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：3Fe＋2O2
Fe3O4.
(2)Fe＋S ? FeS
(3) 2Fe＋3Cl22FeCl3（产生棕色的烟）
2、与H2O的反应 3Fe＋4H2O(g)
高温 Fe3O4＋4H2
3、与酸的反应
(1)与非氧化性酸(如稀硫酸)：Fe＋2H+===Fe2+＋H2↑ (2)氧化性酸 ①稀硝酸
HNO3过量：Fe＋4 HNO3=== Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O Fe过量：3Fe＋8HNO3 === 3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
②浓硝酸：常温下钝化 ③浓硫酸：常温下钝化 4．与盐溶液的反应
(1)与CuSO4溶液：Fe＋Cu2+ === Fe2+＋Cu (2)与FeCl3溶液：Fe＋2Fe3+=== 3Fe2+ 二、铁的氧化物
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铁的氧化物 俗称 色态 铁的价态 水溶性 铁的氧化物与盐酸反应 铁的氧化物与CO反应 注：
FeO / 黑色粉末 +2 不溶 Fe2O3 铁红 红棕色粉末 +3 不溶 Fe3O4 磁性氧化铁 黑色晶体 +2、+3 不溶
FeO+2HCl=FeCl+H2O Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O Fe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O FexOy+yCO高 温xFe+yCO2 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 色态 与盐酸反应 受热分解 Fe(OH)2 白色固体 Fe(OH)2+2H+=Fe 2++2H2O —— Fe (OH)3 红褐色固体 Fe(OH)3+3H+=Fe 3++3H2O △2Fe(OH)3===== Fe2O3＋3H2O 制备 FeSO4+2NaOH =Fe(OH)2↓+Na2SO4 FeCl3+3NaOH =Fe (OH)3+3NaCl 二者的关系 空气中，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)2＋2H2O＋O2=== 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： ①配制溶液的蒸馏水加热煮沸，除去O2 ②胶头滴管伸入到液面以下加入液体． ③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：Fe2＋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。
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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________________________________。 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Ⅰ中加入的试剂是_________________________________。 (2)在试管Ⅱ中加入的试剂是_________________________________。 (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___________。 答案：(1)稀H2SO4和铁屑 (2)NaOH溶液
(3)检验试管Ⅱ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Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，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”)________。
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A．1.1 mol·L1 B．10 mol·L1
答案：(1)Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，2Na＋2H2O＋FeCl2===Fe(OH)2↓＋2NaCl＋H2↑ 也可写成3个：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，2Na＋2H2O===2NaOH＋H2↑， 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
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(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 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_________________________________________。 答案：(1)Fe Fe－2e-=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”
1．Fe―→Fe2+
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：Fe＋CuSO4 === Cu＋Fe SO4；Fe＋2FeCl3 ===3FeCl3；Fe+2H+=Fe2++H2↑. 2. Fe2+―→Fe
比较活泼的金属(如Al、Zn)、CO、H2、C等能从亚铁化合物中置换出铁来．
例如：FeCl2＋Zn === ZnCl2＋Fe；FeO＋H2 ? Fe＋H2O.
3+
3．Fe―→Fe
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＋3Cl24．Fe3+―→Fe
2FeCl3.
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可通过较强还原剂实现，如Al、Zn、CO、H2等．例如：
Fe2O3＋3CO ? 2Fe＋3CO2；Fe2O3＋2Al
高温 2Fe＋Al2O3；
2FeCl3＋3Zn===2Fe＋3ZnCl2. 5．Fe2+―→Fe3+
＋
亚铁盐与强氧化剂反应，如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、H2O2、KMnO4(H)等． 例如：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3. 6．Fe3+―→Fe2+
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
①Fe2+、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。
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②Fe3+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
①Fe2+ (Fe3+)：加Fe粉过滤；
②FeCl3 (FeCl2)：加氯水或H2O2； ③FeCl2(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：Fe＋3SCN === Fe(SCN)3(红色) 2Fe2+＋Cl2 === 2Fe3+＋2Cl- 3、用NaOH溶液 (1)流程：
3+-
(2)有关反应：Fe3+＋3OH- === Fe(OH)3↓(红褐色) Fe2+＋2OH- === Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O === 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+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。
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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：Cl2＞Br2＞Fe3+＞I2＞S
2--2、还原性：S＞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+，然后加碱或盐等物质，调节溶液的pH至pH=4即可。
1、A～I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：
①_______________________________________________； ②_______________________________________________； ③________________________________________________.
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.
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