搜索
第三节铁、铜及其重要化合物一、铁1.物理性质铁在地壳中的含量仅次于______和____，居第四位。纯净的铁是光亮的______色金属，有金属光泽，粉末呈______色，可以被______吸引。2.化学性质铁位于周期表中的第____周期，____族，主要价态为__________价。(1)与非金属反应铁与Cl2、O2、S等反应的化学方程式分别为________________________、________________________、________________________。(2)与水反应铁在高温下与水蒸气发生反应的化学方程式为________________________。(3)与酸的反应①与非氧化性酸的反应(如盐酸、稀硫酸等)，离子方程式：________________________。②与氧化性酸的反应(如稀硝酸等)，化学方程式：Fe过量时：________________________。Fe少量时：________________________。氧化性酸在反应中表现的性质是________________。常温下，________________能使铁钝化。(4)和盐溶液反应Fe与CuSO4溶液反应的化学方程式：________________________________________________________________________。Fe与FeCl3溶液反应的化学方程式：________________________________________________________________________。一、1.氧、硅铝银白黑磁铁2.四Ⅷ＋2、＋3(1)2Fe＋3Cl2===2FeCl33Fe＋2O2===Fe3O4Fe＋S===FeS(2)3Fe＋4H2O(g)===Fe3O4＋4H2(3)①Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑②3Fe＋8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2OFe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O酸性、强氧化性浓硫酸、浓硝酸(4)Fe＋CuSO4===FeSO4＋CuFe＋2FeCl3===3FeCl2答案：二、铁的氧化物氧化物氧化亚铁三氧化二铁四氧化三铁化学式颜色状态俗名溶解性铁的化合价稳定性与H＋反应二、FeOFe2O3Fe3O4黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)铁红磁性氧化铁难溶于水难溶于水难溶于水＋2＋3＋2，＋3不稳定稳定稳定FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O答案：【想一想】Fe3O4是碱性氧化物吗？Fe3O4可写作FeO·Fe2O3，能否认为Fe3O4是FeO和Fe2O3的混合物？答案：Fe3O4和非氧化性酸反应生成的是两种盐和水，所以不是碱性氧化物(FeO、Fe2O3是碱性氧化物)。Fe3O4可写成：FeO·Fe2O3，但Fe3O4是纯净物。三、铁的氢氧化物氢氧化物氢氧化亚铁氢氧化铁化学式颜色状态溶解性与酸作用________________(强氧化性酸例外)稳定性不稳定，极易被氧化；分解产物很复杂一般较稳定，受热会分解___________________制法可溶性亚铁盐与碱反应__________________可溶性铁盐与碱反应__________________转化关系现象空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色方程式4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3三、Fe(OH)2Fe(OH)3白色固体红褐色固体难溶于水难溶于水Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O2Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2OFe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓答案：【想一想】向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液，会有什么现象？答案：向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液后，立即生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。四、铜及铜的化合物1.铜2.铜的化合物物质氧化铜氢氧化铜化学式状态不溶于水的____固体(粉末)不溶于水的____固体化学性质CuO＋2H＋===______CuO＋H2△______CuO＋CO△______Cu(OH)2＋2H＋===______Cu(OH)2△______答案：CuOCu(OH)2黑色蓝色Cu2＋＋H2OCu＋H2OCu＋CO2Cu2＋＋2H2OCuO＋H2O铁三角转化关系的应用【例1】(2010高考·海南卷，13)A～G各物质间的关系如下图，其中B、D为气态单质。请回答下列问题：(1)物质C和E的名称分别为________________、__________________；(2)可选用不同的A进行反应①，若能在常温下进行，其化学方程式为_____________；若只能在加热情况下进行，则反应物A应为_____________；(3)反应②的化学方程式为_______________________________________；(4)新配制的F溶液应加入___________以防止其转化为G。检验G溶液中阳离子的常用试剂是___________，实验现象为______________________。【自主解答】(1)浓盐酸四氧化三铁(2)2H2O2===2H2O＋O2↑KClO3(3)MnO2＋4HCl(浓)===MnCl2＋Cl2↑＋2H2O(4)铁粉KSCN溶液(或NH4SCN溶液)加入KSCN溶液后溶液呈红色解析：(1)因为Fe在O2中燃烧生成Fe3O4，Fe3O4与盐酸反应生成FeCl3、FeCl2，Fe与Cl2反应生成FeCl3，所以B为O2、C为浓HCl、G为FeCl3、F为FeCl2、E为Fe3O4；(1)MnO2与稀盐酸不反应，所以C的名称应为浓盐酸；(2)KClO3在MnO2催化作用下加热分解生成O2，H2O2在MnO2催化作用下常温生成O2；(4)因为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，所以向Fe2＋溶液中加入铁粉防止Fe2＋被氧化。1.“铁三角”中的转化关系(1)Fe→Fe2＋铁与氧化性比较弱的非金属(如S、I2)、非氧化性酸(如盐酸、稀H2SO4)、不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应，都可实现这种转化。例如：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，Fe＋S===FeS，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。(2)Fe2＋―→Fe比较活泼的金属(如Al、Zn)、H2、C等能从亚铁化合物中置换出铁来。例如：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe，FeO＋H2△Fe＋H2O。(3)Fe→Fe3＋铁与强氧化剂，如Cl2、H2O2、KMnO4(H＋)、HNO3、浓H2SO4在一定条件下反应都会实现这种转化。例如：2Fe＋3Cl2点燃2FeCl3。(4)Fe3＋→Fe可通过较强还原剂实现，如Al、Zn、CO、H2等，如：Fe2O3＋3CO△2Fe＋3CO2，Fe2O3＋2Al△2Fe＋Al2O3。(5)Fe2＋→Fe3＋亚铁盐与强氧化剂反应，如Cl2、Br2、HNO3、浓硫酸、KMnO4(H＋)、H2O2等。例如：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。(6)Fe3＋→Fe2＋铁盐溶液与比较强的还原剂反应，如Fe、Cu、碘化物、硫化物等。例如：2Fe3＋＋S2－===2Fe2＋＋S↓，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。2.应用(1)判断离子共存①Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO3－、AlO2－、CO32－等因水解相互促进在溶液中不能大量共存。②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO32－，Fe2＋与MnO4－(H＋)、ClO－、NO3－(H＋)在溶液中因氧化还原反应而不能大量共存。(2)盐溶液的配制与保存①Fe2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。②Fe3＋的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe3＋水解。(3)制取Fe(OH)3胶体：Fe3＋＋3H2O(沸水)△Fe(OH)3(胶体)＋3H＋(4)制备无水FeCl3：FeCl3·6H2OHCl气流中△FeCl3＋6H2O(5)氧化性、还原性关系氧化性：Cl2Br2Fe3＋I2S还原性：Cl－Br－Fe2＋I－S2－(6)除杂方法①Fe2＋(Fe3＋)：加Fe粉，过滤；②FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2；③FeCl2(CuCl2)：加Fe粉，过滤。1.(2011·东北师大附中高三摸底)向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL4mol·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24LNO(标准状况)，往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为()A.0.21molB.0.25molC.0.3molD.0.35mol解析：由题意知，混合物与稀硝酸恰好反应所得溶液中的溶质只有Fe(NO3)2，n(Fe2＋)＝1/2n(NO3-)＝1/2×(0.15L×4mol·L－1－2.24L/22.4L·mol－1)＝0.25mol。若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得n(Fe)＝n(Fe2＋)＝0.25mol。答案：BFe2＋和Fe3＋的检验【例2】(2009高考·广东，21)三草酸合铁酸钾晶体K3[Fe(C2O4)3]·3H2O可用于摄影和蓝色印刷。某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解，对所得气体产物和固体产物进行实验和探究。请利用实验室常用仪器、用品和以下限选试剂完成验证和探究过程。限选试剂：浓硫酸、1.0mol·L－1HNO3、1.0mol·L－1盐酸、1.0mol·L－1NaOH、3%H2O2、0.1mol·L－1KI、0.1mol·L－1CuSO4、20%KSCN、澄清石灰水、氧化铜、蒸馏水。(1)将气体产物依次通过澄清石灰水(A)、浓硫酸、灼热氧化铜(B)、澄清石灰水(C)，观察到A、C中澄清石灰水都变浑浊，B中有红色固体生成，则气体产物是________。(2)该小组同学查阅资料后推知，固体产物中，铁元素不可能以三价形式存在，而盐只有K2CO3。验证固体产物中钾元素存在的方法是____________，现象是______________。(3)固体产物中铁元素存在形式的探究。①提出合理假设假设1：________；假设2：________；假设3：________。②设计实验方案证明你的假设③实验过程根据②中方案进行实验。按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。实验步骤预期现象与结论步骤1：步骤2：步骤3：……【自主解答】(1)CO2、CO(2)焰色反应透过蓝色钴玻璃，观察到紫色的火焰(3)①全部为铁单质全部为FeO同时存在铁单质和FeO③实验步骤预期现象与结论步骤1：取适量固体产物于试管中，加入足量蒸馏水，充分振荡使碳酸钾完全溶解。分离不溶固体与溶液，用蒸馏水充分洗涤不溶固体固体产物部分溶解步骤2：向试管中加入适量硫酸铜溶液，再加入少量不溶固体，充分振荡(1)若蓝色溶液颜色及加入的不溶固体无明显变化，则假设2成立。(2)若蓝色溶液颜色明显改变，且有暗红色固体生成，则证明有铁单质存在步骤3：继续步骤2中的(2)，进行固液分离，用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色。取少量固体于试管中，滴加过量HCl，静置，取上层清液，滴加适量H2O2，充分振荡后滴加KSCN结合步骤2中的(2)：(1)若溶液基本无色，则假设1成立(2)若溶液呈红色，则假设3成立(1)将产生的气体产物依次通过澄清石灰水，石灰水变浑浊，说明产生的气体中含有CO2，然后干燥后再通过灼热氧化铜、澄清石灰水，观察到有红色固体生成，澄清石灰水变浑浊，气体中含有CO；(2)碱金属元素的