Question

关于铁及其化合物的知识全解　急求

尤其是有2013名师导学化学的考点集训的第八课时的答案

Answer 1

铁是一种化学元素，它的化学符号是Fe，它的原子序数是26，是最常用的金属。它是过渡金属的一种。是地壳含量第二高的金属元素。中国是最早发现和掌握炼铁技术的国家。1973年在中国河北省出土了一件商代铁刃青铜钺，表明中国劳动人民早在3300多年以前就认识了铁，熟悉了铁的锻造性能，识别了铁与青铜在性质上的差别，把铁铸在铜兵器的刃部，加强铜的坚韧性。经科学鉴定，证明铁刃是用陨铁锻成的。随着青铜熔炼技术的成熟，逐渐为铁的冶炼技术的发展创造了条件。人体中也含有铁。另外，铁还常被用做姓氏等。
铁的相对原子质量 56，铁的密度为7.9克/立方厘米。
　　铁活泼，为强还原剂，化合价有0、+2、+3、+6，最常见的价态是+2和+3。在室温下，铁几乎不能从水中置换出氢气，在500℃以上反应速度增大。
　　铁在干燥空气中很难跟氧气反应，但在潮湿空气中很容易发生电化学腐蚀，若在酸性气体或卤素蒸气氛围中腐蚀更快。铁可以从溶液中还原金、铂、银、汞、铜或锡等离子。
　　铁的比热容0.46×10^3J/(kg·℃），每千克铁温度升高一摄氏度吸收热量0.46×10^3J 。　熔点： 1535°C，　沸点： 2750°C.。色泽 ：纯铁具有银白色金属光泽， 状态： 固体 ，硬度： 质软 ，密度 ：7.8g/cm3 ，延展性良好，传导性（导电、导热）好 。纯铁的熔点应该是1534℃，不过如果是铁与其他金属的合金或者是掺有杂质的铁，熔点会改变的，具体得看杂质或者合金的性质了。
铁是地球上分布最广、最常用的金属之一，约占地壳质量的5.1%，居元素分布序列中的第四位，仅次于氧、硅和铝。
　　在自然界，游离态的铁只能从陨石中找到，分布在地壳中的铁都以化合物的形式存在。铁的主要矿石有：赤铁矿Fe2O3，含铁量在50%~60%之间；磁铁矿Fe3O4，含铁量60%以上，有亚铁磁性，此外还有褐铁矿Fe2O3?nH2O、菱铁矿FeCO3和黄铁矿FeS2，它们的含铁量低一些，但比较容易冶炼。中国的铁矿资源非常丰富，著名的产地有湖北大冶、东北鞍山等。
　　华北地区的铁矿主要分布
铁的电子构型为（Ar)3d64s2，氧化态有0、+2、+3、+4、+5、+6。铁的化学性质活泼，为强还原剂，在室温条件下可缓慢地从水中置换出氢，在500℃以上反应速率增高：
　　3Fe+4H2O（g）===Fe3O4+4H2↑
　　此反应可在两种情况下进行。　
　　1.Fe和高温水蒸气反应，此时，生成氢气一般不带气体符号。
　　2.将灼热的铁迅速扔进冷水。这就是淬火。这时要加气体符号。
　　铁在干燥空气中很难与氧发生作用，但在潮湿空气中很易腐蚀，若含有酸性气或卤素蒸气时，腐蚀更快。铁可从溶液中还原金、铂、银、汞、铋、锡、镍或铜等离子，如：
　　CuSO4+Fe===FeSO4+Cu
　　铁溶于非氧化性的酸如盐酸和稀硫酸中，形成二价铁离子并放出氢气；在冷的稀硝酸中则形成三价铁离子和硝酸铵：
　　Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
　　（2 Fe+6H2SO4（浓）===Fe2（SO4)3+3SO2↑+6H2O）
　　4Fe+10HNO3===4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O
　　铁溶于热的或较浓的硝酸中，生成硝酸铁并释放出氮的氧化物。在浓硝酸或冷的浓硫酸中，铁的表面形成一层氧化薄膜而被钝化。铁与氯在加热时反应剧烈（2Fe+3Cl2===2FeCl3）。铁也能与硫、磷、硅、碳直接化合。铁与氮不能直接化合，但与氨作用，形成氮化铁Fe2N。
　　铁的最重要的氧化态是+2和+3。二价铁离子呈淡绿色，在碱性溶液中易被氧化成三价铁离子。三价铁离子的颜色随水解程度的增大而由黄色经橙色变到棕色。纯净的三价铁离子为淡紫色。二价和三价铁均易与无机或有机配位体形成稳定的配位化合物，如 Phen为菲罗林，配位数通常为6。零价铁还可与一氧化碳形成各种羰基铁，如Fe(CO)5、Fe2(CO)9、Fe3(CO)12。羰基铁有挥发性，蒸气剧毒。铁也有+4、+5、+6价态的化合物，但在水溶液中只有+6价的。
　　化合物 主要有两大类：亚铁Fe（Ⅱ）和正铁Fe（Ⅲ）化合物，亚铁化合物有氧化亚铁(FeO）、氯化亚铁（FeCl2）、硫酸亚铁（FeSO4）、氢氧化亚铁{Fe(OH)2}等；正铁化合物有三氧化二铁(Fe2O3）、三氯化铁（FeCl3）、硫酸铁{Fe2(SO4)3}、氢氧化铁{Fe(OH)3}等。
　　如在亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6&#93；·3H2O（俗名：黄血盐）和铁氰化钾K3[Fe(CN)6&#93；（俗名：赤血盐）中。铁与环戊二烯的化合物二茂铁，是一种具有夹心结构的金属有机化合物。
氧化铁，别名磁性氧化铁红；高导磁率氧化铁；烧褐铁矿；烧赭上；铁丹；铁粉，红粉；威尼斯红（主要成分为氧化铁）,三氧化二铁。化学式Fe2O3，溶于盐酸，为红棕色粉末。其红棕色粉末为一种低级颜料，工业上称氧化铁红，用于油漆、油墨、橡胶等工业中，可做催化剂，玻璃、宝石、金属的抛光剂，可用作炼铁原料。
稳定，溶于盐酸、稀硫酸生成+3价铁盐。
难溶于水，不与水反应。溶于酸，与酸反应。不与NaOH反应。
高温下被CO、H₂、Al、C、Si等还原。
　　Fe2O3+2Al=高温=2Fe+Al2O3
　　Fe2O3+3CO=高温=2Fe+3CO2
　　2Fe2O3+3C=高温=4Fe+3CO2↑
氧化铁与酸反应生成铁盐和水：
　　铝热反应
　　铝与氧化铁混合后加热，组成铝热剂和铁：
　　碳还原性
　　氧化铁可以与碳混合后加热，铁和二氧化碳提取出来：
FeSO4+2NaOH→Fe(OH)2+Na2SO4 4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)2↓ 4FeSO4+4H2O+O2→2Fe2O3↓+4H2SO4 Fe+H2SO4→FeSO4+H2↑ 将一定量的5%硫酸亚铁溶液迅速与过量氢氧化钠溶液反应（要求碱过量 0.04～0.08g/ml)，在常温下通入空气，使之全部变为红棕色的氢氧化铁胶体溶液，作为沉积氧化铁的晶核。以上述晶核为载体，以硫酸亚铁为介质，通入空气，在75～85℃，在金属铁存以下，硫酸亚铁与空气中氧气作用生成三氧化二铁（即铁红）沉积在晶核上，溶液中的硫酸根又与金属铁作用重新生成硫酸亚铁，硫酸亚铁再被空气氧化成铁红继续沉积，这样循环至整个过程结束，生成氧化铁红。
　　在空气中灼烧亚铁化合物或氢氧化铁等可得三氧化二铁。
　　4Fe3O4+O2=6Fe₂O3（条件是高温）
　　在潮湿的空气中，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，这层水膜里含有少量的H+和OH-，还溶解了氧气，结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液，它跟钢铁里的铁和少量的碳（因钢铁不纯）恰好形成无数微小的原电池。在这些原电池里，铁是负极，碳是正极。铁失去电子而被氧化：
　　负极：2Fe-4e-=2Fe2+
　　正极：2H2O+O2+4e-=4OH-
　　电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。
　　在此之后继续反应：
　　Fe2+2OH-=Fe(OH)2
　　4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
　　2Fe(OH)3+nH2O=Fe2O3·nH2O+3H2O
　　在初中的化学里，可用盐酸(HCl)来除铁锈。
　　方程式为：Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O

Answer 2

第八单元 金属和金属材料
一、金属材料
1、金属材料
纯金属（90多种）
合金 （几千种）
2、金属的物理性质： （1）常温下一般为固态（汞为液态），有金属光泽。
（2）大多数呈银白色（铜为紫红色，金为黄色）
（3）有良好的导热性、导电性、延展性
3、金属之最：
（1）铝：地壳中含量最多的金属元素 （2）钙：人体中含量最多的金属元素
（3）铁：目前世界年产量最多的金属（铁>铝>铜） （4）银：导电、导热性最好的金属（银>铜>金>铝）
（5）铬：硬度最高的金属 （6）钨：熔点最高的金属
（7）汞：熔点最低的金属 （8）锇：密度最大的金属
（9）锂 ：密度最小的金属
4、金属分类：
黑色金属：通常指铁、锰、铬及它们的合金。
重金属：如铜、锌、铅等
有色金属 轻金属：如钠、镁、铝等 (有色金属：通常是指除黑色金属以外的其他金属。)
5、合金：由一种金属跟其他一种或几种金属（或金属与非金属）一起熔合而成的具有金属特性的物质。
★：一般说来，合金的熔点比各成分低，硬度比各成分大，抗腐蚀性能更好
合金
铁的合金
铜合金
焊锡
钛和钛合金
形状记忆金属
生铁
钢
黄铜
青铜:
成分
含碳量
2%~4.3%
含碳量
0.03%~2%
铜锌
合金
铜锡
合金
铅锡
合金

钛镍合金
备注
不锈钢：含铬、镍的钢
具有抗腐蚀性能
紫铜为纯铜
熔点低

注：钛和钛合金：被认为是21世纪的重要金属材料，钛合金与人体有很好的“相容性”，因此可用来制造人造骨等。
（1）熔点高、密度小
优点 （2）可塑性好、易于加工、机械性能好
（3）抗腐蚀性能好
二、金属的化学性质
1、大多数金属可与氧气的反应
2、金属 + 酸 → 盐 + H2↑
3、金属 + 盐 → 另一金属 + 另一盐（条件：“前换后，盐可溶”）
Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4 (“湿法冶金”原理)
三、常见金属活动性顺序：
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au
金属活动性由强逐渐减弱
在金属活动性顺序里：
（1）金属的位置越靠前，它的活动性就越强
（2）位于氢前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸中的氢（不可用浓硫酸、硝酸）
（3）位于前面的金属能把位于后面的金属从它们的盐溶液中置换出来。（除K、Ca、Na、Ba）
四、金属资源的保护和利用
1、铁的冶炼
（1）原理：在高温下，利用焦炭与氧气反应生成的一氧化碳把铁从铁矿石里还原出来。
3CO + Fe2O3高温2Fe + 3CO2
（2）原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气
常见的铁矿石有磁铁矿（主要成分是Fe3O4 ）、赤铁矿（主要成分是Fe2O3 ）
（3）主要设备：高炉
2、铁的锈蚀
（1）铁生锈的条件是：铁与O2、水接触（铁锈的主要成分：Fe2O3）
（铜生铜绿的条件：铜与O2、水、CO2接触。铜绿的化学式：Cu2(OH)2CO3）
（2）防止铁制品生锈的措施：
①保持铁制品表面的清洁、干燥
②表面涂保护膜：如涂油、刷漆、电镀、烤蓝等
③制成不锈钢
铁锈很疏松不能阻碍里层的铁继续与氧气、水蒸气反应，因此铁制品可以全部被锈蚀。因而铁锈应及时除去。
而铝与氧气反应生成致密的氧化铝薄膜，从而阻止铝进一步氧化，因此，铝具有很好的抗腐蚀性能。
3、金属资源的保护和利用:
保护金属资源的途径：
① 防止金属腐蚀 ②回收利用废旧金属
③合理开采矿物 ④寻找金属的代用品
意义：节约金属资源，减少环境污染
四、置换反应
1、定义：由一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应。
2、通式：A+BC=B+AC
3、常见类型
①金属与酸反应：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2↑
②金属与化合物溶液反应：Fe + CuSO4 == Cu + FeSO4
③非金属与金属氧化物的反应：C+2CuO 高温 2Cu+CO2↑
④金属单质与非金属氧化物的反应：2Mg+CO2点燃2MgO+C
⑤非金属单质与非金属氧化物的反应：C+H2O(气体)高温CO+H2
五、含杂质化学反应的计算
该物质的质量=不纯物质的质量×该物质的质量分数（纯度）
杂质质量=混合物的质量-该物质的质量

Answer 3

哇塞，搞嘛啊