五、Fe及其化合物

 （一）过渡金属简介：

1、组成：周期表中ⅢB—ⅡB（10个纵行），包括镧系、锕系，全为金属。

2、原子结构特点：最外层、次外层、甚至倒数第三层电子均未达到稳定结构

（主族金属只有最外层电子未达到稳定结构）

3、化性：化合价：多有变价

         易形成络合物：如[Fe(SCN)₆]^3-、[Cu(NH₃)₄]²⁺、[Ag(NH₃)₂]⁺等

4、要求：掌握Fe及化合物，了解Cu、Ag、Zn的性质

（二）Fe

1、周期表中位置：第四周期Ⅷ族

2、原子结构：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

3、物性：金属通性，银白金属光泽，密度：7.86g/cm³，熔沸点高，抗蚀力强，

具有铁磁性

说明：Fe在地壳中含量高，金属第二位（O、Si、 Al 、Fe）

纯铁比比生铁熔沸点高，抗蚀力强，为什么？

4、化性：H前金属，有变价，被强氧化剂氧化为 Fe³⁺；被弱氧化剂氧化为Fe²⁺

     （1）与非金属单质：

         a、O₂：  室温下，干燥空气中，不易氧化

                  室温下，潮湿空气中，发生电化腐蚀，最终生成Fe₂O₃

                    点燃：3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄

                  炼钢吹氧：2Fe+ O₂ = 2FeO

b、Cl₂、Br₂：  2Fe+ 3X₂ = 2FeX₃

c、I₂：        Fe + I₂ = FeI₂

d、S：        Fe + S = FeS

（2）酸：a、非氧化性强酸：Fe + 2H⁺ = Fe²⁺ + H₂↑

b、氧化性酸：HNO₃、浓H₂SO₄等

                        常温下：Fe遇浓H₂SO₄、浓HNO₃钝化；

加热反应：氧化产物为Fe ³⁺盐，还原产物为SO₂、NO₂、NO等

               Fe + 4HNO₃ = Fe(NO₃)₃  + NO↑ + 2H₂O

   【说明】1、运输浓H₂SO₄、浓HNO₃的铁罐为何不能碰撞？

          2、清洗运输浓H₂SO₄的铁罐为何严禁烟火？

（3）Fe后盐溶液——置换：Fe + Cu²⁺ = Fe²⁺ + Cu

（4）与水蒸气反应（特性）：3Fe + 4H₂O  = Fe₃O₄ + 4H₂（高温条件）

【说明】1、条件：炽热的铁与水蒸气反应

        2、常温下，铁与水不反应，但会发生吸氧腐蚀：（1）负极：Fe-2e = Fe²⁺

正极：O₂+ 2H₂O+4e=4OH^-；（2）Fe²⁺+ 2OH^- = Fe(OH)₂；（3）4Fe(OH)₂ +O₂

+ 2H₂O = 4Fe(OH)₃ ；（4）2Fe(OH)₃ = Fe₂O₃·xH₂O+ (3-x)H₂O；最终生成铁锈：Fe₂O₃·xH₂O

【小结】铁有变价，遇强一些氧化剂生成+3价，与一些弱氧化剂生成+2价 

5、用途：铁合金：生铁、钢

6、制备：铁的冶炼：   2C(焦炭)+ O₂ = 2CO

Fe₂O₃ + 3CO = 2Fe + 3CO₂

 （三）Fe的氧化物：FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄

【说明】Fe₃O₄为纯净物，可写成：FeO·Fe₂O₃或Fe(FeO₂) ₂——铁酸亚铁

（四）Fe的氢氧化物：Fe(OH)₂ 、Fe(OH)₃：

【练】制备Fe(OH)₂的关键是什么？可采取哪些措施？

      关键：防氧化

措施：配制Fe²⁺盐溶液时：（1）溶解前蒸馏水煮沸（2）加入少量铁粉（3）溶液上层价植物油；NaOH用长胶头滴管，伸入液面下挤出

（五）Fe²⁺和Fe³⁺的盐

【说明】

   1、Fe²⁺的盐具有：弱氧化性，强还原性

（1）氧化性：3Fe²⁺ + 2Al= 3Fe + 2Al³⁺

（2）还原性：Fe²⁺的盐可被Cl₂、Br₂、HNO₃等氧化为Fe³⁺,溶液由浅绿变棕黄色。

            例：FeCl₂中Cl₂：           2Fe²⁺ + Cl₂ = 2Fe³⁺ + 2Cl^-

Fe²⁺ 与NO₃^- (H⁺)不共存：3Fe²⁺ + NO₃^- + 4H⁺ = 3Fe³⁺ + NO↑+ 2H₂O

2、Fe³⁺的盐只有氧化性：，遇Fe、Cu、I^-、H₂S（S^2-）、SO₂(SO₃^2-)等，本身被还原为Fe²⁺，相应还原剂被氧化为：Fe²⁺、Cu²⁺、I₂、S、H₂SO₄(或SO₄^2-)

           例：FeCl₂防氧化加铁粉：  2Fe³⁺ + Fe = 3Fe²⁺；

FeCl₃腐蚀印刷电路板： 2Fe³⁺ + Cu= 2Fe²⁺ + Cu²⁺；

FeCl₃使淀粉KI变蓝：  2Fe³⁺ + 2I^- = 2Fe²⁺ + I₂

FeCl₃溶液中通H₂S：   2Fe³⁺ + H₂S = 2 Fe²⁺ + S↓+ 2H⁺

FeCl₃溶液中通SO₂，再加BaCl₂,有不溶于硝酸的沉淀：

2Fe³⁺ + SO₂ + 2H₂O = 2 Fe²⁺ + SO₄^2-+ 4H⁺

      Ba²⁺+ SO₄^2-=  BaSO₄↓

  3、Fe²⁺和Fe³⁺的除杂：

   （1）Fe²⁺ 含有Fe³⁺：   加铁粉 

   （2）FeCl₃含有FeCl₂ ：  通Cl₂ 

4、Fe²⁺和Fe³⁺的检验：

   5、Fe³⁺的水解：

     （1）FeCl₃溶液有丁达尔现象：Fe³⁺ + 3H₂O         Fe(OH)₃ + 3H⁺

（2）FeCl₃溶液蒸干、灼烧，产物为Fe₂O₃： FeCl₃ + 3H₂O = Fe(OH)₃↓ + 3HCl↑

2Fe(OH)₃= Fe₂O₃ + 3H₂O

（3）FeCl₃滴入沸水，搅拌，得红棕色胶体：FeCl₃ + 3H₂O = Fe(OH)_{3 （胶体）}+ 3HCl↑

6、Fe²⁺和Fe³⁺的离子共存问题：

   7、Fe与稀HNO₃反应的讨论：

（1）HNO₃ 过量时：       Fe + 4HNO₃ = Fe(NO₃)₃  +  NO↑+ 2H₂O

（2）Fe过量时，继续发生：Fe + 2Fe(NO₃)₃= 3Fe(NO₃)₂

                                总：3Fe + 8HNO₃ = 3Fe(NO₃)₂  + 2NO↑+ 4H₂O

即：当n _Fe：n _HNO3∈[1/4，3/8]时，Fe与HNO₃均充分反应，且均有1/4的HNO₃被还原。

   8、其他的Fe盐：

        （1）Fe(NH₄)₂(SO₄)₂，俗称摩尔盐，复盐，常用于氧化还原滴定：Fe²⁺被氧化

（2）Na₂FeO₄：铁酸钠，用于自来水xx和净化

  【练1】印刷电路废液的回收利用（FeCl₃ 、FeCl₂ 、CuCl₂）原理：

【思考1】已知：2Fe²⁺ + Br₂ = 2Fe³⁺ + 2 Br^- ，2Fe³⁺ + 2I^- = 2Fe²⁺ + I₂，向含amolFeBr₂和bmolFeI₂的溶液中通Cl₂，设通入Cl₂的物质的量为x，填写下表：

【思考2】Fe、Cu、 Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺的讨论：

已知：2Fe³⁺ + Fe = 3Fe²⁺；2Fe³⁺ + Cu= 2Fe²⁺ + Cu²⁺

则：（1）溶液中有Fe³⁺，还有（           ），无（          ）

（2）有Fe剩余时，还有（           ），无（          ）

（3）有Cu、Cu²⁺时，还有（           ），无（          ）

（4）有Fe³⁺、Cu²⁺时，还有（           ），无（          ）

（5）有Cu剩余时，还有（           ），无（          ）可能（       ）

（6）有Cu²⁺时，还有（           ），无（          ）可能（       ）