高一化学铁及其化合物的思维导图

# 高一化学铁及其化合物的思维导图

## I. 铁 (Fe)

### A. 物理性质
  1. 颜色：银白色（纯净）/ 生铁：灰黑色
  2. 状态：固体
  3. 熔点：较高 (1538℃)
  4. 延展性：良好
  5. 导电导热性：良好
  6. 密度：较大
  7. 磁性：有铁磁性，能被磁铁吸引。

### B. 化学性质
  1. 与非金属反应
      * 与氧气 (O₂)
          * 加热：3Fe + 2O₂  点燃 Fe₃O₄ (四氧化三铁，混合价态+2,+3价)
          * 常温：钝化（在铁表面形成致密氧化膜，阻止继续反应）
      * 与氯气 (Cl₂)
          * 3Fe + 3Cl₂  点燃 2FeCl₃ (氯化铁，+3价)
      * 与硫 (S)
          * Fe + S  △ FeS (硫化亚铁，+2价)
  2. 与酸反应
      * 与稀盐酸/稀硫酸 (HCl/H₂SO₄)
          * Fe + 2HCl == FeCl₂ + H₂↑ (亚铁盐，+2价)
          * Fe + H₂SO₄ == FeSO₄ + H₂↑ (亚铁盐，+2价)
          * 注意：铁与浓硫酸/浓硝酸常温下钝化
      * 与浓硫酸/浓硝酸 (H₂SO₄/HNO₃)
          * 常温下：钝化
          * 加热：与浓硫酸反应生成二氧化硫、硫酸铁、水等复杂产物。与浓硝酸反应生成二氧化氮、硝酸铁、水等复杂产物。反应因条件不同产物不同。
          * 本质：氧化还原反应，体现铁的还原性。
  3. 与盐溶液反应
      * 与铜盐溶液 (CuSO₄)
          * Fe + CuSO₄ == FeSO₄ + Cu (置换反应，铁比铜活泼)
      * 与银盐溶液 (AgNO₃)
          * Fe + 2AgNO₃ == Fe(NO₃)₂ + 2Ag (置换反应，铁比银活泼)
          * 注意：少量Fe与硝酸铁溶液反应可能生成亚铁，多量Fe与硝酸铁溶液反应才能完全转化为铁单质。

### C. 重要用途
  1. 制造钢铁
  2. 制造磁性材料
  3. 催化剂（哈伯法合成氨）

## II. 铁的氧化物

### A. 氧化亚铁 (FeO)
  1. 颜色：黑色固体
  2. 化合价：+2
  3. 与酸反应：FeO + 2HCl == FeCl₂ + H₂O
  4. 氧化性：不稳定，易被空气氧化成Fe₂O₃

### B. 氧化铁 (Fe₂O₃)
  1. 俗称：铁锈 (hydrated form is rust)
  2. 颜色：红棕色固体
  3. 化合价：+3
  4. 与酸反应：Fe₂O₃ + 6HCl == 2FeCl₃ + 3H₂O
  5. 用途：炼铁原料、颜料
  6. 反应：与CO高温反应：Fe₂O₃ + 3CO  高温 2Fe + 3CO₂ (炼铁原理)

### C. 四氧化三铁 (Fe₃O₄)
  1. 颜色：黑色晶体
  2. 化合价：可看作FeO·Fe₂O₃，铁既有+2价又有+3价
  3. 磁性：具有磁性
  4. 与酸反应：Fe₃O₄ + 8HCl == 2FeCl₃ + FeCl₂ + 4H₂O
  5. 反应：与CO高温反应：Fe₃O₄ + 4CO  高温 3Fe + 4CO₂

## III. 铁的氢氧化物

### A. 氢氧化亚铁 (Fe(OH)₂)
  1. 颜色：白色固体 (但极易被氧化为氢氧化铁，实际通常看到的是灰绿色或棕色)
  2. 制备：Fe²⁺ + 2OH⁻ == Fe(OH)₂↓
      * 现象：白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色
  3. 性质：不稳定，易被空气氧化成氢氧化铁
      * 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O == 4Fe(OH)₃

### B. 氢氧化铁 (Fe(OH)₃)
  1. 颜色：红褐色固体
  2. 制备：Fe³⁺ + 3OH⁻ == Fe(OH)₃↓
  3. 性质：
      * 不溶于水，不溶于碱
      * 与酸反应：Fe(OH)₃ + 3HCl == FeCl₃ + 3H₂O
      * 受热分解：2Fe(OH)₃  △ Fe₂O₃ + 3H₂O
  4. 用途：净水 (胶体吸附)

## IV. 铁的盐

### A. 亚铁盐 (Fe²⁺)
  1. 颜色：浅绿色溶液
  2. 还原性：易被氧化剂氧化为Fe³⁺
      * 2Fe²⁺ + Cl₂ == 2Fe³⁺ + 2Cl⁻
      * 2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ == 2Fe³⁺ + 2H₂O
  3. 检验：加入硫氰化钾溶液无明显现象，再滴加氯水，溶液变为血红色。 (先将亚铁离子氧化为铁离子)
  4. 制备：铁与酸反应
      * Fe + 2HCl == FeCl₂ + H₂↑

### B. 铁盐 (Fe³⁺)
  1. 颜色：棕黄色溶液
  2. 氧化性：能氧化某些金属，自身被还原为Fe²⁺
      * 2Fe³⁺ + Cu == 2Fe²⁺ + Cu²⁺
  3. 检验：
      * 加入硫氰化钾溶液，溶液变为血红色
      * Fe³⁺ + 3SCN⁻ == Fe(SCN)₃ (红色络合物)
  4. 制备：
      * 氧化亚铁盐：2FeCl₂ + Cl₂ == 2FeCl₃
      * 铁与过量氯气反应：2Fe + 3Cl₂ == 2FeCl₃

### C. 铁盐的特殊性质
  1. 铁离子水解：Fe³⁺ + 3H₂O  ⇌ Fe(OH)₃ + 3H⁺ (水解呈酸性，高温促进水解，可用于制备氢氧化铁胶体)
  2. 明矾净水：KAl(SO₄)₂·12H₂O，铝离子水解生成氢氧化铝胶体，吸附水中杂质。

## V. 相互转化

### A. 铁单质 ⇄ 亚铁盐
  * Fe + 酸/盐 → Fe²⁺
  * Fe²⁺ + 活泼金属 → Fe
### B. 亚铁盐 ⇄ 铁盐
  * Fe²⁺ + 氧化剂 → Fe³⁺
  * Fe³⁺ + 还原剂 → Fe²⁺
### C. 铁盐 ⇄ 氢氧化铁
  * Fe³⁺ + 碱 → Fe(OH)₃
  * Fe(OH)₃ + 酸 → Fe³⁺
### D. 亚铁盐 ⇄ 氢氧化亚铁
  * Fe²⁺ + 碱 → Fe(OH)₂
  * Fe(OH)₂ + 酸 → Fe²⁺
### E. 氧化物 ⇄ 铁单质
  * 氧化物 + 还原剂(C, CO, H₂) → Fe
  * Fe + O₂ → 氧化物

## VI. 易错易混点

* 铁与氯气反应只能生成氯化铁，不能生成氯化亚铁。
* 铁与硫反应生成硫化亚铁，而不是硫化铁。
* 铁在常温下遇浓硫酸/浓硝酸钝化，但加热时可以反应，且生成物复杂。
* 氢氧化亚铁极易被氧化，制备时注意隔绝空气。
* 亚铁离子具有还原性，容易被氧化为铁离子。
* 铁离子具有氧化性，容易被还原为亚铁离子。
* 铁盐水解呈酸性，高温促进水解。
* 明矾净水的原理是铝离子的水解，而不是钾离子或硫酸根离子。

# 高一化学铁及其化合物的思维导图 ## I. 铁 (Fe) ### A. 物理性质 1. 颜色：银白色（纯净）/ 生铁：灰黑色 2. 状态：固体 3. 熔点：较高 (1538℃) 4. 延展性：良好 5. 导电导热性：良好 6. 密度：较大 7. 磁性：有铁磁性，能被磁铁吸引。 ### B. 化学性质 1. 与非金属反应 * 与氧气 (O₂) * 加热：3Fe + 2O₂ 点燃 Fe₃O₄ (四氧化三铁，混合价态+2,+3价) * 常温：钝化（在铁表面形成致密氧化膜，阻止继续反应） * 与氯气 (Cl₂) * 3Fe + 3Cl₂ 点燃 2FeCl₃ (氯化铁，+3价) * 与硫 (S) * Fe + S △ FeS (硫化亚铁，+2价) 2. 与酸反应 * 与稀盐酸/稀硫酸 (HCl/H₂SO₄) * Fe + 2HCl == FeCl₂ + H₂↑ (亚铁盐，+2价) * Fe + H₂SO₄ == FeSO₄ + H₂↑ (亚铁盐，+2价) * 注意：铁与浓硫酸/浓硝酸常温下钝化 * 与浓硫酸/浓硝酸 (H₂SO₄/HNO₃) * 常温下：钝化 * 加热：与浓硫酸反应生成二氧化硫、硫酸铁、水等复杂产物。与浓硝酸反应生成二氧化氮、硝酸铁、水等复杂产物。反应因条件不同产物不同。 * 本质：氧化还原反应，体现铁的还原性。 3. 与盐溶液反应 * 与铜盐溶液 (CuSO₄) * Fe + CuSO₄ == FeSO₄ + Cu (置换反应，铁比铜活泼) * 与银盐溶液 (AgNO₃) * Fe + 2AgNO₃ == Fe(NO₃)₂ + 2Ag (置换反应，铁比银活泼) * 注意：少量Fe与硝酸铁溶液反应可能生成亚铁，多量Fe与硝酸铁溶液反应才能完全转化为铁单质。 ### C. 重要用途 1. 制造钢铁 2. 制造磁性材料 3. 催化剂（哈伯法合成氨） ## II. 铁的氧化物 ### A. 氧化亚铁 (FeO) 1. 颜色：黑色固体 2. 化合价：+2 3. 与酸反应：FeO + 2HCl == FeCl₂ + H₂O 4. 氧化性：不稳定，易被空气氧化成Fe₂O₃ ### B. 氧化铁 (Fe₂O₃) 1. 俗称：铁锈 (hydrated form is rust) 2. 颜色：红棕色固体 3. 化合价：+3 4. 与酸反应：Fe₂O₃ + 6HCl == 2FeCl₃ + 3H₂O 5. 用途：炼铁原料、颜料 6. 反应：与CO高温反应：Fe₂O₃ + 3CO 高温 2Fe + 3CO₂ (炼铁原理) ### C. 四氧化三铁 (Fe₃O₄) 1. 颜色：黑色晶体 2. 化合价：可看作FeO·Fe₂O₃，铁既有+2价又有+3价 3. 磁性：具有磁性 4. 与酸反应：Fe₃O₄ + 8HCl == 2FeCl₃ + FeCl₂ + 4H₂O 5. 反应：与CO高温反应：Fe₃O₄ + 4CO 高温 3Fe + 4CO₂ ## III. 铁的氢氧化物 ### A. 氢氧化亚铁 (Fe(OH)₂) 1. 颜色：白色固体 (但极易被氧化为氢氧化铁，实际通常看到的是灰绿色或棕色) 2. 制备：Fe²⁺ + 2OH⁻ == Fe(OH)₂↓ * 现象：白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色 3. 性质：不稳定，易被空气氧化成氢氧化铁 * 4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O == 4Fe(OH)₃ ### B. 氢氧化铁 (Fe(OH)₃) 1. 颜色：红褐色固体 2. 制备：Fe³⁺ + 3OH⁻ == Fe(OH)₃↓ 3. 性质： * 不溶于水，不溶于碱 * 与酸反应：Fe(OH)₃ + 3HCl == FeCl₃ + 3H₂O * 受热分解：2Fe(OH)₃ △ Fe₂O₃ + 3H₂O 4. 用途：净水 (胶体吸附) ## IV. 铁的盐 ### A. 亚铁盐 (Fe²⁺) 1. 颜色：浅绿色溶液 2. 还原性：易被氧化剂氧化为Fe³⁺ * 2Fe²⁺ + Cl₂ == 2Fe³⁺ + 2Cl⁻ * 2Fe²⁺ + H₂O₂ + 2H⁺ == 2Fe³⁺ + 2H₂O 3. 检验：加入硫氰化钾溶液无明显现象，再滴加氯水，溶液变为血红色。 (先将亚铁离子氧化为铁离子) 4. 制备：铁与酸反应 * Fe + 2HCl == FeCl₂ + H₂↑ ### B. 铁盐 (Fe³⁺) 1. 颜色：棕黄色溶液 2. 氧化性：能氧化某些金属，自身被还原为Fe²⁺ * 2Fe³⁺ + Cu == 2Fe²⁺ + Cu²⁺ 3. 检验： * 加入硫氰化钾溶液，溶液变为血红色 * Fe³⁺ + 3SCN⁻ == Fe(SCN)₃ (红色络合物) 4. 制备： * 氧化亚铁盐：2FeCl₂ + Cl₂ == 2FeCl₃ * 铁与过量氯气反应：2Fe + 3Cl₂ == 2FeCl₃ ### C. 铁盐的特殊性质 1. 铁离子水解：Fe³⁺ + 3H₂O ⇌ Fe(OH)₃ + 3H⁺ (水解呈酸性，高温促进水解，可用于制备氢氧化铁胶体) 2. 明矾净水：KAl(SO₄)₂·12H₂O，铝离子水解生成氢氧化铝胶体，吸附水中杂质。 ## V. 相互转化 ### A. 铁单质 ⇄ 亚铁盐 * Fe + 酸/盐 → Fe²⁺ * Fe²⁺ + 活泼金属 → Fe ### B. 亚铁盐 ⇄ 铁盐 * Fe²⁺ + 氧化剂 → Fe³⁺ * Fe³⁺ + 还原剂 → Fe²⁺ ### C. 铁盐 ⇄ 氢氧化铁 * Fe³⁺ + 碱 → Fe(OH)₃ * Fe(OH)₃ + 酸 → Fe³⁺ ### D. 亚铁盐 ⇄ 氢氧化亚铁 * Fe²⁺ + 碱 → Fe(OH)₂ * Fe(OH)₂ + 酸 → Fe²⁺ ### E. 氧化物 ⇄ 铁单质 * 氧化物 + 还原剂(C, CO, H₂) → Fe * Fe + O₂ → 氧化物 ## VI. 易错易混点 * 铁与氯气反应只能生成氯化铁，不能生成氯化亚铁。 * 铁与硫反应生成硫化亚铁，而不是硫化铁。 * 铁在常温下遇浓硫酸/浓硝酸钝化，但加热时可以反应，且生成物复杂。 * 氢氧化亚铁极易被氧化，制备时注意隔绝空气。 * 亚铁离子具有还原性，容易被氧化为铁离子。 * 铁离子具有氧化性，容易被还原为亚铁离子。 * 铁盐水解呈酸性，高温促进水解。 * 明矾净水的原理是铝离子的水解，而不是钾离子或硫酸根离子。

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