文档介绍：考点37铁和铁的化合物
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(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)的相互转化是高考的热点。
一、铁的结构和性质
铁是26号元素,位于第四周期第Ⅷ族,属于过渡元素。
原子结构示意图:
主要化合价:+2,+3
,重金属,常见金属。纯净的铁是光亮的银白色金属,/㎝3,熔沸点高,有较好的导电、传热性,能被磁铁吸引,也能被磁化。还原铁粉为黑色粉末。
,在金属活动性顺序表中排在氢的前面。
①跟非金属反应: 点燃点燃△
3Fe+2O2 == Fe3O4 2Fe+3Cl2 ==2FeCl3 Fe+S= FeS
Fe+I2= FeI2
②跟水反应: 3Fe+4H2O= Fe3O4+4H2↑
③跟酸作用:Fe+2H+=Fe2++H2↑(遇冷浓硝酸、浓硫酸钝化;与氧化性酸反应不产生H2,且氧化性酸过量时生成Fe3+)
④与部分盐溶液反应:Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+
铁的合金
生铁
钢
含碳量
2%~%
%~2%
其它杂质
含硅、锰、硫、磷较多
含硅、锰少量,硫和磷几乎没有
机械性能
硬而脆、无韧性
硬而韧、有弹性
机械加工
可铸不可锻
可铸、可锻、可压延
炼铁
炼钢
原料
铁矿石、焦炭、石灰石、空气
生铁、空气(或纯氧、氧化铁)、生石灰、脱氧剂
化学原理
在高温下用还原剂从铁矿石里还原出来
在高温下用氧化剂把生铁里过多的碳和其它氧化为气体或炉清除去
主
要
①还原剂的生成
C+O2CO2
①氧化:2Fe+O22FeO
反
应
CO2+C2CO
②铁的还原
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
③炉渣的生成
CaCO3CaO+CO2
CaO+SiO2CaSiO3
FeO氧化铁水里的Si、Mn、C等。如C+FeO
Fe+CO
②造渣:生成的硅锰氧化物得铁水里的硫、磷跟造渣材料反应形成炉渣排出。
③脱氧,并调整Mn、Si含量
2FeO+Si2Fe+SiO2
主要设备
高炉
转炉
ⅢB~ⅡB族十个纵行,分属于第四周期至第七周期。过渡元素都是金属,又叫过渡金属。
过渡金属的密度一般比较大,熔沸点较高,有较高的硬度、较好的延展性和机械加工性能,较好的导电、导热性能和耐腐蚀性能。
过渡元素的原子最外层电子数不超过两个,在化学反应中,最外层和次外层都容易失去电子,因此过渡元素有可变化合价。所以当Fe与弱氧化剂反应时,只失去最外层上的2个电子,形成Fe2+;当Fe与强氧化剂反应时,还能进一步失去次外层上的一个电子,形成Fe3+。这就是铁在其化合物中通常显+2价或+3价的原因。则Fe发生化学反应能得到+2价还是+3价,需看参加反应的氧化剂的强弱,有时还要看反应物的量之间的关系。
例如:①铁在O2中燃烧的,一定要在集气瓶低留有少量的水或一层沙子,防止瓶子被炸裂;②Fe与S反应中Fe只能失去其最外层的2个电子而变成+2价,反应开始后撤去酒精灯,反应可以继续进行,说明反应放热;③Fe在Cl2中燃烧时不但能失去最外层的2个电子,而且还可失去次外层的1个电子后成+3价,说明氧化性Cl2>S;④在高温时能与C、P、Si等化合。
一般地说,含碳量在2%~%的铁的合金叫做生铁。生铁里除含碳外,还含有硅、锰以及少量的硫、磷等,它可铸不可煅。根据碳的存在形式可分为炼钢生铁、铸造生铁和球墨铸铁等几种。
一般地说,%~2%的铁的合金叫做钢。钢坚硬有韧性、弹性,可以锻打、
压延,也可以铸造。
钢的分类方法很多,如果按化学成分分类,钢可以分为碳素钢和合金钢两大类。碳素钢就是普通的钢。合金钢也叫特种钢,是在碳素钢是适当地加入一种或几种,如锰、铬、镍、钨、铜等合金元素而制成的。合金元素使合金钢具有各种不同的特殊性能。
(1)反应原理:利用氧化——还原反应,在高温下,用还原剂(主要是CO)把铁从铁矿石里还原出来。
(2)原料:铁矿石、焦炭、石灰石和空气
(3)设备:高炉
(4)生产过程
①还原剂的生成
C+O2 CO2 CO2+C 2CO
②铁矿石还原成铁
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2↑
③除脉石、炉渣的形成
CaCO3CaO+CO2↑
SiO2+CaOCaSiO3
(1)设备:氧气顶吹转炉
(2)主要原料:炼钢生铁、生石灰、氧气。
(3)反应原理:利用氧化还原反应,在高温下,用氧化剂把生铁中过多的碳和其