铁和铁的化合物PPT课件.ppt
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铁和铁的铁和铁的化合物化合物 一、铁的单质一、铁的单质1 1、位置和结构、位置和结构2 2、、物理性质物理性质纯净的铁是光亮的银白色金属，密度纯净的铁是光亮的银白色金属，密度7.867.86g/cm3,g/cm3,熔熔沸点较高，抗腐蚀力强，有较好的导电、传热性，沸点较高，抗腐蚀力强，有较好的导电、传热性，有较好的延展性，铁能被磁体吸引有较好的延展性，铁能被磁体吸引3 3、化学性质、化学性质FeFe2+Fe3+ 弱氧化剂弱氧化剂强氧化剂强氧化剂（FeFe3+3+、、H H+ +、、I I2 2、、S S、、铁后的金属阳离子铁后的金属阳离子… ））（（ClCl2 2、、BrBr2 2、、HNOHNO3 3、、浓浓H H2 2SOSO4 4、、MnOMnO4 4- -( (H H+ +) ) … ）） (2)(2)与酸的反应与酸的反应铁与铁与非氧化性酸非氧化性酸反应，产生反应，产生H H2 2铁在常温下易被浓硝酸、浓硫酸铁在常温下易被浓硝酸、浓硫酸““钝化钝化””，在加热条件能继续反应，但不会产生，在加热条件能继续反应，但不会产生H H2 21)1)、、Fe+SFe+S2)2)、、Fe+OFe+O2 23)3)、、Fe+ClFe+Cl2 2（（1 1）与非金属的反应）与非金属的反应 (3)(3)与水反应与水反应 3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 +4 H2 ↑高温高温(4)(4)与盐的反应与盐的反应Fe + Cu2+ ==Fe + Fe3+ ==Cu + Fe3+== 二、铁的重要化合物二、铁的重要化合物1 1、铁的氧化物、铁的氧化物FeOFe3O4Fe2O3黑色粉末黑色粉末黑色晶体黑色晶体红棕粉末红棕粉末与酸反应与酸反应FeOFeO + 2H + 2H+ + = Fe= Fe2+ 2+ + H+ H2 2O OFeFe3 3O O4 4 + 8H+ 8H+ + = 2Fe= 2Fe3+ 3+ + Fe+ Fe2+ 2+ + 4H+ 4H2 2O OFeFe2 2O O3 3+ 6H+ 6H+ + = 2Fe= 2Fe3+3++3H+3H2 2O O特例：遇还原性强的酸，如特例：遇还原性强的酸，如HI。
Fe3+会还原为会还原为Fe2+遇氧化性强的酸，如遇氧化性强的酸，如HNO3Fe2+会氧化为会氧化为Fe3+ 2 2、铁的氢氧化物、铁的氢氧化物氢氧化铁氢氧化铁Fe(OH)3红褐色固体，不溶于水红褐色固体，不溶于水化学性质：化学性质：1)1)、易溶于酸：、易溶于酸： Fe(OH)3 + 3H+ = Fe3+ + 3H2O2)2)、、 受热分解：受热分解： 2Fe(OH)3 = Fe2O3 + 3H2O注意还原性强的酸注意还原性强的酸制备：制备：Fe3+ + 3OH- == Fe(OH)3↓ 氢氧化亚铁氢氧化亚铁Fe(OH)2白色固体，不溶于水白色固体，不溶于水化学性质：化学性质：1 1) )、、易溶于酸：易溶于酸： Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2O4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 ↓2)2)、、易氧化：易氧化：白色絮状白色絮状→灰绿色灰绿色→红褐色沉淀红褐色沉淀注意氧化性强的酸注意氧化性强的酸制备：制备： 3 3、铁盐、铁盐(1)(1)盐溶液的保存和配制盐溶液的保存和配制FeFe2+2+盐盐：因：因FeFe2+2+易被氧化，其晶体应密封保存。
易被氧化，其晶体应密封保存 配制溶液时配制溶液时应加铁粉和少量相应的酸应加铁粉和少量相应的酸FeFe3+3+盐盐：：FeClFeCl3 3易潮解，需密闭保存易潮解，需密闭保存FeFe3+3+易水解，易水解，配制溶液时应配制溶液时应将将FeFe3+3+盐溶于相应酸盐溶于相应酸中，再加水稀中，再加水稀释，以抑制其水解释，以抑制其水解(2)(2)共存问题共存问题 三、三、Fe3+和和Fe2+的检验的检验如何检验如何检验FeFe3+3+？？1 1、、滴加滴加KSCN溶液溶液Fe3++3SCN- Fe(SCN)32 2、、滴加滴加NaOH溶液溶液产生红褐色沉淀产生红褐色沉淀Fe3+ + 3OH- == Fe(OH)3↓3 3、、滴加苯酚溶液滴加苯酚溶液紫色溶液紫色溶液血红色溶液血红色溶液 FeFe2+2+的检验的检验(2)(2)、滴加碱溶液，生成白色絮状沉淀，、滴加碱溶液，生成白色絮状沉淀，立刻变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀立刻变成灰绿色，最后变成红褐色沉淀1)(1)、滴加硫氰化钾溶液，无明显现象，再滴加、滴加硫氰化钾溶液，无明显现象，再滴加氯水（或通氯气）等强氧化剂，立刻出现红色。
氯水（或通氯气）等强氧化剂，立刻出现红色2Fe2+ + Cl2 === 2Fe3+ + 2Cl- Fe(Ⅱ) FeFe(Ⅲ)铁铁 三三 角角O2 ClCl2 2 BrBr2 2 HNOHNO3 3 H H2 2O O2 2 Na Na2 2O O2 2 MnOMnO4 4- -( (H H+ +) )FeFe3+ 3+ H H+ + CuCu2+ 2+ Ag Ag+ + I I2 2 S SClCl2 2 Br Br2 2 HNO HNO3 3 浓浓H H2 2SOSO4 4C CO C CO SiSi Al Al MnMnAl Zn HAl Zn H2 2 C CO C COFe Cu Fe Cu S S2 2- - H H2 2S SOS SO3 32 2_ _SOSO2 2I I_ _HIHI FeS Fe2++ Cu Fe2++H2 铁与较弱的氧化剂反应，例如：铁与较弱的氧化剂反应，例如： S S、、I I2 2、、CuCu2+2+、、FeFe3+3+、、非氧化性酸非氧化性酸（（H H+ +））Fe + Cu2+==Fe + 2H+ == Fe + S == △⑴⑴ Fe Fe(Ⅱ) FeFe2+2+与具有还原性的物质反应时，与具有还原性的物质反应时，可还原成铁，在炼钢中显得尤为突可还原成铁，在炼钢中显得尤为突出，如：出，如：C C、、COCO、、SiSi、、AlAl、、MnMn等。
等FeO + CO ===高温 2FeO + Si ==高温2Fe + SiO2Fe + CO2⑵⑵ Fe (Ⅱ) Fe3FeO + 2Al ===高温高温3Fe +Al2O3 Fe（（NO3））3+3NO2 +H2O Fe+6HNO3 ==△ 铁与强氧化剂反应时，如：铁与强氧化剂反应时，如：ClCl2 2 、、BrBr2 2、、HNOHNO3 3、、热浓热浓H H2 2SOSO4 4等反应时，均可等反应时，均可生成生成+3+3价铁的化合物：价铁的化合物：2FeCl32Fe + 3Cl2 ===点燃点燃⑶⑶ Fe Fe(Ⅲ) 2Fe + 6H2SO4(浓）浓）==Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O +3+3价铁的化合物与价铁的化合物与AlAl、、H H2 2、、C C、、COCO等还原剂反应均可还原成铁，如：等还原剂反应均可还原成铁，如：高温Fe2O3 + 2Al ===Fe2O3 + 3CO===高温2Fe + 3CO2⑷⑷ Fe(Ⅲ) Fe2Fe + Al2O3(铝热反应铝热反应) Fe2+具有还原性，当遇到强氧化剂时具有还原性，当遇到强氧化剂时，，如：如：O2、、Cl2、、Br2、、KMnO4、、HNO3、、浓浓H2SO4、、 HClO、、K2Cr2O7等均可生成等均可生成+3价铁。
价铁⑸⑸ Fe (Ⅱ) Fe(Ⅲ) 2FeCl3 + 2Br22FeBr3 +4FeCl34Fe3+ +2 H2O2Fe2++H2O2+2H+ ==2Fe3++2H2O2FeBr2 + 3Cl2（（足量）足量） ==6FeCl2 +3Br2 ==4Fe2+ + O2 + 4H+ ==6FeBr2 + 3Cl2（（少量）少量） ==2FeCl3 + 4FeBr3(使溴水褪色）使溴水褪色） ⑹⑹ Fe(Ⅲ) Fe (Ⅱ) 当当FeFe3+ 3+ 遇到强还原剂，如：遇到强还原剂，如：FeFe、、 CuCu、、S S2-2-（（H H2 2S S））、、SOSO3 32-2-、、SOSO2 2、、I I- -（（HIHI））等，等，均可将它还原成均可将它还原成FeFe2+2+，，如：如：2Fe2+ + Cu2+2Fe2+ + S + 2H+2Fe3+ + H2S==2Fe3+ + Cu==2Fe3++ SO2+2H2O==2Fe2++4H++SO42- 专题一、铁铜间彼此反应的计算和讨论专题一、铁铜间彼此反应的计算和讨论涉及的物质一般有涉及的物质一般有Fe2+ ，， Fe3+，， Cu2+，， Fe，， Cu涉及的主要反应：涉及的主要反应：2Fe3+ + Cu 2Fe2+ + Cu2+Fe + Cu2+ Fe2++ Cu2Fe3+ + Fe 3Fe2+关键：判断反应的先后顺序关键：判断反应的先后顺序氧化性氧化性 Fe3+ > Cu2+还原性还原性 Fe > Cu 1 1、从反应后不溶物的成分来看溶液中的成分及含量、从反应后不溶物的成分来看溶液中的成分及含量设设Fe3+，， Cu2+，， Fe，， Cua molb molc mold mol（（1）若不溶物是）若不溶物是Fe和和Cu，，则溶液中一定没有则溶液中一定没有Fe3+和和Cu2+一定有一定有Fe2+，，其物质的量为其物质的量为___________(3/2 a + b)mol(2)若不溶物只有若不溶物只有Cu，，则溶液中则溶液中 一定无一定无Fe3+，，一定有一定有Fe2+其物质的量为其物质的量为__________( a + c )mol可能有可能有Cu2+试讨论溶液中的试讨论溶液中的Cu2+的量和原来加入的量和原来加入Fe的量之间的关系。
的量之间的关系讨论讨论 2 2、从反应后溶液的成分来看不溶物的成分及含量、从反应后溶液的成分来看不溶物的成分及含量(1)若溶液中有若溶液中有Fe3+，， 则反应后无不溶物则反应后无不溶物2)若溶液中只有若溶液中只有Cu2+和和Fe2+，，则不溶物中一定无则不溶物中一定无Fe，，可能有可能有Cu试讨论试讨论Cu的量与原溶液中的量与原溶液中Fe3+的量之间的关系的量之间的关系讨论讨论(3)若溶液中只有若溶液中只有Fe2+，，则反应后的不溶物中一定有则反应后的不溶物中一定有Cu，，其量为其量为(b + d)mol可能有可能有Fe试讨论试讨论Fe的量的量讨论讨论 例题例题在在FeClFeCl3 3和和CuClCuCl2 2的混合溶液中，加入一定量的的混合溶液中，加入一定量的FeFe粉：粉：①①完全反应后，溶液中一定有的阳离子是完全反应后，溶液中一定有的阳离子是 ；；②②如果反应后有固体剩余，则溶液中一定无如果反应后有固体剩余，则溶液中一定无 ，， 一定有一定有 ；；③③如果反应后剩余的固体只有如果反应后剩余的固体只有CuCu，，则溶液中一定则溶液中一定 无无 ，一定有，一定有 ，可能有，可能有 . .④④如果反应后剩余的固体为如果反应后剩余的固体为FeFe和和CuCu，，则溶液中一则溶液中一 定无定无 和和 , ,一定有一定有 . .Fe2+Fe3+Fe2+Fe2+Fe2+Fe3+Fe3+Cu2+Cu2+ 一定量的一定量的FeFe、、FeOFeO和和FeFe2 2O O3 3的混合物投入的混合物投入250250mL mL 2mol/L2mol/L的硝酸中，固体完全溶解后，生的硝酸中，固体完全溶解后，生成成1.121.12L L（（标准状况）标准状况）NONO（（HNOHNO3 3的还原产物仅此的还原产物仅此一种）。
再向反应后的溶液中加入一种）再向反应后的溶液中加入1 1mol/Lmol/L的的NaOHNaOH溶液，要使铁元素恰好完全沉淀，所加入溶液，要使铁元素恰好完全沉淀，所加入NaOHNaOH溶液的体积最少是溶液的体积最少是 由铁和氧化铁组成的混合物与稀硫酸作用，固由铁和氧化铁组成的混合物与稀硫酸作用，固体恰好溶解，所得溶液中不含体恰好溶解，所得溶液中不含FeFe3+3+，，且生成的且生成的FeFe2+2+与与H H2 2的物质的量之比为的物质的量之比为4 4：：1 1则反应物中则反应物中FeFe2 2O O3 3、、FeFe、、H H2 2SOSO4 4的物质的量之比为的物质的量之比为 向一定量的向一定量的FeOFeO、、FeFe、、FeFe3 3O O4 4的混合物种加入的混合物种加入100100mL mL 1mol/L1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出出224224mLmL（（标准状况）的气体，在所得溶液中加入标准状况）的气体，在所得溶液中加入KSCNKSCN溶液没有红色出现若用足量的溶液没有红色出现若用足量的COCO在高温下还在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是原相同质量的此混合物，能得到铁的质量是 专题二、铁与稀硝酸的反应专题二、铁与稀硝酸的反应Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO ↑ + 2H2O ①①3Fe + 8HNO3 = 3Fe(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O ②②设设n(Fe) : n(HNO3)= a，，则则a ≦≦ ¼时，按时，按①①进行进行 a ≧≧ 3/8时，按时，按②②进行进行¼ ≦≦ a ≦≦ 3/8时，都有。
时，都有②②可可认为是认为是①①反应后反应后Fe过量Fe +2Fe（（NO3））3 = 3Fe（（NO3））2 例例 铁在热的稀铁在热的稀HNOHNO3 3中反应，中反应，其主要还原产物为其主要还原产物为N N2 2O O；；而在而在冷的稀冷的稀HNOHNO3 3中反应中反应，，其主要还其主要还原产物为原产物为NONO；；当溶液更稀时，当溶液更稀时，其主要还原产物为其主要还原产物为NHNH4 4+ + 分析图分析图4-2-14-2-1，回答下列问题：，回答下列问题：(1)(1)假设在任一产生的曲线段内只有一种还原产物，假设在任一产生的曲线段内只有一种还原产物， 试配平由试配平由b b点到点到c c点时反应的化学方程式：点时反应的化学方程式： □ □Fe+□HNOFe+□HNO3 3→□Fe→□Fe( (NONO3 3) )3 3+□ + □H+□ + □H2 2O O8 30 = 8 3 NH4NO3 9aabcdbcdn(Fe)V(标况)0 (2)(2)判断从判断从0 0点到点到a a点时的还原产物应为点时的还原产物应为 。
(3)3)从从a a点到点到b b点时产生还原产物为点时产生还原产物为 ，， 其原因是其原因是 4)(4)已知到达已知到达d d点时反应完全结束点时反应完全结束，，此时溶液中的主要此时溶液中的主要 阳离子为阳离子为 分析投入金属铁的物质的分析投入金属铁的物质的 量之比量之比n n( (FeFe) )c c∶∶n n( (FeFe) )d d = = NON2Oa后温度升高后温度升高Fe2+和和NH4+n(Fe3+)∶ ∶ n(Fe2+) =2∶ ∶3 铜单质的性质铜单质的性质 铜排在金属活动顺序表铜排在金属活动顺序表H以后，属不活动性金属在干以后，属不活动性金属在干燥的空气里性质稳定，在潮湿的空气里或高温下能与多物燥的空气里性质稳定，在潮湿的空气里或高温下能与多物质发生反应质发生反应1、与非金属反应、与非金属反应O22Cu+O2===2CuO△△潮湿空气中潮湿空气中2Cu+O2+H2O+CO2==Cu2(OH)2CO3 (铜绿）铜绿）Cl2（棕色的烟，浓溶液为绿色，稀溶液为蓝色）（棕色的烟，浓溶液为绿色，稀溶液为蓝色）S2Cu+S===Cu2SCu+Cl2===CuCl2点燃点燃△△（黑色物质）（黑色物质） 2、与某些盐溶液反应、与某些盐溶液反应置换反应：置换反应：Cu+Hg(NO3)2==Cu(NO3)2+Hg其他氧化其他氧化--还原反应：还原反应：Cu+2FeCl3==2FeCl2+CuCl2铜的氧化物铜的氧化物1、、CuO黑色不溶于水的固体。
黑色不溶于水的固体与与H+反应反应CuO+2H+==Cu2++H2O2、、Cu2O砖红色不溶于水的固体砖红色不溶于水的固体与与H+反应反应Cu2O+2H+==Cu2++H2O+Cu 已已知知NaHS、、MgSO4、、NaHSO3组组成成的的混混和和物物中中，，硫硫元元素素的的质质量量分分数数为为a%，，则则混混和和物物中中氧氧元元素的质量分数为素的质量分数为 A a% B 2a% C 1－－0.0175a D 1－－0.0075aC 例、向例、向20mL2mol/L AlCl3溶液中，加入溶液中，加入30mL烧碱溶液，充烧碱溶液，充分反应后，得分反应后，得0.78g沉淀，求烧碱溶液的物质的量浓度是多沉淀，求烧碱溶液的物质的量浓度是多少？少？(1) Al3+ 过量过量Al3+ + 3OH- ==== Al(OH)3↓3mol78g0.03 c0.78g c = 1 mol/L (2) Al(OH)3部分溶解部分溶解Al3+ + 3OH- ==== Al(OH)3↓ 1mol3mol78g0.04mol x mol y g x = 0.12 mol y = 3.12 g Al(OH)3 + OH- ==== AlO2- + 2H2O78 g1 mol(3.12-0.78)g n mol c = 5 mol/L 例、有镁、铝混合粉末例、有镁、铝混合粉末10.2g，，将它溶于将它溶于500mL 4mol/L 的盐的盐酸里，若要使沉淀质量达到最大值，则需要加入酸里，若要使沉淀质量达到最大值，则需要加入2 mol/L的的NaOH溶液的体积为溶液的体积为提示；用终态法。
最终溶液中只有提示；用终态法最终溶液中只有NaCl1000mL 【例题】向明矾溶液中逐滴加入【例题】向明矾溶液中逐滴加入Ba(OH)2溶液至过量溶液至过量1））当当明明矾矾为为1mol时时，，试试在在图图中中画画出出生生成成的的每每种种沉沉淀淀物物质质的的量量随随Ba(OH)2物质的量变化的曲线（表明化学式）物质的量变化的曲线（表明化学式）（（2））当当向向体体积积为为a升升，，浓浓度度为为Mmol/L的的明明矾矾溶溶液液中中滴滴加加b升升、、Nmol/L的的Ba(OH)2溶液时，用含溶液时，用含a、、M、、N的代数式表示：的代数式表示：①①当当b满足满足 时，沉淀的总物质量最大时，沉淀的总物质量最大②②当当b满足满足 时，氢氧化铝的物质量最小时，氢氧化铝的物质量最小（（3））若若向向含含m mol KAl(SO4)2的的溶溶液液中中加加入入含含n mol Ba(OH)2溶溶液液，，试讨论试讨论m/n取不同范围值时，沉淀中各组分的物质的量是多少？取不同范围值时，沉淀中各组分的物质的量是多少？ 向向FeClFeCl3 3溶液中加入溶液中加入agag铜粉，搅拌全部溶解，然铜粉，搅拌全部溶解，然后再向其中加入后再向其中加入bgbg铁粉，经充分反应后过滤得滤渣铁粉，经充分反应后过滤得滤渣cgcg，，若若a>b>ca>b>c。
试推断滤液中存在哪些阳离子？试推断滤液中存在哪些阳离子？ 已知已知Cu +2FeCu +2Fe3+3+ = Cu = Cu2+2+ + 2Fe + 2Fe2+2+，，Zn +2FeZn +2Fe3+3+=Zn=Zn2+2+ + + 2Fe2Fe2+2+，，现将等物质的量的现将等物质的量的CuSOCuSO4 4、、FeClFeCl3 3和和ZnZn置于水中置于水中充分反应后，反应器中所得混合物除了充分反应后，反应器中所得混合物除了SOSO4 42-2-和和ClCl- -外，外，还含有哪些还含有哪些。
