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学习目标1.了解Fe、Cu的重要化合物的主要性质及应用。2.掌握Fe2＋、Fe3＋的检验方法。一、铁的重要化合物1．铁的存在铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅、铝，主要以和价化合物的形式存在。基础知识梳理＋2＋32．铁的氧化物(1)物理性质名称氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁铁的化合价＋2＋3＋2、＋3颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体溶解性都不溶于水(2)化学性质①FeO不稳定，在空气中受热易被氧化成。②FeO和Fe2O3属于氧化物，与盐酸反应的化学方程式分别为：FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O，Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O。(3)用途Fe2O3常用作红色油漆和涂料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁原料。Fe3O4碱性3．铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3颜色白色红褐色溶解性不溶于水不溶于水稳定性在空气中易转化为与盐酸反应(离子方程式)Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O制备Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓转化化学方程式4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3现象白色絮状沉淀迅速变为色，最终变为色2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2OFe(OH)3红褐灰绿4.铁盐和亚铁盐(1)Fe3＋的检验①试剂：②现象：含Fe3＋的溶液。变成红色KSCN溶液(2)Fe3＋和Fe2＋的转化①Fe3＋―――――→较强还原剂Fe2＋如FeCl3溶液中加入铁粉，反应的离子方程式为：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。如向FeCl2溶液中滴加氯水，反应的离子方程式为：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)铁盐的净水作用向混有少量泥沙的浑浊水中加入Fe2(SO4)3溶液后，会。②Fe2＋―――――→较强氧化剂Fe3＋变澄清二、铜盐1．铜化学性质不活泼，使用铜器皿比较安全。2．铜属于，铜盐溶液都，因为Cu2＋与蛋白质作用，使蛋白质变性而失去生理活性。3．铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3。重金属有毒要点一Fe2＋、Fe3＋、Fe的转变——“铁三角”1．Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋(1)Fe能被S、Fe3＋、Cu2＋、H＋等较弱氧化剂氧化为Fe2＋，如Fe＋S=====△FeS，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。(2)Fe能被Cl2等强氧化剂氧化为Fe3＋，如2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3。2．Fe2＋既具有氧化性又具有还原性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe(1)当Fe2＋遇到强氧化剂(如Cl2)时，被氧化为Fe3＋，如2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(2)当Fe2＋遇到C、Al、Zn、CO等还原剂时，可以被还原为Fe，如Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋FeFeO＋CO=====高温Fe＋CO23．Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe(1)Fe3＋被C、CO、Al等还原为Fe，如Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2Fe2O3＋2Al=====高温2Fe＋Al2O3(2)Fe3＋被Fe、Cu等还原为Fe2＋，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋1．不同价态的铁及铁的化合物要注意所用氧化剂和还原剂的强弱不同。2．利用以上转化关系，可总结出铁及不同价态的Fe的化合物的性质、用途、试剂保存、溶液配制、除杂等。如Fe2＋的溶液中含有Fe3＋，可加入Fe粉以除去Fe3＋等。特别提醒将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有的离子是：____________；铜单质________(填“一定”或“可能”)存在。(2)若氯化铜有剩余，则容器中还可能有的离子为：________；铜单质________(填“一定”或“可能”)存在。(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有的单质是__________，Fe2＋__________(填“一定”或“可能”)存在。例1【思路点拨】本题通过金属的活动性：Fe＞Cu，离子的氧化性Fe3＋＞Cu2＋，考查了物质的共存问题，解答本题应首先弄清物质间发生的反应，凡相互发生反应的物质间不可能大量共存，依据设问可推断出剩余的固体单质及离子情况。【解析】本题涉及的反应有：①Fe＋2FeCl3===3FeCl2②Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2③Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3＋、Cu2＋，因为它们能发生上述①②反应。(2)若CuCl2有剩余，则容器中不可能有Fe，可能有Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu。(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余，则容器中一定没有Fe、Cu，一定有Fe2＋。【答案】(1)Fe3＋、Cu2＋一定(2)Fe3＋可能(3)Fe、Cu一定1．向一定量的Fe、FeO和Fe3O4的混合物中加入100mL1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出标准状况下的气体224mL，在溶液中加入KSCN溶液无红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量为()A．11.2gB．5.6gC．2.8gD．无法计算变式训练解析：选C。与盐酸反应能放出气体的是Fe，Fe3＋氧化性大于H＋，故得到的溶液中只有FeCl2，根据Cl－守恒，可解得含Fe的物质的量。根据题意可得，恰好反应后溶液中只存在FeCl2，根据元素守恒法可建立关系为n(Fe)＝n(Fe2＋)＝12n(Cl－)＝12n(HCl)＝12×0.1L×1mol·L－1＝0.05mol，m(Fe)＝56g·mol－1×0.05mol＝2.8g。1．操作将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的亚铁盐溶液的液面以下，缓慢挤出NaOH溶液。要点二Fe(OH)2的制备2．原理Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓3．注意事项(1)Fe2＋必须是新制的并放入Fe粉，以防Fe2＋被氧化成Fe3＋；(2)除去溶液中溶解的O2，其方法是加热煮沸NaOH溶液；(3)滴管末端插入试管内的液面以下；(4)必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。4．改进方法为了防止Fe(OH)2被O2氧化，在制备Fe(OH)2时，一般从两个角度考虑，一是反应试剂，二是反应环境。(1)反应试剂取用最新配制的FeSO4溶液；NaOH溶液加热煮沸并冷却后使用，以驱除溶液中溶解的O2。(2)反应环境方法1：装置如右图所示。在试管中加入适量的5%FeSO4溶液，并覆盖一层苯，再用长滴管注入不含O2的1mol·L－1NaOH溶液。由于苯的液封作用，防止了生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀。方法2：装置如下图所示。实验时，先打开弹簧夹K，再将分液漏斗的旋塞打开，使稀硫酸与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭K，使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去广口瓶上的橡皮塞，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。根据下述实验装置和操作，回答下列问题。按下图所示装置用两种不同操作分别进行实验，观察B试管中的现象。例2操作1：先夹紧止水夹a，再使A管开始反应，实验中B管中观察到的现象是__________________________。B管发生反应的离子方程式是__________________。操作2：打开止水夹a，使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a，实验中在B管中观察到的现象是____________________________________________________。B管中发生的离子方程式是__________________________。【解析】当夹紧a时，A试管便成了一个封闭体系，产生的H2使A试管内压强增大，将生成的FeSO4溶液压入B中，从而发生反应生成Fe(OH)2，而NaOH溶液中的O2可将Fe(OH)2迅速氧化，最后转变成Fe(OH)3，所以看到白色沉淀的时间很短。当用操作2时，产生的H2首先通过导气管通入到B中的NaOH溶液中，将其中的O2赶走，再夹紧a时，FeSO4溶液被压入B中，此时反应所产生的Fe(OH)2在一段时间内不变色。【答案】先出现白色絮状沉淀，然后沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3打开止水夹时，溶液中导气管口有气泡冒出，夹紧夹子后出现白色沉淀，短时间内沉淀不变色Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓【规律方法】此题是围绕Fe(OH)2的实验室制法设计的。由于Fe(OH)2极易被氧化为Fe(OH)3，溶液中溶解的O2就能把它氧化，操作2采用了先通H2后将FeSO4溶液和NaOH溶液混合的方法，这样使Fe(OH)2在H2的还原性气氛中生成，能稳定存在的时间大大延长。2．用下面方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。在如图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是________。(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是________。变式训练(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是________________________________________________________________________。解析：原理是利用Fe和稀H2SO4产生H2，先赶走装置中的空气。确定赶净空气后再夹紧止水夹，通过H2产生的压力将FeSO4溶液压入NaOH溶液中去，从而产生Fe(OH)2沉淀，且在H2的氛围中Fe(OH)2不易被氧化，所以可保存较长的时间。答案：(1)稀H2SO4、铁屑(2)NaOH溶液(3)检验试管Ⅱ出口处排出氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入Fe3＋是一种具有较强的氧化性的微粒，可将Fe、Cu等金属单质氧化，同时Fe3＋被还原为Fe2＋，Fe2＋与Fe3＋之间的转化是一个重要的考点。另外根据Fe2＋、Fe3＋遇到SCN－或OH－等所表现的不同现象，可用KSCN溶液、NaOH溶液等检验Fe3＋、Fe2＋的存在与否。要点三Fe3＋的氧化性及其检验1．Fe2＋与Fe3＋的相互转化：特别提醒Fe2＋氯水等强氧化剂Fe、Cu等还原剂Fe3＋2．Fe2＋的检验：溶液呈浅绿色；遇到OH－生成白色沉淀→灰绿色→红褐色沉淀；加入SCN－无现象，再加氯水等强氧化剂呈红色。3．Fe3＋的检验：溶液呈黄色；加入OH－、NH3·H2O生成红褐色沉淀；加入SCN－溶液呈红色。下列离子的检验方法合理的是()A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明不含Fe2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋例3【思路点拨】Fe3＋遇SCN－生成红色的Fe(SCN)3；Fe3＋遇OH－生成红褐色的Fe(OH)3，以上两个反应是检验Fe3＋的特征反应。【解析】A．加入KSCN后呈红色，说明含Fe3＋，但不能说明是否含有Fe2