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，纯铁是银白色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
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当跟弱氧化剂反应时：Fe-2e＝Fe2+；
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当跟强氧化剂反应时：Fe-3e＝Fe3+。 ⑴铁与非金属的反应： 3Fe+2O2 2Fe+3Cl2
Fe3O4
2FeCl3， 2Fe+3Br2＝2FeBr3
Fe+I2＝FeI2， Fe+SFeS
⑵铁和某些盐（如CuSO4）溶液的反应： 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常用作红色油漆和涂料，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 化学式 分类 性 质 色态 水溶性 与酸反应 还原性 稳定性 制法 原理 现象 氢氧化亚铁 Fe(OH)2 碱 白色固体 不溶于水 Fe(OH)2+2H+＝ Fe2+ + 2H2O 氢氧化铁 Fe(OH)3 碱 红褐色固体 不溶于水 Fe(OH)3+3H+＝Fe3++3H2O 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O ＝ 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3白色絮状沉淀 Fe2O3＋3H2O（受热分解） Fe3+ +3OH- ＝ Fe(OH)3↓ 红褐色沉淀 Fe2+ +2OH- ＝ Fe(OH)2↓ 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）。
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+） 颜色 与碱反应 氧化性、还原性 黄色 Fe3++3OH—＝Fe（OH）3↓ 氧化性 2Fe3++Fe＝3Fe2+ 淡绿色 Fe2++2OH—＝Fe（OH）2↓ 氧化性：Fe2++Zn＝Zn2++Fe 还原性：2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl— 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+S
△ FeS，Fe+2Fe3+＝3Fe2+。
点燃 （2）Fe能被Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等强氧化剂氧化为Fe3+，如2Fe+3Cl2
2FeCl3。
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。
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（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+CO
△ Fe+CO2。
3．Fe3+具有较强氧化性，可被还原为Fe2+或Fe。
（1）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 Fe2+ Fe3+ 鉴别方法 观察法 浅绿色 黄色 迅速最终 ?灰绿色????①现象：红褐色沉淀①现象：白色沉淀???－②反应：Fe3++3OH＝Fe(OH)3↓（红褐色） 加碱 红褐色沉淀 （NaOH）法 ②反应：Fe2++2OH－＝Fe(OH)2↓（白色） 4Fe(OH)2+O2+2H2O＝4Fe(OH)3（红褐色） ①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴①现象：加入KSCN溶液，溶液变为红色 －加盐 入氯水变成红色溶液 ②反应：Fe3++3SCN＝Fe(SCN)3（红色） －－（SCN）法 ②反应：2Fe2++Cl2＝2Fe3++2Cl －Fe3++3SCN＝Fe(SCN)3（红色） 【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H2。因铁粉和Fe3O4
均为黑色，因此实验过程中固体颜色无明显变化，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，水溶液由无色变成红色，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
高温 【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
56x?16y100y?
0.4g0.75g 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：
高温 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：
铁及其化合物(知识点归纳总结+典例导析)
