7．铁及其化合物之间的转化关系：

6．进行铁及其化合物的计算时应注意的事项：

(1)铁元素有变价特点，要正确判断产物；

(2)铁及其化合物可能参加多个反应，要正确选择反应物及反应的化学方程式；

(3)反应中生成的铁化合物又可能与过量的铁反应，因此要仔细分析铁及其化合物在反应中是过量、适量，还是不足量；

(4)当根据化学方程式或离子方程式计算时，找出已知量与未知量的关系，列出方程式或方程式组；

(5)经常用到差量法、守恒法．

5．Fe²⁺、Fe³⁺的检验

(1)Fe²⁺的检验方法：

①含有Fe²⁺的溶液呈浅绿色；

②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生白色絮状沉淀，露置在空气中一段时间后，沉淀变为灰绿色，最后变为红褐色，说明含Fe²⁺．

③向待检液中先滴加KSCN溶液，无变化，再滴加新制的氯水，溶液显红色，说明含Fe²⁺．有关的离子方程式为：

2Fe²⁺ + Cl₂ ＝ 2Fe³⁺ + 2Cl^－　　　　 Fe³⁺ + 3SCN^－ ＝ Fe(SCN)₃

(2)Fe³⁺的检验方法：

①含有Fe³⁺的溶液呈黄色；

②向待检液中滴加NaOH溶液或氨水，产生红褐色沉淀，说明含Fe³⁺．

③向待检液中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明含Fe³⁺．

④向待检液中滴加苯酚溶液，溶液呈紫色，说明含Fe³⁺

4．+2价铁的化合物与+3价铁的化合物的相互转换

例如：2Fe³⁺ + Fe ＝ 3Fe²⁺

应用：①除去亚铁盐(含Fe²⁺)溶液中混有的Fe³⁺；②亚铁盐很容易被空气中的O₂氧化成铁盐，为防止氧化，可向亚铁盐溶液中加入一定量的铁屑．

例如：2Fe²⁺+ Cl₂＝2Fe³⁺+ 2Cl^－

应用：氯化铁溶液中混有氯化亚铁时，可向溶液中通入足量氯气或滴加新制的氯水，除去Fe²⁺离子．

Fe²⁺ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Fe³⁺

例1　 制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”：发生的反应为2FeCl₃+Cu＝2FeCl₂+CuCl₂向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是 　　 A.烧杯中有铜无铁　　　　　　　　　 　　　　　　　B.烧杯中有铁无铜 　 　C.烧杯中铁、铜都有　　　　　　　　 　　　　　　　D.烧杯中铁、铜都无

思路分析：向盛有FeCl₃溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，由于Fe的还原性比Cu强，Fe³⁺首先应与Fe反应，如果Fe³⁺有剩余，剩余的Fe³⁺再与Cu反应。铁粉未反应完时铜粉就不会被氧化，所以不可能出现烧杯中有铁无铜的现象，故应选B。其他三个选项的情况都可能再现。当FeCl₃过量或恰好完全反应时，Fe、Cu均无剩余，即选项D，反应后溶液中有Fe³⁺、Fe²⁺、Cu²⁺或Fe²⁺、Cu²⁺。当FeCl₃不足量时，有两种情况：①Fe粉有剩余，则Cu尚未参加反应，即选项C，反应后溶液中只有Fe²⁺(不考虑H⁺、OH^-)；②铁粉无剩余，则Cu反应了一部分或尚未参加反应，即选项A，反应后溶液中有Fe²⁺、Cu²⁺或只有Fe²⁺。答案：B

方法要领：此题涉及氧化还原反应的一个规律：当一种氧化剂氧化几种还原剂时，首先氧化最强的还原剂，待最强的还原剂完全氧化后，多余的氧化剂再依次氧化次强的还原剂。一种还原剂还原几种氧化剂时与此类似。

金属越活泼，还原性越强，不过对变价金属所形成的中间价态的阳离子与高价态的阳离子其氧化性是不同的。常见的金属阳离子氧化性顺序为：

K⁺<Na⁺<Mg²⁺<Al³⁺<Zn²⁺<Fe²⁺<Cu²⁺<Fe³⁺<Hg²⁺<Ag⁺

由上表知，Fe³⁺的氧化性比Cu²⁺强，才会发生题中介绍的印刷电路腐蚀原理的反应。

例2　 在由Fe、FeO、和Fe₂O₃组成的混合物中加入100mL2mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，并放出448mL气体(标准状况)，此时溶液中无Fe³⁺离子，则下列判断正确的是(1997年上海高考题)

A.混合物里3种物质反应时消耗盐盐酸的物质的量浓度之比为1:1:3

B.反应后所得溶液中的Fe²⁺离子与Cl^-离子的物质的量浓度之比为1:2

C.混合物里，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe₂O₃的物质的量多

D.混合物里，Fe₂O₃的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多

思路分析：根据题意，n(HCl)=0.2mol，生成n(H₂)=0.448L/22.4L.mol^-1=0.02mol。

因氧化性：Fe³⁺>H⁺，所以Fe先与Fe³⁺反应后再还原H⁺，由Fe+2Fe³⁺=3Fe²⁺(1molFe还原1mol Fe₂O₃)，和Fe与H⁺反应放出H₂，可知n(Fe)>n(Fe₂O₃)；由反应后溶液中溶质全为FeCl₂知，n(Fe²⁺):n(Cl^-)=1:2；至于混合物中Fe、Fe₂O₃及FeO之间量的关系，无从知道。

答案：B、C

3．铁的氢氧化物：

思考：①实验中为什么要用新制的硫酸亚铁溶液？

(防止硫酸亚铁被空气中的氧气氧化而影响效果)

②怎样才能使Fe²⁺溶液长时间保存？

(在配制溶液时，要加入少量铁粉防止氧化，加入少量对应酸抑制水解)

③实验中为什么要将滴管尖端插入试管里溶液底部，慢慢挤出氢氧化钠溶液

(氢氧化亚铁极易被氧化，溶解在水中的少量的氧气都能将它氧化成氢氧化铁，所以按一般强碱与弱酸盐反应制弱碱的操作很难得到。要制得白色溶液必须用加热煮沸过的蒸馏水(以减少溶解在水中的氧气)临时配制硫酸亚铁溶液，最好在溶液中再滴几滴植物油以避免硫酸亚铁溶液与空气接触，准备加入的氢氧化钠溶液也要先加热煮沸，并且滴管尖嘴要伸入硫酸亚铁溶液的底部再慢慢挤，以防止带入氧气)

2．铁的氧化物：

铁的氧化物有三种：氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁

注意：①FeO与非氧化性酸相遇时，发生复分解反应，生成亚铁盐；但与强氧化性酸相遇，Fe²⁺被氧化成Fe³⁺，生成铁盐

②Fe₃O₄在三种氧化物中最为稳定，一般不与酸、碱和氧气反应，所以在铁的表面若能形成Fe₃O₄膜，便能起到保护作用，防止生锈。Fe₃O₄是一种复杂的氧化物，它不属于碱性氧化物，可以写成FeO·Fe₂O₃的形式有+2、+3 价

③FeO、Fe₂O₃是碱性氧化物

④空气中：6FeO + O₂ = 2Fe₃O₄

1．单质铁的性质：

(1)物理性质

银白色光泽、密度大，熔沸点高，延展性、导电、导热性较好、能被磁铁吸引。

(2)化学性质

铁是较活泼的金属，铁原子的最外层电子数为2个，可失去2个或3个电子而显+2价或+3价，但+3价的化合物较稳定。

①与非金属反应：

3Fe + 2O₂Fe₃O₄

2Fe + 3C1₂2FeCl₃

说明　 铁丝在氯气中燃烧时，生成棕黄色的烟，加水振荡后，溶液显黄色．

Fe + SFeS

说明　 铁跟氯气、硫反应时，分别生成+2价和+3价的铁，说明氧化性：氯气＞硫．

②与水反应：

a．在常温下，在水和空气中的O₂、CO₂等的共同作用下，Fe易被腐蚀(铁生锈)．

b．在高温下，铁能与水蒸气反应生成H₂：3Fe + 4H₂O(g) Fe₃O₄ + 4H₂

③与酸反应：

a．与非氧化性酸(如稀盐酸、稀H₂SO₄等)的反应．例如： Fe + 2H⁺ ＝ Fe²⁺ + H₂↑

b．铁遇到冷的浓H₂SO₄、浓HNO₃时，产生钝化现象，因此金属铁难溶于冷的浓H₂SO₄或浓HNO₃中．

④与比铁的活动性弱的金属的盐溶液发生置换反应．例如： Fe + Cu²⁺ ＝ Fe²⁺ + Cu

归纳：铁的化学性质及在反应后的生成物中显+2价或+3价的规律如下；

铁位于第四周期第Ⅷ族，原子结构示意图为：

电子排布式为：1s²2s²2p⁶3s²3p⁶3d⁶4s²

铁是地壳中最丰富的元素之一，含量为4.75%，在金属中仅次于铝。铁分布很广，能稳定地与其他元素结合，常以氧化物的形式存在，有赤铁矿(主要成分是Fe₂O₃)、磁铁矿(主要成分是Fe₃O₄)、褐铁矿(主要成分是Fe₂O₃·3H₂O)、菱铁矿(主要成分是FeCO₃)、黄铁矿(主要成分是FeS₂)、钛铁矿(主要成分是FeTiO₃)等。土壤中也含铁1%-6%。铁是活泼的过渡元素。

在一条平直的南北方向的公路上，有甲、乙两辆汽车顺序向北行驶，甲车比乙车快。问：(1)以什么为参照物，两辆车均向北运动？

　 (2)若以甲车为参照物，乙车向什么方向运动？

　 (3)若以乙车为参照物，甲车向什么方向运动？

　 　(4)以什么为参照物，两辆车均向南运动。

6、有两座相距S=1000m的大山，有人在两座大山之间大喊一声，先后听到由两山传来的两个回声，时间相隔4s，设声速V=340m/s。求这个人到两山的距离为多少？