一、铁
1、存在
在地壳中含量仅次于O、Si、Al。
在自然界中有游离态,如陨铁(陨石),更多是以+2价、+3价的化合态存在。
2、物理性质
银白色金属、密度较大、熔沸点较高(1535℃、2750℃)。
有良好的导电性和导热性,导电性比Cu和Al差。
能被磁铁吸引。
2、化学性质
(1)与非金属单质
与O2:3Fe + 2O2 Fe3O4 剧烈燃烧、火星四射、产生黑色固体、放出大量热
与Cl2:2Fe + 3Cl2 2FeCl3剧烈燃烧、生成棕红色烟、溶于水显(棕)黄色
与S:Fe + S FeS停止加热后继续反应、放出大量热
(2)与酸
与非氧化性酸:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑
与氧化性酸:与冷的浓硝酸、浓硫酸钝化。
与稀硝酸:Fe(少) + 4H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O
3Fe(足) + 8H+ + 2NO3- = 3Fe3+ + 2NO↑+ 4H2O
(3)与水蒸气:3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H2↑
(4)与盐溶液
与CuSO4溶液:Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
与AgNO3溶液:Fe(少) + 3Ag+ = Fe3+ + 3Ag
Fe(足) + 2Ag+ = Fe2+ + 2Ag
二、氧化物
名称 |
氧化亚铁 |
氧化铁 |
四氧化三铁 |
化学式 |
FeO |
Fe2O3 |
Fe3O4 |
俗名 |
—— |
铁红 |
磁性氧化铁 |
铁化合价 |
+2 |
+3 |
+2、+3 (可看做FeO·Fe2O3) |
颜色状态 |
黑色粉末 |
黑色粉末 |
黑色晶体 |
溶解性 |
难溶 |
难溶 |
难溶 |
与盐酸 |
FeO + 2H+ = Fe2+ + H2O Fe2O3 + 6H+ = 2Fe2+ + 3H2O Fe3O4 + 8H+ = Fe2+ + 2Fe3+ + 4H2O |
||
与还原剂 |
与氢气:FeO + H2 Fe + H2O 与CO:Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2 与Al:3Fe3O4 + 8Al 9Fe + 4Al2O3 |
三、氢氧化物
名称 |
氢氧化亚铁 |
氢氧化铁 |
化学式 |
Fe(OH)2 |
Fe(OH)3 |
颜色状态 |
白色沉淀 |
红褐色沉淀 |
溶解性 |
难溶 |
难溶 |
稳定性 |
易氧化而不稳定 |
能分解而不稳定 |
与酸 |
与盐酸:Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2O Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O 与硝酸:3Fe(OH)2 + 10H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO↑+ 8H2O 与氢碘酸:2Fe(OH)3 + 6H+ + 2I- = 2Fe2+ + I2 +6H2O |
|
与O2 |
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色 |
—— |
受热分解 |
—— |
2Fe(OH)3 Fe2O3 + 3H2O |
四、盐
1、存在
+2价:FeCl2、FeSO4
+3价:FeCl3、Fe2(SO4)3
2、物理性质
Fe2+呈浅绿色, Fe3+呈棕黄色(稀溶液为黄色)
2、化学性质(以铁三角形式呈现)
(1) Fe2+ → Fe3+:O2、Cl2、H2O2、Na2O2、HNO3、KMnO4/H+
4Fe2+ + O2 + 4H+ = 4Fe3+ + 2H2O
2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl-(除去FeCl3中的Fe2+)
实验设计:向FeCl2中加入KSCN溶液不变红,通入Cl2后变红(用于检验Fe2+)
2Fe2+ + H2O2 + 2H+ = 2Fe3+ + 2H2O
3Fe2+ + 4H+ + NO3- = 3Fe3+ + NO↑+ 2H2O
5Fe2+ + 2MnO4- + 16H+ = 5Fe3+ + 2Mn2+ + 8H2O
(2) Fe3+ → Fe2+:Mg、Al、Zn / Fe、Cu / I-、SO32-、S2- / HI、SO2、H2S
2Fe3+ + Fe = 3Fe2+(除去FeCl2中的Fe3+)
2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Fe2+(用FeCl3溶液腐蚀铜箔制线路板)
实验设计:向FeCl3中加入KSCN溶液变红,通入Fe或Cu后红色消失
(3) Fe2+ → Fe:Mg、Al、Zn
(4) Fe → Fe2+:H+、Cu2+
(5) Fe → Fe3+:Cl2、HNO3、Ag+
(6) Fe3+ → Fe:Mg、Al、Zn
五、应用
1、检验Fe2+和Fe3+
(1)观察颜色
(2)加入NaOH溶液
(3)加入KSCN溶液
(4)利用还原性:加入Cl2、H2O2、HNO3
(5)利用的氧化性:加入H2S
(6)加入苯酚显紫色。
2、除杂
(1) FeCl2(Fe3+):加入铁粉
(2) FeCl3(Fe2+):加入氯水或通入Cl2
(3) Fe2(SO4)3(Fe2+):加入H2O2
3、保存
(1) 制备FeSO4溶液:加入铁粉和稀硫酸
(2) 用FeCl3溶液腐蚀铜箔制线路板
六、拓展视野
1、人类使用铁已经有好几千年的历史。目前是使用最广泛、用量最大的金属。
2、人体缺铁会导致贫血。
3、玉石中的FeO被氧化成Fe3+,变成红棕色,特别是裂缝部位或有空隙的部位,还有暴露在外的界面部分也容易被氧化而变成红棕色。
4、补铁剂都是亚铁盐,三价铁不易被吸收。例如,朴雪口服液的主要成分就是乳酸亚铁和维生素C。维生素C作用之一就是将Fe3+还原为Fe 2+,促进肠道内铁的吸收。
5、现榨的苹果汁在空气中会由绿色变为棕黄色,其原因就是因为苹果汁中的Fe2+被氧化为Fe 3+。
6、人体中正常的血红蛋白中应含有Fe2+,若误食亚硝酸盐,会导致Fe2+被NO2-氧化成Fe3+而中毒,可用维生素C解除亚硝酸盐中毒。
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