1、铁和铁的化合物（一）网上课堂本讲主要内容铁的原子结构及在元素周期表中的位置，铁的物理性质和化学性质，铁的重要的化合物，Fe3+离子的检验，过滤元素简介。学习指导1铁的原子结构及在元素周期表中的位置:26Fe原子结构示意图 位于第4周期第族为过滤元素之一，在地壳中其质量含量居第四位。2铁的物理性质和主要化学性质:纯净的铁是光亮的银白色金属，它的密度是7.86gcm-3，熔点1535，沸点2750。铁有延性，展性和导热性，也能导电，但导电性比铜，铝都差。铁能被磁体吸引。在磁场的作用下，铁自身也能产生磁性。铁位于金属活动性顺序表第七位，是比较活泼的金属。在化合物中，呈+2，+3价。铁的化学性质及发生
2、反应的化学方程式:与Fe反应的代表物反应方程式3Fe+2O2Fe3O4(Fe2O3FeO)2Fe+3Cl22FeCl3(也有FeBr3无FeI3)Fe+SFeS(S氧化能力小于Cl2)非金属元素与水蒸气3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2与盐酸，稀H2SO4常温、浓硝酸、浓硫酸、稀硝酸Fe+2H+=Fe2+H2被氧化性浓酸钝化3Fe+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2OFe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO+2H2O与盐溶液Fe+Cu2+=Fe2+CuFe+2Fe3+=3Fe2+3铁的重要的化合物: 色态 主要的化学性质及化学反应方程式 FeO 黑色粉末，不稳定，
3、加热生成Fe3O4 6FeO+O22Fe3O4（1）氧化物 FeO+2H+=Fe2+H2O Fe2O3 红棕色粉未，俗称铁红 Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O Fe3O4 磁性的黑色晶体（2）氢氧化物氢氧化亚铁Fe(OH)2制取：吸有NaOH溶液的滴管尖嘴插入FeSO4溶液液面下，再滴入NaOH溶液，析出的白色絮状沉淀，就是Fe(OH)2。Fe2+2OH-=Fe(OH)2但白色絮状沉淀迅速变色灰绿色，最后变成红褐色，这是Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)2不溶于水，但溶于酸，生成亚铁盐。二价铁盐溶液呈淡绿色。 Fe(OH)
4、2+2H+=Fe2+2H2O氢氧化铁Fe(OH)3制备：把NaOH溶液直接滴入FeCl3溶液中，生成红褐色沉淀，即是Fe(OH)3。Fe3+3OH-=Fe(OH)3，Fe(OH)3不溶于水，溶于酸，生成铁盐。Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O三价铁盐溶液由于浓度不同呈深浅程度不同的黄色。（3）铁化合物和亚铁化合物间的相互转变Fe2+有氧化性也有还原性，相比之下，还原性更突出些。Fe3+有较强的氧化性。Fe2+与氧化剂作用，如Cl2，O2，Br2，HNO3，KMnO4等被氧化成Fe3+；Fe3+与还原剂作用，如Fe，Cu，Al，I-，H2S等被还原成Fe2+。+氧化剂+还原剂Fe2+ Fe
5、3+e-4Fe3+的检验:用KSCN或NH4SCN溶液，它们与Fe3+发生反应，生成红色溶液。Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3利用这一反应检查Fe3+的存在。Fe2+遇SCN-无现象。说明：Fe3+和SCN-可以生成配位数从1-6的复杂离子，Fe(SCN)2+、Fe(SCN)2+、Fe(SCN)3、Fe(SCN)4-、Fe(SCN)63-。它们的水溶液都呈红色。5过滤元素简介:过滤元素都是金属，位于元素周期表中部，由IIIBIIB，也包括镧系和锕系的30种元素。过滤金属的密度一般较大，熔点，沸点也较高。也往往具有较高的硬度，较好的延性和展性和机械加工性能。有较好的导电，导热性和抗腐蚀性，可
6、以组成各种特殊用途的合金。一般有可变化合价，水合离子容易显颜色等。多种过滤金属是化学工业的重要催化剂。例题精讲1硫酸亚铁溶液在放置过程中生成氢氧化铁沉淀。（1）写出生成沉淀的离子方程式（2）沉淀出Fe(OH)3后，溶液的pH是增大还是减小（和新制的FeSO4溶液相比较，忽略溶液的挥发）？分析：反应过程是亚铁离子被空气中的O2氧化成Fe3+，Fe3+变成Fe(OH)3的过程。反应过程的离子方程式为：（1）4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O 4Fe3+12OH-=4Fe(OH)3（2）4molFe2+被氧化，消耗4molH+；4molFe3+全部沉淀时，消耗12molOH-。即Fe2+转化
7、为Fe(OH)3是消耗OH-的过程，故溶液的pH减小。2某化工厂生产皓矾（ZnSO47H2O），结晶前的饱和溶液（酸性）中含有少量的Cu2+、Fe3+、Fe2+等杂质。已知0.01molL-1的Fe3+开始沉淀为Fe(OH)3到沉淀完全的pH范围为2.73.7；饱和ZnSO4溶液(0.34molL-1)开始沉淀为Zn(OH)2到沉淀完全的pH范围为5.78；当pHCl2I2 BCl2Fe3+I2CCl2I2Fe3+ DI2Cl2Fe3+5在空气中高温灼烧FeCl36H2O晶体，其产物是（ ）AFe(OH)3、HCl、H2O BFe3O4、HCl、H2OCFe2O3、HCl、H2O DFeCl3
8、、Cl2、H2O62molL-1的盐酸与硫酸各100mL，分别加入等质量的铁粉，反应结束后，所生成的气体质量比为2:3，则往盐酸中加入铁粉的质量是（ ）A2.8g B5.6gC8.4g D11.2g7将1.12g铁粉加入到2molL-1氯化铁溶液25mL中，充分反应后，其结果是（ ）A铁有剩余B往溶液中滴入KSCN溶液，显红色CFe2+和Fe3+物质的量之比为6:1D氧化产物与还原产物物质的量之比为2:58向铁和Fe2O3的混合物中加入足量的稀硫酸，充分反应后生成FeSO4溶液，当生成的Fe2+和H2的物质的量之比为4:1时，反应中关系量正确的是（ ）A被氧化的铁与被还原的铁离子物质的量之比为
9、1:1B被氧化的铁与被还原的铁离子物质的量之比为2:1C被氧化的铁与被还原的铁离子物质的量之比为1:2D被氧化的铁与被还原的铁离子物质的量之比为1:39铁、镁、铝3种金属，分别和同体积同浓度的盐酸反应，同温同压下，产生相同体积的氢气，则参加反应的金属（ ）A所失去的电子数目相等B质量相等C物质的量相等D质量比是28:12:910某溶液中有NH4+、Mg2+、Fe2+和Al3+四种离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再加入过量的盐酸，溶液中大量减少的阳离子是（ ）ANH4+ BMg2+CFe2+ DAl3+二填空题:11A、B、C均为单质，B、C反应后的产物E溶于水得无色溶液E，B
10、、F、D、E的水溶液均显酸性，E能做还原剂，但其浓溶液不能被浓H2SO4氧化。A、B、C的其它关系如下图所示，写出AF各物质的化学式A _，B _，C _，D _，E _，F _。12将一小粒金属钠放入到盛有FeCl2溶液的烧杯中，所观察到的现象是_；所发生反应的离子或化学方程式是： _ _ _ 13将适量的铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等。则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为_。三计算题14有Fe和Fe2O3的混合物溶于500mL稀硝酸中，放出2.24LNO（标况），并余下5.44gFe。向反应后的溶液中通入2.016LCl2（标况）恰好
11、能使Fe2+全部氧化。求：（1）混和物中Fe的质量分数？（2）求稀硝酸的物质的量浓度？15某金属7g和足量的盐酸反应，可得H22.8L（标况），该金属11.2g可与21.3gCl2完全反应生成相对应的盐，求该金属的相对原子质量。提高性训练题一选择题:16将一定量的Fe、FeO、Fe2O3的混合物投入250mL 2molL-1的硝酸溶液中，固体完全溶解后，生成1.12L（标况）NO（HNO3的还原产物仅此一种）。再向反应后的溶液中加入1molL-1的NaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入的NaOH溶液的体积量最少的是（ ）A450mL B500mLC400mL D无法确定17向4g由Fe、
12、Al、Ba、Si组成的合金样品中加入20g20%的盐酸，恰好完全反应，经测定知所生成的混合氯化物粉末中含氯50%，则合金中金属的质量分数为（ ）A0.9426 B0.9526C0.9626 D0.9726二填空题:18将单质Fe、Cu与FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液一起放入某容器里，根据下述不同情况，填写金属或金属离子。（1）充分反应后，如果Fe有剩余，则容器内不可能有_（2）充分反应后，如果容器内有较多Cu2+和相当量的Cu，则容器内不可能有_；（3）充分反应后，如果容器内还有大量Fe3+，则还含有_，一定没有_。19某待测溶液中可能含有Fe3+、Fe2+、Ag+、Al3+、Ba2+
13、、Ca2+、NH4+等离子。进行下述实验（所加酸、碱、氨水、溴水都是过量的）。根据实验结果：（1）判断待测液中有无Ba2+、Ca2+离子，并写出理由。 _（2）写出沉淀D的分子式：_。（3）写出从溶液D生成沉淀E的反应的离子方程式：_。三实验题:20在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应，可得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉，这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用图中示意的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须用普通铁粉和6moLL-1盐酸，其他试剂自选（装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设
14、备等在图中均已略去）。填写下面的空白：（1）实验进行时试管A中应加入的试剂是_。烧瓶B的作用是_。烧瓶C的作用是_，在试管D中收集到的是_。（2）实验时，U型管G中应加入的试剂是_，长颈漏斗H中应加入_。（3）两套装置中，在实验时需要加热的仪器是（填写该仪器对应的字母）_。（4）烧瓶I中发生的反应有时要加入少量的硫酸铜溶液，其目的是_。（5）试管E中发生的化学反应方程式是_。（6）为了安全，在E管中的反应发生前，在F出口处必须_。E管中的反应开始一，在F出口处应_。研究性习题21实验室可以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
15、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（）和（）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（）的主要缺点是：_（5）装置（）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：_。能力训练题点拨与解答基础性训练题部分一1BD。在四个选项中，每组离子都不能大量共存，A是由Fe3+SCN-Fe(SCN)2+，B是由2Fe3+2I-=2Fe2+I2，C是由于H+OH-H2O或是Fe2+2OH-Fe(OH)2，D是由于5Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+M
16、n2+4H2O2C先加NH4SCN不显红色证明无Fe3+，加入氯水，把Fe2+氧化成Fe3+，Fe3+SCN-Fe(SCN)2+，显红色则证明有Fe2+。3CD，符合Fe3O4的组成，Fe3O4FeO+Fe2O3，所以只要是n(FeO):n(Fe2O3)=1:1即可。4B5C高温灼烧FeCl36H2O晶体，FeCl36H2O发生变化的过程是：熔化放出HCl同时有Fe(OH)3生成生成水蒸气同时获得Fe2O3。6C对盐酸与铁反应来说，盐酸不足，铁有剩余。对硫酸与铁反应来说，铁不足，硫酸有余。7BC发生反应Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+ 0.02mol 0.04mol 0.06mol余下0.
17、01molFe3+所以滴入SCN-，显红色，n(Fe2+):n(Fe3+)=0.06:0.01=6:18A首先考虑：Fe+H2SO4(稀)=FeSO4+H2 1 1 1再考虑：Fe+Fe2O33FeO 1 1折合成2Fe3+所以被氧化的铁：被还原的Fe3+=(1+1):2=1:19AD10ACA选项发生反应：NH4+OH-NH3+H2OB选项先发生：Mg2+2OH-=Mg(OH)2后发生Mg(OH)2+2H+=Mg2+2H2O，Mg2+没减少。C选项先发生：Fe2+2OH-=Fe(OH)2，又立即发生4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3，Fe2+大量减少。D选项发生：Al3+4O
18、H-=AlO2-+2H2O，后发生：AlO2-+4H+=Al3+2H2O，Al3+没减少。二11分析：A、B、C是单质，其中B的水溶液显酸性，B一定是卤素的单质。B与C化合生成E，E显酸性，无色，浓溶液不被H2SO4氧化，而有还原性，E是盐酸。C即是H2。Cl2是氧化剂，Cl2氧化A生成D，D有酸性Cl2氧化F，F也有酸性。那么可知A是Fe，F是FeCl2，D是FeCl3。A：Fe，B：Cl2，C：H2，E：HCl，F：FeCl2，D：FeCl3。12金属钠在液面上到处游动并嗤嗤作响，产生气体，接着出现白色絮状沉淀，白色沉淀双从白色变成灰绿色，最后变成红褐色。2Na+2H2O=2NaOH+H2
19、Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3132:3Fe+2Fe3+=3Fe2+ n(Fe3+)未反应=n(Fe2+)生成的 2 3 又每生成3molFe2+，参加反应的n(Fe3+)=2mol已反应的n(Fe3+):未反应的n(Fe3+)=2:3三14分析：由于反应后铁粉有余，所以产物中铁为正二价。解：3Fe + 8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O 0.15mol 0.4mol 0.15mol 0.1mol因为2Fe2+Cl22Fe3+ n(Fe3+)总=0.18mol又因为Fe+Fe2O3=3FeO 3FeO+6HNO3=3Fe(
20、NO3)2所以计算关系：Fe + Fe2O33FeO6HNO33Fe(NO3)23Fe3+ 0.01mol 0.01mol 0.03mol 0.06mol 0.18-0.15=0.03molm(Fe)=56gmol-1(0.15mol+0.01mol)+5.44g=14.4gm(Fe2O3)=1.6g（1）（2）C(HNO3)=答：混合物中含铁质量为90%，稀硝酸浓度是0.92molL-1。15分析：金属与盐酸反应，H+为氧化剂，还原成H2，n(H2)，该金属单质被Cl2氧化成盐，Cl2氧化剂，n(Cl2)，如果0.125molCl2也能氧化7g金属，说明金属为不变价元素，如Mg、Al等，如果
21、不够7g，说明金属变价。说明金属确为变价元素。解：设金属为M，相对原子质量为x，与HCl反应呈+n价，与Cl2反应呈+m价2M+2nHCl=2MCln+nH22x 22.4n7g 2.8l x=28n(1)2M+mCl2=2MClm2x 71m 11.2g 21.3g (2)因为相对原子质量为定值，所以28n= n:m=2:3，把n=2代入（1）x=282=56，金属相对原子质量是56。提高性训练题一16A根据溶液中NO3-与加入的NaOH中的Na+结合成NaNO3，则n(Na+)=n(NaOH)=n(NO3-)=n(HNO3)-n(NO)VNaOH(aq)=17Dm(HCl)=20g20%=
22、4g=m(合金)由(Cl)=50% 知m(Cl-)=m(金属) 二填空题:18分析：容器内可能发生的反应Fe+2Fe3+=3Fe2+Fe+Cu2+=Fe2+CuCu+2Fe3+=2Fe2+Cu2+（1）Fe3+、Cu2+（2）Fe、Fe3+（3）Cu2+、Fe2+；Fe、Cu19分析：待测液中加HCl，沉淀A是AgCl。溶液A加H2SO4酸化加溴水，把Fe2+氧化成Fe3+，同时生成沉淀B，B可能是BaSO4和CaSO4，或是其中之一，得溶液B。向B中加氨水，中和酸，使Fe3+形成Fe(OH)3，使Al3+形成Al(OH)3沉淀。C是Fe(OH)3和Al(OH)3的混合沉淀。向C中加过量NaO
23、H溶液，把Al(OH)3溶解，生成NaAlO2溶液，是D。向D中通CO2，使Al(OH)3重新析出。解答：（1）待测液中有Ba2+或Ca2+，或是二者均有。原因是在H2SO4中形成沉淀，只能是BaSO4和CaSO4或是其中一种。（2）Fe(OH)3（3）2AlO2+CO2+H2O=Al(OH)3+CO32-或AlO2-+CO2+2H2O=Al(OH)3+HCO3-20答案：（1）普通铁粉；作为水蒸气发生器（或答用于产生水蒸气）；防止倒吸（或答用做安全瓶）；氢气（2）固体NaOH（或碱石灰、CaO、等碱性固体干燥剂）；6molL-1HCl。（3）A、B、E（4）加快氢气产生的速度（5）Fe3O4+4H23Fe+4H2O（6）检查H2的纯度，点燃氢气研究性习题21解答：（1）4HCl(浓)+MnO2MnCl2+Cl2+2H2O 或 16HCl+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+5Cl2+8H2O（2）B中的反应进行一段时间后，看到黄绿色气体充满装置，再开始加热D。（3）2Fe+3Cl22FeCl3（4）导管易被产品堵塞；尾气排入空气，易造成环境污染。（5）产品易潮解 在瓶E和F之间连接装有干燥剂的装置。高考资源网w。w-w*k&s%5￥u高考资源网w。w-w*k&s%5￥u