高中化学第8族知识点

第1页第4讲：铁及其化合物一、铁（Fe）1.位置：第三周期第Ⅷ族2.存在：主要以+2和+3价化合物的形式存在3.原子结构示意图：如右图4.含量：铁元素在地壳中的含量排名第四，仅次于氧、硅和铝5.物理性质：颜色状态硬度熔沸点延展性导电导热性特性银白色金属光泽(铁粉为黑色)固体较软较高良好良好可被磁铁吸引也能被磁化6.化学性质：常温下比较活泼，可以失去最外层的2个电子与次外层的1个电子(与铁原子的结构有关)因此具有+2和+3两个化合价，是一种变价过渡金属元素（1）与非金属单质：①与氧气：常温下→铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3点燃下→3Fe+2O2点燃Fe3O4②与氯气：2Fe+3Cl2点燃2FeCl3③与硫：Fe+S△FeS（2）与非金属氧化物：与水反应现象：用火柴点燃试管中的气体，听到爆鸣声结论：铁可与水蒸气反应生成的气体为H2化学方程式：3Fe+4H2O(g)△Fe3O4+2H2g表示气体，故生成物不加“↑”注意事项：铁不能与冷水或者热水反应（3）与酸：①非氧化性酸(稀盐酸、稀硫酸)：Fe+2H+Fe2++H2↑②氧化性酸(硝酸、浓硫酸)铁过量：3Fe+8HNO3(稀)3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O硝酸过量：Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O注：铁、铝在浓硝酸、浓硫酸，常温下钝化，但加热下仍可继续反应（4）与某些盐：①与硫酸铜溶液：Fe+CuSO4FeSO4+Cu；Fe+Cu2+Fe2++Cu条件：a.盐必须可溶；b.金属单质的活泼性大于金属阳离子；c.在水溶液或熔融状态下方可进行②与氯化铁溶液：Fe+2FeCl33FeCl2；Fe+2Fe3+3Fe2+二、铁的氧化物铁的氧化物氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式FeOFe2O3Fe3O4铁元素的化合价+2+31个+2、2个+3是纯净物颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体俗名——铁红磁性氧化铁溶解性均不溶于水，但均溶于强酸与非氧化性酸反应的化学/离子方程式FeO+2HClFeCl2+H2OFeO+2H+Fe2++H2OFe2O3+6HCl2FeCl3+3H2OFe2O3+6H+2Fe3++3H2OFe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+3H2OFe3O4+8H+2Fe3++Fe2++3H2O上述反应均为复分解反应，铁元素的化合价均不发生变化与还原剂反应炼铁原理：FexOy+yCO高温xFe+yCO2铝热反应2Al+Fe2O3高温2Al2O3+2Fe第2页三、铁的氢氧化物铁的氢氧化物氢氧化铁[Fe(OH)3]氢氧化亚铁[Fe(OH)2]颜色红褐色白色水溶性不溶，溶于强酸不溶。溶于强酸与H+反应Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2OFe(OH)2+2H+Fe2++2H2O稳定性不稳定，受热分解2Fe(OH)3△Fe2O3+3H2O——制取方法注意：滴管的位置在液面以下才可挤出NaOH溶液可在亚铁溶液上加一层苯，防止Fe2+被空气氧化实验现象生成红褐色沉淀首先生成白色絮状沉淀，然后迅速变成灰绿色，最后变成红褐色化学/离子方程式FeCl3+3NaOHFe(OH)3↓+3NaClFe3++3OH—Fe(OH)3↓①FeCl2+2NaOHFe(OH)2↓+3NaClFe2++2OH—Fe(OH)2↓②4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3实验结论Fe(OH)3与Fe(OH)2分别用相应的可溶性盐与可溶性碱反应制得转化4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3四、铁盐与亚铁盐离子Fe3+Fe2+颜色黄色浅绿色化学性质较强氧化性强还原性、弱氧化性化学性质氧化性：①与金属单质：Zn+2Fe3+Zn2++2Fe2+(Fe3+过量)Zn+Fe2+Zn2++Fe总方程：3Zn+2Fe3+3Zn2++2Fe(Zn过量)②与碘化钾：能使淀粉-碘化钾试纸变蓝2Fe3++2I—2Fe2++I2(可验证Fe3+和I—的存在与否，证明这个反应是否是可逆反应)③与硫化氢气体：生成淡黄色沉淀2Fe3++H2S2Fe2++S↓+2H+氧化性：①与金属单质：Zn+Fe2+Zn2++Fe还原性：②与新制氯水：2Fe2++Cl22Fe3++2Cl—③与酸性高锰酸钾：5Fe2++MnO4—+8H+Mn2++5Fe3++4H2O④与稀硝酸反应3Fe2++NO3—+4H+3Fe3++NO↑+4H2O⑤与双氧水：酸性环境：如果题目中没有说明，则为酸性环境H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O碱性环境：H2O2+2Fe2++4OH—2Fe(OH)3↓特性验证操作方法第3页实验现象溶液变血红色开始无明显现象，滴加新制氯水后溶液变血红色结论Fe3+遇SCN—（硫氰根离子）显红色，可利用此现象检验Fe3+的存在Fe3++3SCN—Fe(SCN)3（血红色）加入氯水后，Fe2+被氧化成Fe3+，可用先加KSCN溶液再加氯水/双氧水的方法检验的Fe2+存在检验方法①直接观察颜色浅绿色：含有Fe2+棕黄色：含有Fe3+②利用沉淀的颜色(加NaOH溶液)若产生红褐色沉淀，含有Fe3+若产生白色沉淀，迅速变为灰绿色最后变成红褐色，含有Fe2+③利用显色反应(加KSCN溶液)若溶液呈红色，含有Fe3+；溶液不变红，再加入氯水后，溶液呈红色，含有Fe2+④利用Fe2+的还原性(加入酸性KMnO4溶液)：若溶液紫色褪去，说明溶液中存在Fe2+⑤利用Fe2+的还原性(加入溴水)：若溴水颜色褪去，说明溶液中存在Fe2+⑥利用Fe3+的氧化性(淀粉-KI试纸)：溶液变蓝色，说明溶液中存在Fe3+⑦利用K3[Fe(CN)6]溶液：若生成蓝色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2，说明溶液中存在Fe2+铁氰化钾铁氰化亚铁(六氰合铁酸亚铁)注意：Fe3+的存在会掩盖Fe2+，故当Fe3+、Fe2+共存时检验方法选择③、④、⑤、⑥、⑦五、“铁三角”1.“铁三角”转化关系（1）Fe→Fe2+①氧化性较弱的非金属单质（如S、I2）②非氧化性酸溶液（如盐酸、稀硫酸）③不活泼金属的盐溶液（如CuSO4溶液）（2）Fe2+→Fe3+①亚铁盐与强氧化剂[如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、KMnO4(H+)、H2O2等]（3）Fe3+→Fe①可通过较强还原剂实现，如Al、CO、H2等Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2（4）Fe→Fe3+①铁与强氧化剂（如Cl2、HNO3）在一定条件下反应都会实现这种转化（5）Fe3+→Fe2+①铁盐溶液与较强的还原剂（如Fe、Cu、I2、S2—等）反应2Fe3++3S2—2FeS↓+S↓（酸性环境下）2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+（6）Fe2+→Fe①比较活泼的金属（如Al、Zn）②常见的还原性物质（如CO、H2、C）FeCl2+ZnZnCl2+FeFeO+H2△Fe+H2第4页2.“铁三角”应用（1）判断离子共存Fe2+不共存NO3—、ClO—、MnO4—(H+)→因发生氧化还原反应Fe3+不共存S2—、I—、SO32—、SH—→因发生氧化还原反应Fe2+、Fe3+不共存HCO3—、CO32—、AlO—→因发生双水解反应（2）除杂(括号内为杂质)①Fe2+（Fe3+）：加过量铁粉，过滤②FeCl3（FeCl2）：加氯水③FeCl2（CuCl2）：加过量铁粉，过滤④Fe（Al）、Fe2O3（Al2O3、SiO2）：加过量强碱溶液，过滤⑤Cu2+（Fe3+）：加CuO、Cu(OH)2、或Cu2(OH)2CO3调节pH至3.7(Fe3+在pH=3.7的环境下已经完全形成沉淀)（3）盐溶液的保存①含Fe2+的盐溶液加少量铁粉，防止Fe2+被氧化加少量相应的酸，抑制Fe2+水解②含Fe3+的盐溶液：加少量相应的酸抑制Fe3+水解（4）物质制备①制备无水FeCl3：在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液②制备Fe(OH)3胶体：向沸水中加入饱和溶液并煮沸至有红褐色胶状物出现为止备注：铁与铁的化合物框图：