5.4铁及其化合物.docx

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1、5.4铁及其化合物5.4铁及其化合物第五单元金属元素5.4铁及其化合物【学问结构】【考点诠释】1.铁(1)过渡元素原子的结构和性质铁是26号元素，位于第四周期第Vin族，属于过渡元素，是过渡的代表。过渡元素的原子最外层电子数不超过两个，大多的次外层为8-18的不饱和结构，价电子构型的通式为：(n-l)dl9nsl2o过渡元素在化学反应中，最外层和次外层都简洁失去电子,因此过渡元素有可改变合价。如铁有：+2、+3、+6,镒有：+2、+4、+3、+6、+7,铜有+1、+2o过渡元素在形成低氧化态的化合物时，一般形成离子键，而且简洁生成水合物；在形成高氧化态的化合物时，形成的是共价键。过渡元素都是金

2、属，具有熔点高、沸点高、硬度高、密度大等特性，而且有金属光泽，延展性、导电性和导热性都很好，不同的过渡金属之间可形成多种合金。过渡金属的原子或离子中可能有成单的d电子，电子的自旋确定了原子或分子的磁性。因此，很多过渡金属有顺磁性，铁、钻、镇3种金属还可以视察到铁磁性，可用作磁性材1料。过渡元素的水合离子在化合物或溶液中大多呈显肯定的颜色，这是由于具有不饱和或不规则的电子层结构造成的。(2)铁单质性质Fe与S反应中Fe只能失去其最外层的2个电子而变成+2价，反应起先后撤去酒精灯，反应可以接着进行，说明反应放热。Fe在C12中燃烧时，要在集气瓶底留有少量的水或一层沙子，防止瓶子被炸裂。Fe在C12

3、中燃烧产生棕黄色的烟，生成FeC13(即使Fe过量也不能生成FeC12),加水变黄色溶液，说明氧化性C12gt;So铁在02中燃烧时，也肯定要在集气瓶底留有少量的水或一层沙子，防止瓶子被炸裂，产物为Fe304,不是Fe203,相应的试验见【例I1.在常温下，Fe与水并不起反应。但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。Fe与高温水蒸气反应的试验，产物为Fe304,不是Fe203,因为高温时Fe304比Fe203更稳定。Fe与非氧化性反应的产物为+2价，与强氧化性酸反应的产物首先是+3价，当Fe过量时将进一步反应生成+2价。如：Fe+N03-+4H+Fe3+2H20+N02Fe3+Fe3Fe2+(4)

4、炼钢炼铁2(5)钢铁腐蚀钢铁腐蚀是指钢铁在潮湿的空气中，腐蚀、生锈的过程。钢铁腐蚀主要是电化学腐蚀。钢铁的电化学腐蚀有：析氢腐蚀和吸氧腐蚀。在潮湿的空气中所发生的腐蚀主要是吸氧腐蚀。【见例3Fe304是困难的化合物，经探讨证明，在Fe3O4晶体中有1/3的Fe是+2价，有2/3的3Fe是+3价，可看成Fe0Fe203o经X射线探讨认为它是铁(IIl)酸亚铁（三）盐，实际应写成Fe(FeO2)2,即铁酸亚铁，不是一般的氧化物。23淀。而Fe(OH)2极不稳定，易被氧化成Fe(OH)3,反应现象是：白色灰绿色红褐色。灰绿色物质不是Fe(OH)2和Fe(OH)3的简洁混和物，而是由铁(III)和铁(

5、II)共同形成的一种困难的氢氧化物。若要视察到白色的Fe(OH)2沉淀，须要创建以下条件：(1)解除亚铁盐溶液里的Fe3+离子，以免Fe3+离子干脆与OH-结合生成Fe(OH)3O(2)尽量解除溶液中溶解的氧气(肯定解除是办不到的)，以减慢生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的速度。反应要用新制备的亚铁盐溶液，并放入少量的铁以防止Fe3+离子产生。亚铁盐溶液与碱溶液在混合前分别加热以解除溶有的空气，然后，把碱溶液沿着试管壁加入盛亚铁盐溶液的试管中，或把滴管尖嘴干脆插入液面下再加入碱溶液，可视察到白色絮状沉淀。相应的试验改进见【例2】。4、FeFe2+和Fe3+之间相互转化及检验从Fe,F

6、e2+和Fe3+的结构可知：Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟肯定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态的铁相互转化，如下图（常称为铁三角）：（1）学习铁及其化合物的性质方法抓价态：从铁元素三种价态的相互转化（铁三角关系）去相识铁及其化合物间的氧化4还原反应规律.想属类：如铁是一种比较活泼的过渡金属，氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物，氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱，氯化铁为强酸弱碱盐，由此去分析理解它们各自所具有的性质.（2）详细反应A、Fe2+Fe3+2在亚铁盐溶液中通入氯气，溶液由浅绿色变为棕黄色：Fe2+C122Fe3+2C

7、l-亚铁盐溶液在空气中变质：,4Fe2+02+4H+4Fe3+2H20绿机露置于空气中则：12FeSO4+3O24Fe2（S04）3+2Fe2O33Fe2+NO3-+4H+3Fe3+2H2O+NO5Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+4H2O+Mn2+在FeC12溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液由浅绿色变棕黄色:2Fe2H2O2+2H+2Fe3+2H2O在酸性KMnO4溶液滴加FeC12溶液，溶液由紫红变棕黄。B、Fe3+Fe2+在FeC13溶液中滴加适量的Na2S溶液,溶液变浑浊：2Fe3+S2-2Fe2+S在FeC13溶液中滴加过量的Na2S溶液,有黑色沉淀生成：2Fe3+3S2-2Fe

8、S+SFe3+溶液中通入H2S气体的离子方程式为：2Fe2+H2S2Fe3+2H+So-2Fe3+SO32+2H2O2Fe2+SO42-+2H+2Fe3+Fe3Fe2+,在FeSO4溶液中往往要加铁的缘由是可以防止Fe2+被氧化为Fe3o2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,电路板的制作是利用FeC13溶液与袒露的铜反应。一2Fe3+2I2Fe2+I25.Fe2+和Fe3+的检验(1) Fe2+的检验方法一：滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加新制氯水，溶液马上变红色。方法二：滴加NaOH溶液,生成白色絮状沉淀，该沉淀快速变为灰绿色，最终变为红褐色。(2) Fe3+的检验方法一:滴加KSCN溶液或

9、NH4SCN溶液，溶液马上变为血红色。方法二：滴加NaOH溶液，出现红褐色沉淀。6 .Fe2+和Fe3+的颜色Fe2+在水溶液中通常以水合离子Fe(H20)612+形式存在，呈淡绿色，并存在下列平衡：1.Fe(H20)612+H20Fe(H20)50H+H20+Fe3+的水合离子1.Fe(H20)613+呈淡紫色。三氯化铁以及其他+3价铁盐溶于水后都发生显著的水解：Fe(H20)613+H201.Fe(H20)5(0H)2+H30+Fe(H20)5(0H)2+H201.Fe(H20)4(OH)2+H30+(中学不要求)生成的碱式离子呈黄色，所以通常我们视察到的Fe3+在水溶液中颜色为棕黄色。7

10、 .方法和规律的总结(1)铁与硝酸反应的分析铁与稀硝酸的反应与反应物的量有关，缘由在于金属铁有变价。当硝酸过量时，Fe+4HN03Fe(N03)3+N0+2H20当铁过量时，3Fe+8HN033Fe(N03)2+2N0+4H20用数轴表示如下：5铁与稀硝酸反应状况可以归纳为：n(Fe)n(HN03)l4,产物仅有Fe(N03)3,HN03可能有剩余；n(Fe)n(HN03)38,产物仅有Fe(N03)2,Fe可能有剩余；l/41t;n(Fe)/n(HN03)lt;3/8,产物为Fe(N03)3和Fe(N03)2的混合物。注：在l/41t;n(Fe)/n(HNO3)lt;3/8的量比范围内，Fe

11、与稀硝酸均为恰好反应，即两者恰好反应时其质量比为一个范围，而不是一个比值。将上述物质的量比换算为质量比，在应用时更加便利。与上述对应关系为：m(Fe)m(HN03)2/9,产物仅有Fe(N03)3,HNO3可能有剩余；m(Fe)m(HNO3)1/3,产物仅有Fe(NO3)2,Fe可能有剩余；291t;In(Fe)/m(HNO3)lt;l/3,产物为Fe(N03)3和Fe(NO3)2的混合物。应用时，先计算量比，再推断所发生的反应属于哪种状况,确定后通过计算或推断得出结论。【见例3(2)FeBr2、FeI2与C12反应的离子方程式C12通入FeBr2或FeI2溶液中应考虑C12的量及Fe2+Br

12、-、I-的还原性强弱，还原性为：I-Fe2+Br-0C12与FeI2反应，C12先氧化I-,再氧化Fe2+o当n(C12)n(FeI2)l时，只有I-被氧化，离子方程式为：2IC12I2+2C1-当lit;n(C12)/n(FeI2)It;3/2时，I-全部被氧化，Fe2+部分被氧化。如(C12)n(FeI2)=65离子方程式为:2Fe2+10I6C122Fe3+5I2+12Cl-当n(C12)n(FeI2)3/2时，1-、Fe2+全部被氧化，离子方程式为：2Fe2+4I3C122Fe3+2I2+6Cl-当C12过量时，C12还能与12与H20反应生成含氧酸类。C12通入FeBr2溶液中，应先

13、氧化Fe2+,再氧化Br-o当n(C12)n(FeBr2)l2时，反应式为：2Fe2+C122Fe3+2Cl-o当1/211;n(C12)/n(FeBr2)11;3/2时,Fe2+全部氧化，B1.部分氧化。如n(C12)n(FeBr2)=l:1时离子方程式为：2Fe2+2Br2C122Fe3+Br2+4Cl-o当n(C12)n(FeBr2)32时,Fe2+Br-全部氧化。2Fe2+4Br3C122Fe3+2Br2+6Cl-(3)守恒法的运用质量守恒如：把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红棕色粉末的质量仍为ag,则原合金中铁的质量分数为（

14、八）A?70%B?52%C?47%D?30%提示：即合金中铁的质量分数即为氧化铁中铁的质量分数电荷守恒如：肯定量Fe和Fe203的混合物投入250m1.2mol1.-l的硝酸溶液中，反应完成后，一生成1.121.N0(标准状况)再向反应后的溶液中加入Imol1.lNaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入的NaOH溶液的体积最少是（八）6A.450m1.B.500m1.C.400m1.D.不能确定提示：依据电荷守恒：n(Na+)=n(N03-)=n(HN03)-n(NO)转移守恒如：Fe304与HN03反应生成Fe(NO3)3、NO、H20若溶解ImolFe304,则被还原的硝酸是(B)A.

15、l2molB.l3molC.3molD.9mol提示：ImolFe304所失电子二被还原HN03所得电子原子守恒如：向肯定量的Fe,FeOFe203的混合物中，加入100m1.Imo1/1.的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224m1.(标准状况)的气体，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混合物，能得到铁的质量为(B)A.11.2gB.5.6gC.2.8gD.无法计算提示：混合物中各种形态的n(Fe)=所得溶液中的FeC12中的n(Fe)=l2n(HCl)(4)Fe2+、Fe3+FeCu、Cu2+之间的共存由反应：2Fe3+Fe3Fe2+,2Fe3+C2Fe2+Cu2,2Fe+Cu2+2Fe2+Cu,口J知:Fe2+3+、Fe、Cu、Cu2+之间的不共存状况为：【例题精析】【例1】在常温下，Fe与水并不起