1、第3章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物【必备方程式】知识点一 铁的单质1、 铁元素的存在1、 含量铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝。2、 存在形态(1)游离态：存在于陨铁中。(2)化合态：主要以+2、+3价铁的化合物存在。如黄铁矿(FeS2)、赤铁矿( Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)等。【习题】判断正误。(1)铁元素在地壳中含量位于第三位。()(2)在工业中炼制铁单质，所以自然界中无游离态铁。()(3)工业炼铁，需加入还原剂。()(4)钢和铁都是铁的合金，钢不易生锈，生铁易生锈，铁锈的主要成份是Fe3O4。 ()2、 铁的单质1、 物理性质：银白色光泽、密度大，
2、熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。2、 化学性质：铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或 3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。与非金属反应：3Fe + 2O2Fe3O4 2Fe + 3C122FeCl3说明：铁丝在氯气中燃烧时，生成棕黄色的烟，加水振荡后，溶液显黄色。Fe + SFeS说明：铁跟氯气、硫反应时，分别生成+3价和+2价的铁，说明氧化性：氯气硫。与水反应：A在常温下，在水和空气中的O2、CO2等的共同作用下，Fe易被腐蚀(铁生锈)。B在高温下，铁能与水蒸气反应生成H2：3Fe + 4H2O(g)Fe3O4 + 4H2与酸反应：A与
3、非氧化性酸（如稀盐酸、稀H2SO4等）的反应。例如：Fe + 2H Fe2 + H2B铁遇到冷的浓H2SO4、浓HNO3时，产生钝化现象，因此金属铁难溶于冷的浓H2SO4或浓HNO3中。但在加热条件也可以反应。与比铁的活动性弱的金属的盐溶液发生置换反应。例如：Fe + Cu2 Fe2 + Cu【习题】1、下列物质中，不能与铁发生化学反应的是()A盐酸B氯化铁溶液C氢氧化钠溶液 D氯气2、下列关于铁的叙述正确的是()。铁能被磁铁吸引，但纯铁易被腐蚀在人体内的血红蛋白中含有铁元素铁位于元素周期表中第四周期第B族铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧铁与强氧化剂硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3
4、不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3ABCD3、下列各物质，能由单质间发生化合反应得到，但不能由单质与酸发生置换反应得到的是()。AMgCl2BFeCl2CAlCl3DCuCl23、 铁的重要化合物1、 铁的氧化物FeOFe2O3(铁红)Fe3O4(磁性氧化铁)化合价+2+2+2、+3色、态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体水溶性均不溶于水和弱氧化性酸反应FeO + 2H+ Fe2+ + H2OFe2O3+6H+ 2Fe3+3H2OFe3O4 + 8H+ 2Fe3+ + Fe2+ + 4H2O和强氧化性酸反应3FeO+10HNO3(稀) 3Fe(NO3)3 + NO+5H2OFe2O3 +
5、6HNO3(稀) 2Fe(NO3)3 + 3H2O3Fe3O4+28HNO3(稀) 9Fe(NO3)3+NO+14H2O和强还原性酸反应FeO2HI FeI2H2OFe2O36HI 2FeI2I23H2OFe3O48HI 3FeI2I24H2O稳定性在空气中氧化为Fe3O4在空气中稳定在空气中稳定制备高温熔融，过量的铁与O2反应：2Fe+O2 2FeO氢氧化铁加热分解2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O铁在氧气中燃烧3Fe + 2O2 Fe3O4特别提示：1FeO与非氧化性酸相遇时，发生复分解反应，生成亚铁盐；但与强氧化性酸相遇，Fe2+被氧化成Fe3+，生成铁盐；2Fe3O4在三种氧化物中
6、最为稳定，一般不与酸、碱和氧气反应，所以在铁的表面若能形成Fe3O4膜，便能起到保护作用，防止生锈。Fe3O4是一种复杂的氧化物，它不属于碱性氧化物，可以写成FeOFe2O3的形式有+2、+3 价；3FeO、Fe2O3是碱性氧化物；4空气中：6FeO + O2 2Fe3O4。【习题】我国科学家参与研制的阿尔法磁谱仪已随美国发现号航天飞船升入太空，开始了探索宇宙中是否存在“反物质”的研究工作。根据你所学的知识推测用于制造阿尔法磁谱仪的核心部件的材料是()AFeOBFe2O3CFe3O4DFe(OH)32、 铁的氢氧化物Fe(OH) 2(氢氧化亚铁)Fe(OH)3(氢氧化铁)色态白色固体红褐色固体
7、水溶性难溶于水与酸反应Fe(OH)2 + 2H+ Fe2+ + 2H2OFe(OH)3 +3H+ Fe3+3H2O与强氧化酸反应3Fe(OH)2+10HNO3 3Fe(NO3)3+NO+8H2OFe(OH)3+3H+ Fe3+3H2O稳定性不稳定，易被空气中的氧气氧化，颜色变化：白色灰绿色红褐色4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 4Fe(OH)3较稳定空气中久置会部分失水成铁锈受热易分解制取新制FeSO4溶液与NaOH溶液隔绝空气反应：Fe2+2OH Fe(OH)2铁盐与可溶性碱反应Fe3+3OH Fe(OH)3加热氢氧化铁时，他能失去水生成红棕色的氧化铁粉末Fe(OH)3= Fe2O3
8、3H2O特别提示：1氢氧化亚铁极易被氧化，溶解在水中的少量的氧气都能将它氧化成氢氧化铁，所以按一般强碱与弱酸盐反应制弱碱的操作很难得到。要制得白色沉淀必须用加热煮沸过的蒸馏水（以减少溶解在水中的氧气）临时配制硫酸亚铁溶液，最好在溶液中再滴几滴植物油以避免硫酸亚铁溶液与空气接触，准备加入的氢氧化钠溶液也要先加热煮沸，并且滴管尖嘴要伸入硫酸亚铁溶液的底部再慢慢挤，以防止带入氧气。【习题】下列反应产物的颜色按红色、红褐色、黑色、蓝色顺序排列的是()金属铁在纯氧中燃烧；FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间；NaOH溶液中滴入酚酞；无水硫酸铜放入医用酒精中A BC D3、 铁盐和亚铁
9、盐1Fe2的检验方法：含有Fe2的溶液呈浅绿色；向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生白色絮状沉淀，露置在空气中一段时间后，沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色，说明含Fe2。向待检液中先滴加KSCN溶液，无变化，再滴加新制的氯水，溶液显红色说明含Fe2。有关的离子方程式为：2Fe2 + Cl2 2Fe3+2Cl，Fe3 + 3SCN Fe(SCN)3向待检测溶液中滴加K3【Fe(CN)6】溶液，有蓝色沉淀生成，说明含Fe2。2Fe3的检验方法：含有Fe3的溶液呈黄色；向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生红褐色沉淀，说明含Fe3；向待检液中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明含Fe3；向待检液中滴
10、加苯酚溶液，溶液呈紫色，说明含Fe3。3. Fe、Fe2、Fe3之间的相互转化常见的转化反应如下：(1) FeFe2：加弱氧化剂，如I2、H、Cu2、Fe3等。FeI2FeI2，Fe2H=Fe2H2，FeCu2=Fe2Cu，Fe2Fe3=3Fe2。(2)FeFe3：加强氧化剂，如O2、Cl2、Br2等。2Fe3Cl22FeCl3,2Fe3Br22FeBr3。(3)Fe2Fe3：加强氧化剂，如Cl2、O2、Br2、H2O2等。2Fe2Cl2=2Fe32Cl，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,2Fe2Br2=2Fe32Br。(4) Fe3Fe2：加还原剂，如Fe、Cu、I等。Fe2F
11、e3=3Fe2，Cu2Fe3=Cu22Fe2，2Fe32I=2Fe2I2。(5) Fe2Fe：加强还原剂，如Zn、Al、C、CO等。ZnFe2=Zn2Fe，COFeO FeCO2。(6) Fe3Fe：加强还原剂，如Zn、Al、CO、H2等。Fe2O33CO2Fe3CO2,3H2Fe2O32Fe3H2O。4、转化的应用在配制含Fe2的溶液时，向溶液中加入少量铁粉，目的是使被氧气氧化形成的Fe3还原为Fe2。为除去废水中的Fe2，常先将废水中的Fe2氧化为Fe3，再调节溶液的pH使Fe3转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀析出。在制作印刷电路板中发生反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2，氧化性：Fe3Cu
12、2Fe2。【习题】1、在FeCl3和CuCl2混合溶液中，加入过量的铁粉，充分反应后，溶液中的金属离子是()AFe2 BFe3和Fe2CCu2和Fe2 DCu22下列物质能将Fe2氧化为Fe3，且能使单质Fe由0价变为3价的是()A氢气 B氯气C浓盐酸 D稀硫酸3、要证明某溶液中不含Fe3而可能含Fe2，进行如下实验操作时，最佳方案是()加入足量氯水加入足量KMnO4溶液加入少量KSCN溶液A BC D4、检验实验室配制的FeCl2溶液是否氧化变质，应选用的最适宜的试剂是()A稀HNO3 B溴水CKSCN溶液 D酸性KMnO4溶液【作业】基础巩固1.有关铁的氧化物的说法正确的是()A.Fe3O
13、4是黑色固体,有磁性B.Fe2O3既不溶于水也不溶于酸C.FeO是碱性氧化物,可与H2O反应生成Fe(OH)2D.FeO、Fe2O3、Fe3O4中铁的化合价相同2.为了检验某FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入()A.NaOH溶液B.铁片C.KSCN溶液D.石蕊溶液3.下列反应,其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是()金属钠在纯氧中燃烧FeSO4溶液中滴入NaOH溶液,并在空气中放置一段时间FeCl3溶液中滴入KSCN溶液无水硫酸铜放入医用酒精中A.B.C.D.4.下列物质不能通过化合反应得到的是()A.Fe(OH)2B.Fe(OH)3C.FeCl2D.FeCl35.将铁粉放
14、入盐酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液组成的混合液中,充分反应后,铁粉有剩余,则此时溶液中含有的大量阳离子是()A.Cu2+和Fe2+B.Fe2+和Mg2+C.Fe3+和Fe2+D.H+和Cu2+6.将过量的Na2O2投入FeCl2溶液中,可观察到的现象是()A.有白色沉淀生成B.有红褐色沉淀生成C.溶液由浅绿色变为黄色D.不可能有无色气体产生7.下列关于氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中,不正确的是()A.氢氧化亚铁易被空气氧化B.氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀C.可利用如图所示装置制备氢氧化亚铁D.实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸8.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。甲组:检验含Fe
15、3+的溶液中是否含有Fe2+;乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是()试剂选项甲组乙组A新制氯水、KSCN溶液NaOH溶液B酸性KMnO4溶液KSCN溶液CKOH溶液溴水D溴水酸性KMnO4溶液9.将1.12 g铁粉加入到25 mL 2 molL-1的氯化铁溶液中,充分反应后,其结果是()A.铁粉剩余,溶液呈浅绿色,Cl-基本不变B.向溶液中滴入无色KSCN溶液,仍无色C.Fe2+与Fe3+物质的量之比为61D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2510.将铁粉投入盛有Cu2+、Ag+、Fe3+的溶液中,反应完毕时,若烧杯底部有铁粉剩余,溶液中
16、一定不含有的金属离子是,若烧杯中没有铁粉剩余,则溶液中一定含有的金属离子是,若溶液中不含有Cu2+时,则一定不含有的金属离子还有。11.今有:铁粉、溴水、NaOH溶液、酸性高锰酸钾溶液、KSCN溶液。用代表它们的序号填空:(1)与FeCl3溶液反应溶液变红色的是。(2)与FeCl3溶液反应产生红褐色沉淀的是。反应的离子方程式为。(3)能将FeCl3转化为FeCl2的是。反应的离子方程式为。12.将Fe和Fe2O3的混合物15 g加入150 mL稀硫酸中,生成标准状况下的H2 1.68 L,同时Fe和Fe2O3均无剩余,向溶液中加入KSCN溶液,未见颜色变化。为中和过量的硫酸,且使Fe全部转化为
17、Fe(OH)2,共消耗3 molL-1 NaOH溶液200 mL。原硫酸的物质的量浓度为。能力提升1.已知下述三个实验均能发生化学反应:将铁钉放入硫酸铜溶液中向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水将铜丝放入氯化铁溶液中下列判断正确的是()A.实验中铁钉只作还原剂B.实验中Fe2+既显氧化性又显还原性C.实验中发生的是置换反应D.上述实验证明氧化性:Fe3+Fe2+Cu2+2.a g铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液恰好完全反应后,得到a g铜,则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为()A.71B.17C.78D.873.下列各图示中,不能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()4.向一定
18、量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 molL-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出标准状况下的气体224 mL,在溶液中加入KSCN溶液无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同量的此混合物,能得到铁的质量为()A.11.2 gB.5.6 gC.2.8 gD.无法计算5.某化学实验室产生的废液中含有Fe3+、Cu2+、Ag+三种金属离子,甲同学设计了如下图所示的方案对废液进行处理,以回收金属,保护环境。据此分析,下列说法正确的是()A.沉淀A中含有2种金属单质B.可用KSCN溶液来检验溶液B中所含的金属离子C.溶液A若只经过操作最终将无法得到沉淀CD.操作中都需要用到玻
19、璃棒、漏斗6.从元素化合价和物质类别两个角度研究物质的性质,是一种行之有效的方法。以下是含铁元素的物质的二维图的部分信息。(1)分别写出X、Y的化学式、。(2)写出FeO与稀硫酸反应的化学方程式:。(3)FeCl2既具有氧化性也具有还原性,分别写出体现其氧化性、还原性反应的离子方程式。性质离子方程式氧化性(一个即可)还原性(一个即可)(4)某同学预测Fe3+可以与S2-发生反应,为验证预测,他结合资料信息,选择了两种试剂进行实验,确认了反应的发生。资料:部分硫化物的溶解性表(室温)阴离子阳离子S2-Na+溶Fe3+不Fe2+不选取的试剂是和;可能发生的两种不同原理的反应的离子方程式是、。【作业】基础巩固ACBAB BBBC10、Ag+、Fe3+、Cu2+Fe2+Ag+、Fe3+11、(1)(2)Fe3+3OH-Fe(OH)3(3)2Fe3+Fe3Fe2+12、2 molL-1能力提升AACCB6、(1)Fe2O3Fe(OH)2(2)FeO+H2SO4FeSO4+H2O(3)Zn+Fe2+Zn2+Fe2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-(合理即可)(4)FeCl3Na2S2Fe3+3S2-Fe2S32Fe3+S2-2Fe2+S或者2Fe3+3S2-2FeS+S
