铁和铁的化合物专题(二)

发表于 讨论求助 2021-04-06 16:06:01

  三、Fe2+和Fe3+之间相互转化及检验
  从Fe2+和Fe3+的结构可知:Fe3+通常只有氧化性,Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上述微粒通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应,才能实现不同价态的铁相互转化,如下:
Fe2+→Fe3+
  氧化剂:Cl2、O2、HNO3、KMnO4、H2O2

  还原剂:Fe、Cu、I-、S2-、H2S
  1.学习铁及其化合物的性质要注意:
  (1)抓价态:从铁元素三种价态的相互转化(铁三角关系)去认识铁及其化合物间的氧化—还原反应规律.
  (2)想属类:如铁是一种比较活泼的过渡金属,氧化亚铁、氧化铁为碱性氧化物,氢氧化亚铁、氢氧化铁为不溶性弱碱,氯化铁为强酸弱碱盐,由此去分析理解它们各自所具有的性质.
  2.铁元素的原子在化学反应中,当遇弱氧化剂(如S、H+、Cu2+、I2等)时,铁只能失去最外层的两个电子,而生成+2价铁的化合物,当遇到强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)时,铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成+3价铁的化合物.
  3.具体反应有:
  (1)Fe2+→Fe3+
  ①2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-(在亚铁盐溶液中通入氯气,溶液由浅绿色变为棕黄色)。
  ②4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O(亚铁盐溶液在空气中容易变质,如绿矾露置于空气中则是: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,溶液由浅绿色变棕黄色,在酸性KMnO4溶液滴加FeCl2溶液,溶液由紫红变棕黄。
  ⑤2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
  (2)Fe3+→Fe2+
  ①2Fe3++S2-=2Fe2++S,如在FeCl3溶液中滴加适量的Na2S溶液,溶液变浑浊,滤去沉淀则滤液为浅绿色;如加入过量的Na2S溶液,,则又有黑色沉淀生成(FeS),向Fe3+溶液中通入H2S气体的离子方程式为:2Fe2++H2S=2Fe3++2H++S↓。
  ②2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+
  ③2Fe3++Fe=3Fe2+,在FeSO4溶液中往往要加铁的原因是可以防止Fe2+被氧化为Fe3+。
  ④2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+,电路板的制作是利用FeCl3溶液与裸露的铜反应。
  ⑤2Fe3++2I-=2Fe2++I2
  4.Fe2+和Fe3+的检验
  (1)Fe2+的检验:
  方法一:滴加KSCN溶液,无明显现象,再滴加新制氯水,溶液立即变红色。
  方法二:滴加NaOH溶液,生成白色絮状沉淀,该沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。
  (2)Fe3+的检验:
  方法一:滴加KSCN溶液或NH4SCN溶液,溶液立即变为血红色。
  方法二:滴加NaOH溶液,出现红褐色沉淀。
  1.Fe2+和Fe3+的相互转化
  Fe2+有还原性,高锰酸钾、重铬酸钾、过氧化氢等氧化剂能把它氧化成Fe3+:
  MnO4-+5Fe2++8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
  Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O
  H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O
  在酸性溶液中,空气中的氧也能把Fe2+氧化:
  4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O
  在碱性溶液中,Fe2+的还原性更强,它能把NO3-和NO2-还原成NH3,能把Cu2+还原成金属铜.Fe3+具有氧化性,它能把I-氧化成I2:
  2Fe3++2I-=2Fe2++I2
  在无线电工业上,常利用FeCl3溶液来刻蚀铜,制造印刷线路,它们反应的化学方程式是:
  2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
  因此,铜在氯化铁溶液中能作还原剂,而FeCl3是氧化剂.
  Fe3+在酸性溶液中容易被H2S、SnCl2等还原成Fe2+:
  2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+
  2Fe3++Sn2+=2Fe2++Sn4+
  Fe3+还能被金属铁还原:
  2Fe3++Fe=3Fe2+
  在亚铁盐溶液中加入铁钉可防止Fe2+被氧化为Fe3+.
  2.Fe2+和Fe3+的颜色
  Fe2+在水溶液中通常以水合离子[Fe(H2O)6]2+形式存在,呈淡绿色,并存在下列平衡:
  [Fe(H2O)6]2++H2O=][Fe(H2O)5OH]++H3O+
  这个平衡的pK=9.5,水解的程度很小,溶液近于中性.
  Fe3+在酸性溶液中,通常以淡紫色的[Fe(H2O)6]3+形式存在.三氯化铁以及其他+3价铁盐溶于水后都发生显著的水解,实质是+3价水合铁离子的水解.只有在PH=0左右时,才有[Fe(H2O)6]3+存在(但由于有阴离子的存在,会生成其他的络离子,影响淡紫色的观察).当PH为2~3时,水解趋势很明显.它们的水解平衡如下:
  [Fe(H2O)6]3++H2O][Fe(H2O)5OH]2++H3O+  K=10-3.05


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