考點37鐵和鐵的化合物
1．複習重點
1．鐵單質的化學性質
2．鐵的重要化合物的氧化還原性；
3．fe(ⅱ）、fe(ⅲ)的相互轉化是高考的熱點。
2．難點聚焦
一、鐵的結構和性質
1. 鐵是26號元素，位於第四週期第ⅷ族，屬於過渡元素。
原子結構示意圖：
主要化合價：+2，+3
2.鐵在金屬的分類中屬於黑色金屬，重金屬，常見金屬。純淨的鐵是光亮的銀白色金屬，密度為7.
86g/㎝3,熔沸點高，有較好的導電、傳熱性，能被磁鐵吸引，也能被磁化。還原鐵粉為黑色粉末。
3.鐵是較活潑的金屬元素，在金屬活動性順序表中排在氫的前面。
①跟非金屬反應： 點燃點燃
3fe+2o2 == fe3o4 2fe+3cl2 ==2fecl3fe+s= fes
fe+i2= fei2
②跟水反應： 3fe+4h2o= fe3o4+4h2↑
③跟酸作用：fe+2h+=fe2++h2↑(遇冷濃硝酸、濃硫酸鈍化；與氧化性酸反應不產生h2，且氧化性酸過量時生成fe3+)
④與部分鹽溶液反應：fe+cu2+=fe2++cu fe+2fe3+=3fe2+
3.生鐵與鋼的比較
4.煉鐵和煉鋼的比較
1.過渡元素位於週期表中中部從ⅲb～ⅱb族十個縱行，分屬於第四週期至第七週期。過渡元素都是金屬，又叫過渡金屬。
過渡金屬的密度一般比較大，熔沸點較高，有較高的硬度、較好的延展性和機械加工效能，較好的導電、導熱性能和耐腐蝕性能。
過渡元素的原子最外層電子數不超過兩個，在化學反應中，最外層和次外層都容易失去電子，因此過渡元素有可變化合價。所以當fe與弱氧化劑反應時，只失去最外層上的2個電子，形成fe2+；當fe與強氧化劑反應時，還能進一步失去次外層上的乙個電子，形成fe3+。這就是鐵在其化合物中通常顯+2價或+3價的原因。
則fe發生化學反應能得到+2價還是+3價，需看參加反應的氧化劑的強弱，有時還要看反應物的量之間的關係。
例如：①鐵在o2中燃燒的，一定要在集氣瓶低留有少量的水或一層沙子，防止瓶子被炸裂；②fe與s反應中fe只能失去其最外層的2個電子而變成+2價，反應開始後撤去酒精燈，反應可以繼續進行，說明反應放熱；③fe在cl2中燃燒時不但能失去最外層的2個電子，而且還可失去次外層的1個電子後成+3價，說明氧化性cl2>s；④在高溫時能與c、p、si等化合。
2.鐵的合金
一般地說，含碳量在2%～4.3%的鐵的合金叫做生鐵。生鐵裡除含碳外，還含有矽、錳以及少量的硫、磷等，它可鑄不可煅。根據碳的存在形式可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵和球墨鑄鐵等幾種。
一般地說，含碳量在0.03%～2%的鐵的合金叫做鋼。鋼堅硬有韌性、彈性，可以鍛打、
壓延，也可以鑄造。
鋼的分類方法很多，如果按化學成分分類，鋼可以分為碳素鋼和合金鋼兩大類。碳素鋼就是普通的鋼。合金鋼也叫特種鋼，是在碳素鋼是適當地加入一種或幾種，如錳、鉻、鎳、鎢、銅等合金元素而製成的。
合金元素使合金鋼具有各種不同的特殊效能。
3.煉鐵
(1)反應原理：利用氧化——還原反應，在高溫下，用還原劑(主要是co)把鐵從鐵礦石裡還原出來。
(2)原料：鐵礦石、焦炭、石灰石和空氣
(3)裝置：高爐
(4)生產過程
①還原劑的生成
c+o2 co2 co2+c 2co
②鐵礦石還原成鐵
fe2o3+3co 2fe+3co2↑
③除脈石、爐渣的形成
caco3cao+co2↑
sio2+caocasio3
4.煉鋼
(1)裝置：氧氣頂吹轉爐
(2)主要原料：煉鋼生鐵、生石灰、氧氣。
(3)反應原理：利用氧化還原反應，在高溫下，用氧化劑把生鐵中過多的碳和其它雜質氧化為氣體或爐渣除去。
(4)煉鋼時的主要反應：
①氧化劑的生成，熱能的** 2fe+o22feo
②降低碳的含量 c+feoco+fe
③除去s、p等雜質
④加矽鐵、錳鐵、鋁除剩餘feo——脫氧
2feo+si2fe+sio2
二、鐵的氧化物和氫氧化物
1.鐵的氧化物的比較
2.鐵的氫氧化物的比較
1. fe3o4是複雜的化合物，經研究證明，在fe3o4晶體中有1/3的fe是+2價，有2/3的fe是+3價，可看成feo·fe2o3，實際應寫成fe(feo2)2,即鐵酸亞鐵鹽，不是一般的氧化物。
2.fe(oh)2和fe(oh)3從溶液中析出的現象不同，前者是白色絮狀沉澱，後者是紅褐色沉澱。而fe(oh)2極不穩定，易被氧化成fe(oh)3，反應現象是：
白色→灰綠色→紅褐色。
若要觀察到白色的fe(oh)2沉澱，需要創造以下條件：
（1）排除亞鐵鹽溶液裡的fe3+離子，以免fe3+離子直接與oh-結合生成fe(oh)3。
（2）盡量排除溶液中溶解的氧氣（絕對排除是辦不到的），以減慢生成的fe(oh)2被氧化成fe(oh)3的速度。
反應要用新製備的亞鐵鹽溶液，並放入少量的鐵以防止fe3+離子產生。亞鐵鹽溶液與鹼溶液在混合前分別加熱以排除溶有的空氣，然後，把鹼溶液沿著試管壁加入盛亞鐵鹽溶液的試管中，或把滴管尖嘴直接插入液面下再加入鹼溶液，可觀察到白色絮狀沉澱。
三、fe、fe2+和fe3+之間相互轉化及檢驗
從fe、fe2+和fe3+的結構可知:fe只有還原性，fe3+通常只有氧化性，fe2+既具有氧化性又具有還原性。上述微粒通過跟一定的氧化劑或還原劑發生氧化還原反應，才能實現不同價態的鐵相互轉化，如下圖（常稱為鐵三角）：
fecl2
co fe3+ co o2
zn cu2+ h2 hno3
i-、i2、s al kmno4
cl2、o2、hno3、kmno4、h2o2
fe2+ fe、cu、i-、s2-、h2s fe3+
（溶液為綠色溶液為棕黃色）
1.學習鐵及其化合物的性質要注意：
(1)抓價態：從鐵元素三種價態的相互轉化(鐵三角關係)去認識鐵及其化合物間的氧化—還原反應規律.
(2)想屬類：如鐵是一種比較活潑的過渡金屬，氧化亞鐵、氧化鐵為鹼性氧化物，氫氧化亞鐵、氫氧化鐵為不溶性弱鹼，氯化鐵為強酸弱鹼鹽，由此去分析理解它們各自所具有的性質.
2.鐵元素的原子在化學反應中，當遇弱氧化劑(如s、h+、cu2+、i2等)時，鐵只能失去最外層的兩個電子，而生成+2價鐵的化合物，當遇到強氧化劑(如cl2、br2、hno3等)時，鐵原子可以再失去次外層上的乙個電子而生成+3價鐵的化合物.
3.具體反應有：
（1）fe2+→fe3+
①2fe2++cl2=2fe3++2cl-（在亞鐵鹽溶液中通入氯氣，溶液由淺綠色變為棕黃色）。
②4fe2++o2+4h+=4fe3++2h2o（亞鐵鹽溶液在空氣中容易變質，如綠礬露置於空氣中則是：12feso4+3o2=4fe2(so4)3+2fe2o3）
③3fe2++no3-+4h+=3fe3++2h2o+no↑
④5fe2++mno4-+8h+=5fe3++4h2o+mn2+
如在fecl2溶液中滴加酸性kmno4溶液，溶液由淺綠色變棕黃色，在酸性kmno4溶液滴加fecl2溶液，溶液由紫紅變棕黃。
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