【原】铁及其重要化合物

铁及其重要化合物

一、铁

1．物理性质：银白色，有金属光泽、质软；密度是7.86g/cm₃，熔点1535℃，沸点2750℃；具有良好的延性和展性；是电和热的导体具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。

2．化学性质：铁元素性质活泼，有较强的还原性，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。

 

（1）铁与非金属单质的反应

①铁与氧气的反应

Ⅰ．加热反应方程式：3Fe+2O₂=Fe₃O₄

（剧烈燃烧，火星四射，放出大量的热，生成黑色固体物质）

Ⅱ．常温下，铁在干燥的空气中很难跟氧气发生化学反应；

Ⅲ．在潮湿的空气中，能跟氧气发生化学反应，生成铁锈：

2Fe+O₂+2H₂O=2Fe(OH)₂ ；

4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃ ；

2Fe(OH)₃=Fe₂O₃+3H₂O

②铁与氯气的反应方程式：

2Fe + 3Cl₂=2FeCl₃

（铁在氯气中燃烧，生成棕黄色的烟）

注意：常、低温下，Fe与Cl₂不易发生反应，故可用钢瓶盛贮液氯。

③铁与硫单质的反应方程式：Fe + S=FeS

（2）铁与水的反应

【科学探究】按图组装实验装置进行实验：

操作要领

Ø 先加热湿棉花部位，待形成水蒸气后再加热铁粉，以防止发生倒吸。

Ø 加热最初排出的是空气，应加热一会儿后，再将导管插入到肥皂水中。

Ø 肥皂水不宜太稀，否则吹起的氢气泡太小，点燃时难以有较大的爆鸣声。

Ø 实验结束时，先将导气管撤出，再移去酒精灯，以防止倒吸。

反应方程式：3Fe＋4H₂O(g) Fe₃O4＋4H₂  ；3Fe＋4H₂O(g)Fe₃O₄＋4H₂

（3）铁与非氧化性酸的反应方程式：

  Fe+2 HCl=FeCl₂+H₂↑

（4）铁与氧化性酸反应：

①遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化。在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应但无H₂产生。

②在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应但无H₂产生。与稀硝酸在常温下可以发生如下反应：

Ⅰ．HNO₃ (稀)过量时生成Fe³⁺：

Fe＋4HNO₃(稀)=Fe(NO₃)₃＋NO↑＋2H₂O。

Ⅱ．铁粉过量时生成Fe²⁺：

3Fe＋8HNO₃ (稀)=3Fe(NO₃)₂＋2NO↑＋4H₂O

（5）铁跟硫酸铜的反应：

Fe+CuSO₄=FeSO₄+Cu

（6）铁跟氯化铁的反应方程式：

Fe＋2FeCl₃ 3FeCl₂

3．铁的冶炼：Fe₂O₃+3CO高温=====2Fe+3CO₂

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

Fe₂O₃：可作红色油漆和涂料。赤铁矿（主要成分是Fe₂O₃）是炼铁的原料。

２．化学性质：

（1）可与非氧化性酸：

化学方程式：

FeO＋2HClFeCl₂＋H₂O

Fe₂O₃＋6HCl2FeCl₃＋3H₂O

Fe₃O₄＋8HCl FeCl₂＋2FeCl₃＋4H₂O

离子方程式：

FeO＋2H⁺Fe²⁺＋H₂O 

Fe₂O₃＋6H⁺2Fe³⁺＋3H₂O

Fe₃O₄＋8H⁺Fe²⁺＋2Fe³⁺＋4H₂O

（2）可与氧化性酸（浓HNO₃、稀HNO₃、浓H₂SO₄）反应：

3FeO＋10HNO₃（稀）Fe(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 + H₂O 

Fe₂O₃＋6HI 2FeI₂＋I₂＋3H₂O

Fe₃O₄＋8HI FeI₂＋I₂＋4H₂O

三．铁的氢氧化物

1．Fe(OH)₂

（1）物理性质：白色固体

（2）化学性质：

与盐酸反应：

Fe(OH)₂＋2HClFeCl₂＋2H₂O

Fe(OH)₂＋2H⁺=Fe²⁺＋2H₂O

（3）制备：可溶性亚铁盐与碱溶液反应：

    Fe²⁺＋2OH^-Fe(OH)₂↓

Fe(OH)₂在空气中很容易被氧化，由白色沉淀迅速转化成灰绿色，最后生成红褐色的Fe(OH)₃沉淀。

4Fe(OH)₂＋O₂＋2H₂O4Fe(OH)₃

2．Fe(OH)₃

（1）物理性质：红褐色固体

（2）化学性质：

与盐酸反应

Fe(OH)₃＋3HClFeCl₃＋3H₂O

Fe(OH)₃＋3H⁺=Fe³⁺＋3H₂O 

受热分解2Fe(OH)₃Fe₂O₃＋3H₂O

（3）制备：可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe³⁺＋3OH^-Fe(OH)₃↓

四．铁盐和亚铁盐

1．亚铁盐：

（1）物理性质：含有Fe²⁺的溶液呈浅绿色，Fe²⁺既有氧化性，又有还原性。

（2）化学性质：

Fe²⁺与Zn反应的离子方程式：

    Zn＋Fe²⁺Zn²⁺＋Fe

Fe²⁺与Cl₂反应的离子方程式：

2Fe²⁺＋Cl₂2Fe³⁺＋2Cl^-

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：

Fe³⁺与Fe反应的离子方程式：

    2Fe³⁺＋Fe3Fe²⁺

Fe³⁺与Cu反应的离子方程式：

2Fe³⁺＋Cu2Fe²⁺＋Cu²⁺

②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)

当在一种溶液中加入含SCN^-的溶液没有明显现象，再加入较强的氧化剂有血红色出现时，则证明原溶液中有Fe²⁺存在。

③易水解：Fe³⁺＋3H₂OFe(OH)₃(胶体)＋3H⁺

3．Fe²⁺和Fe³⁺的转化

（1）Fe²⁺既有氧化性，又有还原性，以还原性为主。遇强氧化剂如：Cl₂、Br₂、酸性KMnO₄时会被氧化生成Fe³⁺。

2Fe²⁺＋Cl₂ 2Fe³⁺＋2Cl^-

5Fe²⁺＋MnO4－＋8H⁺ 5Fe³⁺＋Mn²⁺＋4H₂O

4Fe²⁺＋O₂＋4H⁺ 4Fe³⁺＋2H₂O

（Fe^2＋空气中易被氧化，配制其溶液加铁粉或铁钉，防止被氧化）

（2）Fe³⁺只有氧化性，遇还原剂如：Fe、Cu时会被还原生成Fe²⁺。

2Fe³⁺＋Fe3Fe²⁺

2Fe³⁺＋Cu2Fe²⁺＋Cu²⁺

2Fe³⁺＋2I^- 2Fe²⁺＋I₂

4．鉴别Fe^2＋、Fe^3＋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：白色沉淀迅速――→灰绿色最终――→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⁺。

③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。