【种花家务·化学】3-5-02铁的化合物——『数理化自学丛书6677版』

2023-02-21 10:16 作者:山嵓 0人读过 | 我要投稿

【阅前提示】本篇出自『数理化自学丛书6677版』，此版丛书是“数理化自学丛书编委会”于1963-1966年陆续出版，并于1977年正式再版的基础自学教材，本系列丛书共包含17本，层次大致相当于如今的初高中水平，其最大特点就是可用于“自学”。当然由于本书是大半个世纪前的教材，很多概念已经与如今迥异，因此不建议零基础学生直接拿来自学。不过这套丛书却很适合像我这样已接受过基础教育但却很不扎实的学酥重新自修以查漏补缺。另外，黑字是教材原文，彩字是我写的备注。

【山话嵓语】『数理化自学丛书』其实还有新版，即80年代的改开版，改开版内容较新而且还又增添了25本大学基础自学内容，直接搞出了一套从初中到大学的一条龙数理化自学教材大系列。不过我依然选择6677版，首先是因为6677版保留了很多古早知识，让我终于搞明白了和老工程师交流时遇到的奇特专业术语和计算模式的来由。另外就是6677版的版权风险极小，即使出版社再版也只会再版80年代改开版。我认为6677版不失为一套不错的自学教材，不该被埋没在故纸堆中，是故才打算利用业余时间，将『数理化自学丛书6677版』上传成文字版。

第五章铁

§5-2铁的化合物

【01】这一节里我们将研究铁的氧化物、氢氧化物、铁的盐类以及铁盐的检验。

【02】在上一节【山注，化3-5-01第05段，传送门CV21946468】里我们已经知道，铁跟别的物质起反应通常会失去2个或3个电子，因此，铁能形成+2价和+3价的两类化合物，下面所研究的铁的氧化物、氢氧化物和盐类中，各都有+2价和+3价的两类化合物。

铁的氧化物

【03】铁的氧化物有氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁三种。铁在空气里灼热或在氧气里燃烧时，都有黑色的氧化亚铁FeO伴同红色的氧化铁Fe₂O₃生成：

【04】氧化亚铁跟氧化铁会结合生成暗褐色的四氧化三铁Fe₃O₄。在锤击赤热的铁时，生成的“铁渣”就是Fe₃O₄。赤热的铁跟水蒸气反应时，也生成Fe₃O₄（§5-1）【山注，化3-5-01第07段，传送门CV21946468】。

【05】氧化铁在高温下跟氢气或一氧化碳反应，会生成氧化亚铁：

【06】铁的氧化物都不溶于水，和水不发生反应.但它们都是碱性氧化物，能跟酸起反应生成盐。例如：

$%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A%5Cbegin%7Beqnarray%7D%0AFeO%2BH_2SO_4%26%26%3DFeSO_4%2BH_2O%5C%5C%0AFe_2O_3%2B6HCl%26%26%3D2FeCl_3%2B3H_2O%0A%5Cend%7Beqnarray%7D$

铁的氢氧化物

【07】与氧化亚铁和氧化铁相对应的碱是氢氧化亚铁Fe(OH)₂和氢氧化铁Fe(OH)₃。这二种氢氧化物都可用相应的可溶性铁盐跟碱溶液反应而制得。如亚铁盐（即+2价的铁盐）溶液跟碱溶液起反应，就生成氢氧化亚铁的沉淀。例如：

$FeSO_4%2B2NaOH%3DFe(OH)_2%E2%86%93%2BNa_2SO_4$

【08】用简化离子方程式表示：

$Fe%5E%7B%2B%2B%7D%2B2OH%5E-%3DFe(OH)_2%E2%86%93%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91$

【09】氢氧化亚铁是絮状的白色沉淀，在空气里很快地被氧化，先变成淡蓝色，再变成淡绿色，最后变成红褐色的氢氧化铁：

$4Fe(OH)_2%2BO_2%2B2H_2O%3D4Fe(OH)_3$

【10】铁盐（即+3价的铁盐）溶液跟碱溶液起反应，就生成氢氧化铁的絮状红褐色沉淀。例如：

$FeCl_3%2B3NaOH%3DFe(OH)_3%E2%86%93%2B3NaCl%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91$

【11】用简化离子方程式表示：

$Fe%5E%7B%2B%2B%2B%7D%2B3OH%5E-%3DFe(OH)_3%E2%86%93%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91$

【12】氢氧化铁受热，会失水而生成红色的氧化铁粉末：

$2Fe(OH)_3%5Cmathop%7B%3D%5C!%3D%7D%5Climits%5E%7B%E5%8A%A0%E7%83%AD%7DFe_2O_3%2B3H_2O$

【13】氢氧化亚铁和氢氧化铁都是不溶于水的碱。

铁的盐类

【14】铁由于它的化合价的不同而生成两种盐类：+2价铁盐类（亚铁盐）和+3价铁盐类（铁盐）。较重要的铁的盐类有硫酸亚铁和氯化铁。

1、硫酸亚铁FeSO₄

【15】通常所见的绿矾，就是含有7个结晶水的硫酸亚铁晶体FeSO₄·7H₂O，呈浅绿色，很易溶解于水。在空气里，硫酸亚铁晶体易失去结晶水，同时氧化成黄褐色的硫酸铁Fe₂(SO₄)₃。

【16】硫酸亚铁可用铁屑跟稀硫酸反应而制得：

$Fe%2BH_2SO_4%EF%BC%88%E7%A8%80%EF%BC%89%3DFeSO_4%2BH_2%E2%86%91$

【17】硫酸亚铁可用来杀灭农作物害虫，在工业上，用来制造某些颜料，墨水以及在织物染色时用作媒染剂等。

2、氯化铁FeCl₃

【18】氯化铁是棕黑色固体，常见的是含有6个结晶水的深黄色固体，容易潮解。

【19】氯化铁溶液遇某些还原剂（如H₂，Fe等），能被还原生成氯化亚铁：

【20】氯化铁可用氧化铁跟盐酸反应或由氯化亚铁跟氯气反应而制得：

【21】氯化铁在医药上用作止血剂，在染料工业上用作氧化剂。

【22】从氯化铁的性质和制法中我们看到，氯化铁在某些还原剂的作用下可以变成氯化亚铁；氯化亚铁在某些氧化剂的作用下可以变成氯化铁。这一事实说明了+2价铁和+3价铁在一定的条件下是可以相互转化的：

$Fe%5E%7B%2B%2B%7D%5Cmathop%7B%5Crightleftarrows%7D%5Climits%5E%7B%E6%B0%A7%E5%8C%96%E5%89%82%7D%20_%7B%E8%BF%98%E5%8E%9F%E5%89%82%7DFe%5E%7B%2B%2B%2B%7D%2Be%0A$

铁盐的检验

【23】我们可以利用无色的硫氰化钾KCNS的溶液来检验可溶性铁盐（也就是检验Fe⁺⁺⁺）。在铁盐溶液里滴入几滴硫氰化钾的溶液，铁盐溶液立刻变成深红色，这是由于生成深红色的硫氰化铁Fe(CNS)₃的缘故。这个反应的化学方程式是：

$FeCl_3%2B3KCNS%3DFe(CNS)_3%2B3KCl$

【24】简化离子方程式是：

$%0AFe%5E%7B%2B%2B%2B%7D%2B3CNS%5E-%3DFe(CNS)_3%25%2B%E3%80%90%E5%B1%B1%E6%B3%A8%EF%BC%8CB%E7%AB%99%E4%B8%93%E6%A0%8F%E5%85%AC%E5%BC%8F%E4%BB%A3%E7%A0%81%E3%80%91%0A$

【25】亚铁盐遇硫氰化钾溶液不显红色。

习题5-2

1、写出制取硫酸亚铁和氯化铁的化学方程式。它们的主要用途是什么？

2、写出下列一系列反应的化学方程式：

(1)FeO→Fe→FeCl₂→Fe(OH)₂→Fe(OH)₃→Fe₂(SO₄)₃；

(2)FeCl₂ $%5Crightleftarrows$ FeCl₃。

3、为什么铁的表面会生锈？怎样用化学方法去掉铁表面的锈斑？

4、用硫酸亚铁溶液跟氢氧化物溶液反应时，可以看到有絮状白色沉淀生成，但立刻就变为淡蓝色，再变为淡绿色，最后变成红褐色。这是什么缘故？写出有关的化学方程式。

5、将新制的氯化亚铁溶液分装在两个试管里。在一试管里加入几滴氢氧化钠溶液；在另一试管里，加入少量新制的氯水，振荡，再加入几滴氢氧化钠溶液。分别能看到什么现象？说明理由，并写出有关的化学方程式和简化离子方程式。

6、在氯化亚铁溶液里加入几滴硫氰化钾溶液，有没有变化？如果再加入少量氯水，振荡，会发生什么现象？为什么？

7、在少量氯化铁溶液里加入稀盐酸和锌粒，将看到什么现象？为什么？写出有关的化学方程式。反应完毕后，在这种溶液里滴入少量KCNS溶液，结果如何？为什么？

8、在200毫升0.5克分子浓度的硫酸亚铁溶液里，铁的含量是多少克？【5.6克】

9、1克铁的氯化物跟过量的硝酸银反应，得到2.65克的氯化银，问参加反应的是氯化铁还是氯化亚铁？用计算加以证实。[提示：从FeClx+xAgNO₃=xAgCl↓+Fe(NO₃)x，求氯的克原子数与铁的克原子数的比]【是FeCl₃】