铁及其化合物
一、铁的化学性质
用化学方程式或离子方程式表示下列变化
思考1 铁在有关的反应中，其产物价态为什么不同？有什么规律？
提示 由于铁是变价金属元素，它与氧化性不同的氧化剂反应时，其产物中铁元素的化合价不同： (1)Fe被弱氧化剂如S、I2、H＋、Fe3＋、Cu2＋等氧化为Fe2＋；
(2)Fe被强氧化剂如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4(△)等氧化为Fe3＋ 二、铁的重要化合物 1．铁的氧化物
铁元素的主要化合价为＋2价和＋3价，通常可以形成三种氧化物[氧化铁(Fe2O3)、氧化亚铁(FeO)、四氧化三铁(Fe3O4)]。
三种氧化物性质的比较如下表： 名称(俗名) 化学式 铁的化合价 颜色 溶解性 与H＋反应 与CO反应 氧化亚铁 FeO ＋2 氧化铁( ) Fe2O3 ＋3 ____溶于水，但 酸溶液 ______ _____ 四氧化三铁(_______________) Fe3O4 ＋2( )、＋3( ) ，空气中空气中的稳定性 加热，生成Fe3O4 2Fe(过量)＋O2 2FeO(炼钢炉) 生成方法 2Fe(OH)3 Fe2O3＋3H2O 3Fe＋2O2 Fe3O4 2.铁的氢氧化物和盐类
(1)用化学方程式或离子方程式表示下列变化
1
(2)以上反应属于氧化还原反应的是 ，说明＋2价Fe与＋3价Fe之间在氧化剂、还原剂的作用下可以________ ___，Fe3＋具有 性，Fe2＋具有 性。 Fe(OH)2不稳定，容易被空气中的 (3)反应②、④说明Fe(OH)2、Fe(OH)3具有 性，能与_ _反应生成盐和水。 (4)反应③、⑤说明了Fe(OH)3、Fe(OH)2的
(5)FeCl2、FeCl3的水溶液显 性，说明了Fe、Fe具有____ _性。
(6)检验溶液中是否会有Fe3＋的方法是：向溶液中加入 ___ ____溶液，现象是 。 (7)Fe(OH)2、Fe(OH)3的颜色分别是 、 ，
Fe2＋、Fe3＋在水溶液中的颜色分别是 、 。
2＋
3＋
考点精讲
考点一 Fe3＋的检验
1．如何证明一瓶FeSO4溶液是否变质？ 3．有两瓶显黄色的溶液，它们分别是溴水和FeCl3溶液。
(1)如何鉴别它们？(至少说出两种方案) (2)用铁片(或铁粉)能否鉴别？ 例1要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋进行下实验操作时，最佳顺序为( ) ①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液 A．①③
B．③②
C．③①
D．①②③
规律总结 Fe2＋和Fe3＋的检验方法
(1)直接观察颜色：Fe的溶液呈浅绿色，Fe的溶液呈棕黄色。 (2)
2＋
3＋
Fe2＋溶液?KSCN溶液
?
Fe3＋溶液?或NH4SCN溶液
3＋
－
2＋
有关离子反应方程式：Fe＋SCN===[Fe(SCN)] (3)利用其化合物沉淀的颜色：
Fe溶液?OH－溶液
?
Fe3＋溶液?
2
2＋
有关反应的方程式：Fe＋2OH===Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3 Fe＋3OH===Fe(OH)3↓
3＋
(4)利用Fe的氧化性： ①
2＋－3＋－
Fe溶液?Cu片Fe3＋溶液?
2＋
?
有关离子反应方程式：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ ②
Fe溶液?KI-淀粉试纸
?
Fe3＋溶液?
3＋
－
2＋
2＋2＋
有关离子反应方程式：2Fe＋2I===2Fe＋I2 (5)利用Fe的还原性： ①
Fe2＋溶液?
?溶液(酸性) 3＋
Fe溶液?
KMnO4
＋3＋
有关离子反应方程式：5Fe2＋＋MnO－＋Mn2＋＋4H2O 4＋8H===5Fe
②
Fe溶液?溴水
?
Fe3＋溶液?
－
3＋
2＋
有关离子反应方程式：2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－
即时巩固1 将几滴KSCN(SCN是“类卤离子”)溶液加入酸性的含有Fe的溶液中，溶液变成红色，将该红色溶液分为两份，①一份中加入适量KMnO4溶液，红色褪去；②向另一份中通入SO2，红色也褪去。下列说法不正确的是( )
－
A．①红色褪去的原因是KMnO4将SCN氧化，使Fe(SCN)3消失 B．②红色褪去的原因是SO2将Fe3＋还原为Fe2＋ C．②红色褪去的原因是SO2将SCN－还原
D．SCN－在适当条件下可失去电子被氧化剂氧化为(SCN)2 考点二 FeSO4、FeCl3的制备与实验方案的设计与评价
1．在制备FeSO4溶液时通常采用的方法有哪些？如何配制？
2．实验室保存FeSO4需采取什么措施？为什么？
例2某校化学小组学生利用下图所列装置进行“铁与水反应”的实验，并利用产物进一步制取FeCl3·6H2O晶体。(图中夹持及尾气处理装置均已略去)
(1)装置B中发生反应的化学方程式是__________ (2)装置E中的现象是__________________
(3)停止反应，待B管冷却后，取其中的固体，加入过量稀盐酸
3＋
充分反应，过滤。简述检验滤液中Fe的操作方法：___________
__________________________ _。 (4)该小组学生利用上述滤液制取FeCl3·6H2O晶体，设计流程如下： Cl2
滤液——→FeCl3溶液 FeCl3·6H2O晶体
Ⅰ
①步骤Ⅰ中通入Cl2的作用是__________________ __。
②步骤Ⅱ从FeCl3稀溶液中得到FeCl3·6H2O晶体的主要操作包括：____________________________。 ③该流程中需保持盐酸过量，主要原因是(结合离子方程式简要说明)
3
知识归纳：
有关Fe2＋、Fe3＋的性质及之间的转化经常应用在以下几个方面
(1)判断离子共存
－2＋＋－－＋
①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO2与NO－3，Fe3(H)、ClO、MnO4(H)在溶液中因氧化还原反应不能大量共存。 (2)盐溶液的配制与保存
①Fe2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。 ②Fe3＋的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe3＋水解。
△
＋
(3)制取Fe(OH)3胶体： Fe＋3H2O(沸水)=====Fe(OH)3(胶体)＋3H
3＋
HCl气流中
(4)制备无水FeCl3：FeCl3·6H2O======FeCl3＋6H2O
△
(5)氧化性、还原性关系： 氧化性：Cl2>Br2>Fe3＋>I2>S 还原性：Cl－ ①Fe2＋(Fe3＋)：加Fe粉，过滤； ②FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2； ③FeCl2(CuCl2)：加Fe粉，过滤。 即时巩固2 实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物呈棕红色、易潮解，100℃左右时升华。下图是两个学生设计的实验装置。左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如(Ⅰ)和(Ⅱ)所示。试回答： (1)B中反应的化学方程式为：___________________________________________________。 (2)D中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是：_________________________________________ (3)D中反应的化学方程式为：_______________________。 (4)装置(Ⅰ)的主要缺点是：________________________________________________________________ (5)装置(Ⅱ)的主要缺点是：_________________ _。 如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是______________________________________________ 实验探究 Fe(OH)2的制备原理和方法 [实验目的] 利用亚铁盐溶液和碱反应制备Fe(OH)2。 2＋－ [实验原理] Fe＋2OH===Fe(OH)2↓ [成功关键] ①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质。 ②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。 [探究活动] 用下面三种方法均可制得Fe(OH)2白色沉淀。 方法一 用不含Fe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___________________________________________________________________。 方法二 在如右图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。 4 3＋ (1)在试管Ⅰ里加入的试剂是_______________________。 (2)在试管Ⅱ里加入的试剂是_______________________。 (3)为了制得Fe(OH)2白色沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ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 。 方法三 利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如右图所示，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 B．NaCl溶液 C．NaOH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______________________________。 实验拓展 1.某研究性学习小组在研究由Fe2＋制备Fe(OH)2的过程中，设计了如下实验方案：按照图示进行实验，容器A中的反应开始时，弹簧夹C处于打开状态，一段时间后，关闭弹簧夹C，容器A中的反应仍在进行，最终在________容器中观察到白色沉淀，该实验中涉及到的化学方程式有： 、⑴鉴别KCl溶液和K2CO3溶液的试剂是 ，离子方程式为 。 ⑵除去Na2CO3粉末中混入的NaHCO3杂质用 方法，化学方程式为 。 3、有两包白色粉末，只知分别是K2CO3和NaHCO3，请你写出鉴别方法（至少写出一种，最多写三种） ⑴ 。 ⑵ 。 ⑶ 。 4、已知有以下物质相互转化 试回答：(1)写出B的化学式 ， D的化学式 。 。 。 (2)写出由E转变成F的化学方程式 (3)写出鉴别G溶液中阳离子的实验方法 _______；向G溶液加入A的有关离子反应方程式 5、在氯化铁和氯化铜的混合溶液中，加入过量的Fe粉，若充分反应后溶液的质量没有改变，则原混合溶液中Fe3＋和Cu2＋物质的量之比为多少? 5
