铁、铜及其重要化合物

铁及其重要化合物考纲要求了解铁单质及化合物的颜色.状态及性质。通过合金材料了解铜及化合物的性质。能用氧化还原反应的规律探究铁的化合物之间的相互转化。能掌握氢氧化铁胶体制备，能列举合金材料的应用。了解金属的通性，金属冶炼的一般原理。初步了解金属的回收和资源保护知识体系二Fe(SCN)3HC1二Fe(SCN)3HC1二Fe(OH)3稀NaOH或水溶NO3-与Fe2+在酸性条件下，不能共存。过量的Fe与硝酸作用，或在Fe和Fe2O3的混合物中加入盐酸，要注意产生的Fe3+还可以氧化单质Fe这一隐含反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+。注意FeCl、Fe(SO)的水溶液蒸干所得剩余固体的区别。FeCl溶液加热浓缩时，因3 2 43 3Fe3+水解和HCl的挥发，得到的固体为Fe(OH)，如灼烧后得到红色的FeO固体。但Fe(SO)3 2 3 2 43溶液蒸干时，因硫酸是难挥发性酸，将不能得到Fe(OH)3固体。注意亚铁盐及Fe(0H”易被空气中氧气氧化成三价铁的化合物。如某溶液中加入碱溶液后，最终得到红褐色沉淀，，并不能断定该溶液中一定含有Fe3+，而也可能含有Fe2+。注意铁单质与强氧化性物质反应时，也有生成二价铁化合物的可能性。反应中若铁为足量，最终铁元素将以二价铁形式存在，因为2Fe3++Fe=3Fe2+。基础知识回顾一．铁的原子结构和物理性质铁的原子结构特点铁位于元素周期表中的第 周期，第 族。Fe的原子序数是 ，其核外电子排布式为 铁的物理性质纯净的铁是光亮的 金属，密度较大，熔、沸点 ，纯铁的抗腐蚀性 和 ，有较好的 、 、 。铁能被磁铁吸引。生铁熔点较纯铁 ， 较纯铁弱。

二、铁的化学性质铁是一种比较活泼的金属，在化学反应中总是表现 性，一 电子，在反应中既可能失去个电子显 价，也能失去，个电子显.价。它能与许多单质及化合物反应。1、与非金属反应02：①常温（钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀）一一写出电极反应式吸氧腐蚀负极： 正极：析氢腐蚀负极： 正极：②在氧气中燃烧现象：化学方程式：Cl2：（铁在氯气中燃烧）现象：化学方程式：S： 2S： 2、与水的反应Br：2I:2 常温下铁与水不反应，在高温条件下与水反应的化学方程式为： 3、与酸反应①与非氧化性酸反应，如稀盐酸、稀硫酸等。写出反应的离子方程式②与氧化性酸反应稀硝酸铁过量： 硝酸过量： 浓硝酸、浓硫酸，常温下 ，加热条件下可以继续反应，其方程式分别是: ? 4、与某些盐溶液的反应（离子方程式）①CuSO溶液： ②FeCl溶液: 4 3把以上铁的化学性质可以归纳为：铁是常见的还原剂，在参与化学反应时，一般可失去2e-或3e-而变成Fe2+或Fe3+。铁元素的原子在化学反应中，当遇弱氧化剂（如S、H+、Cu2+、I2等）时，铁只能失去最外层的两个电子，而生成+2价铁的化合物，当遇到强氧化剂（如Cl、Br、HNO等）时，铁原子可以再（强氧化剂）失去次外层上的一个电子而生成+3价铁的化合物，Fe、Fe2+、Fe3+形成三角关系。（完成相应化学方程式）（强氧化剂）（1） Fe—Fe3+和Fe2+—Fe3+需要较强的氧化剂。如0、Cl、HNO（浓、稀）、HSO（浓）、2 2 3 2 4KMnO（H+）溶液等。4（2） Fe—Fe2+需要较弱的氧化剂，如S、Cu2+（CuSO）、H+（稀HSO、盐酸）等。4 2 4

Fe2+—Fe，在金属活动性顺序表中排在Fe前的金属，如Zn、Al等，可以将Fe2+还原成Fe。注意：K、Ca、Na等活泼金属，由于它们在水溶液中先跟水反应，所以不能作为还原剂来完成Fe2+一Fe的转化。Fe3+一Fe2+需要较强的还原剂。如Fe、Zn、HS0-)、KI(I-)、NaSO(SO2-)等，Cu2 2 3 3虽不是强还原剂，但因Fe3+具有较强的氧化性，可被Cu还原成Fe2+。⑸Fe3+—Fe常发生在金属的热还原反应中。如高温下用CO还原铁矿石中的铁。铝热反应也是这种转化的实例。如：FeO+2Al= 23例1：将单质Fe、Cu与FeCl、FeCl、CuCl溶液一起放进烧杯内，在下列情况下，指出有哪322些阳离子(不考虑阴离子)或金属单质同时存在，填在空白处：反应完毕后，铁粉有剩余.反应后溶液中一定含有 阳离子；一定没有 阳离子；固体干燥后，其中一定含有 和 .反应完毕后，铜有剩余，铁粉无剩余.反应后溶液中一定含有 阳离子，溶液中可能含有 阳离子，溶液中一定不含 阳离子.反应完毕后，溶液中含有Fe3+,则溶液中一定还含有一阳离子；有无固体存在？ •例2：铁在热的稀硝酸中反应，其主要还原产物为N2O，而在冷的稀硝酸中反应，其主要还原产物为NO,当溶液更稀时，其主要还原产物为NH+，请分析右图，回4答下列问题：假设以任一气体产生的过程中只有一种产物，试配平由b点到c点时反应的化学方程式：口FM口HNO.一□F已(Nd+口I1+口H2()判断从O点到a点时的还原产物，应为 。⑶a点到b点时产生的还原产物为 ，理由 (4)已知达到d点的反应完全结束时，溶液中主要阳离为 分析投入金属铁的物质的量之比nc(Fe)/nd(Fe)= •三、铁的化合物1、铁的氧化物铁的氧化物氧化亚铁氧化铁四氧化三铁化学式俗 名一色 态化合价水溶性

FeO•FeO232、铁的氢氧化物名称氢氧化亚铁氢氧化铁化学式颜色、状态水溶性与盐酸反应与硝酸反应与氢碘酸反应还原性—制 法二者的关系Fe2+、Fe3+的检验鉴别方法Fe2+Fe3+直接观色利用显色反应利用Fe3+的氧化性利用Fe2+的还原性利用沉淀反应经典试题1、钛(Ti)被称为继铁、铝之后的第二金属，钛白(TiO2)是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿矿储量居世界首位。含有Fe2O3的钛铁矿(主要成分为FeTiO)制取TiO的流程如下：32TOC\o"1-5"\h\z⑴Ti的原子序数为22,Ti位于元素周期表中第 期，第 族。⑵步骤①加铁的目的是 ；步骤②冷却的目的是 。⑶上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是 ；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入 处理。⑷由金红石(TiO2)制取单质Ti,涉及到的步骤为：’叫—TiS盂占？"已知：①C(s)+O(g)==CO(g)； △H=—393.5KJ/mol2CO(g)+O(g)==2CO(g)； △H=－566KJ/molTiO(s)+2Cl(g)==TiCl(s)+O(g)；△H=+141KJ/mol2242则TiO(s)+2Cl(g)+2C(s)==TiCl(s)+2CO(g)的AH= 。224反应TiCl+2Mg==2MgCl+Ti在Ar气氛中进行的理由是422、 在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物.该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉.这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称"引火铁".请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和"引火铁".实验中必须使用普通铁粉和6摩/升盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去).

填写下列空白:实验进行时试管A中应加入的试剂 ;烧瓶B的作用是烧瓶C的作用是 ；在试管D中收集得到的是 .实验时,U型管G中应加入的试剂 ;长颈漏斗H中应加入 两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母) ⑷烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液其目的是 试管E中发生反应的化学方程式是 ;E管中的为了安全，在E管中的反应发生前，在F出口处必须反应开始后，在F;E管中的实验步骤如下：(1)(a)容量瓶 (b)烧杯步骤II取样分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，(a)控制溶液中Fe实验步骤如下：(1)(a)容量瓶 (b)烧杯步骤II取样分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，(a)控制溶液中Fe2+与Fe3+含量比(c)确定氧化Fe2+所需NaClO3的量用NaClO3氧化时反应方程式如下：6FeSO+NaClO+3HSO4 3 2 4若改用hno3氧化，则反应方程式如下6FeSO3+2HNO+3HSO—3Fe(SO)+NOf+4HO4 3 2 4 2 43 2已知1molHNO价格0.16元、1molNaClO价格0.45元，评价用HNO代替NaClO

作氧化剂的利弊，利是 3 3 ，弊是I2)b)(d)(c)烧瓶目的是

确定下一步还原所需铁的量

确保铁的氧化物酸溶完全3Fe(S0)+NaCl+3HO2 43 2聚合硫酸铁溶液中SO2—与Fe3+物质的量之比不是3:2。根据下列供选择的试剂和基本操4TOC\o"1-5"\h\z作，测定聚合硫酸铁产品溶液中SO2与Fe3+物质的量之比 。4测定时所需的试剂 。(a)NaOH (b)FeSO (c)BaCl (d)NaClO4 2 3需要测 和 的质量(填写化合物的化学式)。选出测定过程中所需的基本操作 (按操作先后顺序列出)。(a)萃取、分液 (b)过滤、洗涤 (c)蒸发、结晶(d)冷却、称量 (e)烘干或灼烧故医院出售的补铁剂药物主要是硫酸亚铁、葡萄糖酸亚铁、碳酸亚铁等。(资料介绍：多媒体展示)铁及铜的化合物的应用FeO+油漆：可制造防锈油漆；23FeCl、FeSO等：可作净水剂；34铁的化合物在人体中的作用缺铁：贫血、心动过速、指甲扁平等。铁过量：损害肝肾，皮肤发黑。CuCl2、CuSO4等铜盐：可抑制藻类生长,杀死细菌,在游泳池中作水的消毒剂；24铜的化合物在人体中的作用缺铜：造血功能受损，骨质疏松易折，心脏血管失去弹性、头长白发。铜过量：铜离子会与蛋白质结合成沉淀，造成铜中毒布置作业：根据Fe、Fe2+、Fe3+之间的相互转化，写出其它的转化化学方程式，并指出氧化剂和还原剂。(1)4,WB.⑵将Fe3+还原为Fe2+，得到FeSO.7HO.42FeSO.7HO，石灰.42—80KJ/mol,防止高温下Mg(Ti)与空气中的氧气(或二氧化碳，氮气)作用。(1)普通铁粉(或铁粉)，作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气);防止水倒吸(或用作安全瓶);氢气(每空1分，共4分)固体NaOH(或碱石灰、