铁及其化合物
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化学铁及其化合物的知识点总结铁是一种常见的化学元素,其化合物在生活和工业中具有重要的应用。
本文将从铁的性质、铁的化合物以及其应用领域等方面对铁及其化合物的知识进行总结。
一、铁的性质铁是一种化学元素,其化学符号为Fe,原子序数为26。
它是一种具有金属光泽的银白色固体,具有较高的密度和熔点。
铁在常温下具有良好的延展性和导电性,是一种重要的结构材料。
二、铁的化合物铁的化合物主要包括氧化铁、硫化铁、碳酸铁等。
其中,氧化铁是最常见的铁化合物之一。
氧化铁根据氧化态的不同可以分为三种类型,分别是亚铁氧化物(FeO)、三氧化二铁(Fe2O3)和四氧化三铁(Fe3O4)。
亚铁氧化物是一种黑色的固体,常用于陶瓷和颜料的制备。
三氧化二铁是一种红色的固体,被广泛应用于染料和磁性材料的制备。
四氧化三铁是一种黑色的固体,常用于磁性材料和催化剂的制备。
硫化铁是由铁和硫元素组成的化合物,化学式为FeS。
它是一种黑色的固体,常用于制备铁矿石和硫化铁矿。
碳酸铁是由铁、碳和氧元素组成的化合物,化学式为FeCO3。
它是一种白色的固体,常用于制备铁矿石和石灰石。
三、铁及其化合物的应用铁及其化合物在多个领域具有广泛的应用。
首先,铁是制备钢铁的主要原料,钢铁被广泛应用于建筑、交通工具、机械设备等领域。
其次,铁及其化合物在电子和电气领域也有重要的应用,例如电磁铁、变压器、电池等。
此外,铁的氧化物还可以用于催化剂的制备,如铁三氧化物在催化有机反应中具有重要的应用价值。
在生活中,铁及其化合物也有一些应用。
例如,铁饰品和装饰品常用于室内装饰,如吊灯、壁灯等。
此外,铁也可以用于制备烹饪用具,如铁锅和烧烤架等。
此外,铁的氧化物还可以用于制备颜料,如红色颜料和黑色颜料等。
总结:铁是一种常见的化学元素,其化合物具有重要的应用价值。
铁及其化合物在钢铁、电子、催化剂等领域有广泛的应用。
在生活中,铁及其化合物也被用于室内装饰、烹饪用具和颜料等方面。
铁的性质和化合物的应用使得它在各个领域都具有重要的地位。
铁及其化合物知识点总结铁,是一种常见的金属元素,可以在自然界中以多种不同形式存在。
它具有很强的磁性,在工业和生产中广泛应用,而且在生物体中也有很重要的作用。
本文主要介绍铁及其化合物的基本性质、应用、生物学功能以及相关的一些研究进展。
1. 铁及其化合物的基本性质铁是第26号元素,在化学周期表中的原子序数为26,原子量为55.85。
它是一种具有光泽的银白色金属,在常温下比较坚硬。
铁在自然界中主要以氧化物、碳酸盐等形式存在。
其常见的氧化物有FeO, Fe2O3, Fe3O4等,其中Fe3O4是一种磁性氧化物,也是自然界中铁最常见的氧化物。
铁的磁性是它最为显著的特征之一。
在室温下,纯铁具有铁磁性,能够吸引磁铁。
纯铁具有面心立方结构,其电子排列方式能够使它具有磁性。
虽然纯铁的磁性比较强,但它在空气中很容易被氧化形成铁锈。
为了防止铁的氧化,通常需要将其表面涂上一层镀层或者进行其他的保护处理。
铁的化合物种类繁多,常见的有氧化铁、碳酸铁、硫酸铁、氯化铁等。
其中,氧化铁可以通过热分解Fe(NO3)3或通过生物学过程氧化铁的离子形成。
碳酸铁则可通过在碳酸盐矿物中加热,使其分解的方法得到。
氯化铁的制备方法则是将铁在氢氧化钠中水解生成氢氧化铁,再加入氯化钠,使其离子还原得到氯化铁。
2. 铁及其化合物的应用铁及其化合物在工业和生活中有广泛的应用。
铁是制造钢铁的主要原料之一,钢铁在建筑、交通、机械、电器等方面都有很广泛的应用。
除了用于钢铁制造之外,铁还常常用于电磁设备、金属材料的加工、制造铸造件等方面,其在冶金、航空、军事等行业也有很大的应用。
铁的化合物也有着很广泛的应用。
例如硫酸铁可以用于照相制版、染料、颜料等方面。
氯化铁则可以用于制造医用药物、照相材料等。
Fe3O4这种磁性氧化物也有着广泛的用途,可以用于制造磁铁、磁记录材料等。
3. 铁在生物体内的作用铁在生物体内也有着非常重要的作用。
人类需要摄取足够的铁,以维持正常的生理功能,例如血红蛋白和肌红蛋白中的铁,是人体维持健康的必要元素。
第4讲铁及其化合物考点一变价金属——铁的性质1.纯铁具有金属的共性,如具有________色金属光泽和良好的延展性,是电和热的良导体,具有能被________吸引的特性,纯铁有很强的抗腐蚀能力。
2.用化学方程式或离子方程式表示下列变化1.铁元素是典型的变价金属元素,它在化合物中主要表现为+2价和+3价,请归纳总结:(1)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成+2价?写出有关反应的化学方程式或离子方程式。
(2)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成+3价?写出有关反应的化学方程式。
2.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉,得到的Fe2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。
请将正确答案的序号填在相应的横线上。
①Fe3+ ②Fe2+ ③Fe、Fe2+④Fe2+、Fe3+(1)AB段铁元素以形式存在。
(2)BC段铁元素以形式存在。
(3)CD段铁元素以形式存在。
3装置一装置二实验装置(1)方法一中,装置A的作用_________________________________________________。
方法二中,装湿棉花的作用___________________________________________________。
(2)实验完毕后,取出装置一的少量固体,溶于足量稀盐酸,再滴加KSCN 溶液,溶液颜色无明显变化,试解释原因: ______________________________________________。
分析铁与稀HNO 3反应的关键一是明确哪种物质过量,二是根据两种物质的量分析讨论判断,根据反应方程式: HNO 3过量:Fe +4HNO 3===Fe(NO 3)3+NO↑+2H 2O ,Fe 过量时:Fe +2Fe(NO 3)3===3Fe(NO 3)2,两者相加得总方程式:3Fe +8HNO 3===3Fe(NO 3)2+2NO↑+4H 2O ,可以用数轴表示:解题时需注意量的围。
即:①n (HNO 3)n (Fe)≥41,产物仅有Fe(NO 3)3,HNO 3可能有剩余;②n (HNO 3)n (Fe)≤83,产物仅有Fe(NO 3)2,Fe 可能有剩余;③83<n (HNO 3)n (Fe)<41,产物为Fe(NO 3)3和Fe(NO 3)2,Fe 和HNO 3都反应完全。
考点二 铁的氧化物、氢氧化物 1.三种氧化物化学式 FeO Fe 2O 3 Fe 3O 4 俗名 色态 铁元素价态与盐酸反应 生成的离子+2.两种氢氧化物 Fe(OH)2Fe(OH)3色态 与盐酸反应 受热分解制法二者的关系 在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色絮状沉淀迅速变成____色,最后变成 ,反应方程式为___________________________4.FeO分别溶于足量稀盐酸、稀硝酸,写出反应的离子方程式。
5.向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224 mL(标准状况)气体,在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现。
若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,能得到铁的质量是( )A.11.2 g B.5.6 g C.2.8 g D.无法计算特别提醒四氧化三铁可以用氧化物表示为Fe2O3·FeO,但其是纯净物,而不是混合物。
6.写出Fe(OH)3和HI反应的离子方程式。
考点三“铁三角”及其应用7.Fe2+处于铁的中间价态,既有氧化性又有还原性,通常以还原性为主,你知道哪些物质能使Fe2+转化为Fe3+?用离子方程式表示。
8.Fe3+处于铁的高价态,能与许多强还原性的物质发生反应,请用离子方程式列举你知道的能实现Fe3+→Fe2+的反应。
9.如何除去括号中的杂质(1)Fe2+(Fe3+):_____________________________________________________________(2)FeCl3(FeCl2):____________________________________________________________(3)FeCl2(CuCl2):____________________________________________________________(4)Fe(Al):__________________________________________________________________(5)Fe2O3(Al2O3、SiO2):_______________________________________________________归纳总结(1)判断离子共存,①Fe2+、Fe3+均水解,与HCO-3、AlO-2、CO2-3等因水解相互促进,在溶液中不能大量共存。
,②Fe3+与S2-、I-、HS-、SO2-3,Fe2+与NO-3 (H+)、ClO-、MnO-4 (H+)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。
,(2)盐溶液的配制与保存,①Fe2+的盐溶液:加少量铁粉,防止Fe2+被氧化;加少量相应的酸,防止Fe2+水解。
,②Fe3+的盐溶液:加少量相应的酸防止Fe3+水解。
考点四检验Fe2+、Fe3+的常用方法1.溶液颜色含有Fe2+的溶液显浅绿色、含有Fe3+的溶液显黄色2.用KSCN溶液和氯水(1)流程:(2)有关反应:Fe3++3SCN- Fe(SCN)3(血红色)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-3.用NaOH溶液加NaOH溶液(1)流程:溶液(2)有关反应:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(红褐色)Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色沉淀)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)310.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+进行如下实验操作时,最佳顺序为( )①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液A.①③ B.③②C.③① D.①②③实验报告的补充和完善【例1】某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性,请回答下列问题:(1)除胶头滴管外,你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是__________。
(2)请帮他们完成以下实验报告:实验目的:__________________________________________________________________。
试剂:铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、铜片。
实验记录序号实验容实验现象离子方程式实验结论①在FeCl2溶液中滴入适量氯水溶液由浅绿色变为棕黄色Fe2+具有还原性②在FeCl2溶液中加入锌片Zn+Fe2+=== Zn2++Fe③在FeCl3溶液中加入足量铁粉Fe+2Fe3+===3Fe2+Fe3+具有氧化性④Fe3+具有氧化性实验结论:Fe只有还原性,Fe3+只有氧化性,Fe2+既有氧化性,又有还原性。
联想发散:①简述Fe2+的检验方法: _____________________________________________________。
②将FeCl2溶液加热蒸干并灼烧,最后得到的固体物质是__________,原因是__________。
【例2】某同学为了验证Fe3+是否能将H2SO3氧化成SO2-4,他用50 mL 0.1 mol·L-1FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后,进行以下实验:(1)检验吸收液中的SO2-4:__________________,证明Fe3+能够把H2SO3氧化成SO2-4。
(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式:2FeCl3+SO2+________===________+H2SO4+______,反应中的氧化产物是________(写化学式)。
(3)吸收液中除了含有H+、Cl-、SO2-4以外,对其它成分(Fe3+、Fe2+、H2SO3)的可能组合进行探究:①提出假设。
假设1:溶液中存在Fe3+、Fe2+;假设2:溶液中存在____ ____。
②设计方案,进行实验,验证假设。
请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。
限选实验试剂和仪器:试管、滴管、0.1 mol·L-1 KMnO4溶液、0.1 mol·L-1 KSCN溶液、品红稀溶液。
实验步骤预期现象和结论步骤1:用试管取样品溶液2~3 mL,并滴入______________ 若出现血红色,则假设1成立;若未出现血红色,则假设1不成立(或假设2成立)步骤2:步骤3:Fe(OH)2的制备与实验方案的设计由于Fe(OH)2具有很强的还原性,易被氧化为Fe(OH)3,在实验室中制备Fe(OH)2,并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成为物质制备实验探究的热点。
制备原理:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓成功关键:①溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质。
②制备过程中,保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
下面是几种典型的制备方法:方法一隔绝空气的复分解反应法【例3】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________________________________。
方法二氢气氛围中的复分解反应法【例4】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中加入的试剂是_________________________________。
(2)在试管Ⅱ中加入的试剂是_________________________________。
(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_________________________。
【例5】如图所示制备氢氧化亚铁的改进实验:(1)按图所示组装仪器,向一支小的具支试管中加入2 mL左右的稀盐酸,再加入2 mL左右的煤油,玻璃管下端粘住钠粒(用滤纸吸干表面煤油,切去氧化层)。
(2)将铁丝浸入盐酸,反应放出氢气,待试管空气排尽后,向上提拉铁丝,使铁丝脱离液面。