其失电子情况： Fe-2e^－→Fe²⁺或Fe-3e^－→Fe³⁺。

　　因而铁是中等活动性的金属，具有可变化合价（+2或+3），在学习中，要牢牢抓住铁的变价特征。

　　铁及其重要化合物的转化关系：

　　一、铁的单质化学性质
　　铁是比较活泼的金属，当铁跟弱氧化剂反应时：Fe-2e^－=Fe²⁺；当跟强氧化剂反应时：Fe-3e^－=Fe³⁺。

　　1．铁跟氧气等其它非金属单质的反应：
　　　 3Fe+2O₂Fe₃O₄ 　　（一定要注意产物）
　　　 2Fe+3Cl₂2FeCl₃　　 2Fe+3Br₂=2FeBr₃
　　　 Fe+I₂=FeI₂　　 Fe+SFeS　　　 3Fe+CFe₃C

　　2．铁跟水的反应：2Fe+4H₂OFe₃O₄+4H₂↑（注意产物也是Fe₃O₄）

　　　 在此也可以有意识地总结金属与水反应的基本规律。

　　3．铁跟酸的反应：
　　①与非氧化性酸：Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑

　　②与强氧化性酸：Fe+4HNO₃(稀)=Fe(NO₃)₃+NO↑+2H₂O
　　　铁和冷浓硝酸、冷浓H₂SO₄发生钝化，但在加热条件下，钝化作用立即遭到破坏：
　　　Fe+6HNO₃(浓)Fe(NO₃)₃+3NO₂↑+3H₂O
　　　Fe+6H₂SO₄(浓)Fe₂(SO₄)₃+3SO₂↑+3H₂O

　　4．铁和某些盐溶液的作用：
　　　 Fe+Cu²⁺=Fe²⁺+Cu　 Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺

　　　 这些反应在除杂、鉴别等方面都有一定作用，要理论联系实际，领会和理解反应实质。

　　二、铁的氧化物

铁的氧化物	FeO	Fe3O4	Fe2O3
铁的化合价	+2价	+2价(1/3)，+3价(2/3)	+3价
俗　　称	——	磁性氧化铁	铁红
状态和颜色	黑色固体	黑色晶体	红棕色固体
与H2O的关系	不反应，不溶解
与非氧化性酸的反应	FeO+2H＋=Fe2++H2O　 Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O　 Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
氧化性	高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原
还原性	被热空气氧化成Fe3O4等	可被氧化性酸、盐等氧化	一般不再被氧化
主要用途	——	炼铁	炼铁、作热剂、颜料
说　　明	Fe3O4可以看作由FeO、Fe2O3所组成的化合物，其中是Fe2+，是Fe3+

　　三、铁的氢氧化物
　　1．Fe(OH)₂可由易溶性的亚铁盐跟碱溶液起反应制得。Fe(OH)₂为白色絮状沉淀，易被空气中O₂迅速氧化成Fe(OH)₃。因此，白色絮状沉淀能迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。

　　　 Fe²⁺+2OH^-=Fe(OH)₂↓，4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃

　　　 制备时：
　　　（1）要将滴管口插入硫酸亚铁液面下，再滴入NaOH溶液；

　　　（2）配液时可用加热的方法尽可能除去溶解氧；

　　　（3）可在液面加少许汽油或苯等有机溶剂，以隔绝空气。

　　2．Fe(OH)₃可由易溶性的铁盐跟碱溶液起反应制得。Fe(OH)₃为红褐色沉淀，可溶于强酸，受热易分解。

　　　 Fe³⁺+3OH^-=Fe(OH)₃↓，Fe(OH)₃+3H⁺=Fe³⁺+3H₂O，2Fe(OH)₃Fe₂O₃+3H₂O

　　四、“铁三角”关系：

　　1．
　　 　这三种转化是在有氧化剂的条件下进行的。

　　①Fe→Fe²⁺需要较弱的氧化剂，如S、Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺（稀H₂SO₄、盐酸）等。

　　②Fe→Fe³⁺和Fe²⁺→Fe³⁺需要强的氧化剂：

　　　实现Fe→Fe³⁺，可选用Cl₂、Br₂、浓H₂SO₄(足量)、HNO₃(足量)、KMnO₄等强氧化剂。注意在用浓H₂SO₄或浓HNO₃反应时，需加热，否则Fe钝化。

　　　实现Fe²⁺→Fe³⁺可选用O₂、Cl₂、Br₂、HNO₃、浓H₂SO₄、KMnO₄(H⁺)溶液等。

　　（注意Cl₂与FeBr₂溶液反应情况：①若Cl₂通入FeBr₂溶液，Cl₂不足时，2Fe²⁺+Cl₂=2Fe³⁺+2Cl^-；
　　　　　　　　　　　　　　　　　 ②Cl₂足量时，2Fe²⁺+4Br^-+3Cl₂=2Fe³⁺+2Br₂+6Cl^-。）

　　2．
　　　 这三种转化是在有还原剂存在的条件下进行的。

　　①Fe²⁺→Fe，可选用的还原剂为在金属活动性顺序表中排在铁前的金属（如Zn、Al等），或者用碳、CO、H₂等。K、Ca、Na等活泼金属在溶液中不能完成此转化，因为它们在水溶液中先与水反应。

　　②Fe³⁺→Fe，需用H₂、CO、Al等强还原剂。如炼铁：Fe₂O₃+3CO2Fe+3CO₂，铝热反应：Fe₂O₃+2AlAl₂O₃+2Fe。

　　③Fe³⁺→Fe²⁺，实现此转化可选用的还原剂如Zn、Fe、Al、Cu、H₂S（或S^2-）、I^-、SO₃^2-等。
　　　Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺，2Fe³⁺+Cu=Cu²⁺+2Fe²⁺（铁盐腐蚀印刷电路板），2Fe³⁺+H₂S=2Fe²⁺+S↓+2H⁺，
　　　2Fe³⁺+2I^-=I₂+2Fe²⁺。

　　注意：
　　Fe³⁺S↓，Fe²⁺无变化。

　　五、重点化学实验现象：

　　（注意这些反应的化学方程式和离子方程式）

　　六、Fe²⁺、Fe³⁺的鉴别常用方法：
　　1、KSCN法：加入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液，呈血红色的是Fe³⁺溶液，而Fe²⁺的溶液无此现象。这是鉴别时最常用、最灵敏的方法。Fe³⁺+SCN^-=[Fe(SCN)]²⁺。

　　2．碱液法：取两种溶液分别通入NH₃或加入氨水或碱液，生成红褐色沉淀的是Fe³⁺的溶液，生成白色沉淀并迅速变为灰绿色，{zh1}变成红褐色沉淀的是Fe²⁺的溶液。沉淀颜色变化原因为：4Fe(OH)₂+O₂+2H₂O=4Fe(OH)₃。

　　3．H₂S法：通入H₂S气体或加入氢硫酸，有浅黄沉淀析出的是Fe³⁺溶液，而Fe²⁺溶液不反应。

　　4．淀粉KI试纸法：能使淀粉KI试纸变蓝的是Fe³⁺溶液，Fe²⁺溶液无此现象。

　　5．KMnO₄法：分别加入少量KMnO₄(H⁺)溶液，振荡，能使KMnO₄溶液褪色的是Fe²⁺溶液，不褪色的是Fe³⁺溶液。

　　[典型例题]
　　例1．在含ng HNO₃的稀溶液里加入mg铁粉，铁xx溶解。假设有g HNO₃被还原，则n∶m可能是：（　 ）
　　A、1∶1　　　
　　B、2∶1　　　
　　C、3∶1　　　
　　D、9∶2

　　分析：
　　本题是一道需讨论计算的选择题。要满足题目中所给条件，有三种情况：

　　①Fe足量全部生成Fe(NO₃)₂，则：3Fe+8HNO₃(稀)=3Fe(NO₃)₂+2NO↑+4H₂O， =3

　　②HNO₃足量，Fe都生成Fe(NO₃)₃，则：Fe+4HNO₃(稀)=Fe(NO₃)₃+NO↑+2H₂O， =

　　　若反应产物中既有Fe(NO₃)₂，又有Fe(NO₃)₃，则3<<

　　　通过此题可看出，铁与硝酸反应时，要注意HNO₃的浓度及各自物质的量，条件不同，产物不同，应注意讨论。

　　答案：CD


　　例2．将纯铁丝5.21g溶于过量的稀H₂SO₄，在加热条件下，用2.53gKNO₃去氧化溶液中的Fe²⁺。待反应完成后，NO₃^-只被还原成一种产物。溶液中剩余的Fe²⁺尚需12.0moL 0.3mol/L的KMnO₄溶液将其xx氧化。已知MnO₄^-的还原产物为Mn²⁺，通过计算确定NO₃^-的还原产物为（　 ）
　　A、N₂O　　　
　　B、NO　　　
　　C、NO₂　　　　
　　D、NH₃

　　分析：
　　此题涉及了多个氧化还原反应，如用化学方程式求解，将十分复杂。电子得失守恒法将其化繁为简，此法在氧化还原的判断、计算中有广泛应用。具体解法如下：

　　还原剂是Fe²⁺：Fe²⁺～Fe³⁺～失1e^－，n(失e^－)=n(Fe²⁺)= mol；

　　氧化剂为MnO₄^-和NO₃^-：MnO₄^-～Mn²⁺～5e^－，

　　n(MnO₄^-得e^－)=5n(MnO₄^-)=5×0.012L×0.3mol/L=0.018mol，所以1mol NO₃^-得电子数应为：

　　 =3，∴还原产物为NO。

　　答案：B

　　例3．将27.2g Fe与Fe₂O₃的混合物投入足量的稀H₂SO₄中，反应完毕后，共放出H₂ 2.24L（标况），在溶液中滴入KSCN溶液后不显红色，则混合物中Fe和Fe₂O₃的质量各是多少？

　　分析：
　　根据题目内容，本题所涉及的化学反应有：
　　Fe₂O₃+3H₂SO₄=Fe₂(SO₄)₃+3H₂O，Fe+Fe₂(SO₄)₃=3FeSO₄，Fe+H₂SO₄(稀)=FeSO₄+H₂↑。需要用到的关系式：Fe～H₂，Fe～Fe₂O₃，
　　设Fe₂O₃的物质的量为x，则：
　　Fe　 ～　 Fe₂O₃　　　　 Fe　 ～　 H₂
　　x　　　　　x　　　　 　0.1mol 　　 =0.1mol
　　56(x+0.1)+160x=27.2，　 ∴x=0.1mol，
　　∴m(Fe₂O₃)=16g，m(Fe)=(27.2-16)g=11.2g

　　答案：
　　m(Fe₂O₃)=16g，m(Fe)=11.2g

　　例4．在加热情况下，用足量CO还原7g铁的氧化物组成的混合物，产生气体全部通入足量石灰水中得到12.5g沉淀，此混合物不可能为：（　 ）
　　A、FeO、Fe₂O₃
　　B、FeO、Fe₃O₄C、Fe₂O₃、Fe₃O₄
　　D、FeO、Fe₂O₃、Fe₃O₄

　　分析：
　　平均值法。CO～CO₂～CaCO₃；n(O)=n(CaCO₃)==0.125mol，m(O)=0.125×16=2g，则：n(Fe)= mol，所以 。而FeO： > ，Fe₂O₃： < ，Fe₃O₄： > ，∴B不可能。

　　答案：B

　　[参考练习]
　　1、铜粉放入稀硫酸中加热后无明显现象发生，当加入一种盐后，铜粉的质量减少，溶液是蓝色，同时有气体逸出，该盐是（　 ）
　　A、Fe₂(SO₄)₃　　
　　B、Na₂CO₃　　
　　C、KNO₃　　　
　　D、FeSO₄

　　2、某溶液中含有NH₄⁺、Mg²⁺、Fe²⁺和Al³⁺四种离子，若向其中加入过量氢氧化钠溶液，微热并搅拌，再加入过量盐酸溶液，溶液中大量减少的阳离子有（　 ）
　　A、NH₄⁺ 　　
　　B、Mg²⁺ 　　　
　　C、Fe²⁺　　
　　D、Al³⁺

　　3、把20g铁粉投到盛得一定量的稀HNO₃溶液的烧杯中，HNO₃的还原产物为NO，反应停止后，烧杯中溶液的质量增加了12.27g，此时烧杯中的物质可能是（　 ）
　　①Fe和Fe(NO₃)₃　 　②Fe和Fe(NO₃)₂　　 ③HNO₃和Fe(NO₃)₂　　 ④Fe(NO₃)₂和Fe(NO₃)₃
　　A、①④　　　
　　B、②③　　　
　　C、③④　　　
　　D、②④

　　4、向相同体积的KI、Na₂S和FeBr₂溶液中分别通入适量Cl₂，待充分反应后(Br^－也恰好xx被氧化)，3种溶液消耗Cl₂的体积相同（同温同压下），则KI、Na₂S和FeBr₂溶液的物质的量浓度之比为（　 ）
　　A、1∶1∶2　　　
　　B、1∶2∶3　　　
　　C、6∶3∶2　　　
　　D、2∶1∶3

　　5、向一定量的Fe、FeO、Fe₂O₃的混合物中，加入100mL 1mol/L的盐酸，恰好使混合物xx溶解，放出224mL (标况)气体，所得溶液加KSCN溶液无血红色出现，那么若用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物，能得到铁（　 ）
　　A、11.2g　　　　
　　B、2.8g　　　　
　　C、5.6g　　　
　　D、无法计算

　　6、在FeCl₃与CuCl₂的混合溶液中加入过量的铁粉，反应完毕后，剩余固体的质量恰好与所加铁粉的质量相等，则原混合液中FeCl₃与CuCl₂的物质的量之比为（　 ）
　　A、5∶2　　
　　B、4∶3　　
　　C、2∶7　　
　　D、7∶4

　　7、在Fe(NO₃)₂溶液中滴加浓盐酸，下列叙述正确的是（　 ）
　　A、溶液颜色逐渐变浅　　　　
　　B、浅绿色逐渐变深
　　C、溶液颜色由浅绿色变成黄色　
　　D、溶液颜色不会发生变化

　　[练习答案]
　　1．C

　　2．A、C

　　　 提示：
　　　 Fe²⁺在微热过程中被氧化。

　　3．D

　　　 提示：
　　　 ①若Fe、HNO₃恰好xx反应，
　　　 　则：a. Fe～Fe³⁺～NO　 △m
　　　 　　　　 56 　　　　　　 26
　　　 　　　　 20g 　　　　　　9.3g
　　　 　b. 3Fe～3Fe²⁺～2NO 　△m
　　　 　　 168　　　　　　　　108
　　　　 　 20　　　　 　　　　12.9
　　　 　而9.3<△m=12.27<12.9，∴Fe(NO₃)₂、Fe(NO₃)₃都有。
　　　 ②若都生成Fe³⁺，9.3g<12.27g，所以不可能HNO₃过量。
　　　 ③若都生成Fe²⁺，HNO₃不能过量，而12.9g>12.27g，∴Fe过量，Fe有剩余

　　4．C

　　　 提示：
　　　 用得失电子守恒法较简便。

　　5．B

　　　 提示：
　　　 由Fe元素守恒，最终都成FeCl₂。Fe～FeCl₂～2HCl
　　　 ∴n(Fe)= n(HCl)=×0.1mol=0.05mol，
　　　 ∴m(Fe)=0.05×56g=2.8g

　　6．C

　　7．C