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1第三讲铁、铜及其化合物考纲要求：1.了解铁的主要性质及应用。2.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。3.了解铜的主要性质及应用。考点一铁的单质、氧化物和氢氧化物1．铁的存在2．铁的性质(1)物理性质颜色状态导电、导热性、延展性特性地壳含量银白色固体良好被磁铁吸引占第4位(2)化学性质(写出化学方程式或离子方程式)①与非金属反应与O2反应常温铁锈(成分为Fe2O3·xH2O)点燃3Fe＋2O2=====点燃Fe3O4与Cl2反应点燃2Fe＋3Cl2=====点燃2FeCl3与S、I2反应Fe＋S=====△FeS、Fe＋I2=====△FeI2②与H2O(g)反应3Fe＋4H2O(g)=====△Fe3O4＋4H2。③与酸反应与H＋反应Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑与稀HNO3反应过量Fe＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋NO↑＋2H2O少量3Fe＋8H＋＋2NO－3===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O与浓H2SO4、浓HNO3反应常温下钝化，加热分别生成SO2、NO2④与盐(Cu2＋、Fe3＋)反应Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋[注意]①铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2＋，铁与强氧化剂(如2Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3＋。②在电化学中单质铁发生电极反应时生成Fe2＋，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。3.生铁的冶炼(1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。(2)设备：高炉。(3)主要反应①还原剂的生成：C＋O2=====高温CO2，CO2＋C=====高温2CO；②铁的还原：Fe2O3＋3CO=====高温2Fe＋3CO2；③造渣反应：CaCO3=====高温CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2=====高温CaSiO3。4．铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的价态＋2价＋3价＋2价，＋3价与H＋反应的离子方程式FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O共性高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成单质铁5．铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体溶解性难溶于水难溶于水与盐酸反应Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O受热分解2Fe(OH)3=====△Fe2O3＋3H2O制法可溶性亚铁盐与碱反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓二者的关系空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)36．Fe(OH)2的制备3方法一：有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。方法二：还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。方法三：电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。[题点全练]题点(一)铁及其化合物的性质及应用1．在一定条件下，下列物质能与铁单质发生反应，其中能将铁元素从0价转变为＋3价的是()A．盐酸B．稀硫酸C．稀硝酸D．硫酸铜溶液【答案】C【解析】Fe与非氧化性酸(HCl、稀H2SO4)反应生成Fe2＋：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；Fe与弱氧化剂(Fe3＋、Cu2＋)反应生成Fe2＋：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。2．如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是()A．Fe＋4H＋＋NO－3===Fe3＋＋NO↑＋2H2OB．Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2OC．Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2OD．3Fe(OH)2＋10H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋8H2O【答案】B【解析】Fe3O4与HNO3反应生成Fe3＋，正确的离子方程式为3Fe3O4＋28H＋＋NO－3===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O。43．一定质量的某铁的氧化物FexOy，与足量的4mol·L－1硝酸溶液充分反应，消耗硝酸溶液700mL，生成2.24LNO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为()A．FeOB．Fe2O3C．Fe3O4D．Fe4O5【答案】C【解析】铁的氧化物FexOy与足量的4mol·L－1硝酸溶液充分反应，生成Fe(NO3)3，硝酸被还原生成NO，n(NO)＝2.24L22.4L·mol－1＝0.1mol，根据氮原子守恒可得，3n[Fe(NO3)3]＋n(NO)＝n(HNO3)，3n[Fe(NO3)3]＋0.1mol＝0.7L×4mol·L－1，n[Fe(NO3)3]＝0.9mol，令氧化物FexOy中Fe元素的平均化合价为a，根据得失电子守恒可得，0.9mol×(3－a)＝0.1mol×(5－2)，解得a＝83，由化合物中正负化合价代数和为0可得83x＝2y，x∶y＝3∶4，故该氧化物的化学式为Fe3O4。[规律方法]铁的氧化物组成的判断方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝m56∶n16＝a∶b，若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4，或FeO与Fe2O3按物质的量比1∶1的混合物，或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。题点(二)Fe(OH)2的制备4．(1)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。(2)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。②除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤5出NaOH溶液。这样操作的理由是________________________。【答案】(1)①②③⑤(2)①稀硫酸、铁屑②煮沸③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2【解析】(1)因为Fe(OH)2在空气中容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①、②原理相同，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁作阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。(2)①Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2＋被氧化。②气体的溶解度随温度升高而降低，所以煮沸后的水中溶解的O2较少。[规律方法]防止Fe(OH)2氧化的方法(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。(5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。考点二“铁三角”及Fe2＋、Fe3＋的检验1．“铁三角”的转化关系(1)完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件①将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋。②将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝：2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋。③向FeCl2溶液中滴入H2O2：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。④FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：5Fe2＋＋MnO－4＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。6⑤将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：3Fe2＋＋4H＋＋NO－3===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。(2)“铁三角”转化关系的应用①判断离子能否共存Fe2＋不共存NO－3(H＋)、ClO－、MnO－4(H＋)。Fe3＋不共存S2－、I－、SO2－3。Fe3＋不共存HCO－3、CO2－3等水解相互促进的离子。②盐溶液的配制与保存(3)物质的制备2．Fe2＋、Fe3＋的检验(1)Fe2＋的检验①样品溶液――――――――→滴加KSCN溶液无现象―――――→滴加氯水或双氧水溶液变红色，证明含有Fe2＋②样品溶液―――――――→加入氢氧化钠溶液产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋③样品溶液―――――――――→加入K36]溶液生成蓝色沉淀，证明有Fe2＋(2)Fe3＋的检验①样品溶液――――――――→滴加KSCN溶液溶液变红色，证明含有Fe3＋②样品溶液―――――――→加入氢氧化钠溶液产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在(3)混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验①Fe3＋的检验a.混合溶液――――――→滴加KSCN溶液溶液变红色，说明含有Fe3＋7b.混合溶液――――――→淀粉/KI试纸试纸变蓝色，说明含有Fe3＋②Fe2＋的检验a.混合溶液――――――→滴加酸性KMnO4溶液酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋b.混合溶液――――→滴加溴水溴水褪色，说明含有Fe2＋c.混合溶液―――――――――→滴加K36]溶液生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋[注意]在水溶液中Fe2＋——浅绿色、Fe3＋——棕黄色。[题点全练]题点(一)“铁三角”转化关系的应用1．下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3＋的是()①氯气②NaCl溶液③KMnO4溶液④稀硝酸⑤盐酸⑥NaNO3溶液．①②③B．①③④C．②④⑤D．②⑤⑥【答案】D【解析】强氧化剂Cl2、KMnO4溶液、稀HNO3等，可以把Fe2＋氧化成Fe3＋。2．用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是()A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3＋B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2＋C．若溶液中有Cu2＋，则一定没有固体析出D．若溶液中有Fe2＋，则一定有Cu析出【答案】B【解析】若无固体剩余，说明铜全部以Cu2＋形式存在，加入的铁粉完全反应，溶液中一定含有Fe2＋，可能含有Fe3＋，A错误；若有固体存在，固体中一定有铜，可能有铁，溶液中一定含有Fe2＋，B正确；若溶液中有Cu2＋，有可能加入铁粉的量少，只有部分Cu2＋与Fe反应，所以可能有固体析出，C错误；当加入的铁粉较少时，只发生Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋时，不会有铜析出，D错误。3．Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2＋、Fe3＋杂质离子，为除去这些离子制得纯净的ZnSO4，应加入的试剂是()A．NaOH溶液B．氨水C．KMnO4、ZnCO3D．H2O2、ZnO【答案】D【解析】由于Fe2＋沉淀所需pH比Zn2＋大，应首先将Fe2＋氧化为Fe3＋，然后调节溶液的pH使Zn2＋还8不沉淀时Fe3＋已沉淀完全。氧化剂H2O2将Fe2＋氧化为Fe3＋，ZnO能消耗溶液中的H＋且不引入新的杂质离子，故D项符合要求。[