铁及其重要化合物
- 格式：docx
- 大小：989.63 KB
- 文档页数：21
第 1 页 共 21 页 铁及其重要化合物
1．铁
铁位于元素周期表中第四周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。
(1)结构
(2)铁的物理性质
银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。
(3)铁的化学性质
铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
按要求书写下列反应的方程式：
①Fe与Cl2、S反应的化学方程式：
2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3；
Fe＋S=====△FeS。
②Fe与水蒸气的反应：
3Fe＋4H2O(g)=====高温Fe3O4＋4H2。
③与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。
Fe与过量稀HNO3的反应：
Fe＋NO－3＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
Fe与少量稀HNO3的反应：
第 2 页 共 21 页 3Fe＋2NO－3＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。
④Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式)：
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
特别提醒 铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时，表面会生成一层致密的氧化膜，化学上称之为钝化，属于化学变化。
2．铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗名 铁红 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
稳定性 不稳定 稳定 稳定
与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
3.铁的氢氧化物
(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，化学方程式为2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
问题思考
铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与______________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。
所选试剂：①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S ⑤盐酸 ⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸 ⑧CuSO4溶液 ⑨FeCl3溶液
答案 ①⑥ ④⑤⑦⑧⑨ ②③
(1)铁位于元素周期表中第四周期ⅧB族( )
(2)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在( )
(3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2( )
(4)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物( )
(5)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物( )
(6)因为纯铁块是黑色的，故金属铁称为黑色金属( )
第 3 页 共 21 页 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
题组一 铁及其氧化物
1．铁是日常生活中使用最广泛的金属，下列关于铁的一些说法正确的是( )
A．常温下浓硫酸与铁不反应，故常温下可用铁制容器贮藏、贮运浓硫酸
B．铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3
C．Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2 D．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe2O3 答案 C 解析 A项，铁在常温与浓硫酸反应形成致密的氧化膜；B项，Fe与I2只能生成FeI2；D项，均得到Fe3O4。 2．(2020·营口期末)铁的氧化物有很多，在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4，而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的，例如：在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4。下列有关说法正确的是( ) A．FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体 B．Fe3O4常写成FeO·Fe2O3，其中既有＋2价的Fe，又有＋3价的Fe，所以Fe3O4是一种混合物 C．热稳定性：Fe2O3>Fe3O4 D．FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应，且反应类型均为复分解反应 答案 D 解析 FeO和Fe3O4均为黑色固体，Fe2O3为红棕色固体，故A错误；Fe3O4是一种纯净物，化合价是一种复合化合价，故B错误；在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4，说明四氧化三铁稳定，故C错误；FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应生成盐和水，反应过程中无元素化合价变化，反应类型均为复分解反应，故D正确。 3．如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是( ) A．Fe＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋NO↑＋2H2O 第 4 页 共 21 页 B．Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O C．Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O D．3Fe(OH)2＋10H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O 答案 B 解析 Fe3O4与HNO3反应生成Fe3＋，正确的离子方程式为3Fe3O4＋28H＋＋NO－3===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O。 题组二 铁的氧化物组成的确定 4．准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，则这种铁的氧化物为( ) A．Fe3O4 B．Fe2O3 C．FeO D．以上都不是 答案 C 解析 4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量也为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64 g，铁元素质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为2.24 g56 g·mol－1∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。 5．(2019·舟山质检)有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2＋全部转变为Fe3＋，则该样品可能的化学式为( ) A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7 答案 D 解析 根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。 确定铁的氧化物组成的基本方法 设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n， 则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝m56∶n16＝a∶b， 若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO； 若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3； 若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。 题组三 多种氢氧化亚铁的制备方法 第 5 页 共 21 页 6．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。 答案 ①②③⑤ 解析 因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成 Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中加苯阻止了空气进入；④由于空气中的氧气能迅速将 Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。 7．如下图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白： (1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是________________________________________________________________________。 (2)实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。 (3)简述生成Fe(OH)2的操作过程__________________________________________________。 (4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为____________ _______________________________________________________________________________。 答案 (1)铁屑 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)打开 (3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应
