高二化学下学期铁和铁的化合物.ppt

第二节：铁和铁的化合物,一、铁在周期表中的位置、原子结构特点及主要物理性质,1、铁在周期表中的位置,第四周期第族属于典型的过渡元素（但不是副族元素）,2、原子结构示意图为：,第三层尚未排满，但第四层有两个电子）；铁元素是典型的变价元素，其常见化合价为：Fe（+2）、Fe（+3）(期中+3价化合物比+2价化合物稳定）。,3、铁的物理性质,纯铁是银白色金属，密度为7.86g/cm3(属于黑色金属、重金属类）、质硬、熔点高（1535）、有可塑性、传导性，能被磁铁吸引，易磁化和去磁。,四、铁的化学性质,1铁与非金属的反应,2铁与水的反应,3铁与酸的反应,3Fe+2O2=Fe3O4,2Fe+3Cl2=2FeCl3,Fe+S=FeS,3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2,因为铁是较活泼且具有可变化合价的金属元素，其氧化产物通常为Fe2+和Fe3+两种。因些它与不同的酸反应时，当反应物用量不同时，会有不同的产物生成。常见的情形有：,1铁与非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸等）发生置换反应，生成亚铁盐如：Fe+H2SO4=FeSO4+H2,2铁与强氧化性酸（如浓硝酸、浓硫酸等）在常温下发生“钝化”现象，因些，可用铁制容器（或铝质容器）来成来盛装和运送冷、浓的硫酸和浓硝酸：但在加热时，可发生氧化还原反应生成三价铁盐。如：Fe+6HNO3(浓热）=Fe(NO3)3+3NO2+3H2O,3铁与强氧化性稀酸（如稀硝酸）在常温下便可发生氧化还原反应生成三价铁盐：Fe+4HNO3(稀）=Fe(NO3)3+NO+2H2O,4铁与氧化性酸反应时，若铁粉过量，因还存在隐蔽的“后续”反应： 2Fe3+Fe=3Fe2+些时铁与其反应的最终产物为亚铁盐而非三价铁盐。如Fe+4HNO3（浓、热）=Fe(NO3)2+2NO2+2H2O 3Fe+8HNO3（稀）=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O,由此我们可以看出，化学反应的条件很重要，反应物相同，若条件不同，反应产物则可能不同。铁与氧化性较强的酸反应时，优先考虑氧化还原反应。铁元素被氧化成Fe2+形式，当与氧化性较弱的酸反应时，铁元素只能被氧化成Fe2+形式,二、铁的重要化合物性质对比,FeO,Fe2O3,Fe3O4,+2（亚铁）,+3（高铁）,+2占1/3、+3占2/3,铁红（红土）,磁性氧化物,-,碱性氧化物,碱性氧化物,不是碱性氧化物,黑色粉末,红棕色色粉末,黑色晶体,不溶于水,不溶于水,不溶于水,FeO+H+=Fe2+H2O,Fe2O3+H+=Fe2+ 2Fe3+H2O,Fe3O4+8H+=Fe2+ 2Fe3+ 4H2O,Fe(NO3)3(Fe3+被氧化）,Fe(NO3)3(中和反应）,Fe(NO3)3即有中和反应又有氧化反应）,FexOy+yCO=xFe+yCO2,赤铁矿,磁铁矿,Fe(OH)2,Fe(OH)3,白色絮状,红褐色胶状,不溶于水,不溶于水,Fe(OH)2=FeO+H2O（隔绝空气，若在空气中加热则产物是Fe2O3,2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3在空气中极易被氧化：白色沉淀-灰绿色沉淀-红褐色沉淀）,Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O,Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O,可溶性亚铁盐溶液与可溶性碱反应 Fe2+2OH-=Fe(OH)2（隔绝空气） Fe2+2NH3H2O=Fe(OH)2+2NH4+,典型的酸碱中和反应,Fe(OH)2+2HI=FeI2+2H2O,2Fe(OH)3+6HI=2FeI2+I2+6H2O,3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe（NO3）3 +NO+8H2O,可溶性铁盐溶液与可溶性碱反应Fe3+3OH-=Fe(OH)3 Fe3+3NH3H2O=Fe(OH)3+3NH4+,返回,三、可溶性三价铁盐的“四性”及应用,可溶性三价铁盐（含Fe3+)是一类很重要的盐，其中以FeCl3为典型代表，其电离出来的Fe3+有以下四个方面的性质；,(1)Fe3+的氧化性 Fe3+具有较强的氧化性，可跟Fe 、Cu 、SO2 、H2S 、HI等还原性物质反应，还原产物为Fe2+。如无线电工业常用FeCl3溶液刻蚀铜来制作印刷电路板就是应用了Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2这一反应原理。 Fe3+的氧化性强于Cu2+但弱于Ag+，若在含有Cu2+ Ag+和Fe3+的溶液中加入Fe粉，反应的顺序为 3Ag+Fe=Fe3+ +3Ag 2Fe3+ +Fe=3Fe2+ Cu2+ +Fe=Fe2+ +Cu2+,（2）Fe3+的水解,Fe3+易水解： Fe3+3H2O=Fe(OH)3+3H+如：,配制或保存FeCl3溶液时，为防止FeCl3水解而变质，应先在蒸馏水中滴加少量的盐酸以抑制Fe3+水解：,用FeCl3溶液或晶体制取无水FeCl3时，应该在酸性气氛中加热蒸发制取，否则将主要得到其水解产物Fe(OH)3，进一步灼烧则得Fe2O3,因FeCl3和Na2CO3溶液及NaHCO3溶液会发生完全水解而产生无色气体和红褐色沉淀：2Fe3+3CO32-3H2O=2Fe(OH)3+3CO2所以，鉴别FeCl3时可用Na2CO3溶液或NaHCO3溶液。,因FeCl3水解产物Fe(OH)3有类似Al(OH)3一样的很强的吸附能力，因此可将其用于止血或作净水剂：,（3）Fe3+离子性（或沉淀性）,Fe3+可以和碱溶液、某些盐溶液发生离子互换反应及复分解反应而产生沉淀，Cl-也可以和Ag+结合生成白色AgCl沉淀。如，可以往铁盐溶液中加碱产生红褐色沉淀来检验Fe3+,Fe3+3OH-=Fe(OH)3,（4）Fe3+的络合性,Fe3+可以和某些离子形成特殊颜色的络合物。如，检验或鉴别Fe3+时可加入KSCN溶液，此时Fe3+与SCN反应会产生血红色的络离子：,Fe3+3OH-=Fe(OH)3,四、铁三角关系,五、Fe2+和Fe3+离子的检验,检验Fe3+有三种方法：,（1）滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液，溶液显红色。,Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3(血红色）,（2）滴加Na(OH)溶液，有红褐色沉淀生成。,（3）滴加弱酸强碱盐溶液（如：Na2CO3、NaHCO3溶液等），产生红褐色沉淀和无色气体。如,Fe3+3HCO3-=Fe(OH)3+3CO2,检验Fe2+有两种常用方法,（1）先滴加KSCN溶液，溶液不显血红色，再加氯水或H2O2，若溶显血红色，说明原溶液中有Fe2+,(2)滴加NaOH溶液，有白色沉淀生成，沉淀迅速转化为灰绿色，最后沉淀变为红褐色。,Fe2+OH-=Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,六、铁单质及其化合物的颜色反应集萃（补充内容）,在含铁元素的物质参加的化学反应中，有许多种颜色变化。中学化学中的此类反应有：,（1）铁与盐酸（或稀硫酸）的反应在盐酸溶液中，投入一段擦亮的铁钉，溶液由无色变为浅绿色，并放出气体,Fe+2HCl=FeCl2+H2,(2)铁与硫酸铜溶液的反应,在硫酸铜溶液中，投入一段擦亮的铁丝，溶液由蓝色变为浅绿色，铁丝表面有紫红色的铜析出,CuSO4+Fe=FeSO4+Cu,(3)铁与硝酸银溶液的反应,在硝酸银溶液中，投入一段擦亮的铁丝，溶液由无色变为棕黄色，铁丝表面呈现出银白色,3Ag+Fe=Fe3+Ag,(4)铁与氯化铁溶液的反应,在氯化铁溶液中，加入足量铁片，溶液由棕黄色变为浅绿色,2FeCl3+Fe=3FeCl2,(5)氯化铁溶液与铜的反应,在氯化铁溶液中，投入足量铜片，溶液由棕黄色逐渐变成蓝绿色，铜片渐渐溶解。,2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2,(6)氯化铁溶液中，投入一段擦亮的镁条，镁条表面立即有气体产生，激烈反应后，溶液变为浅绿色，液面以上管壁上有红褐色附着物。因氯化铁是强酸弱碱盐，其溶液中存在着水解平衡：,FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HCl,投入镁条后Mg+2HCl=MgCl2+H2使上述平衡向右移动而产生沉淀。,（7）氯化铁溶液与硫化氢气体的反应,在氯化铁溶液中，通入硫化氢气体，溶液由棕色逐渐变为浅绿色并产生淡黄色浑浊。,2FeCl3+H2S=2FeCl2+2HCl+S,(8)氯化铁溶液与碘化钾溶液的反应,在碘化钾淀粉溶液中滴加氯化铁溶液，溶液变蓝色。,2FeCl3+2KI=2FeCl2+2KCl+I2,(9)氯化铁溶液与氢氧化钠溶液时，立即生成红褐色的氢氧化铁沉淀,FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl,(10)氯化铁溶液与硫氰化钾溶液的反应,在氯化铁溶液中，滴加无色的硫氰 化钾溶液时，溶液立即变成血红色。,FeCl3+3KSCN=Fe(SCN)3+3KCl,(11)氯化铁溶液与硫化钠溶液的反应,将硫化钠溶液逐滴加入氯化铁溶液中，因氯化铁过量，在此条件下，只发生Fe3+与S2-间的氧化还原反应，溶液中生成淡黄色沉淀，溶液逐渐变成浅绿色。,2Fe3+S2-=2Fe2+S,若将氯化铁溶液逐滴加入到硫化钠溶液中，则因硫化钠过量，Fe3+与S2-间发生氧化还原反应后生成的Fe2+又与S2-结合成黑色沉淀FeS.,2Fe3+3S2-=2FeS+S,(12)硫化亚铁与稀硫酸的反应,在稀硫酸中，加入少量的硫化亚铁颗粒，溶液变为浅绿色，并有臭鸡蛋气味的硫化氢气体放出。,FeS+H2SO4=FeSO4+H2S,(13)氯化亚铁溶液与氢氧化钠溶液的反应,在氯化亚铁溶液中，加入氢氧化钠溶液，首先生成白色的氢氧化亚铁沉淀，随即变成灰绿色，最后变成红褐色的氢氧化铁沉淀。,（14）氯化亚铁溶液与硫氢化钾溶液及氯水的反应,在氯化亚铁溶液中，滴入少量的硫氰化钾溶，再加入氯水后，立即有血红色出现。,先FeCl2+2KSCN=2KCl+Fe(SCN)2:后2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-,Fe3+再与硫氰化钾反应产生血红色络合物。,（15）氯化亚铁溶液与氯水或过氧化氢的反应,在氯化亚铁溶液中滴加氯水或过氧化氢溶液后，因Fe2+被氧化成Fe3+而使溶液由浅绿色逐渐变成棕黄煞费苦色：,2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-,(16)氯化亚铁溶液与酸性高锰酸钾溶液或重铬酸钾溶液的反应,在酸性高锰酸钾溶液（或重铬酸钾）中加入氯化亚铁溶液后，紫色高锰酸钾溶液褪色：,5Fe2+MnO4-+8H+=5Fe3+Mn2+4H2O,