“鐵三角”及其應(yīng)用
河北省宣化縣第一中學(xué) 欒春武 郵編 075131
欒春武:中學(xué)高級教師,河北省化學(xué)學(xué)會會員。市骨干教師、市優(yōu)秀班主任、模范教師、優(yōu)秀共產(chǎn)黨員、勞動模范、縣十佳班主任。
在學(xué)習(xí)鐵及其化合物的性質(zhì)時,鐵的變價特征是其性質(zhì)的重點和難點,不但要掌握Fe3+具有氧化性,F(xiàn)e具有還原性,F(xiàn)e2+ 既有氧化性又有還原性的基礎(chǔ)知識,還要掌握鐵及其化合物的重要性質(zhì)以及它們的之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系,鐵的重要化合物包括鐵的各種氧化物、氫氧化物、鐵的鹽、亞鐵鹽等。鐵的氧化物具有堿性氧化物的通性,是煉鐵的主要原料。鐵的氫氧化物有Fe(OH)2、Fe(OH)3兩種,它們都是不溶于水的弱堿,其中Fe(OH)2還具有較強的還原性。鐵鹽(Fe3+)具有較強的氧化性,亞鐵鹽(Fe2+)具有較強的還原性;Fe3+與SCN-反應(yīng)生成Fe(SCN)3,溶液變成血紅色,由于Fe2+與SCN-不顯血紅色,利用Fe3+的這一特征反應(yīng),可以檢驗Fe3+。在一定的條件下Fe3+、 Fe2+、Fe之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系,我們可以用如圖(鐵三角)表示。
一、Fe和Fe2+的相互轉(zhuǎn)化
從轉(zhuǎn)化圖上可以看出:Fe與弱氧化劑(S、I2、Cu2+、Ag+、非氧化性酸等)反應(yīng)時生成+2價鐵的化合物,+2價鐵的化合物與強還原劑或在高溫下與碳、鋁、鎂、CO等反應(yīng)時,可以被還原成單質(zhì)鐵。
二、Fe和Fe3+的相互轉(zhuǎn)化
從轉(zhuǎn)化圖上可以看出:Fe與強氧化劑(Cl2、Br2、熱的濃H2SO4、HNO3等)反應(yīng)時生成+3價鐵的化合物;+3價鐵的化合物與強還原劑碳、鋁、H2、CO等反應(yīng)時,可以被還原成單質(zhì)鐵;鐵與O2、H2O(g)反應(yīng)時,生成物中既有+2價的鐵,又有+3價的鐵。
三、Fe2+和Fe3+的相互轉(zhuǎn)化
從轉(zhuǎn)化圖上可以看出:Fe2+與強氧化劑(Cl2、Br2、O2、HNO3、H2O2、MnO4-)反應(yīng)時被氧化成Fe3+;Fe3+與還原劑(Zn、Fe、Cu、I-、H2S、SO2、SO32-)作用時有生成Fe2+。
在相同的條件下,一般來說:氧化性:Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+,還原性:S2->I->Fe2+>Br->Cl-。
例如:在FeCl3和CuCl2的混合溶液中,加入一定量的鐵粉,完全反應(yīng)后,溶液中一定存在的陽離子是Fe2+。如果反應(yīng)后有固體剩余,則溶液中一定無Fe3+,一定有Fe2+;如果反應(yīng)后剩余的固體只有Cu,則溶液中一定無Fe3+,一定有Fe2+,可能有Cu2+;如果反應(yīng)后剩余的固體為Fe和Cu,則溶液中一定無Fe3+和Cu2+,一定有Fe2+。
再如:在FeBr2溶液中通入一定量Cl2時,反應(yīng)的情況分析:向FeBr2溶液通入少量Cl2時:2Fe2++ Cl2 === 2Fe3++ 2Cl-;向FeBr2溶液通入足量Cl2時:2Fe2++ 4Br- + 3Cl2 === 2Fe3++ 2Br2 + 6Cl-,當(dāng)向含有1 mol FeBr2的溶液通入1 mol Cl2時,F(xiàn)e2+全部被氧化,Br- 部分被氧化:2Fe2++ 2Br- + 2Cl2 === 2Fe3++ Br2 + 4Cl-,(向FeI2溶液中通入少量Cl2,則I-先被氧化,F(xiàn)e2+后被氧化)。
四、判斷離子的共存
(1)Fe3+與S2-、HS-、I-因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。
(2)Fe2+與酸性溶液中的NO3-、ClO-、MnO4-等離子因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。
(3)Fe2+、Fe3+與CO32-、AlO2-、HCO3-等離子因發(fā)生雙水解而不能大量共存。