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1、第三节 铁和铁的化合物知识导图一、铁物理性质银白色，熔沸点较高，抗腐蚀性强，能被磁铁吸引，具有金属的一般物理性质。化学性质1、与非金属的反应(1)常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分是Fe2O3。点燃：3Fe2O2Fe3O4.(2)Fe SFeS(3)2Fe 3Cl22FeCl3（产生棕色的烟）2、与 H2O的反应3Fe4H2O(g)高温Fe3O44H23、与酸的反应(1)与非氧化性酸(如稀硫酸)：Fe2H+=Fe2+H2(2)氧化性酸稀硝酸HNO3过量：Fe4 HNO3=Fe(NO3)3NO 2H2OFe 过量：3Fe8HNO3=3Fe(NO3)22NO 4H2O浓硝酸：常温下钝化浓硫酸：常
2、温下钝化4与盐溶液的反应(1)与 CuSO4溶液：FeCu2+=Fe2+Cu(2)与 FeCl3溶液：Fe2Fe3+=3Fe2+二、铁的氧化物注：1、FeO、Fe3O4与氧化性的酸反应时，其中的+2 价的铁会氧化；2、Fe2O3与 HI 反应时，Fe 3+会氧化 I-三、铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2+2H+=Fe 2+2H2OFe(OH)3+3H+=Fe 3+3H2O受热分解2Fe(OH)3=Fe2O33H2O制备FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl二者的关系空气中
3、，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3注：制备Fe(OH)2时，采取哪些措施可防止Fe(OH)2被氧化？提示：配制溶液的蒸馏水加热煮沸，除去O2胶头滴管伸入到液面以下加入液体溶液表面覆盖植物油(或苯)，以隔绝空气由于 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：Fe22OH=Fe(OH)2成功关键：溶液中不含Fe3+和 O2等氧化性物质。制备过程中
4、，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：例如：方法一隔绝空气的复分解反应法1、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_。铁的氧化物FeOFe2O3Fe3O4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水溶性不溶不溶不溶铁的氧化物与盐酸反应F
5、eO+2HCl=FeCl+H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OFe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O铁的氧化物与CO反应FexOy+yCO高温xFe+yCO2答案：(1)稀 H2SO4、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化方法二氢气氛围中的复分解反应法2、在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。(1)在试管中加入的试剂是_。(2)在试管中加入的试剂是_。(3)为了制得Fe(OH)2白色沉淀，在试管和中加入试剂，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
6、_。答案：(1)稀 H2SO4和铁屑(2)NaOH 溶液(3)检验试管出口处排出的H2的纯度，当排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹(4)试管中反应生成的H2充满了试管和试管，故外界O2不易进入3、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，待试管内空气排尽后，向上提拉铁丝，使铁丝脱离液面。并关闭弹簧夹；用另一根细铁丝沿玻璃管内将钠粒捣入液体中。请回答下列问题：(1)写出该实验中发生反应的化学方程式：_。(2)如何检验试管
7、内空气已排尽(回答具体操作)？_。(3)捣入钠粒后，预测具支试管中的现象：_。(4)已知钠粒的质量约0.05 g，实验室现有以下两种不同浓度的盐酸，你选择(填“A”或“B”)_。A1.1 mol L1B10 molL1答案：(1)Fe 2HCl=FeCl2H2，2Na 2H2O FeCl2=Fe(OH)2 2NaClH2也可写成3 个：Fe2HCl=FeCl2H2，2Na2H2O=2NaOHH2，2NaOH FeCl2=Fe(OH)2 2NaCl(2)在具支试管的出口处用向下排空气法收集满一小试管气体，用拇指堵住管口，移向酒精灯火焰，放开拇指，若听到“噗”的一声，则说明空气已排尽(3)钠不停地
8、在煤油与稀盐酸界面处上下跳动，并有气泡产生，下层液体中很快有白色沉淀出现(4)A方法三电解法4、利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a 电极的材料应为，电极反应式为_。(2)电解液 c 可以是 _(填编号)。A纯水BNaCl 溶液CNaOH溶液D CuCl2溶液(3)d 为苯，其作用是_，在加入苯之前对电解液c 应作何简单处理？_。(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是_(填编号)。A改用稀H2SO4作电解液B适当增大电源的电压C适当减小两极间的距离D适当降低电解液的温度(5)若 c 用 Na2SO4溶液，当电解一段时间
9、后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为_。答案：(1)Fe Fe2e-=Fe2+(2)BC(3)隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化；加热煮沸，排出溶解的O2(4)BC(5)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色四、“铁三角”1FeFe2+铁与氧化性比较弱的非金属(如 S、I2)，非氧化性酸(如盐酸、稀H2SO4)，不活泼金属的盐溶液(如 CuSO4溶液)，FeCl3溶液反应，都可实现这种转化例如：FeCuSO4=Cu Fe SO4；Fe2FeCl3=3FeCl3；Fe+2H+=Fe2+H2.2.Fe2+Fe比较活泼的金属(如 Al、Zn)、CO
10、、H2、C等能从亚铁化合物中置换出铁来例如：FeCl2Zn=ZnCl2Fe；FeO H2FeH2O.3FeFe3+铁与强氧化剂，如Cl2、H2O2、KMnO4(H+)、HNO3、浓 H2SO4在一定条件下反应都会实现这种转化例如：2Fe 3Cl22FeCl3.4Fe3+Fe可通过较强还原剂实现，如Al、Zn、CO、H2等例如：Fe2O33CO2Fe3CO2；Fe2O32Al高温2FeAl2O3；2FeCl3 3Zn=2Fe 3ZnCl2.5Fe2+Fe3+亚铁盐与强氧化剂反应，如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、H2O2、KMnO4(H)等例如：2FeCl2Cl2=2FeCl3.6Fe3+Fe
11、2+铁盐溶液与比较强的还原剂反应，如Fe、Cu、碘化物、硫化物等例如：2 Fe3+S2-=2Fe2+S；2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+；2Fe3+Fe=3Fe2+；2Fe3+2I-=2 Fe2+I2应用“铁三角”关系，可以解决相关问题：(1)判断离子共存Fe2+、Fe3+均水解，与HCO3-、AlO2-、CO32-等因水解相互促进在溶液中不能大量共存。F e3+与 S2-、I-、HS-、SO32-，Fe2+与 NO3(H+)、ClO-、MnO4(H+)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存(2)除杂方法Fe2+(Fe3+)：加 Fe 粉过滤；FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2；Fe
12、Cl2(CuCl2)：加 Fe 粉，过滤五、Fe2+、Fe3+的检验1、溶液的颜色含有 Fe2+、的溶液显浅绿色含有 Fe3+的溶液显棕黄色2、用 KSCN 溶液和氯水(1)流程：(2)有关反应：Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3(红色)2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-3、用 NaOH 溶液(1)流程：(2)有关反应：Fe3+3OH-=Fe(OH)3(红褐色)Fe2+2OH-=Fe(OH)2(白色沉淀)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3六、铁盐溶液的配制、保持1、FeCl3溶液：加酸，抑制Fe3+的水解Fe3+3H2OFe(OH)3+3H+2、FeCl2溶液：加酸，抑制Fe2
13、+的水解加铁屑，防止Fe2+被氧化七、物质制备制备无水FeCl3：在 HCl 气流中加热蒸干FeCl3溶液。制备 Fe(OH)3胶体：向沸水中加入饱和的FeCl3溶液并煮沸至有红褐色胶状物出现为止。八、氧化性、还原性的关系1、氧化性：Cl2Br2Fe3+I2S 2、还原性：S2-I-Fe2+Br-Cl-九、杂质Fe2+、Fe3+的除去1、Fe3+：Fe3+水解能力强，实际上pH 4 时，Fe3+几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。欲除去 Fe3+，一般加碱或盐等物质，调节溶液的pH至 pH=4即可。2、Fe2+:一般先向溶液中加入氧化剂（如H2O2），使 Fe2+被氧化为Fe3+，然后加碱或盐
14、等物质，调节溶液的pH至 pH=4即可。1、AI 分别表示中学化学中常见的物质，它们之间相互转化关系如下图所示(有部分反应物、生成物没有列出)：已知 A、B、C、D、E、F 六种物质中含有同一种元素，G为主族元素的固态氧化物(1)写出物质的化学式：E_，F_，J_.(2)写出反应的化学方程式：_；_；_.解析：由两条线索展开分析，一是G为主族元素的固态氧化物，既溶解于碱又可电解，可推知为 Al2O3；二是 E和 F 均是与碱反应后的产物，且E可被空气中的O2氧化成 F，可推知 E为 Fe(OH)2，F 为 Fe(OH)3.答案：(1)Fe(OH)2 Fe(OH)3 NaAlO2(2)Fe3O4 8HCl=FeCl2 2FeCl34H2O4Fe(OH)2O2 2H2O=4Fe(OH)3Al2O32NaOH=2NaAlO2H2O