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素呈 \(+3\) 价,在进行有关氧化还原反应的计算时,可将Fe元素的化合价看作 \(+ \frac{8}{3}\) 价。 \(\mathrm{Fe}_{3} \mathrm{O}_{4}\) 可以用 \(\mathrm{FeO} \cdot \mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}\) 来表示,但 \(\mathrm{Fe}_{3} \mathrm{O}_{4}\) 是化合物,是一种纯净物,不能将 \(\mathrm{Fe}_{3} \mathrm{O}_{4}\) 看成是由 \(\mathrm{FeO}\) 和 \(\mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}\) 组成的混合物。

问题3 金属阳离子被还原一定得到金属单质吗?

不一定,存在多种价态的金属可能从较高价态被还原到较低价态,但仍为化合态,如铁粉与氯化铁溶液的反应: \(\mathrm{Fe} + 2 \mathrm{Fe}^{3 + } = 3 \mathrm{Fe}^{2 + }\) 。

应试拓展注意

拓展1 铁的氧化物和氢氧化物

铁的氧化物比较

名称	氧化亚铁	氧化铁(俗称铁红)	四氧化三铁(俗称磁性氧化铁)
化学式	FeO	Fe2O3	Fe3O4
颜色、状态	黑色粉末	红棕色粉末	黑色晶体
铁的价格	+2价	+3价	+2、+3价
水溶性	均不溶于水
与非氧化 性酸反应	FeO+2H+——Fe2++H2O	Fe2O3+6H+—— 2Fe3++3H2O	Fe3O4+8H+—— Fe2++2Fe3++4H2O
与H2、CO、 Al等反应	FeO+H2——△Fe+H2O	Fe2O3+3CO——高温 2Fe+3CO2	3Fe3O4+8Al——高温 9Fe+4Al2O3

【说明】(1) \(\mathrm{FeO}\) 不稳定,易被氧化为 \(\mathrm{Fe}_{3} \mathrm{O}_{4}\) 。

(2) \(\mathrm{FeO} 、 \mathrm{Fe}_{3} \mathrm{O}_{4}\) 遇氧化性酸(如 \(\mathrm{HNO}_{3}\) )发生氧化还原反应, \(+2\) 价的铁均被氧化为 \(+3\) 价。

(3) \(\mathrm{FeO} 、 \mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}\) 均为碱性氧化物, \(\mathrm{Fe}_{3} \mathrm{O}_{4}\) 是复杂的氧化物,不属于碱性氧化物。

铁的氢氧化物比较

名称	氢氧化亚铁	氢氧化铁
化学式	Fe(OH)2	Fe(OH)3
颜色、状态	白色固体	红褐色固体
水溶性	不溶	不溶
与酸反应	Fe(OH)2+2H+——Fe2++2H2O	Fe(OH)3+3H+——Fe3++3H2O
稳定性	不稳定,在空气中会迅速由白色变为灰绿色,最后变为红褐色:4Fe(OH)2+O2+2H2O——4Fe(OH)3	常温下稳定,加热分解 2Fe(OH)3——△Fe2O3+3H2O
制备	Fe2++2OH-——Fe(OH)2↓ (必须在非氧化性环境中制备)	Fe3++3OH-——Fe(OH)3↓

四氧化三铁是一种常用的磁性材料,特制的纯净四氧化三铁用来作录音磁带和电讯器材的原材料。激光打印机的墨粉中也含有四氧化三铁。

故宫红墙(显红色主要是因为含有 \(\mathrm{Fe}_{2} \mathrm{O}_{3}\) )

\(\mathrm{Fe(OH)}_{2}\) 为白色絮状沉淀,在空气中迅速被氧化:白色→灰绿色→红褐色,此知识点常作为元素存在的检验方法和物质推断的重要突破口。