最新铁和铁的化合物知识点总结
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铁和铁的化合物知识点总结 [重点内容讲析]铁位于元素周期表中第 4周期,第忸族,其原子结构示意图为:
其失电子情况: Fe-2e「宀尸02+或Fe-3e「宀Fe3+。 因而铁是中等活动性的金属,具有可变化合价( +2或+3),在学习中,要牢牢抓住铁的变价特征。 铁及其重要化合物的转化关系:
一、铁的单质化学性质 铁是比较活泼的金属,当铁跟弱氧化剂反应时: Fe-2e — =Fe2+;当跟强氧化剂反应时: Fe-3e _=Fe3+。
1铁跟氧气等其它非金属单质的反应:
战燃[_ 、、亠 3Fe+2O2 Fe3Q (一定要注意产物)
2Fe+3CI 2 2FeCl 3 2Fe+3Br 2=2FeB「3
燃与温菱作 占“或高水气用
-FcS
隔辛塔 空气中 A -—Fe(OH)s FeCOHh — FeOa
CQ或Be或Ch I"或 HmS 或KSCN
ChSEBr,或过量WUNOa或热浓HNO3
H4
FefSCN)^ OH
H+或5卩
Zn或 Al
绝 空 在此也可以有意识地总结金属与水反应的基本规律。 3. 铁跟酸的反应:
① 与非氧化性酸:Fe+2H=Fe2++H
2
f
② 与强氧化性酸: Fe+4HNC 稀)=Fe(NO3)3+NCf +2H2O 铁和冷浓硝酸、冷浓 H2SQ发生钝化,但在加热条件下,钝化作用立即遭到破坏: A A
Fe+6HN& 浓) -------- Fe(NO3)3+3NOf +3H2O Fe+6H 2SQ(浓) ------------ Fe2(SO4)3+3SO f +3H2O
4. 铁和某些盐溶液的作用:
2+ 2+ 3+ 2+ Fe+Cu =Fe +Cu Fe+2Fe =3Fe
这些反应在除杂、鉴别等方面都有一定作用,要理论联系实际,领会和理解反应实质。 、铁的氧化物 铁的氧化物 FeO Fe3Q FQQ
铁的化合价 +2价 +2 价(1/3) , +3 价(2/3) +3价
俗 称 — 磁性氧化铁 铁红 状态和颜色 黑色固体 黑色晶体 红棕色固体 与H2O的关系 不反应,不溶解
与非氧化性酸的反应 FeO+2H=Fe2++HtO Fe 3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4HtO Fe2Q+6H+=2Fe3++3HO
氧化性 高温下被CO f、Al、C Si等还原 还原性 被热空气氧化成FesQ等 可被氧化性酸、盐等氧化 一般不再被氧化 主要用途 — 炼铁 炼铁、作热剂、颜料
说 明 1 2
Fe3O4可以看作由FeO F^Q所组成的化合物,其中了是Fe2+, §是Fe3+
三、铁的氢氧化物 1. Fe(OH)2可由易溶性的亚铁盐跟碱溶液起反应制得。 Fe(OH)2为白色絮状沉淀,易被空气中Q迅速
氧化成Fe(OH)3。因此,白色絮状沉淀能迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。
Fe 2++2OH=Fe(OH)2 J, 4Fe(OH)2+O2+2H>O=4Fe(OH)5 制备时: 1)要将滴管口插入硫酸亚铁液面下,再滴入 NaOH溶液;
(2) 配液时可用加热的方法尽可能除去溶解氧; (3) 可在液面加少许汽油或苯等有机溶剂,以隔绝空气。
Fe+I 2=Fel2 Fe+S 3Fe+C 咼温 Fe3C 2.铁跟水的反应: 2Fe+4H2O ____ Fe3Q+4Hz f (注意产物也是 Fe3C4)
FeS 2. Fe(0H)3可由易溶性的铁盐跟碱液起反应制得。 Fe(0H)3为红褐色沉淀,可溶于强酸,受热易分解。
h
Fe 3++3OH=Fe(OH)3 J, Fe(OH)3+3H=Fe3++3H2O, 2Fe(0H)s --------- Fe2Q+3H2。
四、“铁三角”关系:
Fe --------- - Fe3* \ /
1. ■' 这三种转化是在有氧化剂的条件下进行的。
① Fe~ Fe2^要较弱的氧化剂,女口 S、Cu2+、Fe3+、H (稀HbSQ、盐酸)等。 ② Fe~Fe3^H Fe2+宀Fe3+需要强的氧化剂: 实现FLFe3+,可选用CI2、BQ、浓H2SQ(足量)、HNQ足量)、KMnO等强氧化剂。注意在用浓 H2SQ 或浓HNO反应时,需加热,否则 Fe钝化。
实现 Fe2+f Fe3+可选用 Q、Cl2、Br2、HN0 浓 HSQ、KMnOH+)溶液等。
2+ 3+ (注意CI2与FeBr2溶液反应情况:①若 CI2通入FeB“溶液,CI2不足时,2Fe +CI 2=2Fe +2CI-;
2+ 3+ ② CI2 足量时,2Fe +4Br-+3Cl2=2Fe +2B「2+6CI-。)
这三种转化是在有还原剂存在的条件下进行的。 ①Fe2+f Fe,可选用的还原剂为在金属活动性顺序表中排在铁前的金属(如 Zn、AI等),或者用碳、
CO H2等。K、Ca Na等活泼金属在溶液中不能完成此转化,因为它们在水溶液中先与水反应。
3+ 鳥 ②Fe T Fe,需用H、COAI等强还原剂。如炼铁:Fe2O+3C 一 Al 2Q+2Fe。
③ Fe3+TFe2+,实现此转化可选用的还原剂如 Zn、Fe、Al、Cu、H2S (或S2-)、I -、SO2-等。
Fe+2Fe3+=3Fe2+, 2Fe3++Cu=cU++2Fe2+ (铁盐腐蚀印刷电路板), 2Fe3++HS=2Fe2++SJ +2HI,
2Fe3++2l-=l2+2Fe2+。
心匕 过期2$ k
注意: Fe3+ Z SJ, Fe2+ : 7 无变化。
2Fe+3CO,铝热反应:Fe2Q+2AI
旌氧化刑 五、重点化学实验现象: (注意这些反应的化学方程式和离子方程式) 六、Fe2+、Fe3+的鉴别常用方法: 1. KSCN法:加入KSCN或其他可溶
性硫氰化物溶液,呈血红色的是 Fe3+溶液,而Fe2+的溶液无此现 象。这是鉴别时最常用、最灵敏的方法。 Fe3++SCN=[Fe(SCN)] 2+。
2. 碱液法:取两种溶液分别通入 NH或加入氨水或碱液,
生成红褐色沉淀的是 Fe3+的溶液,生成白 色沉淀并迅速变为灰绿色,最后变成红褐色沉淀的是 Fe2+的溶液。沉淀颜色变化原因为: 4Fe(OH)2+Q+2HO=4Fe(OH>。
3. H2S法:通入H2S气体或加入氢硫酸,有浅
黄沉淀析出的是 Fe3+溶液,而Fe2+溶液不反应。
3+ 2+ 4. 淀粉KI试纸法:能使淀粉 KI试纸变蓝的是Fe溶液,Fe溶液无此现象。
5. KMnO法:分别加入少量 KMnQH+)溶液,振荡,能使 KMnO溶液褪色的是 Fe2+溶液,不褪色的是 Fe3+溶液。
[典型例题]例1.在含ng HNO的稀溶液里加 mg铁粉,铁完全溶。假设有 可能是:(
) A 1 : 1 B、2 : 1 C 3 : 1 D、9 : 2
分析:本题是一道需讨论计算的选择题。要满足题目中所给条件,有三种情况: in
① Fe足量全部生成 Fe(NQ)2,则:3Fe+8HNO(稀)=3Fe(NO3)2+2NOT +4H2O, 1' =3 n 9
② HNO足量,Fe 都生成 Fe(NQ)3,则:Fe+4HNQ 稀)=Fe(NO3) 3+NOT +2H2O,加 =2 n 9
若反应产物中既有 Fe(NQ)2,又有Fe(NQ)3,贝U 3価_1<_2 通过此题可看出,铁与硝酸反应时,要注意 HNO的浓度及各自物质的量,条件不同,产物不 同,应注意讨论。 答案:CD 例2.将纯铁丝5.21g溶于过量的稀H2SQ,在加热条件下,用2.53gKNQ去氧化溶液中的Fe2+。待反 应完成后,NO-只被还原成一种产物。溶液中剩余的 Fe2+尚需12.0moL 0.3mol/L的KMnO溶液将其完 全氧化。已知 MnO-的
还原产物为 Mn+,通过计算确定 NO-的还原产物为( ) A N2O B、NO C NO D NH
n -g HNO被还原,贝U n : m
血红洛液 浅萤沉淀 分析: 此题涉及了多个氧化还原反应,如用化学方程式求解,将十分复杂。 电子得失守恒法将其化繁 为简,此法在氧化还原的判断、计算中有广泛应用。具体解法如下: 况) 式:
5.21 还原剂是 Fe2+: Fe2+〜 Fe3+ 〜失 1e「,n(失 )=n (Fe 2+)= mol;
2+ 一 氧化剂为 MnO-和NO-: MnO〜Mn〜5e ,
n(MnO 得 e- )=5n(MnO4-)=5 x 0.012L x 0.3mol/L=0.018mol
=3,「.还原产物为NO 例3.将27.2g Fe与FezQ的混合物投入足量的稀 HbSQ 中, ,在溶液中滴入 KSCN溶液后不显红色,则混合物中 Fe和 ,所以1mol NO3-得电子数应为: 反应完毕后,共放出 H2 2.24L (标 Fe2O3的质量各是多少?
分析: 根据题目内容,本题所涉及的化学反应有: Fe2Q+3HSQ=Fe2(SO4)3+3HO, Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO, Fe+HSO(稀)=FeSO4+Hd。需要用到的关系 Fe 〜H>, Fe 〜Fe2Q, 设Fe2Q的物质的量为 Fe 〜Fe 2Q x. 则:
Fe
x x 56(x+0.1)+160x=27.2
H2
2.24
227 =0.1mol 0.1mol
/• x=0.1mol ,
••• m(FezQ)=16g , m(Fe)=(27.2-16)g=11.2g
答案: m(Fe2Q)=16g , m(Fe)=11.2g
例4.在加热情况下,用足量 CO还原7g铁的氧化物组成的混合物,产生气体全部通入足量石 灰水中得到12.5g沉淀,此混合物不可能为:( ) A FeO Fe2Q B、FeO Fe3Q C Fe2Q、Fe3Q D、FeO Fe2Q、FaQ
12.5 分析:平均值法。C6CO〜CaCO; n(O)=n(CaCO3)=」=0.125mol , m(O)=0.125 x 16=2g,则: (7 - 2)5 5
56g!ml 56 n(Fe) 3 ------- =— 5
11(0) 4 >7
mol,所以 n(Fe)=
,二B不可能。
n(Fe) = 5 。而 FeO:
n(Fe)_l MO) >" ,Fe2Q:MO)3
FeQ:
答案:B [参考练习] 1、 铜粉放入稀硫酸中加热后无明显现象发生,当加入一种盐后,
时有气体逸出,该盐是( ) A Fe2(SC4)3 B NstCO C、KNO
2、 某溶液中含有 NH+、Mg+、Fe2+和Al3+四种离子, 再加入过量
盐酸溶液,溶液中大量减少的阳离子有( + 2+ _______________ 2+ A NH B、Mg C、Fe D