铁的化合物的性质

目的：认识铁的一些化合物的性质。
     用品：试管、试管架、试管夹、量筒、滴管。氯化亚铁、氧化铁、四氧化三铁、氢氧化钠、硫酸亚铁、铁丝、三氯化铁、硫酸、氯化亚锡、过氧化氢。
     原理：铁有亚铁化合物和铁化合物两种，铁化合物比亚铁化合物稳定。制备Fe（OH）₂时必须去氧才能得到白色沉淀。一般说来，Fe²⁺的水合离子呈淡绿色，Fe³⁺水合离子呈淡紫色。三价铁盐水溶液显黄色是由 Fe³⁺水解作用所引起的。
加热溶液时，上面的平衡向右移动，颜色变深。加酸，平衡向左移动，颜色变淡。根据溶液颜色的变化可判断Fe²⁺和Fe³⁺的相互转化。
     操作：1.铁的氧化物
     （1）铁的三种氧化物：展示氧化亚铁、氧化铁和四氧化三铁。氧化亚铁在自然界中不存在，展示的氧化亚铁可以由加热分解草酸亚铁制得。
     它是一种黑色粉末，不稳定，在空气里加热，很快就变成四氧化三铁。展示的氧化铁可以用赤铁矿，它是一种黑褐色或钢灰色的矿石。天然氧化铁是α-Fe₂O₃，红棕色，有顺磁性。将氢氧化铁或硫酸亚铁加以强热，所得的是γ-Fe₂O₃。展示的四氧化三铁可以用磁铁矿，它是一种黑色矿石。锻铁时锤打赤热的铁，飞溅出来的铁滓也是四氧化三铁。
     （2）铁的氧化物跟酸碱的反应：取两支试管，各盛2摩/升HCl溶液5毫升，分别加入少量氧化亚铁和氧化铁。微微加热，见两试管内的铁的氧化物都能溶解，前者生成淡绿色的氯化亚铁溶液，后者生成黄色的氯化铁溶液。另取两支试管，各盛2摩/升NaOH溶液5毫升，分别加入少量氧化亚铁和氧化铁，同样微微加热，但两支试管里的固体物都不溶解。这就说明氧化亚铁和氧化铁都是碱性氧化物。天然产的四氧化三铁矿石既不溶于酸，也不溶于碱。
     2.铁的氢氧化物在大试管里盛蒸馏水 5 毫升，煮沸以去除其中溶解的氧气。加入 1～2滴1摩/升H2SO4酸化，再加入少量洗净的硫酸亚铁绿色晶体（先把外层黄色物质的三价铁的碱式盐刮掉，再用少量不含氧蒸馏水冲洗1～2次），但不要摇动，以防混入空气。为了加速溶解，可以微微加热。为了防止配成的硫酸亚铁溶液里含有少量Fe³⁺，可加入光亮的铁丝一小团。在另一支试管里加入2摩/升NaOH溶液5毫升，煮沸去氧后，加入硫酸亚铁溶液里，可得白色的氢氧化亚铁絮状沉淀。往盛氢氧化亚铁沉淀的试管里加入硫酸3毫升，轻轻摇和，氢氧化亚铁沉淀即溶解。在一支试管内盛三氯化铁溶液5毫升，加入等量的氢氧化钠溶液，摇匀，即得红褐色凝胶状氢氧化铁沉淀。把沉淀物连同液体分成两管，往一管内加入3摩/升H₂SO₄3毫升，振荡，沉淀即溶解。把另一管内的液体煮沸，使氢氧化铁沉降，倾去上层液体后继续加热，氢氧化铁即失水而生成红色的氧化铁。
     3.铁化合物和亚铁化合物间的相互转变 在试管里盛2毫升1摩/升FeCl₃溶液，加入2毫升2摩/升盐酸酸化后，逐滴加入氯化亚锡溶液，黄色溶液逐渐变成绿色。这个实验也可以在酸化了的 FeCl3溶液中加入还原铁粉或新的铁钉使Fe³⁺转化为Fe²⁺。在另一支试管里盛2毫升1摩/升新制备的FeSO₄溶液，加入4毫升1摩/升H₂SO₄酸化，逐滴加入3％的过氧化氢或新制备的氯水，可以使溶液的颜色从绿变黄，将其中的Fe²⁺转化成Fe³⁺。其它实验方法：
     1.用还原铁粉制备氢氧化亚铁 在一支大试管里盛还原铁粉少许，加入1摩/升H₂SO₄溶液①5毫升，微微加热以加快反应发生。1～2分钟后，溶液里已有一定量的硫酸亚铁生成。用胶头滴管吸取2摩/升 NaOH溶液插入硫酸亚铁溶液的液面下，注入1～2滴，即有白色絮状氢氧化亚铁沉淀生成。这时因溶液下部的铁与稀硫酸仍在继续反应，有氢气上升，驱除液面上的空气，可以延缓氢氧化亚铁被氧化变色。