铁及其化合物
【学习目标】
1、铁的性质；
2、铁的重要化合物及其相互转化。
【要点梳理】
要点一、铁
铁的原子结构示意图如下：
1．物理性质
⑴常温下，纯铁是银白具有金属光泽的金属（纯铁的抗蚀力相当强），易导电、导热，有延展性。 ⑵铁的熔沸点都很高：熔点是1535℃，沸点是2750℃。
⑶铁能被磁体吸引，在磁场的作用下，自身也能产生磁性。
2．化学性质
当跟强氧化剂反应时：Fe-3e－＝Fe3+。
⑴铁与非金属的反应：
3Fe+2O2 Fe3O4
2Fe+3Cl22FeCl3， 2Fe+3Br2＝2FeBr3
Fe+I2＝FeI2， Fe+SFeS
Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
⑶铁与酸的反应：
与非氧化性酸：Fe+2H+＝Fe2++H2↑
⑷铁与水蒸汽的反应：3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2（注意产物是Fe3O4）
注意：①该实验所用铁粉为还原铁粉（即刚用还原的方法得到的铁粉）。 ②实验中收集气体，并通过爆鸣实验来验证氢气的产生。
要点二、铁的化合物
1．铁的氧化物
（1）FeO不稳定，在空气里受热，就迅速被氧化成Fe3O4。
（2）Fe2O3常用作红油漆和涂料，赤铁矿（主要成分是Fe2O3）是炼铁的原料。
（3）Fe的常见化合价只有+2价和+3价，Fe3O4可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物，通常也可写成FeO·Fe2O3的形式。FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物。
2．铁的氢氧化物
名称 | 氢氧化亚铁 | 氢氧化铁 |
化学式 | Fe(OH)2 | Fe(OH)3 |
分类 | 碱 | 碱 |
性 质 | 态 | 白固体 | 红褐固体 |
水溶性 | 不溶于水 | 不溶于水 |
与酸反应 | Fe(OH)2+2H+＝ Fe2+ + 2H2O | Fe(OH)3+3H+＝Fe3++3H3g视频服务器2O |
还原性 稳定性 | 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝ 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O（受热分解） |
制法 | 原理 | Fe2+ +2OH- ＝ Fe(OH)2↓ | Fe3+ +3OH- ＝ Fe(OH)3↓ |
现象 | 白絮状沉淀 | 红褐沉淀 |
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要点诠释：Fe(OH)2的制备要点：
①硫酸亚铁要现配（配制时，蒸馏水要煮沸，以减少蒸馏水中溶解的氧，防止亚铁离子被氧化）。
十字墓②制取Fe(OH)2时，要将吸有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CCl4），以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应。
3．铁盐和亚铁盐：
| 铁盐（Fe3+） | 亚铁盐（Fe2+） |
颜 | 黄 | 淡绿 |
与碱反应 | Fe3++3OH—＝Fe（OH）3↓ | Fe2++2OH—＝Fe（OH）2↓ |
氧化性、还原性 | 氧化性 2Fe3++Fe＝3Fe2+ | 氧化性：Fe2++Zn＝Zn2++Fe 还原性：2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl— |
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要点三、Fe2+、Fe3+、Fe的相互转变——“铁三角”
1．Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化成Fe2+、Fe3+。
（1）Fe能被S、Fe3+、Cu2+、H+等较弱氧化剂氧化为Fe2+，如Fe+SFeS，Fe+2Fe3+＝3Fe2+。
（2）Fe能被Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等强氧化剂氧化为Fe3+，如2Fe+3Cl22FeCl3。
2．Fe2+既具有还原性又具有氧化性，可以被氧化为Fe3+，也可以被还原为Fe。
（1）当Fe2+遇到强氧化剂O2、Cl2、HNO3、KMnO4等时，被氧化为Fe3+，如2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl－。
（2）当Fe2+遇到C、Al、Zn、CO等还原剂时，可以被还原为Fe，
如Fe2++Zn＝Zn2++Fe，FeO+COFe+CO2。
3．Fe3+具有较强氧化性，可被还原为Fe2+或Fe。
（1）抗氧化性Fe3+被C、CO、活泼的金属（钾、钠、钙除外）还原为Fe，
如Fe2O3+3CO2Fe+3CO2，Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3。
（2）Fe3+被KI、H2S、Fe、Cu、SO2等还原为Fe2+，如2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+。
要点诠释：①．不同价态的铁及铁的化合物在相互转化时，要注意所用氧化剂和还原剂的强弱不同。
②．利用以上转化关系，可总结出铁及不同价态的铁的化合物的性质、用途、试剂保存、溶液配制、除杂等。如Fe2+的溶液中含有Fe3+，可加入Fe粉以除去Fe3+等。
要点四、Fe2+、Fe3+的鉴别
鉴别方法 | Fe2+ | Fe3+ |
观察法 | 浅绿 | 黄 |
加碱 （NaOH）法 | ①现象：白沉淀灰绿红褐沉淀 ②反应：Fe2++2OH－＝Fe(OH)2↓（白） 4Fe(OH)2+O2+2H2O＝4Fe(OH)3（红褐） | ①现象：红褐沉淀 ②反应：Fe3++3OH－＝Fe(OH)3↓（红褐） |
加盐 （SCN－）法 | ①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成红溶液 ②反应：2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl－ Fe3++3SCN－＝Fe(SCN)3（红） | ①现象：加入KSCN溶液，溶液变为红 ②反应：Fe3++3SCN－＝Fe(SCN)3（红） |
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【典型例题】
类型一：金属与水（水蒸气）反应的实验探究
例1 如下图所示，在玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，用试管收集产生的经干燥的气体，并靠近火焰点火。
（1）所观察到的现象是________，有关反应的化学方程式是________。
（2）干燥管内可装入的试剂是________，其作用是________。干燥管还可用________（填装置名称）代替。
（3）玻璃管中石棉绒的作用是________。实验开始时应先点燃________，实验结束时，
应先熄灭______。
【答案】（1）红热的铁与水蒸气反应，放出气体，这种气体靠近火焰点火时，能燃烧或发出爆鸣声
3Fe+4H2O (g)Fe3O4+4H2
（2）碱石灰（或无水CaCl2、硅胶等） 吸收水蒸气，干燥氢气 U形管
（3）铁粉的载体，增大铁粉与水蒸气的接触面积 酒精灯 酒精喷灯
【解析】常温下Fe不与H2O发生反应，但在高温下，Fe与H2O (g)反应生成Fe3O4和抗原呈递细胞H2。因铁粉和Fe3O4均为黑，因此实验过程中固体颜无明显变化，但产物H2可用点燃的方法验证。石棉绒成分为硅酸盐，它耐高温且性质稳定，是铁粉的载体。
举一反三：
【变式1】有人设计了如右图所示的实验装置，目的是做钠与水反应的实验并验证：①钠的物理性质；②钠与水反应的产物是什么。
（1）当进行适当操作时还需要的仪器有________。
（2）如何进行操作？________。
（3）实验现象是________。
【答案】（1）小试管和酒精灯 （2）将大头针向上提，使钠块落入水中，将小试管扣在导管上收集反应产生的气体，用拇指堵住小试管口移近酒精灯，松开拇指点燃小试管中的气体 （3）钠浮在水面上很快熔化成闪亮的小球，并逐渐消失，水溶液由无变成红，点燃小试管中的气体时，有尖锐的爆鸣声
类型二：铁的氧化物、氢氧化物的性质
例2 有0.4 g铁的氧化物，用足量的CO在高温下将其还原，把生成的CO2全部通入足量的澄清石灰水中，得到0.75 g固体沉淀物。这种铁的氧化物的化学式为（ ）
A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Fe4O5
【答案】B
【解析】可设这种铁的氧化物的化学式为FexOy，则发生的反应为FexOy+yCOxFe+yCO2，Ca(OH)2+CO2＝CaCO3↓+H2O。从而得到FexOy与CaCO3的关系式为：
FexOy ～ yCaCO3
56x+16y 100y
0.4 g 0.75 g
解得：x∶y＝2∶3。
所以，这种铁的氧化物的化学式为Fe2O3。
【总结升华】（1）Fe3O4是一种纯净物，而不是由FeO和Fe2O3组成的混合物。其组成也可用盐的形式表示为Fe(FeO2)2。
（2）铁的氧化物都能与铝粉混合发生铝热反应，其通式可以表示为：
2yAl+3FexOyyAl2O3+3xFe
此反应可应用于野外焊接钢轨，在定向爆破中熔断钢筋。
举一反三：
【变式1】对于金属的氢氧化物，下列说法正确的是（ ）
A．全部由金属氧化物溶于水制得
B．可以用化合反应、复分解反应制得
C．Fe(OH)2、Fe(OH)3、Al(OH)3都不溶于过量的强碱
D．金属氢氧化物的热稳定性均较差
【答案】B
类型三：铁盐和亚铁盐的性质
例3 将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应（假定容器不参与反应）。试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。
（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有的离子是：________；铜单质________（填“一定”或“可能”）存在。
（2）若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有的单质是________，Fe2+________（填“一定”或“可能”）存在。
【答案】（1）Fe3+、Cu2+ 一定 （2）Fe、Cu 一定
【解析】本题属于物质共存问题，解答时应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。本题涉及的反应有：
①Fe+2FeCl3＝3FeCl2 ②Fe+CuCl2＝Cu+FeCl2 ③Cu+2FeCl3＝2FeCl2+CuCl2
（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3+、Cu2+，因为它们能发生上述①②反应，一定有铜单质。
剩女 （2）若FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中一定没有Fe、Cu，一定有Fe2+。
【总结升华】在氧化还原反应中，氧化剂与不同还原剂反应时，应先与还原性强的反应；同样，还原剂与不同氧化剂反应时，也应先与氧化性强的反应，即遵循“先强后弱”的规律。
举一反三：
【变式1】要证明某溶液中不含Fe3+，而含有Fe2+，进行如下实验操作时最佳顺序为（ ）
①加入少量氯水 ②加入少量KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液
A．①③ B．③② Cdna复制方向．③① D．①②③
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