铁及其化合物

铁铁铁铁铁铁日常生活中应用最广泛的金属第二节铁和铁的化合物一、铁的物理性质纯净铁是银白色金属(粉末时呈黑色，金属呈块状的时候会有金属光泽，但是大部分粉状金属都是黑色的，反射光的频段都被散射获吸收了。例如银粉就是黑色的)，具有较好的延展性和导热性，密度7.86g/cm3，熔点高，易被磁体吸引和被磁化。1、与非金属反应（1）与O2反应干燥空气中，纯铁有较强抗腐蚀性;潮湿环境中，含杂质铁易被腐蚀生锈。（2）与Cl2、S等非金属反应2Fe+3Cl2===2FeCl3点燃（棕黄）Fe+S==FeS2Fe+3Br2==2FeBr3Fe+I2==FeI2二、铁的化学性质3Fe+2O2===Fe3O4点燃现象:火星四射，有黑色物质生成现象:生成棕褐色的烟3、铁与盐溶液的反应Fe+CuCl2=Cu+FeCl22FeCl3＋Fe=3FeCl22、Fe与水的反应3Fe＋4H2O(g)高温Fe3O4＋4H22、与水反应铁高温与水蒸气反应生成四氧化三铁3、与酸反应①与非氧化性酸反应生成亚铁盐Fe+2H+＝Fe2++H2↑②常温与浓硝酸、浓硫酸发生钝化反应③与足量稀HNO3或热浓HNO3、热浓H2SO4生成+3价铁盐例：Fe+4HNO3(足量)=Fe(NO3)3+NO+2H2O4、与盐溶液反应依金属活动顺序，铁能将排在后面的金属从其盐溶液中置换出来。Fe+Cu2+＝Fe2++Cu3Fe(足量)+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2高温====2FeCl3＋Fe=3FeCl22Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+铁的氧化物分子式俗名状态氧化亚铁FeO——黑色粉末氧化铁Fe2O3铁红红棕色粉末四氧化三铁Fe3O4磁性氧化铁黑色晶体1、氧化亚铁•黑色粉末，不溶于水，不稳定，可被氧化•与非氧化性酸反应FeO＋2HCl==FeCl2＋H2O•6FeO+O22Fe3O4=△2、氧化铁•红棕色粉末，俗称“铁红”，油漆、涂料、炼铁原料，不溶于水，稳定。•与盐酸反应Fe2O3＋6HCl==2FeCl3＋3H2O金属氧化物的用途:氧化铁Fe2O3透明氧化铁颜料高炉炼铁原理原料：焦炭、铁矿石反应：C＋O2=====△2CO2C＋CO2=====高温2COFe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2用Fe2O3制成的红棕色涂料3、四氧化三铁Fe3O4•磁性氧化铁，黑色晶体,不溶于水，稳定•与非氧化性酸（HCl）反应Fe3O4+8HCl=2FeCl3+FeCl2+4H2O将Fe3O4写成氧化物形式：盐的形成：氧化物改写成盐时要遵循“低价在前，高价在后(即高价酸根，低价阳离子)”的原则FeOFe2O3Fe(FeO2)2练习2例已知Fe3O4可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3，或看成盐时可写为Fe(FeO2)2。根据化合价规则和这种书写方法，分析下列关于Pb3O4的表示方法：①PbO·Pb2O3②Pb(PbO2)2③2PbO·PbO2④Pb2(PbO4)。其中正确的是()A．①②B．③④C．①④D．②③练习：试分别写出FeO、Fe2O3与稀硝酸的反应方程式3FeO+10HNO3(稀）=3Fe（NO3）3+5H2O+NOFe2O3+6HNO3(稀）=2Fe（NO3）3+3H2OFeO与HNO3反应要考虑Fe2+的还原性3Fe3O4+28HNO3(稀）=9Fe（NO3）3+14H2O+NO化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名——————铁红磁性氧化铁颜色、状态黑色固体红棕色粉末黑色晶体铁的化合价+2+3+2+3氧化物类别碱性氧化物碱性氧化物复杂化合物水溶性难溶难溶难溶稳定性不稳定稳定稳定与H+作用（HCl、稀H2SO4)FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O与CO的反应（C、H2）FeO+CO=Fe+CO2Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2Fe3O4+4CO=3Fe+4CO2铝热反应3FeO+2Al=3Fe+Al2O3Fe2O3+2Al=2Fe+Al2O33Fe3O4+8Al=9Fe+4Al2O3用途——————油漆、涂料、炼铁原料做磁铁、炼铁原料铁的氢氧化物实验操作:1.Fe(OH)2和Fe(OH)3的制备(1)Fe(OH)3的制备实验现象:Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓FeCl3+3ＮaOH=３ＮaCl+Fe(OH)3↓(红褐色)向FeCl3溶液中滴入NaOH有红褐色沉淀生成反应方程式：(2)Fe(OH)2的制备实验操作:FeSO4溶液中滴加NaOH溶液Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓实验现象:反应原理:FeSO4+2ＮaOH=Ｎa2SO4+Fe(OH)2↓白色有白色沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变为红褐色白色的Fe(OH)2不稳定，易被空气中的氧气氧化成红褐色的Fe(OH)3。为什么最终生成的是红褐色的Fe(OH)3？写出此过程中的化学方程式。思考:原因:反应方程式:4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3思考与练习1.若要使制得的Fe(OH)2沉淀迅速变色，你认为应采取什么措施？与氧气接触2.若要使制得的Fe(OH)2沉淀保持白色,而不变色，你认为应采取什么措施？思考与练习避免氢氧化亚铁与氧气接触探究：1、可用两种方法制得白色的Fe(OH)2沉淀。方法一：用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含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,为防止氧化,还需加入。(2)除去蒸馏水中的O2常采用方法。(3)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，这种操作的理由少量铁粉煮沸避免生成的氢氧化亚铁沉淀与空气中的氧气接触物质Fe(OH)2Fe(OH)3状态化学性质Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O转化制取△4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3常温，白色沉淀先变成灰绿色，后成为红褐色不溶于水的白色固体不溶于水红褐色固体Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓新制FeSO4溶液与NaOH隔绝空气：铁盐与可溶性碱反应氢氧化铁的制备NaOH溶液FeCl3溶液红褐色沉淀2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O（红褐色）（红棕色）Fe3+＋3OH–Fe(OH)3氢氧化亚铁的制备长滴管NaOH溶液新制FeSO4溶液白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。(白色)Fe2++2OH–Fe(OH)2↓(白色↓)灰绿色（红褐色）4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3↓Fe(OH)2的制备要点白色沉淀在空气中放置，观察颜色变化：白色沉淀----绿色----灰绿色----红褐色沉淀。Fe(OH)2不稳定，易被空气氧化成Fe(OH)3。4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3使生成的Fe(OH)2不与空气接触。（1）FeSO4溶液中滴加NaOH溶液，看到哪些现象？（2）为什么最终生成的是红褐色的Fe(OH)3？写出此过程中的化学方程式。（3）要想能长时间的看到白色的氢氧化亚铁沉淀，你会采取哪些措施？Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓(白色)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3讨论实验成败原因并以化学方程式表示其原因FeSO4溶液在使用前被氧化变质;NaOH溶液放置时间较长，溶有氧气;操作不当;含+2价铁的物质很不稳定，生成的氢氧化亚铁迅速被空气中的氧气氧化变为氢氧化铁，方程式为：用煮沸过的蒸馏水配制NaOH溶液植物油或苯新配制的FeSO4溶液如何改进实验才能制得氢氧化亚铁？可从反应物和产物两方面入手分析（1）可选用新制备的硫酸亚铁溶液，防止硫酸亚铁溶液因长时间放置被氧化，已经氧化的FeSO4溶液可加入还原铁粉并充分振荡（2）用于溶解固体的水应该是煮沸后的蒸馏水，防止+2价铁被水中溶解的氧气氧化（3）取出FeSO4溶液后可向盛有FeSO4溶液的试管里加入少量煤油，以隔绝空气（4）将吸有NaOH溶液的长胶头滴管伸入到FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，防止挤压吸取溶液过程中引入空气练习：根据下图所示装置和操作，回答下列有关问题。按图所示装置，用两种不同操作分别进行实验，观察B管中现象。①操作1：先夹紧止水夹a，再使A管开始反应，实验中B管中观察到的现象是_________________________②操作2：打开止水夹a，使A管反应一段时间后再夹紧止水夹a，实验中在B管中观察到的现象是_______________________③请说明造成两种操作现象不同的原因（如两种现象相同，此小题不用回答）液面上升，有白色沉淀生成且迅速变为灰绿色最后变为红褐色液面上升，有白色沉淀生成且保持较长时间不变色产生的H2将系统内空气赶尽，避免了Fe(OH)2的氧化改进实验：用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含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溶液时还需加入。（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法。（3）生成白色Fe(OH)2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：在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。（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）为了制得白色Fe(OH)2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，其理由是。设计氢氧化亚铁制取前言：氢氧化亚铁在空气中很容易被氧化成氢氧化铁，因此在利用FeSO4和NaOH制取时，要尽可能排除氧气的干扰。方法二（3）检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹。稀H2SO4铁屑煮沸避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2稀H2SO4铁屑NaOH溶液（4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入。例题5实验室有两瓶溶液，一瓶是FeSO4溶液，另一瓶是FeCl3溶液，但瓶上无标签，请你设计方案判断哪一瓶是FeCl3？方案1：观察溶液的颜色（FeCl2溶液浅绿色，FeCl3溶液是棕黄色），观察瓶内有无黑色粉末）方案2：取样，分别滴加KSCN溶液，溶液呈血红色的试液为FeCl3溶液）苯酚溶液紫色方案3:取样，加NaOH溶液方案4：取样，分别加Fe片（Cu片），Fe片溶解的溶液是FeCl3溶液）方案5：取样，通H2S气体，溶液变混浊的是FeCl3溶液方案６：检验SO4２－或Cl－；•取少量待测液放在试管中，向试管中加入几滴KSCN溶液，若溶液变成红色，则该溶液中含有Fe3+Fe3+的检验方法：Fe3++3SCN－==Fe(SCN)3（血红色）反应实质是溶液，不是沉淀！Fe2+、Fe3+常用的检验方法(1)Fe3+常用的检验方法a.观察颜色：Fe3+的溶液呈b.加碱液：Fe3+3OH=Fe(OH)3c.加KSCN溶液：Fe3+3SCN=Fe(SCN)3棕黄色（红褐色沉淀）（红色溶液）(2)Fe2+常用的检验方法•a.观察颜色：Fe2+的溶液呈•b.加碱液：Fe2+2OH=Fe(OH)2•c.将Fe2转化为Fe3检验：•Fe2浅绿色（白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色）KSCN氯水血红色溶液无现象与KSCN与苯酚与铜片与淀粉KI试纸浅绿色棕黄色血红色不显红色不显紫色显紫色无明显现象Cu被腐蚀溶液变蓝色试纸不变蓝试纸变蓝色白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色立即产生红褐色沉淀直接观色显色反应利用利用沉淀颜色与OH-作用氧化性利用的Fe3+还原性利用的Fe2+与KMnO4溶液紫色褪去溶液紫色不褪Fe3+、Fe2+的检验1：下列离子方程式书写正确的是（）A．氢氧化铁溶于氢碘酸中：Fe(OH)