高考化學(xué)之鐵和鐵的化合物專題

一、鐵的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1、鐵是26號元素，位于第四周期第Ⅷ族，屬于過渡元素。原子結(jié)構(gòu)示意圖：

主要化合價：+2，+32、鐵在金屬的分類中屬于黑色金屬，重金屬，常見金屬。純凈的鐵是光亮的銀白色金屬，密度為7.86gcm3,熔沸點高，有較好的導(dǎo)電、傳熱性，能被磁鐵吸引，也能被磁化。還原鐵粉為黑色粉末。3、鐵是較活潑的金屬元素，在金屬活動性順序表中排在氫的前面。①跟非金屬反應(yīng)：

3Fe+2O2

Fe3O42Fe+3Cl2

2FeCl3Fe+SFeSFe+I2=FeI2②跟水反應(yīng)：3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑③跟酸作用：Fe+2H+=Fe2++H2↑(遇冷濃硝酸、濃硫酸鈍化;與氧化性酸反應(yīng)不產(chǎn)生H2，且氧化性酸過量時生成Fe3+)④與部分鹽溶液反應(yīng)：Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2Fe3+=3Fe2+4、生鐵與鋼的比較鐵的合金生鐵鋼含碳量2%～4.3%0.03%～2%其它雜質(zhì)含硅、錳、硫、磷較多含硅、錳少量，硫和磷幾乎沒有機械性能硬而脆、無韌性硬而韌、有彈性機械加工可鑄不可鍛可鑄、可鍛、可壓延5、過渡元素位于周期表中中部從ⅢB～ⅡB族十個縱行，分屬于第四周期至第七周期。過渡元素都是金屬，又叫過渡金屬。過渡金屬的密度一般比較大，熔沸點較高，有較高的硬度、較好的延展性和機械加工性能，較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能和耐腐蝕性能。過渡元素的原子最外層電子數(shù)不超過兩個，在化學(xué)反應(yīng)中，最外層和次外層都容易失去電子，因此過渡元素有可變化合價。所以當(dāng)Fe與弱氧化劑反應(yīng)時，只失去最外層上的2個電子，形成Fe2+;當(dāng)Fe與強氧化劑反應(yīng)時，還能進一步失去次外層上的一個電子，形成Fe3+。這就是鐵在其化合物中通常顯+2價或+3價的原因。則Fe發(fā)生化學(xué)反應(yīng)能得到+2價還是+3價，需看參加反應(yīng)的氧化劑的強弱，有時還要看反應(yīng)物的量之間的關(guān)系。例如：①鐵在O2中燃燒的，一定要在集氣瓶低留有少量的水或一層沙子，防止瓶子被炸裂;②Fe與S反應(yīng)中Fe只能失去其最外層的2個電子而變成+2價，反應(yīng)開始后撤去酒精燈，反應(yīng)可以繼續(xù)進行，說明反應(yīng)放熱;③Fe在Cl2中燃燒時不但能失去最外層的2個電子，而且還可失去次外層的1個電子后成+3價，說明氧化性Cl2>S;④在高溫時能與C、P、Si等化合。6、鐵的合金一般地說，含碳量在2%～4.3%的鐵的合金叫做生鐵。生鐵里除含碳外，還含有硅、錳以及少量的硫、磷等，它可鑄不可煅。根據(jù)碳的存在形式可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵和球墨鑄鐵等幾種。一般地說，含碳量在0.03%～2%的鐵的合金叫做鋼。鋼堅硬有韌性、彈性，可以鍛打、壓延，也可以鑄造。二、鐵的氧化物和氫氧化物1.鐵的氧化物的比較鐵的氧化物FeOFe2O3Fe3O4俗稱鐵紅磁性氧化鐵色、態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體鐵的價態(tài)+2+3+2、+3水溶性難溶于水難溶于水難溶于水穩(wěn)定性不穩(wěn)定性6FeO+O2=2Fe3O4穩(wěn)定穩(wěn)定與酸的反應(yīng)FeO+2H+=Fe2++H2OFe2O3+6H+=2Fe3++3H2OFe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O與CO的反應(yīng)FexOy+yCOxFe+yCO2制取高溫熔融，過量的鐵與氧氣反應(yīng)2Fe+O2=2FeOFe(OH)3的分解

2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O鐵在氧氣中燃燒3Fe+2O2Fe3O42、鐵的氫氧化物的比較Fe(OH)2Fe(OH)3物理性質(zhì)白色，難溶于水的固體紅褐色，難溶于水的固體化學(xué)性質(zhì)(1)與非氧化性強酸反應(yīng)Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O(2)與氧化性酸反應(yīng)3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO↑+8H2O(3)空氣中放置被氧化4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3(1)與酸反應(yīng)Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O(2)受熱分解2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O制備①煮沸蒸餾水，趕走溶解的氧氣②煮沸NaOH溶液，趕走溶解的氧氣③配制FeSO4溶液，加少量的還原鐵粉④用長滴管將NaOH溶液送入FeSO4溶液液面以下：

Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓將NaOH溶液滴入Fe2(SO4)3溶液中Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓1.Fe3O4是復(fù)雜的化合物，經(jīng)研究證明，在Fe3O4晶體中有1/3的Fe是+2價，有2/3的Fe是+3價，可看成FeO·Fe2O3，實際應(yīng)寫成Fe(FeO2)2,即鐵酸亞鐵鹽，不是一般的氧化物。2.Fe(OH)2和Fe(OH)3從溶液中析出的現(xiàn)象不同，前者是白色絮狀沉淀，后者是紅褐色沉淀。而Fe(OH)2極不穩(wěn)定，易被氧化成Fe(OH)3，反應(yīng)現(xiàn)象是：白色→灰綠色→紅褐色。若要觀察到白色的Fe(OH)2沉淀，需要創(chuàng)造以下條件：(1)排除亞鐵鹽溶液里的Fe3+離子，以免Fe3+離子直接與OH-結(jié)合生成Fe(OH)3。(2)盡量排除溶液中溶解的氧氣(絕對排除是辦不到的)，以減慢生成的Fe(OH)2被氧化成Fe(OH)3的速度。反應(yīng)要用新