浙江省高考化学考点19 铁、铜的获取及应用（含解析）

考点19铁、铜的获取及应用

）知识整合,

一、铁的存在和性质

1.铁的存在

铁在自然界中主要以化合态的形式存在，陨铁以游离态的形式存在。

常见的铁矿：磁铁矿［主要成分为FeQ,（填化学式，下同）］,赤铁矿（主要成分为FeQ）,黄铁矿（主要

成分为FeS2）o

2.铁的物理性质

纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸

引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。

3.铁的化学性质

铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为+2价和+3价。

C1）与非金属单质的反应：

①与的反应：

常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为FezOs。

点燃

点燃时：3Fe+20s^=Fe3（）4。

点燃

②与CL的反应：2Fe+3cl2=2FeCh。

△

③与S的反应：Fe+S^FeS。

△

④与L的反应：Fe+L^=Fcl2。

⑵与水的反应:

常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：3Fe+41LO(g)=Fe3O4+4H2,>

⑶与酸的反应：

①与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe+2H+=Fe2++Hzt。

②与氧化性酸：

遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，加热时发生反应：

△

与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H?产生。Fe+6ir+3NO3^Fe"+3NOJ+3爪0

2f

Fe过量3Fe+8H'+2NO；3Fe+2NOf+4H2O

3

Fe不足Fe+4H+NO；-----Fe+N0t+2H2O

：4)与某些盐溶液的反应：

①与CuSOi溶液反应的离子方程式：Fe+Ci?+—Fe2++Cuo

②与FeCk溶液反应的离子方程式：2Fe"+Fc=3Fe2+。

二、铁的氧化物和氢氧化物

1.铁的氧化物的比较

铁的氧化物FeOFe2O3Fe30,

俗称无铁红磁性氧化铁

色、态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体

铁的价态+2+3+2、+3

水溶性难溶于水

稳定性不稳定性稳定稳定

6Fe0+02----2Fe30i

，

与非氧化性酸FeO+2H'----Fe203+6H'----Fe3Oi+8H----

2t32+

盐酸或稀H2s。4Fe+H202Fe*+3H2O2Fe"+Fe+4H2O

的反应

+3++3++

与稀HNO33FeO4-10H+N0T==3FeFe203+6H===2Fe3FeA+28H+N0T

3+

反应+N0t+5H.0+3H20===9Fe+N0t+14H,0

高温

与CO的反应FcQr+XX)-----^e+XX)2

制取高温熔融,过量的铁与氧Fe(0H)3的分解铁在氧气中燃烧

△392。2客心。；

气反应

2Fe(OH):------

高温

2Fe+a------27e0

Fe2O3+3H2O

2.铁的氢氧化物的比较

铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(0H)3

物理性质白色，难溶于水的固体红褐色，难溶于水的固体

化学性质(1)与非氧化性强酸反应(1)与酸反应

234

Fe(OH)2+2H*----Fe*+2H20Fe(OH)：+3H'-----Fe+3H20

(2)与氧化性酸反应(2)受热分解

△

3Fe(0H)2+10HN03----

2Fe(OH)3------Fe203+3H20

3Fe(NO3)3+NOt+8H20

(3)空气中放置被氧化

4Fe(OH)2-2H2O+O2^=

4Fe(0H):t

制备可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2++可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3++30H-

20H"=Fe(0H)2l=Fe(OH)31

在空气中，Fe(OH”能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)」，现象是白色絮状

二者的

沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为4Fe(0H)2+02+

关系

2ll20=4Fe(0H)3

三、“铁三角”及其应用

“铁三角”的四应用:

⑴烈断串千方炉Fe3\Fe?♦与HCO；、A10£、CO；等在溶液中因发生相互促进水解反应而不能

大量共存；Fe2♦与NO；（H，）、C10\MnO；W）,Fe"与S?'「、HS\SO：在溶液中因发生氧化还原反应而

不能大量共存。

：2）除杂方法（括号内为杂质）：

F/（Fe*）：加过量铁粉过滤;

FsChCFeCL）：加氯水或H2O2；

FsCLCCuCL）：加过量铁粉过渡；

Fe（Al）.—（AbG、SiO2）：加过量强碱溶液过滤;

：3）盐溶液的保存：亚铁盐溶液一一加入少量铁屑以防止Fe"被氧化。铁盐溶液一一加入少量相应的

酸溶液以防止Fe”水解。

：4）物项制备：

①制备无水氯化铁：在HC1气流中加热浓缩氯化铁溶液；

②制备氢氧化铁胶体：向沸水中加入饱和氯化铁溶液并煮沸至变为红褐色为止。

四、重要的铁盐

三氯化铁（FeCh）：棕黄色固体，一种常见的氧化剂，能与多种还原剂发生氧化还原反应，能回收废

铜，其反应的离子方程式为2Fe，+Cu^=Cu2-+2Fe。

绿矶（FCSO,-7H2（））：一种重要的还原剂，可用作补血剂及植物的补铁剂。

高铁酸钾（LFeO）：深紫色晶体，具有强氧化性，可用作水处理剂或高能电池。

铁筱矶［NHFe（S0］）2・12氏0］：无色晶体，易溶于水，常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。

赤血盐RFelCN）1：红色晶体，易溶于水，常用于检验Fe,生成蓝色沉淀。

五、铜及其重要化合物

1.铜

（1）铜的存在、制备与精炼

常见的铜矿有黄铜矿（主要成分为CuFeS》、孔雀石［主要成分为CUCOJCUSH）』等。自然界中也存在少

量的单质铜。

工业上主要采用高温冶炼黄铜矿（主要成分是CuFeSD的方法获得铜。用这种方法冶炼得到的铜，含铜

量为99.5%〜99.7%,还含有Ag、Au、Fe、Zn等杂质。要达到电气工业生产用铜的要求，这种由黄铜矿高温

冶炼得到的铜还必须经过电解精炼，电解精炼得到的铜，含铜量高达99.95%〜99.98与。

（2）物理性质

纯净的铜为紫红色，属于有色金属，密度较大，硬度较小，熔、沸点较高，具有良好的导电、导热性。

[3)化学性质

点燃

Cl2Cu+CL------：CcCl2

与非金属单质△

022C11+O2--2CuO

反应

△

S2Cu+S----------Cu2S

非氧化性酸不反应

△

Cu+2H颊」(浓)------CuS0,+S021+2氏0

与酸反应

氧化性酸

Cu+4HNOK浓)----CU(NO3)2+2NO2t+2H20

3CU+8HNO3(稀)----3Cu(N0，+2N(H+4H20

Cu+2Ag-------2Ag+Cu”

与盐溶液反应

Cu+2Fe3'-------2Ee2+Cu21

潮湿空气中

2CU+O2+H2O+CO2--------Cu>(OH)2cO3

形成铜锈

2.辄化铜和氧化亚铜

名称氧化铜氧化亚铜

22，

与酸反应Of)CuO+2H.-------CU'+H20CU20+2H'-------CU+CU+H20

△△

与比反应

CU0+H2---------CU+H2OC112O+H2--2C11+H2O

高温

转化关系

4CuO----------2CU20+02t

3.氢叙化铜

C」(0H)2是一种不溶于水的蓝色固体。其化学性质主要有弱碱性，不稳定性和弱氧化性等。

C」(0H)2的化学性质

2

：1)弱碱性：Cu(0H)2+2ir：^=Cu*+2H20

△

：2)不稳定性：CU(OH)^：^=CUO+H2O

：3)弱氧化性：能氧化醛基。

4.五水硫酸铜

CJSO」・5比0为蓝色晶体，俗称蓝根、胆矶。无水CuSOi为白色粉末，遇水变蓝色(生成CUSO4・5H2。),

可作为水的检验依据。

六、合金及金属材料

1.合金

1）概念：合金是指两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。

：2）性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学或机械性能。

①熔点：一般比它的各成分金属的低；

②硬度和强度：一般比它的各成分金属的大。

2.常见的金属材料

金属（黑色金属材料:铁、旃、铳以及它们的合金

材料-I石色金M材料:除黑色金属以外的K他金

属及其合金

（2）重要的黑色金属材料钢

（酗电:的性、焊接性好,强度低

嚷家钢（史鸣:强度育,物性及加工性好

钢I蜒号:硬加Kt,热处II后伸性好

介金铜:而入聆不同的优良性能，用于制不侵

制及各种特种钢

：3）几种有色金属材料

产能：良好的延展性和导电性

I用途：制导线

「性能:密度小、强度高、塑性好、易于成

铝及铝合金〈

型、制造工艺简单、成本低廉

用途:主要用于建筑业、容器和包装

I业、交通运输业、电子行业等

'］性能：良好的导电性和导热性

铜i用途：主要用于电器和电子工业、建筑业

铜及铜合金〈

铜合金：青铜是我国使用最早的合金，常见的

、还有黄铜和白铜

七、金属矿物的开发利用

1.金属在自然界中存在的形态

除了金、的等极少数金属外，绝大多数金属元素以化合态的形式存在于刍然界中。在这些金属化合物

中，金属元素都显正化合价。

2.金属冶炼的实质

使金属化合物中的金属离子得电子被还原为金属单质的过程：+

3.金属冶炼的一般步骤

4.金属冶炼方法

(1)热分解法冶炼金属

△△

例如：2HgO^=2Hg+O21,2Ag20^=4Ag+021o

用热分解法冶炼金属的特点：金属元素的金属性弱，金属元素的原子不易失去电子，其金属离子容易

得到电子，该金属元素所形成的化合物粒定性较差。

：2）热还原法冶炼金属

△△

①焦炭还原法。例如：C还原ZnO、CuO,其化学方程式依次为C+2ZnO^=2Zn+CO21,C+2CuO=

2CU+C02t.

高温

②一氧化碳还原法。例如：CO还原Fe20.3>CuO,其化学方程式依次为3C0+Fe2（）3^=2Fe+3ca,C0+

高温

CuO----CU4-C02O

高温高温

③氢气还原法。例如：比还原W03、Fe30„其化学方程式依次为3H2+W0^=W+3H20,4H2+Fe30.=

3Fe+4H冷。

高温

④活泼金属还原法。例如：A1还原CrQ、V2O5,其化学方程式依次为2Al+Cr2d=A12O3+2Cr,10A1

高温

+3V205^=6V+5A1203O

：3）电解法冶炼金属

电解

例如:电解Al。、MgCb、NaCl,其化学方程式依次为2Al2。式熔融）=4Al+302f,MgCh（熔

冰晶石

电解电解

融）^Mg+Ckt,2NaCl（熔融）^2Na+Ckf。

特别提碑

金属活动性顺序表中隐含的重要信息

金属活动性顺序

比较Fe.Sn.

K、Ca、NaMgA1ZnCuHg、AgPt、Au

Pb(H)

自然界存

化合态多数是化合态，极少数是游离态游离态

在形态

主要冶炼

电解法热还原法热分解法物理方法

方法

与。2反应常温下易反应常温下生成氧化膜加热化合

常温下生成与热水有碱存在与高温水

与映反应不反应

^^口氢气反应与水反应蒸气反应不反应

与H+反应从酸中把氢置换出来，生成盐和氢气不反应

先与水反应，

与盐溶液

生成的碱再与排在前面的金属能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来

反应

盐反应

心重点考向,

考向一Fe2\Fe’的鉴别

(1)直接观察颜色：FC?一溶液呈浅绿色，FC?•溶液呈棕黄色。

C2)利用显色反应(形成络离子)

①F产松-|KSC、」屏渡襁红包一箫好缸包一、

Fc*»«-***l-HOtlft—5

Fe2+溶液一।苯酚「溶液不呈紫色一Fe2+

②-----*

Fe计溶液」1-溶液呈紫色-Fe3+

(3)利用Fe(0H)3沉淀的颜色:

白色风旋变为灰・色.♦后变为tin色一FJ*

NtOHB

■色况旋一「产

(4)利用F/的僦化性

溶明域现象一例"

①

F声溶罐解•溶液变为我绿色

⑸利用Fe’的还原性

①F产溶液覆水.色一F卡

F产MMt」L•水不■色一＞FeH

②F产溶液一|网&1曳4—紫色.去—*F产

“FeH博液」一^不■色一F。计

(6)利用铁氟化钾与亚铁离子反应生成蓝色的铁氟化亚铁沉淀检验亚铁离子。

典例引领

典例1下列除杂的操作不正确的是

A.MgCk溶液中混有少量FeCh：加入足量氢氧化镁充分反应后过滤

B.FeCk溶液中混有少量FeCk：加入过量铁粉充分反应后过滤

C.CuCL溶液中混有少量FeC"：加入NaOH溶液充分反应后过滤

D.CuCL溶液中混有少量FeCL：先加入乩①将Fe?+氧化成Fe",再加入CuO充分反应后过滤

【解析】FeCh溶液中存在水解平衡：FeCL+3H20^=^Fe(OH)3+3HC1,加入Mg(0H)2与H*反应，平衡

右移，使F/+转化成Fe(0H)3而除去，A正确;先用/侵将Fe?+氧化成Fe*再利用FeCk的水解,加入CuO

与H+反应将F/+转化成Fe(0H)3而除去，D正确。

【答案】C

变式拓展

1.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Fe*

B.向某溶液中通入CL,然后再加入KSCN溶液变红，说明原溶液中含有Fe^

C.向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe”

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Fe%

不含有Mg2t

考向二Fe(OH)2的制备

制备Fe(OH)2常用的三种方法

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茶或煤油(不能用CC1,),以防止空气

与Fe(OH)z接触发生反应，如图1所示。

I什、・。11耐液

7mi

方法二：还原性气体保护法

用lb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

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。

典例引领

典例1用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。

1.方法-：用FeSOi溶液与不含。2的蒸储水配制的NaOH溶液反应制备。

(1)除去蒸储水中溶解的常采用的方法。

(2)生成白色Fe(0H)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含6的NaOH溶液，插入FeSO。溶液液面下，再挤

出NaOH溶液。这样操作的理由是»

R.方法二：在如图所示装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO,等试剂制备。

3点实

(1)在试管I里加入的试剂是O

(2)在试管n里加入的试剂是o

(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管I和n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(0H)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是。

【解析】I.方法一：(1)气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸储水中溶解的变

少。(2)避免生成的Fe(OH)2被空气(氧气)氧化。

I[.方法二：试管II是开口式的，无法用产生的气体将溶液压入试管I中，所以应在试管I中制取

FeSOo而在试管II中盛NaOH溶液。将Fc与稀H2soi放入试管I后，产生的也可从试管I内短管处排出试管

I内的空气，经过止水夹进入试管H内的NaOH溶液中，再排尽NaOH溶液和试管II内的空气，然后关闭止

水夹，试管I内产生的压无法逸出，压强增大，将FeSO』溶液通过长导管压入试管II内的MaOH溶液中，在

此过程中，液体都处于他环境中，从而避免了空气中的a将反应生成的Fe(0H)2氧化成Fe(0H)3。

【答案】I.(1)煮沸(2)避免生成的Fe(0H)2沉淀接触&

H.(1)稀H2s0八铁屑(2)NaOH溶液(3)检验试管II出口处排出山的纯度，当排出的出纯净时，

再夹紧止水夹(4)试管I中反应生成的乩将所用溶液和装置内的空气排尽，且外界空气不容易进入装

置，可防止白色的Fe(0H)2沉淀被氧化

变式拓展

2.下列各图示中，能较长时间观察到FeiOHb白色沉淀的是。

一

B

i

f

1

应用

中的

计算

合物

其化

铁及

想在

恒思

二守

考向

的产物

酸反应

与稀硝

分析铁

数轴法

式：

应方程

根据反

断，

论判

析讨

量分

质的

种物

据两

是根

，二

过量

物质

哪种

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一是

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元素

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