铁铜 -高三第一轮复习

铁、铜及其化合物金属及其化合物2011届高三化学第一轮复习【考纲解读】1、掌握铁的原子结构和化学性质，以Fe2＋、Fe3＋的相互转化为例，了解变价金属的氧化性和还原性。2、了解铁的氧化物和氢氧化物的制备和性质，掌握Fe2＋、Fe3＋的检验方法。3、了解铜及其重要化合物的性质。4、了解金属冶炼的一般原理，了解铁和铜的冶炼方法。一、铁和铜的原子结构元素铁铜核电荷数原子结构示意图主要化合价26（第四周期，第Ⅷ族）29第四周期第ⅠB族＋2价，＋3价＋1价，＋2价注意：铁元素在高铁酸盐如K2FeO4中呈＋6价1、铁元素的存在铁：磁铁矿（Fe3O4）赤铁矿（Fe2O3）黄铁矿（FeS2）二、铁的性质②存在形态：铁在地壳中以化合态形式存在，只有在陨石中有游离态铁。①铁在地壳中含量排在氧、硅、铝之后，列第四位。2、铁的物理性质和应用（1）物理性质：（2）应用①银白色，有金属光泽；②具有良好的延展性；③是电和热的良导体；④密度是7.86g/cm3，熔点1535℃，沸点是2750℃；⑤特性:能被磁体吸引，具铁磁性。建材；炊具；铸件；作催化剂；制具有特性的铁合金；制磁铁等。3、铁的化学性质当铁跟弱氧化剂（如盐酸、硫酸铜溶液等）反应时，只能失去2个电子形成Fe2＋；当跟强氧化剂（如氯气、硝酸等）反应时，失去3个电子形成Fe3＋，所以铁在其化合物中通常呈＋2价和＋3价。①、铁与非金属的反应Fe＋S＝＝FeS,Fe＋I2＝＝FeI2，△△3Fe＋2O2＝＝Fe3O4点燃点燃2Fe＋3Cl2＝＝2FeCl3注意：铁与弱氧化性物质反应生成低价铁的化合物。②、铁与酸的反应（1）与非氧化性酸反应，如盐酸、稀硫酸。22HFeH2Fe＋＝＋＋＋（2）与氧化性酸反应，如硝酸、浓硫酸。OHNONOFeHNOFe2233)(3336）（浓△OHSOSOFeSOHFe22342)(4263)(62浓△OHNONOFeHNOFe233)(324）（稀（少量）OHNONOFeHNOFe223)(342383）（稀（足量）注意：常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化，生成致密氧化物薄膜。③、铁与水反应2432443HOFeOHFeg△④、铁与某些盐溶液的反应CuFeSOCuSOFe44＋＋2332FeFeFe《突破》P1582、3三、铁的重要化合物1、铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称颜色、状态铁的价态水溶性稳定性铁红磁性氧化铁黑色粉末红棕色粉末黑色晶体+2+3+2、+3都不溶于水稳定稳定不稳定，在空气中加热迅速被氧化6FeO＋O2＝＝2Fe3O4△化学式FeOFe2O3Fe3O4与非氧化性酸的反应与氧化性酸的反应用途共性FeO＋2H＋＝Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋＝Fe2＋＋2Fe3+＋4H2O碱性氧化物碱性氧化物复杂氧化物3FeO＋10HNO3（稀）＝3Fe(NO3)3＋NO↑＋5H2O同上3Fe3O4＋28HNO3（稀）＝9Fe(NO3)3＋NO↑＋14H2O高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，还原过程中铁的化合价都逐渐降低，最终生成铁。油漆、涂料、炼铁原料做磁铁、炼铁原料2、铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状态溶解性稳定性与非氧化性酸的反应与氧化性酸的反应转化关系白色沉淀红褐色沉淀都难溶于水很不稳定，易被氧化为Fe(OH)32Fe(OH)3===Fe2O3＋3H2O△Fe(OH)3＋3H＋＝Fe3＋＋3H2OFe(OH)2＋2H＋＝Fe2＋＋2H2O3Fe(OH)2＋10HNO3(稀)＝3Fe(NO3)3＋NO↑＋8H2O同上4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3制备原理：思考：如何制取铁的氢氧化物？由对应的可溶性盐与可溶性碱反应制取实验一：向盛有FeCl3溶液的试管中滴加NaOH溶液，观察发生的现象。实验二：向新制FeSO4溶液中，滴入经煮沸的NaOH溶液，胶头滴管尖端伸入溶液下面，轻轻挤出NaOH溶液，观察发生的现象。Fe3＋＋3OH－＝Fe(OH)3↓（红褐色）Fe2＋＋2OH－＝Fe(OH)2↓（白色）4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3白色-灰绿色-红褐色沉淀思考：1、实验中为什么要用新制的硫酸亚铁溶液?2、实验中为什么滴入经煮沸的NaOH溶液?3、实验中为什么要将滴管尖端插入试管里溶液底部，慢慢挤出NaOH溶液?4、还可以采用什么方法和措施以保证制得氢氧化亚铁?3、亚铁盐和铁盐（1）亚铁盐的性质①Fe2＋的溶液通常显浅绿色，主要表现还原性。②亚铁盐溶液在空气中易被O2氧化而变质，故保存时要加少量铁屑，防止其氧化，加少量相应的酸，抑制水解。③亚铁盐溶液与可溶性碱反应，生成Fe(OH)2。2Fe2＋＋H2O2＋2H＋＝2Fe3＋＋2H2O3Fe2＋＋NO3－＋4H＋＝3Fe3＋＋NO↑＋2H2OFe2＋＋2NH3·H2O＝Fe(OH)2↓＋2NH4＋（2）铁盐的性质①Fe3＋的溶液通常显棕黄色，主要表现氧化性。②因Fe3＋易水解，FeCl3等固体还易潮解，故其固体应密封保存。配制溶液时应将铁盐溶于少量相应的酸中，再加水稀释，以抑制其水解。③铁盐溶液与KSCN溶液反应，溶液变成红色。2Fe3＋＋Cu＝2Fe2＋＋Cu2＋2Fe3＋＋H2S＝2Fe2＋＋S↓＋2H＋2Fe3＋＋2I－＝2Fe2＋＋I2Fe3＋＋3SCN－＝Fe（SCN）3《突破》P15810四、如何实现Fe、Fe2＋和Fe3＋之间的相互转化？铁三角FeFe2+Fe3+123456强氧化剂：Cl2、Br2、HNO3等Zn、CO、Al等五、Fe2＋和Fe3＋的检验方法鉴别方法Fe2＋Fe3＋直接观色显色反应与KSCN与苯酚利用Fe3+的氧化性利用沉淀反应与OH－作用浅绿色棕黄色血红色不显紫色显紫色无明显现象Cu被腐蚀溶液变绿色与铜片与淀粉KI试纸试纸不变蓝试纸变蓝色白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色立即产生红褐色沉淀不显红色。若再通Cl2，则变血红色1、FeFe2＋弱氧化剂：H＋、Cu2＋、S、I2、Fe3＋等Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2↑,Fe＋Cu2＋＝Fe2＋＋CuFe+S==FeS,Fe＋I2＝FeI2,Fe＋2Fe3＋＝3Fe2＋∆2、FeFe3+强氧化剂：Cl2、Br2、KMnO4、HNO3等2Fe+3Cl2==2FeCl3,2Fe+3Br2==2FeBr3,Fe+4HNO3(稀)==Fe(NO3)3+NO↑+2H2O2Fe+6H2SO4(浓)==Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O5Fe+3MnO4-+24H+==5Fe3++3Mn2++12H2O∆∆Zn、Fe、Cu、H2S、HI、SO24、Fe3+Fe2+3、Fe2+Fe3+Cl2、Br2、KMnO4、HNO3、O2等2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-2Fe2++Br2==2Fe3++2Br-5Fe2++MnO4-+8H+==5Fe3++Mn2++4H2O3Fe2++4H++NO3-==Fe3++NO↑+2H2O2Fe3++Zn（不足）==2Fe2++Zn2+2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+2Fe3++H2S==2Fe2++2H++S↓2Fe3++2HI==2Fe2++2H++I22Fe3++SO2+2H2O==2Fe2++4H++SO42-5、Fe2+FeZn、H2、Al、C、CO等Fe2++Zn==Fe+Zn2+FeO+H2====Fe+H2O3FeO+2Al====3Fe+Al2O32FeO+C====Fe+CO2↑高温高温高温6、Fe3+FeZn、CO、Al等2Fe3++3Zn(过量)===2Fe+3Zn2+Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2Fe2O3+2Al====2Fe+Al2O3高温高温六、铁的冶炼原料:设备:炼铁高炉（简称高炉）原理：用还原剂将铁矿石中铁元素还原为单质铁矿石、焦碳、空气、石灰石等反应：C＋O2＝＝CO2（放出大量的热）点燃CO2＋C＝＝2CO（制备还原剂）高温3CO＋Fe2O3＝＝2Fe＋3CO2高温CaCO3＝＝CaO＋CO2↑高温SiO2＋CaO＝＝CaSiO3(炉渣的主要成分)高温产品：生铁（含碳2%--4.5%）七、铜的性质1、铜元素的存在形式：化合态和游离态。铜：黄铜矿（CuFeS2）孔雀石Cu2(OH)2CO32、铜的物理性质和用途①.纯铜呈紫红色;粉末也是紫红色②.熔点1083.4℃,沸点2567℃;③.密度8.92g/cm3；质软；④.具有良好的延展性;⑤.具有良好的导热、导电性;纯铜的导电性仅次于银，但比银便宜得多，所以当今世界一半以上的铜用于电力和电讯工业上。用途：广泛用于电气工业；制铜合金；作微量元素肥料；作各种仪表的零件1g纯铜可拉成3000m细铜丝或压延成面积为10m2几乎透明的铜箔3、铜的化学性质2Cu＋4HCl＋O2＝2CuCl2＋2H2O①与氧气的反应Cu＋O2＝2CuO△2Cu＋O2＋H2O＋CO2＝Cu2(OH)2CO3②与其他非金属的反应Cu＋Cl2＝CuCl2点燃现象：棕黄色的烟2Cu＋S＝Cu2S(黑色物质)△③通入O2时与盐酸、硫酸反应铜锈(铜绿)④与氧化性酸反应：△Cu＋2H2SO4(浓)＝CuSO4＋SO2↑＋2H2OCu＋4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O⑤与盐溶液的反应Cu＋2AgNO3＝Cu（NO3）2＋2AgCu＋2FeCl3＝CuCl2＋2FeCl2制印刷电路板《突破》P1589八、氧化铜和氢氧化铜的性质物质氧化铜（CuO)氢氧化铜Cu(OH)2状态化学性质制法转化不溶于水的黑色固体不溶于水的蓝色固体CuO+2H+=Cu2++H2OCu(OH)2+2H+=Cu2++2H2OCuO+CO=Cu+CO2△Cu(OH)2=CuO+H2O△Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4](OH)2+4H2OCu(OH)2=CuO+H2O△Cu2++2OH－=Cu(OH)2↓Cu2++2OH－=Cu(OH)2↓CuO+2H＋=Cu2＋+H2O注意：(1)溶液中的Cu2+常为蓝色（浓CuCl2为绿色，稀CuCl2为蓝色），可作为Cu2+的判断依据。CuO+H2=Cu+H2O△(2)Cu2+与碱反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，Cu(OH)2溶于氨水形成深蓝色溶液，这是鉴定Cu2+的原理之一。无水CuSO4遇水变为蓝色，生成CuSO4·5H2O，可作为水的检验依据。(3)Cu2O一种红色粉末，在非氧化性酸溶液中发生歧化反应Cu2O＋2H＋＝Cu＋Cu2＋＋H2O。Cu2S、CuS均为黑色粉末，难溶于水和非氧化性酸，能被硝酸等氧化性酸溶解。(2)Cu2+与碱反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，Cu(OH)2溶于氨水形成深蓝色溶液，这是鉴定Cu2+的原理之一。无水CuSO4遇水变为蓝色，生成CuSO4·5H2O，可作为水的检验依据。(3)Cu2O一种红色粉末，在非氧化性酸溶液中发生歧化反应Cu2O＋2H＋＝Cu＋Cu2＋＋H2O。Cu2S、CuS均为黑色粉末，难溶于水和非氧化性酸，能被硝酸等氧化性酸溶解。九、铜的冶炼①湿法炼铜（古代）：Fe＋CuSO4＝Fe2＋＋Cu②高温炼铜：原料:黄铜矿（CuFeS2）2CuFeS2＋4O2＝Cu2S＋3SO2＋2FeO800℃2Cu2S＋O2＝2Cu2O＋2SO21200℃2Cu2O＋Cu2S＝＝6Cu＋SO2↑1200℃粗铜电解精铜（含量99.95%～99.98%）十、金属活动顺序及其应用活动性顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu单质还原性阳离子氧化性与O2化合难易与水反应条件产物弱强强弱易难冷水强碱＋氢气KCaNaMgAl热水碱＋氢气ZnFeSnPb(H)高温水蒸气金属氧化物＋氢气CuHgAgPtAu不与水反应高温3Fe＋4H2O(g)＝＝Fe3O4＋4H2与酸反应与盐溶液反应冶炼方法能置换