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  [组图]铁和铁的化合物学习指导         ★★★ 【字体:
铁和铁的化合物学习指导
作者:佚名    文章来源:本站原创    点击数:1639    更新时间:2014-12-19    

  一、铁的结构和性质

  1. 铁是26号元素,位于第四周期第Ⅷ族,属于过渡元素。

  原子结构示意图:铁原子结构示意图

  主要化合价:+2,+3

  2.铁在金属的分类中属于黑色金属,重金属,常见金属。纯净的铁是光亮的银白色金属,密度为7.8g/cm3,熔沸点高,有较好的导电、传热性,能被磁铁吸引,也能被磁化。

  3.铁是较活泼的金属元素,在金属活动性顺序表中排在氢的前面。

  ①跟非金属反应:

  3Fe+2O2 Fe3O4 2Fe+3Cl22FeCl3 Fe+Schem188.cn FeS  Fe+I2= FeI2

  ②跟水反应: 3Fe+4H2O= Fe3O4+4H2

  ③跟酸作用:Fe+2H+=Fe2++H2↑(遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化;与氧化性酸反应不产生H2,且氧化性酸过量时生成Fe3+)

  ④与部分盐溶液反应:Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+

  所以当Fe与弱氧化剂反应时,只失去最外层上的2个电子,形成Fe2+;当Fe与强氧化剂反应时,还能进一步失去次外层上的一个电子,形成Fe3+。这就是铁在其化合物中通常显+2价或+3价的原因。则Fe发生化学反应能得到+2价还是+3价,需看参加反应的氧化剂的强弱,有时还要看反应物的量之间的关系。

  例如:①铁在O2中燃烧的,一定要在集气瓶低留有少量的水或一层沙子,防止瓶子被炸裂;②Fe与S反应中Fe只能失去其最外层的2个电子而变成+2价,反应开始后撤去酒精灯,反应可以继续进行,说明反应放热;③Fe在Cl2中燃烧时不但能失去最外层的2个电子,而且还可失去次外层的1个电子后成+3价,说明氧化性Cl2>S;④在高温时能与C、P、Si等化合。

  二、铁的氧化物和氢氧化物

  1.铁的氧化物的比较

铁的氧化物

FeO

Fe2O3

Fe3O4

俗称

——————

铁红

磁性氧化铁

色、态

黑色粉末

黑色晶体

红棕色粉末

铁的价态

+2

+3

+2、+3

水溶性

难溶于水

稳定性

不稳定性6FeO+O2=2Fe3O4

稳定

稳定

与酸的反应

FeO+2H+=Fe2++H2O

Fe2O3+6H+=2Fe3+ +3H2O

Fe3O4+8H+=2Fe3++ Fe2++4H2O

与CO的反应

FexOy+yCO=xFe+yCO2

制取

高温熔融,过量的铁与氧气反应2Fe+O2=2FeO

Fe(OH)3的分解

2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O

铁在氧气中燃烧

3Fe+2O2=Fe3O4

  2.铁的氢氧化物的比较

Fe(OH)2

Fe(OH)3

物理性质

白色,难溶于水的固体

红褐色,难溶于水的固体

化学性质

  (1)与非氧化性强酸反应

  Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O

  (2)与氧化性酸反应

  3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO↑ +8H2O

  (3)空气中放置被氧化

  4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

(1)与酸反应

Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O

(2)受热分解

2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O

制备

①煮沸蒸馏水,赶走溶解的氧气

②煮沸NaOH溶液,赶走溶解的氧气

③配制FeSO4溶液,加少量的还原铁粉④用长滴管将NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下Fe2++2OH-=Fe(OH)2

将NaOH溶液滴入Fe2(SO4)3溶液中Fe3++3OH-=Fe(OH)3

  1. Fe3O4是复杂的化合物,经研究证明,在Fe3O4晶体中有1/3的Fe是+2价,有2/3的Fe是+3价,可看成FeO·Fe2O3,实际应写成Fe(FeO2)2,即铁酸亚铁盐,不是一般的氧化物。

  2.Fe(OH)2和Fe(OH)3从溶液中析出的现象不同,前者是白色絮状沉淀,后者是红褐色沉淀。而Fe (OH)2极不稳定,易被氧化成Fe(OH)3,反应现象是:白色→灰绿色→红褐色。

  若要观察到白色的Fe(OH)2沉淀,需要创造以下条件:

  (1)排除亚铁盐溶液里的Fe3+离子,以免Fe3+离子直接与OH-结合生成Fe(OH)3

  (2)尽量排除溶液中溶解的氧气(绝对排除是办不到的),以减慢生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的速度。

  反应要用新制备的亚铁盐溶液,并放入少量的铁以防止Fe3+离子产生。亚铁盐溶液与碱溶液在混合前分别加热以排除溶有的空气,然后,把碱溶液沿着试管壁加入盛亚铁盐溶液的试管中,或把滴管尖嘴直接插入液面下再加入碱溶液,可观察到白色絮状沉淀。

  三、Fe、Fe2+和Fe3+之间相互转化及检验

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