洗涤发酵、医药、灭火器转化关系六、.合金:两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。
合金的特点;硬度一般比成分金属大而熔点比成分金属低,用途比纯金属要广泛。
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铁及其化合物知识点1.物理性质:银白色,具有金属光泽;质地较软,有良好的导电性、延展性。
密度7.86 g/cm3,熔沸点较高。
能被磁铁吸引,也能被磁化。
还原铁粉为黑色粉末。
二.化学性质:1.与非金属反应1)Fe+S (I 2) FeS (FeI 2) 2)3Fe+2O 2 Fe 3O 4 3)2Fe+3Cl 2 2FeCl 3Fe 2+Fe 3+2.与水反应 3Fe + 4H 2O(g) Fe 3O 4 + 4 H 2 ↑(置换)3 与酸反应1)与非氧化性酸(盐酸、稀硫酸)反应 Fe +2H +== Fe 2+ + H 2↑2)与氧化性酸反应 :Fe+4HNO 3(稀)=Fe(NO 3)3+NO↑+2H 2O常温下,铁和冷浓硝酸、冷浓H 2SO 4发生钝化,但在加热条件下,钝化作用立即遭到破坏: Fe+6HNO 3(浓)Fe(NO 3)3+3NO 2↑+3H 2O Fe+6H 2SO 4(浓)Fe 2(SO 4)3+3SO 2↑+3H 2O4.与盐溶液反应:2Fe 3++ Cu = 2Fe 2++ Cu 2+ Fe + 2Fe 3+ = 3 Fe 2+ Fe + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu三、铁的化合物1、铁的氧化物铁的氧化物的比较铁的氧化物FeO Fe 2O 3Fe 3O 4俗称铁红磁性氧化铁色、态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体铁的价态+2+3+2、+3水溶性难溶于水稳定性不稳定性 6FeO+O 2=2Fe 3O 4稳定稳定与酸的反应FeO+2H +=Fe 2++H 2O Fe 2O 3+6H +=2Fe 3++3H 2O Fe 3O 4+8H +=2Fe 3++ Fe 2++4H 2O与CO 的反应Fe x O y +yCO=xFe+yCO 2制取高温熔融,过量的铁与氧气反应2Fe+O 2=2FeO Fe(OH)3的分解2Fe(OH)3=Fe 2O 3+3H 2O 铁在氧气中燃烧3Fe+2O 2=Fe 3O 42、铁的氢氧化物(1)Fe(OH)2的制备Fe(OH)2易被氧化,在制备时应注意(1)配制后的FeSO 4溶液中要加入少量铁粉;(2)配制溶液的蒸馏水以及所用NaOH 溶液均须煮沸以除去其中溶解的氧气;(3)Fe 2+容易被氧化,所以FeSO 4溶液要新配制. (4)为了防止滴加NaOH 时带入空气,可将吸收NaOH 的长滴管伸入FeSO 4溶液液面下,再挤出NaOH 溶液.(5)为了防止Fe 2+被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量煤油或其它密度比水小但不溶于水的有机物以隔绝空气.实验:FeSO 4溶液中加NaOH. 现象: 生成白色沉淀,后又迅速转变为灰绿色,最后生成红褐色化学方程式: FeSO 4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓+Na 2SO 4 Fe 2++ 2OH -= Fe(OH)2↓(白色)4Fe(OH)2 + O 2 + 2H 2O = 4Fe(OH)3(红褐色) (白色→灰绿色→红褐色)(2)Fe(OH)3的制备实验:FeCl 3溶液中加NaOH 溶液. ①现象:生成红褐色沉淀②化学方程式:FeCl 3+3NaOH= Fe(OH)3↓+3NaCl Fe 3++ 3OH -= Fe(OH)3↓(红褐色)③热稳性:Fe(OH)3对热不稳定,受热能失去水生成红棕色的Fe 2O 3粉末.化学方程式: 2Fe(OH)3 Fe 2O 3 +3H 2O[小结]难溶性或微溶性的碱受热不稳定,容易分解。
高一化学必修一知识点梳理:金属及其化合物假期 ,最终还是到了掰着手指头就能数完的日子。
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二、金属一般比拟活泼 ,容易与O2反响而生成氧化物 ,可以与酸溶液反响而生成H2 ,特别活泼的如Na等可以与H2O 发生反响置换出H2 ,特殊金属如Al可以与碱溶液反响而得到H2。
三、A12O3为两性氧化物 ,Al(OH)3为两性氢氧化物 ,都既可以与强酸反响生成盐和水 ,也可以与强碱反响生成盐和水。
四、Na2CO3和NaHCO3比拟碳酸钠碳酸氢钠俗名纯碱或苏打小苏打色态白色晶体细小白色晶体水溶性易溶于水 ,溶液呈碱性使酚酞变红易溶于水(但比Na2CO3溶解度小)溶液呈碱性(酚酞变浅红)热稳定性较稳定 ,受热难分解受热易分解2NaHCO3 Na2CO3+CO2↑+H2O与酸反响 CO32—+H+ H CO3—H CO3—+H+ CO2↑+H2OH CO3—+H+ CO2↑+H2O相同条件下放出CO2的速度NaHCO3比Na2CO3快与碱反响Na2CO3+Ca(OH)2 CaCO3↓+2NaOH反响实质:CO32—与金属阳离子的复分解反响 NaHCO3+NaOH Na2CO3+H2O反响实质:H CO3—+OH- H2O+CO32—与H2O和CO2的反响 Na2CO3+CO2+H2O 2NaHCO3CO32—+H2O+CO2 H CO3—不反响与盐反响 CaCl2+Na2CO3 CaCO3↓+2NaCl Ca2++CO32— CaC O3↓ 不反响主要用途玻璃、造纸、制皂、洗涤发酵、医药、灭火器转化关系六、.合金:两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合在一起而形成的具有金属特性的物质。
金属及其化合物高中化学必修一知识点记忆是学好化学最基本的方法,巧妇难为无米之炊,离开了“记忆”谈其它就成为一句空话。
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金属及其化合物高中化学必修一知识点一、钠Na1、单质钠的物理性质:钠质软、银白色、熔点低、密度比水的小但比煤油的大。
2、单质钠的化学性质:①钠与O2反应常温下:4Na+O2=2Na2O(新切开的钠放在空气中容易变暗)加热时:2Na+O2==Na2O2(钠先熔化后燃烧,发出黄色火焰,生成淡黄色固体Na2O2。
)Na2O2中氧元素为-1价,Na2O2既有氧化性又有还原性。
2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑2Na2O2+2CO2=2Na2CO3+O2Na2O2是呼吸面具、潜水艇的供氧剂,Na2O2具有强氧化性能漂白。
②钠与H2O反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑离子方程式:2Na+2H2O=2Na++2OH-+H2↑(注意配平)实验现象:“浮——钠密度比水小;游——生成氢气;响——反应剧烈;熔——钠熔点低;红——生成的NaOH遇酚酞变红”。
③钠与盐溶液反应如钠与CuSO4溶液反应,应该先是钠与H2O反应生成NaOH与H2,再和CuSO4溶液反应,有关化学方程式:2Na+2H2O=2NaOH+H2↑CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4总的方程式:2Na+2H2O+CuSO4=Cu(OH)2↓+Na2SO4+H2↑实验现象:有蓝色沉淀生成,有气泡放出K、Ca、Na三种单质与盐溶液反应时,先与水反应生成相应的碱,碱再和盐溶液反应④钠与酸反应:2Na+2HCl=2NaCl+H2↑(反应剧烈)离子方程式:2Na+2H+=2Na++H2↑3、钠的存在:以化合态存在。
4、钠的保存:保存在煤油或石蜡中。
5、钠在空气中的变化过程:Na→Na2O→NaOH→Na2CO3→Na2CO3·10H2O(结晶)→Na2CO3(风化),最终得到是一种白色粉末。
考点过关(中)考点10 金属铁及其化合物铁是日常生活和生产中应用最广、用量最大的金属材料,在国民经济中占有极其重要的地位。
铁是中学化学教材中唯一系统介绍的一种过渡金属,是中学化学中的重要变价元素。
作为过渡元素的代表,铁及其化合物知识是高中学习的重点,铁元素一般可以呈现+2和+3价,这两个价态的化合物从特征到性质都有很大的不同,铁及其化合物主要包含单质铁的存在形式、铁的氧化物、铁的氢氧化物以及铁盐和亚铁盐的相关性质等内容。
铁及其化合物的性质考查常常以实验探究、化工流程题、有关化学反应的计算等重要题型的形式出现,具有“分散融合、交叉渗透”的特点,考查内容注重理论联系实际、综合分析、知识迁移能力和计算能力,综合性强,具有一定灵活性和较好的区分度。
由于含铁物质与对应知识较多,在学习时只有熟练掌握有关物质的性质,才能形成对物质的组成、性质与转化及其相互关系的认识思维模型。
铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝,它在自然界中以单质形态(陨铁)和化合形态(铁矿石)存在,铁是人类认识和使用较早的金属元素,它与生产和人类的生活密切相关,人类使用铁已有好几千年的历史了,目前已发现的金属虽然已有90多种,但其中应用最广泛、用量最多的仍然是铁。
小到铁钉,达到桥梁、铁道、车辆和各种机械等,都需要大量的钢铁来制造。
就连动植物体内也含有铁,人体内缺铁会导致缺铁性贫血,体内过多的铁又能使肝、脾等硬化。
铁元素有0价、+2价、+3价和+6价,其中+2价和+3价较常见,+6价少见。
纯铁是白色或者银白色的,有金属光泽,有良好的延展性、导电、导热性能,有很强的铁磁性,属于磁性材料,熔点1538℃、沸点2750℃。
铁是比较活泼的金属,在金属活动顺序表里排在氢的前面,化学性质比较活泼,是一种良好的还原剂。
常温时,铁在干燥的空气里不易与氧、硫、氯等非金属单质起反应,若有杂质在潮湿的空气中易锈蚀,在有酸、碱或盐的溶液存在的湿空气中生锈更快。
在高温时,则剧烈反应,如铁在氧气中燃烧生成Fe3O4,反应的化学方程式是3Fe + 2O2点燃Fe3O4,赤热的铁和水蒸气起反应也生成Fe3O4,反应的化学方程式是3Fe +4H2O (g)Fe3O4 +4H2,加热时能同卤素、硫、硅、碳、磷等化合。
铁易溶于稀的无机酸中,生成二价铁盐,并放出氢气,反应的离子方程式是Fe+2H+= Fe2+ +H2↑,在常温下遇浓硫酸或浓硝酸时,表面生成一层氧化物保护膜,使铁“钝化”,故可用铁制品盛装冷的浓硫酸或冷的浓硝酸。
在加热时铁可以与浓硫酸或浓硝酸反应,生成+3价的铁盐,同时生成SO2或NO2。
【例题1】某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水反应”的实验,并检验产物的性质,请回答下列问题:(1)A 装置的作用是_______________________,B 中反应的化学方程式为_________________。
(2)D 的作用是____________________________________________________________。
(3)E 中的现象是__________________________________________________________。
(4)A 、B 两个装置中应先点燃__处的酒精灯,点燃E 处酒精灯之前应进行的操作是____。
【答案】(1)产生水蒸气 3Fe +4H 2O(g)=====高温 Fe 3O 4+4H 2(2)吸收未反应的水蒸气 (3)黑色固体变为红色,右端管壁有水珠生成 (4)A 收集H 2,并检验其纯度铁的氧化物有氧化亚铁FeO 、氧化铁Fe 2O 3,四氧化三铁Fe 3O 4。
氧化亚铁(FeO)是一种黑色粉末,不稳定,在空气里加热,可被氧化成Fe 3O 4,氧化铁(Fe 2O 3)是一种红棕色粉末,多存在于赤铁矿中,俗称铁红,可作油漆的颜料,FeO 和Fe 2O 3属于碱性氧化物,与盐酸反应的离子方程式分别为FeO +2H +===Fe 2++H 2O ,Fe 2O 3+6H +===2Fe 3++3H 2O ,四氧化三铁(Fe 3O 4)是具有磁性的黑色晶体,多存在于磁铁矿中,俗称磁性氧化铁,是一种复杂的氧化物,其中1/3是Fe Fe 3O 4、2/3是Fe 3+,四氧化三铁(Fe 3O 4)的化学式可写成FeO·Fe 2O 3,Fe 3O 4溶于盐酸的离子方程式为Fe 3O 4+8H +===2Fe 3++Fe 2++4H 2O 。
【例题2】实验室用下图所示的装置测定FeO 和Fe 2O 3固体混合物中Fe 2O 3的质量,D 装置的硬质玻璃管中的固体物质是FeO 和Fe 2O 3的混合物。
(1)写出D 装置中发生反应的化学方程式______________________。
(2)装置B 的作用是____________,装置C 中装的液体是________,所起的作用是________。
(3)若FeO 和Fe 2O 3固体混合物的质量为23.2 g ,反应完全后U 形管的质量增加7.2 g ,则混合物中Fe 2O 3的质量为________g 。
(4)U 形管E 右边又连接干燥管F 的目的是___________,若无干燥管F ,测得Fe 2O 3的质量将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
(5)若反应后得到的残留固体中还有少量FeO ,测得的Fe 2O 3质量将________(填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
解析:已知混合物的质量,通过实验可测出FeO 和Fe 2O 3产生的水的质量,可列二元一次方程求出m (Fe 2O 3)。
为减小实验误差,本实验加上了三个装置B 、C 、F ,审题时要紧抓实验目的和原理,其他问题的回答即有章可循。
答案:(1)Fe 2O 3+3H 2=====△2Fe +3H 2O ,FeO +H 2=====△Fe +H 2O(2)除去H 2中混有的氯化氢气体 浓硫酸 干燥H 2(3)16 g(4)防止空气中的水蒸气进入U 形管E 中 偏大(5)偏小纯氢氧化亚铁(Fe(OH)2)在常温常压下为白色固体,但极易被氧化为Fe(OH)3,所以在实验过程中很难观察到有白色的氢氧化亚铁沉淀生成,只能看到氢氧化亚铁转化为氢氧化铁的中间产物一些灰绿色的絮状沉淀,灰绿色实际上为氢氧化亚铁吸附了溶液中的亚铁离子所致,然后转化为红色的氢氧化铁沉淀,反应的化学方程式是FeSO 4+2NaOH= Fe(OH)2↓+Na 2SO 4、4Fe(OH)2+O 2+2H 2O=4Fe(OH)3。
实验室制备氢氧化亚铁时,因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,更要注意隔绝空气。
其方法是:亚铁盐需新制(用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液);将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气(O 2);使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管伸至氯化亚铁溶液的液面以下,慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠与氯化亚铁接触。
氢氧化铁是一种红褐色沉淀,由可溶性铁盐溶液加氨水沉淀来制取或由氯化铁、硝酸铁溶液加入氨水沉淀而制得。
氢氧化铁粒子大小在1 nm 到100 nm 之间时会形成胶体,氢氧化铁胶状有较强的吸附性能。
Fe(OH)3加热分解成氧化铁和水,反应的化学方程式是Fe(OH)3△Fe 2O 3+H 2O 。
【例题3】按如图所示装置,用两种不同操作分别进行实验,观察B 管中的现象。
(注:操作过程中不考虑稀H 2SO 4与NaOH 溶液的作用)(1)操作Ⅰ:先夹紧止水夹a ,使A 管开始反应,实验中B 管观察到的现象是____________,B 管发生反应的化学方程式是_____________。
(2)操作Ⅱ:打开止水夹a ,使A 管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a ,实验中在B 管观察到的现象是______________,B 管中发生反应的离子方程式是______________________。
【答案】(1)先出现白色絮状沉淀,然后沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4、4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3(2)打开止水夹a时,溶液中的导气管口有气泡冒出;夹紧止水夹a后,出现白色沉淀,短时间内沉淀不变色Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓铁元素显0价时,只有还原性,显+3价时,只有氧化性,显+2价时,既有氧化性,又有还原性。
浅绿色溶液中含有Fe2+,Fe2+既具有还原性又具有氧化性,可以被氧化为Fe3+,也可以被还原为Fe,可被强氧化剂[Cl2、KMnO4(H+)等]氧化为Fe3+,可被还原剂(Al、Zn等)还原为Fe。
棕黄色溶液中含有Fe3+,Fe3+只具有氧化性,可被还原剂(Fe、Cu、S2—、SO32—、I—等)还原为Fe2+。
加碱,若产生的白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色的为Fe2+;若直接产生红褐色沉淀的为Fe3+;加KSCN溶液,无明显现象,再加新制氯水溶液变红色的为Fe2+;若溶液变红色的为Fe3+。
【例题4】某同学为了检验家中的一瓶补铁药(成分为FeSO4)是否变质,查阅了有关资料,得知Fe2+能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色,并结合已学的知识设计了如下实验:将药片除去糖衣研细后,溶解过滤,取滤液分别加入两支试管中,在试管Ⅰ中滴入酸性高锰酸钾溶液,在试管Ⅱ中滴入KSCN溶液。
实验中出现以下现象时应得出的结论:(2)不能将KMnO4和KSCN滴入到同一试管中进行验证的原因是__________________。
【解析】(1)加KMnO4溶液只要褪色就说明含有Fe2+,而加入KSCN溶液变红则说明含有Fe3+,所以答案很容易得出;(2)原因可归结为两条,一是KMnO4溶液呈紫红色,影响观察Fe(SCN)3的红色,二是KSCN具有较强的还原性,可以被KMnO4氧化,影响Fe2+的检验。
【答案】(1)a、ba.没有变质B.完全变质c.部分变质(2)原因是KMnO4溶液呈紫红色,影响Fe3+的检验;KSCN具有还原性,影响Fe2+的检验【考点练习】1.将1.12 g铁粉加到25 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中,完全反应后,其结果是( )A.铁有剩余,溶液呈浅绿色,c(Cl-)基本不变B.往溶液中滴加无色KSCN溶液,不变色C.溶液中n(Fe2+)与n(Fe3+)之比为6∶1D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶52.下列物质反应后一定有+3价铁生成的是( )①过量的Fe与Cl2反应;②Fe与过量稀硫酸反应;③FeCl2溶液中通入少量Cl2;④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A.只有①B.①③C.①②③ D.全部3.证明某溶液中只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是( )①先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显红色②先滴加KSCN溶液,不显红色,再滴加氯水后显红色③滴加NaOH 溶液,先产生白色沉淀,后变灰绿,最后呈红褐色④只需滴加KSCN溶液A.①② B.②③C.③④ D.①④4.向某溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化。