第三章 第二节 铁的化合物生定.docx
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第三章第二节铁的化合物生定
铁的重要化合物
一.铁元素的存在
地壳中金属元素的含量居前两位的是Al、Fe,铁元素主要以+2价和+3价的化合物形式存在。
二.氧化物
1、物理性质:
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体(有磁性)
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的化合价
+2
+3
+2,+3
稳定性
不稳定,在空气中受热迅速氧化生成Fe3O4
稳定
稳定
物质类别
碱性氧化物
碱性氧化物
特殊氧化物
【提醒】
(1)Fe3O4看作氧化物时可写成FeO·Fe2O3的形式,其中铁有+2和+3两种价态,e3O4属于复杂的氧化物。
(2)FeO、Fe2O3均是碱性氧化物,均不溶于水,也不与水发生反应。
2、化学性质:
(1)可与非氧化性酸:
化学方程式:
FeO+2HCl=FeCl2+H2OFe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2OFe3O4+8HCl=FeCl2+2FeCl3+4H2O
离子方程式:
FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O
(2)可与氧化性酸反应:
3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O
Fe2O3+6HNO3(稀)=2Fe(NO3)3+NO↑+3H2O
3Fe3O4+28HNO3(稀)=9Fe(NO3)3+NO↑+14H2O
(3)可与还原性酸反应:
FeO+2HI=FeI2+H2OFe2O3+6HI=2FeI2+I2+3H2OFe3O4+8HI=3FeI2+I2+4H2O
(4)与H2、C、CO反应生成铁单质
FexOy+yCO
xFe+yCO2
3、用途:
Fe2O3常用作红色油漆和涂料,赤铁矿主要成分是Fe2O3,是炼铁原料。
三.铁的氢氧化物
1、物理性质:
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色、态
白色固体
红褐色固体
溶解性
难溶于水
2、制备:
Fe(OH)2
Fe(OH)3
操作
现象
产生白色絮状沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色
生成红褐色沉淀
有关反应
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
3、化学性质:
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色状态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
与稀HNO3
3Fe(OH)2+10H++NO3-==3Fe3++NO↑+8H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
与HI
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
2Fe(OH)3+6H++2I-===2Fe2++I2+6H2O
受热分解
不稳定,易被O2氧化,受热易分解,但产物复杂
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
二者的关系
在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,反应方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
四.铁盐和亚铁盐
1、亚铁盐(Fe2+):
(1)物理性质:
含有Fe2+的溶液呈浅绿色,。
(2)化学性质:
Fe2+既有氧化性,又有还原性,主要表现还原性。
弱氧化性:
Fe2+与Zn反应的离子方程式:
Zn+Fe2+=Zn2++Fe
强还原性:
Fe2+能被很多氧化剂氧化生成Fe3+(如Cl2、Br2、MnO
、HNO3、O2等)
Fe2+与Cl2反应的离子方程式:
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-
与碱反应生成Fe(OH)2
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓Fe2++2NH3·H2O=Fe(OH)2↓+2NH4+
2、铁盐:
(1)物理性质:
含有Fe3+的溶液呈棕黄色,稀溶液呈黄色,
(2)化学性质:
①氧化性:
能被一些还原剂还原(如Fe、Cu、S2-、I-、SO2等)
Fe3+与Fe反应的离子方程式2Fe3++Fe=3Fe2+
Fe3+与Cu反应的离子方程式2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
②与碱反应生成Fe(OH)3
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓Fe3++3NH3·H2O=Fe(OH)3↓+3NH4+
③特性:
含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN(或NH4SCN、KSCN、NaSCN)时变成血红色,红色溶液而不是红色沉淀,特别是书写离子方程式时不能用“↓”符号。
该反应很灵敏,即使很微量的Fe3+也能检验出来。
因此,可以利用这一反应来检验Fe3+的存在。
Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3(红色)
④易水解:
Fe3++3H2O
Fe(OH)3(胶体)+3H+
3、鉴别Fe2+、Fe3+的常用方法
(1)物理方法:
观察溶液颜色,含Fe2+的盐溶液呈浅绿色,含Fe3+的盐溶液呈棕黄色。
(2)化学方法:
①滴加NaOH溶液:
若出现如下现象:
白色沉淀
灰绿色
红褐色沉淀,说明溶液中含Fe2+。
若出现如下现象:
红褐色沉淀,说明溶液中含Fe3+。
②滴加KSCN溶液:
若出现如下现象:
加入KSCN溶液无明显现象,再滴入氯水变成红色溶液,说明溶液中含Fe2+。
若出现如下现象:
加入KSCN溶液,溶液变为红色,说明溶液中含Fe3+。
③Fe2+滴加KMnO4溶液:
分别加入少量KMnO4溶液,振荡,能使KMnO4溶液褪色的是Fe2+的溶液,不褪色的是Fe3+的溶液。
4、铁盐的净水作用:
向混有少量泥沙的浑水中加入少量Fe2(SO4)3,浑水会变澄清。
原因:
Fe3+水解生成Fe(OH)3(胶体),具有强吸附能力,可以吸附水中悬浮颗粒变为沉淀。
知识拓展
一、Fe(OH)2的制备
(1)实验的注意事项:
教材中有关Fe(OH)2的制备方法,实际上只能观察到瞬间的Fe(OH)2白色沉淀(几乎分辨不出来)。
要想较长时间观察到白色沉淀的生成,关键是怎样降低反应体系中氧气的存在量和操作过程中氧气的引入量。
常采用的方法有:
①采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2+易被空气中的氧气氧化成Fe3+);
②NaOH溶液要先加热煮沸,以除去溶解的O2;
③将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的FeSO4溶液的液面以下,再缓慢挤出NaOH溶液;
④在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小,而又不溶于水的有机溶剂)。
(2)实验创新
方案1:
装置如图所示。
在试管中加入适量的5%FeSO4溶液,并覆盖一层苯,再用长滴管注入不含O2的1mol·L-1的NaOH溶液。
由于苯的液封作用,防止了生成的Fe(OH)2被氧化,因而可较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀。
方案2:
装置如下图所示。
实验时,先打开活塞K,再将分液漏斗的旋塞打开,稀H2SO4与铁粉作用,用产生的H2排出装置中的空气;然后关闭K,使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中,则可较长时间观察到生成的白色的Fe(OH)2沉淀。
若拔去广口瓶上的橡皮塞,则白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
二、除杂
主要离子
杂质离子
除杂方法
Fe2+
Fe3+
加过量铁粉后过滤
FeCl3
FeCl2
加氯水或H2O2
FeCl2
CuCl2
加过量铁粉后过滤
三、FeCl3变色情况
(1)FeCl3溶液在与许多试剂反应时会出现特殊现象,可作为检验Fe3+的依据。
(2)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈红色;
(3)FeCl3与NaOH溶液反应,生成红褐色沉淀;
(4)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉,溶液变浅绿色;
(5)向FeCl3溶液中加入过量Cu粉,溶液变蓝绿色;
(6)将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中,溶液变蓝色;
(7)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,生成红褐色Fe(OH)3胶体。
四、Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化——铁三角
1.Fe―→Fe2+或Fe3+
(1)与弱氧化剂反应生成Fe2+:
与S、Fe3+、Cu2+、H+等弱氧化剂反应生成+2价铁,例如:
Fe+2Fe3+===3Fe2+,Fe+Cu2+===Fe2++Cu,Fe+2H+===Fe2++H2↑。
(2)与强氧化剂反应生成Fe3+:
与Cl2、HNO3等强氧化剂反应生成+3价铁,例如:
2Fe+3Cl2
2FeCl3。
2.Fe2+―→Fe或Fe3+
(1)与强氧化剂反应生成Fe3+:
(如Cl2、Br2、O2、HNO3、H2O2等)
(1)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
(2)2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-
(3)5Fe2++MnO
+8H+=5Fe3++Mn2++4H2O(4)3Fe2++4H++NO
===3Fe3++2H2O+NO↑
(5)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
(6)4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O(Fe2+空气中易被氧化,配制其溶液加铁粉或铁钉,防止被氧化)
(2)与还原剂反应生成Fe:
与C、CO、Al、Zn等还原剂反应生成Fe,例如:
Zn+Fe2+===Fe+Zn2+。
3.Fe3+―→Fe或Fe2+
(1)与C、Al、CO等还原剂反应生成Fe,例如:
3CO+Fe2O3
3CO2+2Fe。
(2)与Fe、Cu、I-、S2-等还原剂反应生成Fe2+,例如:
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
2Fe3++Fe=3Fe2+2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+2Fe3++2I-=2Fe2++I2
2Fe3++S2-===2Fe2++S↓;2Fe3++H2S===2Fe2++2H++S↓
2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++4H++SO
2Fe3++SO32-+H2O===2Fe2++2H++SO
3.“铁三角”的重要应用
判断离子共存:
Fe2+
NO
(H+)、ClO-、MnO
(H+);Fe3+
S2-、I-、SO
;
[特别提醒]
(1)Fe只有还原性;Fe2+既有还原性,又有氧化性;Fe3+只有氧化性。
(2)利用Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化,可以应用于试剂的保存、配制及除杂,如配制硫酸亚铁溶液时加入少量的铁粉以防止Fe2+被氧化。
(3)“变价金属元素、红褐色沉淀、遇SCN-溶液变红色”等,是有关铁及其化合物推断题的突破口。
1.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( )
①金属钠在纯氧中燃烧 ②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液,并在空气中放置一段时间 ③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液④无水硫酸铜放入医用酒精中
A.②③①④B.③②①④C.③①②④D.①②③④
2、下列物质中能通过化合反应制取的是( )
①Fe3O4 ②Fe(OH)3 ③FeCl2 ④FeCl3
A.①④B.①②④C.①③④D.①②③④
3.有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液,用一种试剂就可把它们鉴别开来,这种试剂是
A.盐酸B.烧碱溶液C.氨水D.KSCN溶液
4.下列各组物质相互反应后,再向得到的溶液中滴入KSCN试剂,溶液变成红色的是( )
A.氯水和氯化亚铁溶液B.铁屑和氯化铜溶液C.铁屑和过量稀硫酸D.过量铁屑和氯化铁溶液
5、铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止,得到红棕色残渣,上述沉淀和残渣分别是( )
A.Fe(OH)3 Fe2O3B.Fe(OH)2 Fe2O3C.Fe(OH)2 Fe(OH)3D.Fe(OH)2 Fe3O4
6、在含有Fe3+、Fe2+、Al3+、NH
的稀溶液中加入足量Na2O2固体,充分反应后,再加入过量稀盐酸,完全反应,则离子数目没有变化的是( )
A.Fe3+、Al3+B.Al3+C.Fe2+、NH
D.Fe3+
7、含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入0.1mol铁粉,充分搅拌后,Fe溶解,溶液中不存在Fe3+,同时析出0.1molAg,下列结论错误的是( )
A.溶液质量减轻B.Fe3+的氧化性大于Cu2+
C.溶液中Cu2+与Fe2+的物质的量比为1∶1D.1molFe可还原2molFe3+
8、向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300mL0.5mol/L的H2SO4溶液,恰好使混合物完全溶解,所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现。
则原混合物中Cu和Fe2O3物质的量之比为()
A.2:
1B.1:
lC.1:
2D.无法计算
9、某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定,实验过程及现象如图所示:
现对A、B、C、D作出的如下推断中,不正确的是( )
已知硝酸能将Fe2+氧化为Fe3+。
A.盐A一定是FeCl3B.白色沉淀B是AgCl
C.滤液C中一定含Fe3+D.无法确定A中是否含有Fe2+
10.由FeO、Fe2O3和Fe3
O4组成的混合物,测得其中铁元素与氧元素的质量比为21∶8,则这种混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比是( )
A.1∶2∶1B.2∶1∶1C.1∶3∶1D.1∶1∶3
11.铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质,下列关于铁元素的叙述中正确的是( )
A.2Fe3++Fe===3Fe2+,氧化性:
Fe3+>Fe2+
B.25℃,pH=0的溶液中,Al3+、NH
、NO
、Fe2+可以大量共存
C.5.6g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2mol
D.硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液:
Fe2++2H2O2+4H+===Fe3++4H2O
12.在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入一定量的铁屑,反应完全后将固体滤出,下列说法中正确的
是()
A.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+
B.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,可能含Cu2+和Fe3+
C.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe3+和Fe2+,一定不含Cu2+
D.若滤出的固体中含有铁和铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+
13.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )
选项
操作和现象
结论或目的
A
向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液呈红色
红砖中含有氧化铁
B
CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显红色
黑色固体中没有Fe3O4
C
取少量Fe(NO3)2试样加水溶解,加稀H2SO4酸化,滴加KSCN溶液,溶液变为红色
该Fe(NO3)2试样已经变质
D
向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色
原溶液中含有Fe2+
14.关于反应中的先后顺序,下列评价正确的是( )
A.向浓度都为0.1mol/L的FeCl3和CuCl2混合溶液加入铁粉,CuCl2首先反应
B.向NH4Al(SO4)2溶液中滴加少量的NaOH溶液,NH
首先反应
C.向浓度都为0.1mol/L的Na2CO3和NaOH溶液通入CO2气体,NaOH首先反应
D.向浓度为0.1mol/L的FeCl3
溶液中加入质量相同、颗粒大小相同的铁和铜,铜先反应
15.由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的混合物,测得其中铁元素与氧元素的质量之比为21∶8,则这种混合物中FeO、Fe2O3、Fe3O4的物质的量之比可能为( )
A.1∶2∶1B.1∶2∶3C.1∶3∶1D.1∶1∶3
16.已知:
2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-,2Br-+Cl2===Br2+2Cl-,2Fe3++2I-===2Fe2++I2。
向FeI2、FeBr2的混合溶液中通入适量氯气,溶液中某些离子的物质的量变化如下图所示。
下列有关说法中,不正确的是
A.还原性:
I->Fe2+>Br-
B.原混合溶液中FeBr2的物质的量为6mol
C.当通入2molCl2时,溶液中已发生的离子反应可表示为:
2Fe2++2I-+2Cl2===2Fe3++I2+4Cl-
D.原溶液中:
n(Fe2+)∶n(I-)∶n(Br-)=2∶1∶3
17、在Fe2(SO4)3溶液中,加入
g铜,完全溶解后,再加
g铁,充分反应后得到
g残余固体,且
,则下列说法正确的是( )
A.残余固体是铜和铁B.最后得到的溶液中一定含有Cu2+
C.将残余固体加入到稀H2SO4中,有气泡产生D.最后得到的溶液中可能含有Fe3+
18.称取铁粉和氧化铜的混合物6.40g,进行如下实验:
根据实验所得数据,下列说法正确的是( )
A.原混合物中铜元素的质量不一定为0.64gB.生成气体体积为2.016L
C.实验中反应的硫酸的物质的量为0.10molD.原混合物中铁的质量分数为78.5%
19、CuO、Fe粉、Fe3O4的混合物中,加一定量稀硫酸,当反应停止后,滤出不溶物,并向滤液中插入一枚铁钉,片刻后.取出铁钉,观察现象。
以下结论中正确的是()
A.若铁钉部分溶解,则滤液中一定含Fe2(SO4)3B.若铁钉完全溶解,则滤液中一定含CuSO4
C.若铁钉表面有红色物质生成,则不溶物中一定不含FeD.若铁钉无变化,则不溶物中一定含Fe
20、已知A是一种常见金属,F是一种红褐色沉淀。
试根据图中转化关系,回答下列问题。
(1)写出A、C、F、G的化学式A、________C、________F、________、G、________。
(2)保存C溶液时要加固体A的原因:
______________________________________。
(3)写出下列转化的离子方程式或化学方程式。
①E→F:
_____________________________________。
②C→D:
_________________________________。
21、Fe3O4是重要的化学试剂,铁粉在氧气中燃烧是制取它最为常见和快捷的方法。
图1是制取四氧化三铁的系列装置,A装置用于制取二氧化碳气体,并要求气流稳定,流速可控。
请回答下列问题:
(1)图2中仪器a的名称是________。
(2)根据题目要求,在图2中最好选择________(填序号)作为A装置。
(3)对图2中装置①进行气密性检查的方法是_______
_,向分液漏斗中加足量水,过一会,水不再下滴,说明装置①的气密性良好。
(4)在B装置中发生的主要反应的化学方程式是__________________________________________________________。
(5)当产生的气体与事先预热的铁粉接触时,在硬质玻璃管中将观察到的明显现象是________________________________________________________________________。
(6)反应一段时间后,若将硬质玻璃管中的固体粉末用盐酸溶解,取少许溶液于试管中,加入淀粉碘化钾溶液,没有蓝色出现,推测固体粉末中除Fe3O4外,一定有_________________________________________。
(7)若铁粉被完全消耗,某同学为确定生成物中有+2价铁,取少量生成物于试管中,加入适量的稀硫酸溶解。
①写出溶解过程发生反应的离子方程式________________________________________________________________。
②写出确定+2价铁所用试剂名称、操作步骤、实验现象和结论__________________________
________________________________________________________________________。
22、Fe2O3具有广泛的用途。
甲同学阅读有关资料得知:
在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。
为了进一步验证此结论,他做了如下实验:
实验步骤
实验操作
Ⅰ
取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中,高温煅烧至质量不再减轻,冷却至室温
Ⅱ
取少量实验步骤I所得固体放于一洁净的试管中,用足量的稀硫酸溶解
Ⅲ
向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红
由此甲同学得出结论:
4FeCO3+O2
2Fe2O3+4CO2
(1)写出实验步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式_____________________________。
(2)乙同学提出了不同的看法:
煅烧产物可能是Fe3O4,因为Fe3O4也可以溶于硫酸,且所得溶液中也含有Fe3+。
于是乙同学对甲同学的实验步骤Ⅲ进行了补充改进:
检验实验步骤Ⅱ所得溶液中是否含有Fe2+。
他需要选择的试剂是____________(填序号)。
a.氯水b.氯水+KSCN溶液c.酸性KMnO4溶液
(3)丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象,也不能确定煅烧产物的成分。
你认为丙同学持此看法的理由是__________________________________________。
(4)丙同学进一步查阅资料得知,煅烧FeCO3的产物中的确含有+2价铁元素。
于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法:
先向FeCO3中依次加入试剂:
稀硫酸、____________和____________(填名称);再____________(填操作名称),灼烧,即可得到Fe2O3。
(5)工业上通过控制样品的质量,使滴定时消耗KMnO4溶液体积为cmL,菱铁矿中FeCO3的质量分数为c%,可以简化测量。
某同学取含FeCO3c%的菱铁矿ag,用足量稀硫酸溶解后,再用0.0200mol/L的酸性KMnO4溶液滴定(KMnO4中的锰元素被还原成Mn2+),最终消耗KMnO4溶液cmL。
假定矿石中无其他还原性物质,则所取菱铁矿的质量a=__________g。
(FeCO3的摩尔质量为116g/mol)
一.合金
(1)定义:
由两种或两种以上的金属(或金属与非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。
(2)性质:
①硬度:
合金的硬度及机械加工性能一般高于各成分金属;
②熔点:
合金的熔点一般低于各成分金属。
二.常见的合金
1.铜合金
合金
主要成分
主要性能
主要用途
青铜
铜、锡
强度高、可塑性好、耐磨、耐腐蚀
机械零件,如轴承、齿轮等
黄铜
铜、锌
强度高、可塑性好、易加工、耐腐蚀
机械零件、仪表、日用品
白铜
铜
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- 第三章 第二节 铁的化合物生定 第三 第二 化合物