第7讲 铁及其化合物【知识梳理】 一、铁铁位于第四周期第Ⅷ族，原子结构示意图为：。
铁是地壳中最丰富的元素之一，含量为4．75%，在金属中仅次于铝。
铁分布很广，能稳定地与其他元素结合，常以氧化物的形式存在，有赤铁矿（主要成分是Fe 2O 3）、磁铁矿（主要成分是Fe 3O 4）、褐铁矿（主要成分是Fe 2O 3·3H 2O ）、菱铁矿（主要成分是FeCO 3）、黄铁矿（主要成分是FeS 2）、钛铁矿（主要成分是FeTiO 3）等。
土壤中也含铁1%～6%。
铁是具有银白色金属光泽的过度元素，密度大，熔沸点高，延展性、导电性和导热性较好，能被磁铁吸引。
铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。
1．与非金属反应： 3Fe + 2O 2Fe 3O 4 2Fe + 3C122FeCl 3Fe + SFeS温馨提示：铁丝在氯气中燃烧时，生成棕黄色的烟，加水振荡后，溶液显黄色；不论铁的量多少，与氯气反应产物都是氯化铁；铁跟氯气、硫反应时，分别生成+2价和+3价的铁，说明氧化性：氯气＞硫。
2．与酸反应：（1）与非氧化性酸(如稀盐酸、稀H 2SO 4等)的反应： Fe + 2H ＋＝ Fe 2＋+ H 2↑（2）常温下，铁遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化。
所以可用铁制容器盛装浓硫酸或浓硝酸。
（3）加热时，铁与热浓硫酸、浓硝酸反应：2Fe ＋6H 2SO 4(浓)Fe 2(SO 4)3＋3SO 2↑＋6H 2O（4）铁与稀硝酸反应不产生H 2。
当HNO 3过量时，铁元素的存在形式为Fe 3＋。
反应原理：Fe ＋4HNO 3===Fe(NO 3)3＋NO↑＋2H 2O ，当Fe 过量时，铁元素的存在形式为Fe 2＋。
反应原理：3Fe ＋8HNO 3===3Fe(NO 3)2＋2NO↑＋4H 2O ，当14<n Fe n HNO 3<38时：铁元素的存在形式为Fe 2＋和Fe 3＋。
3． 与某些盐溶液的反应：（1）与CuSO 4溶液反应：Fe ＋Cu 2＋===Fe 2＋＋Cu （置换反应）（2）与FeCl3溶液反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋（归中反应）例题1、下列说法正确的是。
①1 mol Fe溶于过量硝酸，电子转移数为2N A②常温下，将铁片浸入足量浓硫酸中，铁片不溶解，说明常温下，铁与浓硫酸不发生化学反应③将铁屑放入稀HNO3中，证明Fe比H2活泼④用NaOH溶液可以除去氧化铁中混有的二氧化硅⑤Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3⑥铁的氧化物（Fe x O）1．52 g溶于足量盐酸中，向所得溶液中通入标准状况下112 ml Cl2，恰好将Fe2+完全氧化，x值为0．80⑦Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中一定有＋3价铁生成⑧铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在⑨铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为＋3价⑩将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中，制备Fe(OH)3胶体⑪将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液，有气体生成，溶液呈红色，稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋⑫铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2二、铁的氧化物和氢氧化物1．铁的氧化物2．铁的氢氧化物3．氢氧化亚铁的制备 将吸有NaOH 溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl 4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应用H 2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH 溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)例题2、下列说法正确的是 。
①赤铁矿的主要成分是Fe 3O 4②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，说明红砖中含有氧化铁 ③Fe 2O 3――→盐酸FeCl 3(aq)――→蒸发无水FeCl 3④制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可制得白色的氢氧化亚铁⑤Fe 3O 4为红棕色晶体⑥磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为：3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋3H2O⑦氢氧化铁与HI溶液反应的离子方程式为：Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O⑧Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，但能通过化合反应制取Fe(OH)3⑨Fe(OH)2在空气中加热，可得到FeO⑩图示装置能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀⑪FeO投入稀H2SO4和稀HNO3中均得到浅绿色溶液⑫向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300 mL 1 mol·L−1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中不含Fe3＋。
若用过量的CO在高温下还原相同质量的原混合物，固体减少的质量为2．4 g三、铁盐与亚铁盐1．Fe2＋的性质：含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主。
2．Fe3＋的性质：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，Fe3＋具有较强的氧化性。
Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。
6．“铁三角”的应用：例题3、下列说法正确的是。
①检验溶液中是否含有Fe2＋，取少量待检验溶液，向其中加入少量新制氯水，再滴加KSCN 溶液，观察实验现象②检验Fe(NO3)2晶体是否氧化变质的方法是将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN 溶液，观察溶液是否变红③FeCl3腐蚀Cu制印刷电路板是由于铁比铜的金属性强④Fe2＋与H2O2在酸性溶液中的反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O⑤向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉：Fe3＋＋Fe===2Fe2＋⑥室温下，向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液，再滴加几滴淀粉溶液，溶液变蓝色，说明Fe3＋的氧化性比I2的强⑦用NaOH溶液和盐酸能除去FeCl2溶液中混有的CuCl2⑧1 mol FeI2与足量氯气反应时转移的电子数为2N A⑨Fe2(SO4)3溶液中K＋、Fe3＋、I−、Br−可以大量共存⑩除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤⑪现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，其原因可能是苹果汁中的Fe2＋变成Fe3＋⑫在FeCl3、CuCl2混合液中，加入少量Fe粉一定有H2产生且有Cu析出【指点迷津】（1）从Fe、Fe2+和Fe3+的结构可知:Fe只有还原性，Fe3+通常只有氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性，以还原性为主。
（2）铁盐与亚铁盐的配制：因Fe2+、Fe3+易水解，且Fe2+易被空气中的氧气氧化，故配制过程为：先将它们溶解在对应的酸中，然后加水冲稀到指定的浓度。
（注意：配制亚铁盐溶液时，要加入少量的铁粉，以防止Fe2+的氧化）（3）在Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋混合溶液中的除去Fe2＋、Fe3＋一般操作方法是先加入氧化剂，将Fe2＋氧化成Fe3＋，然后加入CuO、Cu(OH)2、CuCO3等物质(不引入杂质离子)，调节溶液的pH，待Fe3＋水解完全生成沉淀(此时其他离子不水解)，过滤除去。
（4）检验铁元素的价态，可以考虑先观察其水溶液的颜色：含Fe2＋的溶液为浅绿色，含有Fe3＋的溶液为棕黄色。
然后将其与NaOH溶液或KSCN溶液反应观察产物的颜色来鉴别检验：Fe2＋与NaOH生成不稳定的白色沉淀Fe(OH)2，该白色沉淀暴露在空气中会迅速转变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀Fe(OH)3，Fe2＋和KSCN溶液作用没有颜色变化；而Fe3＋与NaOH溶液直接生成红褐色沉淀，或与KSCN溶液作用呈血红色。
（5）FeCl3溶液加热浓缩时，因Fe3＋水解和HCl的挥发，得到的固体为Fe(OH)3，如灼烧后得到红色的Fe2O3固体。
但Fe2(SO4)3溶液蒸干时，因硫酸是难挥发性酸，将不能得到Fe(OH)3固体。
（6）过量的Fe与硝酸作用，或在Fe和Fe2O3的混合物中加入盐酸，要注意产生的Fe3＋还可以氧化单质Fe这一隐含反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
（7）Na2FeO4(高铁酸钠)作新型净水剂的原理是高价铁具有强氧化性，能杀菌消毒；同时生成Fe(OH)3胶体，能吸附水中的杂质悬浮物，因此它是一种新型的净水剂。
【课时练习】1．有一种铁的化合物俗称铁红，常用作红色油漆和外墙涂料，这种铁的化合物是A．Fe2O3B．Fe(OH)3C．FeO D．Fe3O42．下列物质不能用单质化合而成的是( )A．CuS B．FeS C．FeCl3D．HgS3．铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。
下列有关说法中正确的是() A．人类使用铁制品在铝之后B．常温下，铁不能与浓硝酸反应C．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2D．除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中加入适量氯水4．在通风橱中进行下列实验：下列说法中，不正确．．．的是（ ） A ．Ⅰ中气体由无色变红棕色的化学方程式为：2NO+O 2=2NO 2 B ．Ⅱ中的现象说明Fe 表面形成致密的氧化层，阻止Fe 进一步反应 C ．对比Ⅰ、Ⅱ中现象，说明稀HNO 3的氧化性强于浓HNO 3D ．针对Ⅲ中现象，在Fe 、Cu 之间连接电流计，可判断Fe 是否持续被氧化5．向含有c （FeCl 3）=0．2mol•L ﹣1、c （FeCl 2）=0．1mol•L ﹣1的混合溶液中滴加稀NaOH 溶液可得到一种黑色分散系，其中分散质粒子是直径约为9．3nm 的金属氧化物，下列有关说法中正确的是（）A ．该分散系的分散质为Fe 2O 3B ．可用过滤的方法将黑色金属氧化物与NaCl 分离开C ．在电场作用下，阴极附近分散系黑色变深，则说明该分散系带正电荷D ．当光束通过该分散系时，可以看到一条光亮的“通路”6．实验小组同学探究FeSO 4分解反应并检验反应产物（加热及加持装置略）。
下列有关FeSO 4分解的说法不正确．．．的是（ ）A ．Ⅰ中固体变为红棕色，说明反应生成了Fe 2O 3B ．Ⅰ中反应需持续加热，说明FeSO 4分解是吸热反应C ．Ⅱ中品红溶液颜色褪去，说明反应生成了SO 2D ．Ⅲ中未产生白色沉淀，说明反应未生成SO 37．铁氧体(Fe 3O 4)法是处理含废铬水的常用方法，其原理是用FeSO 4把废水中Cr 2O 27-还原为Cr 3+，并通过调节废水的pH ，使生成物组成符合类似于铁氧体(Fe 3O 4或Fe 2O 3•FeO)的复合氧化物(+3+3+22-x xCr Fe FeO ⋅)。