杰哥 | 鐵及其化合物

1??鐵單質(zhì)+鐵的氧化物+鐵的氫氧化物

鐵單質(zhì)

物理性質(zhì)：

純鐵具有金屬光澤的銀白色金屬，粉末為黑色；有良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性、延展性；鐵能被磁體吸引。

自然界存在：

鐵在自然中有游離態(tài)（隕鐵），但主要以+2價和+3價化合物的形態(tài)存在于礦石中。鐵元素在地殼中的含量低于氧、硅和鋁，居于第四位。

鐵單質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)

1. 與O?：

（1）常溫：鐵銹（成分為Fe?O?·xH?O）

（2）點燃：3Fe + 2O? =點燃= Fe?O?

2. 與非金屬反應(yīng)：

• 2Fe + 3Cl? =點燃= 2FeCl?
• 2Fe + 3Br? = 2FeBr?
• Fe + I? =△= FeI?
• Fe + S =△= FeS

3. 與水反應(yīng)：

3Fe + 4H?O(g) =高溫= Fe?O? + 4H?

4.與鹽反應(yīng)：

Fe + CuSO? = FeSO? + Cu

• Fe + Cu2? = Fe2? + Cu

Fe + 2Fe3? = 3Fe2?

鐵單質(zhì)與酸的反應(yīng)

（1）稀鹽酸、稀硫酸：Fe + 2H? + Fe2? + H?

（2）稀HNO?（過量）：Fe + 4HNO?（?。? Fe(NO?)? + NO + 2H?O

• Fe + NO?? + 4H? = Fe3? + NO + 2H?O

稀HNO?（少量）∶3Fe + 8HNO?（?。?= 3Fe(NO?)? + 2NO + 4H?O

• 3Fe + 2NO?? +8H? = 3Fe2? + 2NO + 4H?O

（3）濃H?SO?、濃HNO?

a. 冷、常溫：鈍化

b. 加熱不鈍化：Fe + 6HNO?（濃）=△= Fe(NO?)? + 3NO? + 3H?O

2Fe + 6H?SO?（濃）=△= Fe?(SO?)? + 3SO? +6H?O

鐵的氧化物

FeO

• 色態(tài)：黑色粉末
• Fe的價態(tài)：+2
• 與H?：FeO + H? =高溫= Fe + H?O
• 不穩(wěn)定：6FeO + O? =△= 2Fe?O?
• 與HCl或稀H?SO?反應(yīng)：FeO +2H? =Fe2? +H?O
• 與硝酸反應(yīng)：3FeO +NO?? +10H? =3Fe3? + NO +5H?O

Fe?O?

• 俗名：鐵紅（赤鐵礦）
• 色態(tài)：紅棕色粉末
• Fe的價態(tài)：+3
• 與H?：Fe?O? +3H? =高溫= 2Fe +3H?O
• 穩(wěn)定性
• 與酸反應(yīng)：Fe?O? +6H? =2Fe3? +3H?O

Fe?O?

• 俗名：磁性氧化鐵
• 色態(tài)：黑色粉末
• Fe的價態(tài)：+2、+3、+3
• 與H?：Fe?O? +4H? =高溫= 3Fe +4H?O
• 穩(wěn)定
• 與HCl或稀H?SO?反應(yīng)：Fe?O? +8H? =Fe2? +2Fe3? +4H?O
• 與硝酸反應(yīng)：3Fe?O? + 28HNO? = 9Fe(NO?)? +NO +14H?O

鐵的氫氧化物

氫氧化亞鐵 Fe(OH)?

• 物理性質(zhì)：白色固體、不溶于水
• 與HCl：Fe(OH)? + 2H? =Fe2? +2H?O
• 與稀HNO?：3Fe(OH)? + 10HNO? = 3Fe(NO?)? +NO +8H?O
• 加熱（沒有O?）：Fe(OH)? =△= FeO + H?O

氫氧化鐵 Fe(OH)?

• 物理性質(zhì)：紅褐色固體，不溶于水
• 與酸反應(yīng)：Fe(OH)? +3H? =Fe3? +3H?O
• 加熱：2Fe(OH)? =△= Fe?O? +3H?O

轉(zhuǎn)化

在空氣中，F(xiàn)e(OH)?能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)?

• 反應(yīng)方程式：4Fe(OH)? + O? +2H?O =4Fe(OH)?
• 現(xiàn)象：白色固體，迅速灰綠，最終變成紅褐色

2??鐵三角

Fe—→Fe2?

Fe +2H? =Fe2? +H?

Fe +I? =△= FeI?

Fe +S =△= FeS

Fe +Cu2? =Fe2? +Cu

Fe +2Fe3? =3Fe2?

Fe—→Fe3?

2Fe +3Cl? =點燃= 2FeCl?

2Fe +3Br? =2FeBr?

Fe + 4HNO?（?。? Fe(NO?)? + NO + 2H?O

Fe + 6HNO?（濃）=△= Fe(NO?)? + 3NO? + 3H?O

2Fe + 6H?SO?（濃）=△= Fe?(SO?)? + 3SO? +6H?O

Fe2?—→Fe3?

4Fe(OH)? + O? +2H?O =4Fe(OH)?

2Fe2? +Cl? =2Fe3? +2Cl?

2Fe2? +Br? =2Fe3? +2Br?

Fe2? +MnO?? +8H? = Fe3? +Mn2? +4H?O

Fe2? +Cr?O?2? +14H? = Fe3? +Cr3? +7H?O

Fe2? +H?O? +2H?=Fe3? +2H?O

3Fe2? +NO?? +4H?（?。?3Fe3? +NO +2H?O

2FeSO? +2H?SO?（濃）=△= Fe? (SO?)? +SO? +2H?O

Fe3?—→Fe

Fe?O? +3CO =高溫= 2Fe +3CO?

Fe?O? +2Al =高溫= 2Fe +Al?O?

注：Zn是階段性，需要加“過量”

Fe3?—→Fe2?

Fe +2Fe3? = 3Fe2?

2Fe3? +Cu = 2Fe2? +Cu2?

• 用氯化鐵溶液來腐蝕銅制的印刷電路板

2Fe3? +H?S = 2Fe2? +S +2H?

2Fe3? +SO? +2H?O = 2Fe2? +SO?2? +4H?

2Fe3? +2I? =2Fe2? +I?

3??教材中鐵的重要實驗

重點實驗1：氫氧化亞鐵的制備

制備原理：FeSO? +2NaOH =Fe(OH)? +Na?SO?

成功關(guān)鍵：

1. 溶液中不含F(xiàn)e3?和O?等物質(zhì)，具體措施如下：

（1）新配制FeSO?，溶液且加入少量鐵粉（防止Fe2?被氧化）

（2）配制FeSO?溶液的蒸餾水、NaOH溶液均需煮沸（以除去O?）

2. 在制備過程中要保證生成的Fe(OH)?處在隔絕空氣的體系中

方法1：有機物覆蓋層法

苯或者正己烷

與H?O互不相溶

ρ苯<ρ水

NaOH深入到FeSO?中

方法2：還原性氣體保護法

止水夾a打開

關(guān)閉止水夾a

重點實驗2：Fe2?與Fe3?的檢驗

Fe2?

• 直接觀色：淺綠色
• 與酸性KMnO?溶液：紫色褪色
• 與NaOH溶液：白色沉淀，迅速灰綠，最終變成紅褐色
• 與K?[Fe(CN)?]：藍色沉淀
• 驗證有Fe2?且無Fe3?：先加入KSCN不變紅，再加H?O?（Cl?水）溶液變紅

Fe3?

• 直接觀色：（棕）黃色
• 與KSCN溶液：（血）紅色
• 與KI淀粉溶液：變藍
• 與NaOH溶液：紅褐色沉淀

4??Fe的重要性質(zhì)之高考20問

1. 過量鐵粉加入稀硝酸中：Fe +4H? +NO?? =Fe3? +NO +2H?O（x）
2. 向酸性KMnO?溶液中加入Fe?O?粉末，紫色褪去，證明Fe?O?中含F(xiàn)e(II)（?）
3. FeO粉末在空氣中受熱，迅速被氧化成Fe?O?（?）
4. 實驗?zāi)康模簷z驗溶液中FeSO?是否被氧化；實驗設(shè)計：取少量待測液，滴加KSCN溶液，觀察溶液顏色變化（?）【要檢驗是否全部被氧化，還需要加K?[Fe(CN)?]】
5. H?O(g)通過灼熱鐵粉：3H?O +2Fe = Fe?O? +3H?（x）【3Fe +4H?O(g) =高溫= Fe?O? +4H?】
6. 向H?O?溶液中滴加少量FeCl?：2Fe3? +H?O? = O? +2H? +2Fe2?（x）【2Fe2? +H?O? +2H? =2Fe3? +2H?O】【Fe3?可以催化H?O?分解】
7. 室溫下，F(xiàn)e與濃H?SO?反應(yīng)生成FeSO?（x）【鈍化，濃H?SO?還得是Fe3?】
8. NaFe(SO?)?·6H?O、KAl(SO?)?·12H?O可作為絮凝劑，有助于去除工業(yè)和生活廢水中的懸浮物（?）
9. 某溶液中滴加K?[Fe(CN)?]溶液，出現(xiàn)藍色沉淀，則原溶液有Fe2?無Fe3?（x）
10. 硫化亞鐵與濃硫酸混合加熱：2H? +FeS = H?S +Fe2?（x）【變價】
11. 實驗：向2mL 0.1 mol·L?1的FeCl?溶液中加足量鐵粉，振蕩，加1滴KSCN溶液；現(xiàn)象：黃色逐漸消失，加KSCN溶液顏色不變，結(jié)論：還原性：Fe > Fe2?（?）
12. 常溫下，將鐵片浸入足量濃硫酸中，鐵片不溶解，常溫下，鐵與濃硫酸一定沒有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（x）【鈍化：不連續(xù)反應(yīng)】
13. 1 mol Fe溶于過量硝酸，電子轉(zhuǎn)移數(shù)為2NA（x）【3NA】
14. 56g 鐵片投入足量濃H?SO?中生成NA個SO?分子（x）【鈍化，題目沒說溫度默認常溫】
15. 向氫氧化亞鐵中加入足量的稀硝酸：Fe(OH)? +2H? = Fe2? +2H?O （x）【Fe3? +NO】
16. FeCl?溶液用于銅質(zhì)印刷線路板制作，因為FeCl?能從含Cu2?的溶液中置換出銅（x）
17. 室溫下，不能將濃H?SO?盛放在鐵桶中（x）
18. 向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液，溶液呈紅色溶液中一定含有Fe2?（x）【有Fe2?無Fe3?，先加KSCN不變紅（排除掉Fe3?），再加Cl?水變紅】
19. 將NaOH濃溶液滴加到飽和FeCl?溶液中，制備Fe(OH)?膠體（x）【沉淀】
20. Fe分別與氯氣和稀鹽酸反應(yīng)所得氯化物相同（x）【氯氣：FeCl?；稀鹽酸：FeCl?】

無論Fe是否過量，F(xiàn)e與Cl?點燃，反應(yīng)只生產(chǎn)FeCl?，因為這個反應(yīng)不在水溶液中

5??Fe、Cu與FeCl?、CuCl?溶液的反應(yīng)問題

1. 原理

Fe +2Fe3? =3Fe2?

Fe +Cu2? =Fe2? +Cu

Cu +2Fe3? =2Fe2? +Cu2?

氧化性：Fe3? >Cu2? >Fe2?

還原性：Fe >Cu >Fe2?

2. 反應(yīng)先后順序【強者先行】

（1）Fe、Cu混合物+FeCl?溶液

• 先：Fe +2Fe3? =3Fe2?
• 后：Cu +2Fe3? =2Fe2? +Cu2?

（2）Fe粉加入FeCl?、CuCl?溶液

• 先：Fe +2Fe3? =3Fe2?
• 后：Fe +Cu2? =Fe2? +Cu

3. 互斥性

①Fe固體：Fe3?、Cu2?不存在

②Cu固體：Fe3?不存在

③有Fe3?：Fe、Cu不存在（沒有固體）

④有Cu2?：Fe不存在

將一銅、鐵混合粉末加入到盛有FeCl?溶液的燒杯中，充分反應(yīng)后燒杯中仍有少量固體，關(guān)于燒杯中物質(zhì)組成的說法正確的是

A. 溶液中一定含F(xiàn)eCl?，固體一定含銅?

B. 溶液中一定含F(xiàn)eCl?，固體一定是鐵和銅

C. 溶液中一定含F(xiàn)eCl?、CuCl?，固體一定含銅

D. 溶液中一定含F(xiàn)eCl?，固體一定是鐵和銅

• 只有Cu：
• Fe3?不存在
• Cu2?可能有、可能沒有
• 必有Fe2?
• Fe +Cu
• Fe3?、Cu2?不存在
• 必有Fe2?

用FeCl?溶液腐蝕印刷電路板上的銅，所得的溶液中加入鐵粉。對加入鐵粉充分反應(yīng)后的溶液分析合理的是

A. 若無固體剩余，則溶液中—定有Fe3?

B. 若有固體存在，則溶液中—定有Fe2??

C. 若溶液中有Cu2?，則—定沒有固體析出

D. 若溶液中有Fe2?，則—定有Cu析出

• Cu2? + Fe2?
• Fe不存在
• Cu可能有，可能沒有
• Fe3? + Cu2? + Fe2?
• Fe、Cu不存在

6??三招搞定鐵與酸的計算題型

招法1：年輕人別激動先觀察有沒有捷徑！

向一定量的Fe、FeO、Fe?O?的混合物中加入120 mL 4 mol/L的稀硝酸（0.48mol HNO?），恰好使混合物完全溶解，放出1.344 L NO（標(biāo)準(zhǔn)狀況）（0.06mol NO），往所得溶液中加入KSCN溶液，無紅色出現(xiàn)（Fe(NO?)?）。若用足量的CO在加熱下還原相同質(zhì)量的混合物，能得到鐵的物質(zhì)的量為

HNO?進入0.48mol，出去0.06molNO。溶液中還剩下0.42mol NO??。

溶液中溶質(zhì)為Fe(NO?)?，1Fe2?：2NO??

所以Fe2?是0.21mol，還原后得到Fe就是0.21mol

A. 0.24 mol

B. 0.21 mol?

C. 0.16 mol

D. 0.14 mol

Fe和Fe?O?的混合物共13.6g，加入150mL稀H?SO?，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下收集到1.12L H?，F(xiàn)e和Fe?O?均無剩余。為中和過量的H?SO?，并使FeSO?全部轉(zhuǎn)化為Fe(OH)?沉淀，消耗了200mL 3molL的NaOH溶液（0.6mol Na?），則該H?SO?的物質(zhì)的量濃度為

Na?SO?：2Na?：SO?2?，得出0.3mol SO?2?

c=n/v =2mol/L

A. 2.25mol/L

B. 2mol/L?

C. 0.3mol/L

D. 0.6mol/L

招法2：判斷發(fā)生什么反應(yīng)？確認反應(yīng)方程式！

最高境界：不但要知道什么反應(yīng)，還要知道先后順序！

Fe + Fe?O? + H?SO?（?。?，溶液中加KSCN不變紅，沒有Fe3?

第一步：

• Fe + H?SO? = FeSO? + H?
• Fe?O? + 6H? = 2Fe3? + 3H?O

第二步：

• Fe + 2Fe3? = 3Fe2?

招法3：知道先后順序，就得留意是否過量！

計算要領(lǐng)：第一步「剩余」的再第二步繼續(xù)反應(yīng)

氧化鐵和鐵粉的混合物19.2g，恰好溶于150 mL某濃度的稀硫酸，并收集到3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）（0.15mol）的氣體。向反應(yīng)后的溶液中滴加硫氰化鉀溶液，不顯血紅色。求：

（1）與稀硫酸反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量：0.15mol

根據(jù)反應(yīng)比，第一步Fe：8.4g（0.15mol）

第二步中，剩余的Fe和第一步反應(yīng)中的Fe?O?比例為1:1【Fe + 2Fe3?（Fe?O?） = 3Fe2?】

第二步總反應(yīng)：Fe + Fe?O? + 3H?SO? = 3FeSO? + 3H?O

因為氧化鐵和鐵粉的混合物19.2g，減去第一步Fe跟H?SO?的反應(yīng)，所以現(xiàn)在混合物有10.8g

1molFe 56g，1molFe?O? 160g，加起來總共216g。m/M =0.05mol，0.05mol的（Fe+Fe?O?），因此各0.05mol

第二步根據(jù)反應(yīng)式，0.15mol H?SO?

再加上第一步的0.15mol H?SO?。是0.3mol

c=n/v 0.3/0.15 =2mol/L

（2）稀硫酸的物質(zhì)的量濃度：2mol/L

某稀溶液中含有5mol KNO?和 2.5mol H?SO?，向其中加入1.5mol Fe，充分反應(yīng)（已知NO??被還原為NO），最終溶液體積為1L。

下列說法正確的是

A. 所得溶液中c(NO??) =2.75mol·L?1【3.75】

B. 所得溶液中c(Fe2?)：c(Fe3?)=1: 1?

C. 反應(yīng)后生成NO的體積為33.6L（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）【28L】

D. 所得溶液中的溶質(zhì)只有FeSO?【Fe3?、K?】