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第九章 铁
第九章 铁
一、铁及其化合物
FeO
Fe —→ Fe3O4 —→ —→
Fe2O3
二、铜、镁及化合物简介
三、炼铁、炼钢
第一部分 铁及其化合物
一、过渡元素
1、包括
1)ⅢB~ⅡB族共10个纵行
2)包括镧系和锕系
3)副族7个和1个第Ⅷ族
4)共68种元素(A:38 O:6)
2、通性
1)全为金属(同一周期过渡元素有许多相似性)
2)金属单质还原性较强
3)常有变价(均以正价形式)
4)水合离子和酸根离子常呈一定的颜色
eg: Fe3+ 棕红色 Fe2+ 浅绿色 Cu2+ 蓝色
MnO4— 紫色 Cr2O7— 橙色 Cr3— 绿色(Cr2+ 蓝色)
5)易形成配合物
3、铁属于过渡元素
1)第Ⅷ族(铁系元素:Fe、Co、Ni)
2)
4、铁的存在
1)含量:O、Si、Al、Fe(地壳中的质量约占5%)(常见金属)
2)均以化合态存在,游离态只能从陨石中得到。
3)铁矿石
磁铁矿:Fe3O4 褐铁矿:mFe2O3 · nH2O
赤铁矿:Fe2O3 凌铁矿:FeCO3
黄铁矿:FeS2
二、铁
1、物性
1)光亮的银白色金属(纯净)(黑色金属)
2)密度:7.86g/cm3(重金属)
3)熔沸点较高(T熔=1808K)
4)纯铁抗蚀力较强,但含杂质易被腐蚀。
5)延展性、导电性、导热性好。
6)铁磁性:能被磁铁吸引和磁化(Fe、Co、Ni)
2、化性
还原性
1)强氧化性—→Fe
①HNO3、H2SO4 (浓)
a. 常温、浓——钝化;加热则反应。
b. 氧化剂足量—→Fe3+
Fe足量 —→ Fe2+
eg: Fe + 4HNO3稀 == Fe(NO3)3 + NO↑+ 2H2O
3Fe + 8HNO3稀 == 3Fe(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O
Ⅰ. —→运用
Ⅱ.
Ⅲ. 例:向含ag HNO3稀中加入bg铁粉充分反应,铁全部溶解,已知有g HNO3被还原,则a:b不可能的是 A
A、1:1 B、3:1 C、4:1 D、9:2
②卤素单质(Cl2、Br2、I2)
Fe ———→ Fe3+
Fe ———→ Fe2+
还原性:I— Fe2+ Br—
Fe2+ + Br2 —→ Fe3+ + Br— (Fe2+ Br—)
Fe3+ + I— —→ I2 + Fe2+ (I— Fe2+)
③O2
a. 铁在干燥空气中与O2反应
b. 铁在潮湿空气中易发生电化腐蚀 4Fe + 2H2O + 3O2 == 2(Fe2O3 · H2O) (铁锈)
c. 铁在纯氧中点燃或灼烧
3Fe + 4O2 ==== Fe3O4(现象:…… 操作:……)
d. 过量的铁在高温下吹入纯氧
2Fe + O2 ==== 2FeO —→ Fe3O4
发散:Fe在纯氧中反应,温度不同,产物不同。
500℃ —→Fe3O4
Fe —→ 500℃ —→Fe2O3
1400℃—→FeO
④H2O
3Fe + 4H2O (g) === Fe3O4 + 4H2↑
发散Ⅰ. 区别Na、Mg、Al与H2O反应
Ⅱ. 反应实验
Ⅲ. 4H2 + Fe3O4 === 3Fe + 4H2O
“引火铁”(易燃、易爆炸)
2)弱氧化剂
Fe Fe2+
Fe + 2Ag+ == 2Ag + Fe2+ (Fe3+) ?
Fe + 2Fe3+ == 3Fe2+
Fe + Cu2+ == Cu + Fe2+
Fe + 2H+ == H2↑+ Fe2+
非氧化性酸(HCl、H2SO4浓)
氧化性:Ag+ Fe3+ Cu2+ H+
3、铁(钢铁)的腐蚀
1)两大类
化学腐蚀:与非电解质接触,直接反应。
电化腐蚀:以原电池反应为依据,存在电解溶液的条件下,铁失电子而腐蚀。
2)电化腐蚀
①腐蚀条件:金属表面形成电解质溶液薄膜。
酸性介质——析氢
酸性较弱或呈中性——吸氧(主要)
②腐蚀原理
a. 析氢:介质形成:
CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3—
原电池形成:Fe (-) —— C(+)
反应:负极:Fe – 2e = Fe2+
正极:2H+ + 2e = H2↑
b. 吸氧:介质形成:空气中O2溶于水膜
反应:负极:Fe – 2e = Fe2+
正极:O2 + 2H2O + 4e = 4OH—
Fe2O3 · nH2O ←— Fe(OH)3 ←— Fe(OH)2
铁锈
三、铁的化合物
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