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元素及其化合物

铁及其化合物

介绍铁单质的物理和化学性质、与氧、酸的反应，以及铁的化合物的性质和应用。

铁单质

物理性质

  • 银白色固体(铁粉为黑色)，有金属性光泽
  • 容易被磁铁吸引
  • 地壳中含量居第四位

化学性质

铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为+2 价和+3 价

    • 点燃
  2. 与水反应
    • 铁在高温下与水蒸气反应：高温
  3. 与酸反应
    • 与非还原性酸：
    • 与少量稀硝酸：
    • 与过量稀硝酸：
    • 铁遇到冷的浓硫酸或浓硝酸会钝化

      常考：对于特定比例的 与 进行反应的方程式

      1. 当比例大于等于 ，此时铁过量，生成物全部都是亚铁
        过量稀
      2. 比例介于 和 之间，则会有部分二价铁继续被硝酸氧化成三价铁
        稀
      3. 比例小于等于 ，此时稀硝酸足量，铁单质全都被氧化成三价铁
        稀
  4. 与盐溶液反应
    • 置换反应：
    • 与氯化铁溶液：

铁的氧化物

物理性质

名称氧化亚铁 氧化铁 四氧化三铁
俗称-铁红磁性氧化铁
化合价一个 、两个
物理性质黑色粉末红褐色粉末黑色磁性晶体
用途制青砖制红砖、炼铁、铝热剂、油漆、涂料炼铁、作纳米材料

化学性质

  1. 与非氧化性酸（盐酸 ）反应：
    • 氧化亚铁 ：
    • 氧化铁 ：
    • 四氧化三铁 ：
  2. 与氧化性酸（过量稀硝酸 ）反应：
    • 氧化亚铁 ：
    • 氧化铁 ：
    • 四氧化三铁 ：
  3. 与氧化性酸（少量稀硝酸 ）反应：
    • 氧化亚铁 ：
    • 氧化铁 ：
    • 四氧化三铁 ：
  4. 与还原性酸（ 氢碘酸 ） 反应：
    • 氧化亚铁 ：
    • 氧化铁 ：
    • 四氧化三铁 ：
  5. 与还原性物质（ ）反应：
    • 氧化亚铁 ：高温
    • 氧化铁 ：高温
    • 四氧化三铁 ：高温

铁的氢氧化物

物理性质

名称氢氧化亚铁 氢氧化铁
颜色状态白色固体红褐色固体
水溶性难溶难溶

化学性质

  1. 与非氧化性酸（盐酸 ）反应：
    • 氢氧化亚铁 ：
    • 氢氧化铁 ：
  2. 与氧化性酸（稀硝酸 ）反应：
    • 氢氧化亚铁 ：少量
      过量
    • 氢氧化铁 ：
  3. 与还原性酸（ 氢碘酸 ） 反应：
    • 氢氧化亚铁 ：
    • 氢氧化铁
  4. 稳定性
    • 不稳定，在空气中易被氧化
    • 不稳定（但较 稳定），受热脱去结晶水分解
  5. 制备
    • ：
      （将含有除去氧气的吸有 溶液的滴管插入到含 的溶液中，防止被空气中的 氧化）
    • ：
  6. 转化

铁盐与亚铁盐

含有 的溶液呈浅绿色，既有氧化性又有还原性

  1. 氧化性：
  2. 还原性：
  3. 特性：含有 的盐溶液遇铁氰化钾 生成蓝色沉淀

含有 的溶液呈黄色，有较强的氧化性

  1. 氧化性
    1. 铁离子与铜（）的反应：
    2. 铁离子与碘离子（）的反应：
    3. 铁离子与硫离子（）的反应： (很不稳定，会分解成FeS与S)
  2. 特性：含有 的盐溶液遇 溶液 变成红色

常见的铁盐与亚铁盐

  1. 三氯化铁 ：棕黄色固体，一种常见的氧化剂，能与多种还原剂发生氧化还原反应，能回收废铜，刻制印刷电路板时作腐蚀液，其反应的离子方程式为
    • 制备无水 ：在 气氛中加热蒸干 溶液，抑制 正移
    • 制备 胶体：向沸蒸馏水中滴入饱和 溶液并煮沸至溶液呈红褐色为止
  2. 绿矾 ：一种重要的还原剂，可用作补血剂及植物的补铁剂
  3. 高铁酸钾 ：暗紫色晶体，具有强氧化性，极易溶于水呈浅紫红色溶液，与水反应生成的胶体有吸附作用，可用作水处理剂 其也可作高能电池
  4. 铁铵矾 ：无色晶体，易溶于水，常用作化学分析试剂药物和织物媒染剂
  5. 赤血盐（铁氰化钾，三价铁检验二价铁） ：红色晶体，易溶于水，常用于检验 ，生成蓝色沉淀（滕氏蓝）
  6. 拓展：黄血盐（亚铁氰化钾，与上方相反） ：柠檬黄色晶体，易溶于水，常用于检验 ，生成蓝色沉淀（普鲁士蓝，实际上与滕氏蓝化学组成相同，晶型不同使得颜色略有差异）

盐溶液保存

  • 的盐溶液：加入少量铁粉，防止 被氧化；加入少量对应的酸，抑制 水解
  • 的盐溶液：加入少量对应的酸，抑制 水解

与 的检验

  1. 直接观察颜色
    • 含有 的溶液呈浅绿色
    • 含有 的溶液呈黄色
  2. 利用显色反应
    • 溶液
      • 溶液变红色：
      • 溶液不变色，加入 / 氯水，变红色：
    • 苯酚
      • 溶液呈紫色：
  3. 利用 沉淀的颜色
    • 溶液
      • 红褐色沉淀：
      • 生成白色絮状沉淀，白色沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色：
  4. 利用 的氧化性
    • 片
      • 铜被腐蚀，溶液变为蓝(若为盐酸盐，会稍显绿色)色：
    • 淀粉 试纸
      • 变蓝：
    • 水溶液
      • 产生淡黄色沉淀：
  5. 利用 的还原性
    • 溴水
      • 溴水褪色：
    • 溶液
      • 紫色褪去：
  6. 利用 的特殊反应
      • 蓝色沉淀 :

铁及其重要化合物的转化

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