第07讲 铁及其化合物-备战2024年高考化学精准一轮复习讲义

第07讲 铁及其化合物（原卷板） 知识主线：Fe 一、铁的单质 1．铁元素的存在及使用 (1)存在：铁在自然界中既可以以单质的形态(陨铁)存在，也可以以化合物的形态存在，其主要化合价有＋2价和＋3价，地壳中铁元素的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位 (2)使用历史：人类最早使用的铁是陨铁，我国在春秋初年掌握了冶铁技术，在战国中期铁制工具得到了广泛使用 (3)工业炼铁的原理：用还原剂把铁矿石中的铁提炼出来，如用CO还原Fe2O3 2．原子结构：铁位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，原子结构示意图为，在化学反应中易失去2个或3个电子而表现为＋2价或＋3价 3．铁的物理性质：纯铁具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，其导电性比铜、铝差，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力 4．铁的化学性质 铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物，且Fe3+比Fe2+稳定。在一定条件下，铁作为还原剂能与某些非金属单质、酸和盐溶液反应 ①铁与氧化性较弱的氧化剂(如：盐酸、硫酸铜溶液等)反应，铁原子失去2个电子生成＋2价铁的化合物 ②铁与氧化性较强的氧化剂(如：氯气、硝酸等)反应，铁原子则失去3个电子生成＋3价铁的化合物 (1)Fe与非金属反应 ①Fe与O2的反应：3Fe＋2O2Fe3O4 (火星四射、剧烈燃烧、放出大量的热、生成黑色的固体) ②Fe在氯气中燃烧：2Fe＋3Cl22FeCl3 (产生棕黄色的烟) ③Fe与硫的反应：Fe＋SFeS (2)Fe与水蒸气的反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 【注意】 ①铁与水蒸气反应，日常生活中能用铁壶烧水是因为铁只能在高温下与水蒸气反应，与冷水、热水都不能反应 ②常温下，铁与水不起反应，但在水和空气里的O2等共同作用下，铁易被腐蚀 (3)Fe与酸的反应 ①与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑ Fe＋2H+===Fe2+＋H2↑ ②与氧化性酸(如：硝酸、浓硫酸)的反应：常温下，铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时，表面会生成一层致密的氧化膜，阻止了内层铁的继续反应，化学上称之为钝化，属于化学变化；但在加热的条件下铁可以和浓硫酸、浓硝酸反应，如：少量的铁与浓硝酸共热 Fe＋6HNO3(浓)Fe(NO3)3＋3NO2↑＋3H2O a．少量的铁与稀硝酸反应：Fe(少量)＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O 生成的Fe(NO3)3可以和铁继续反应：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2 b．过量的铁与稀硝酸反应：3Fe(过量)＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O (4)与盐溶液反应 ①与硫酸铜溶液的反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu ②与FeCl3溶液的反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2 Fe＋2Fe3+===3Fe2+ 【注意】 ①铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应无论用量多少都生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2 ②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4 5．铁的冶炼：工业炼铁的原理是用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来 (1)设备：炼铁高炉 (2)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等 (3)主要反应 ①还原剂的生成 a．生成CO2：C＋O2CO2 b．生成CO：CO2＋C2CO ②铁的生成：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2 ③炉渣的形成：CaCO3CaO＋CO2↑ CaO＋SiO2CaSiO3 二、铁的氧化物和氢氧化物 1．铁的氧化物 (1)物理性质比较 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 物质类别 碱性氧化物 碱性氧化物 复杂氧化物 颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性) 化合价 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 溶解性 都不溶于水，但都能溶于酸溶液 (2)化学性质 ①稳定性 a．FeO不稳定，在空气中受热易被氧化为Fe3O4：6FeO＋O22Fe3O4 b．Fe2O3和Fe3O4很稳定 ②与非氧化性酸(如：稀盐酸、稀硫酸)的反应 氧化亚铁和氧化铁属于碱性氧化物，与非强氧化性酸反应生成Fe2＋和Fe3＋ a．FeO与盐酸反应：FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O b．Fe2O3与盐酸反应：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O c．Fe3O4与盐酸反