鐵、銅及其重要化合物

鐵及其重要化合物考綱要求了解鐵單質(zhì)及化合物的顏色.狀態(tài)及性質(zhì)。通過(guò)合金材料了解銅及化合物的性質(zhì)。能用氧化還原反應(yīng)的規(guī)律探究鐵的化合物之間的相互轉(zhuǎn)化。能掌握氫氧化鐵膠體制備，能列舉合金材料的應(yīng)用。了解金屬的通性，金屬冶煉的一般原理。初步了解金屬的回收和資源保護(hù)知識(shí)體系二Fe(SCN)3HC1二Fe(SCN)3HC1二Fe(OH)3稀NaOH或水溶NO3-與Fe2+在酸性條件下，不能共存。過(guò)量的Fe與硝酸作用，或在Fe和Fe2O3的混合物中加入鹽酸，要注意產(chǎn)生的Fe3+還可以氧化單質(zhì)Fe這一隱含反應(yīng)：Fe+2Fe3+=3Fe2+。注意FeCl、Fe(SO)的水溶液蒸干所得剩余固體的區(qū)別。FeCl溶液加熱濃縮時(shí)，因3 2 43 3Fe3+水解和HCl的揮發(fā)，得到的固體為Fe(OH)，如灼燒后得到紅色的FeO固體。但Fe(SO)3 2 3 2 43溶液蒸干時(shí)，因硫酸是難揮發(fā)性酸，將不能得到Fe(OH)3固體。注意亞鐵鹽及Fe(0H”易被空氣中氧氣氧化成三價(jià)鐵的化合物。如某溶液中加入堿溶液后，最終得到紅褐色沉淀，，并不能斷定該溶液中一定含有Fe3+，而也可能含有Fe2+。注意鐵單質(zhì)與強(qiáng)氧化性物質(zhì)反應(yīng)時(shí)，也有生成二價(jià)鐵化合物的可能性。反應(yīng)中若鐵為足量，最終鐵元素將以二價(jià)鐵形式存在，因?yàn)?Fe3++Fe=3Fe2+?；A(chǔ)知識(shí)回顧一．鐵的原子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)鐵的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鐵位于元素周期表中的第 周期，第 族。Fe的原子序數(shù)是 ，其核外電子排布式為 鐵的物理性質(zhì)純凈的鐵是光亮的 金屬，密度較大，熔、沸點(diǎn) ，純鐵的抗腐蝕性 和 ，有較好的 、 、 。鐵能被磁鐵吸引。生鐵熔點(diǎn)較純鐵 ， 較純鐵弱。

二、鐵的化學(xué)性質(zhì)鐵是一種比較活潑的金屬，在化學(xué)反應(yīng)中總是表現(xiàn) 性，一 電子，在反應(yīng)中既可能失去個(gè)電子顯 價(jià)，也能失去，個(gè)電子顯.價(jià)。它能與許多單質(zhì)及化合物反應(yīng)。1、與非金屬反應(yīng)02：①常溫（鋼鐵的吸氧腐蝕和析氫腐蝕）一一寫出電極反應(yīng)式吸氧腐蝕負(fù)極： 正極：析氫腐蝕負(fù)極： 正極：②在氧氣中燃燒現(xiàn)象：化學(xué)方程式：Cl2：（鐵在氯氣中燃燒）現(xiàn)象：化學(xué)方程式：S： 2S： 2、與水的反應(yīng)Br：2I:2 常溫下鐵與水不反應(yīng)，在高溫條件下與水反應(yīng)的化學(xué)方程式為： 3、與酸反應(yīng)①與非氧化性酸反應(yīng)，如稀鹽酸、稀硫酸等。寫出反應(yīng)的離子方程式②與氧化性酸反應(yīng)稀硝酸鐵過(guò)量： 硝酸過(guò)量： 濃硝酸、濃硫酸，常溫下 ，加熱條件下可以繼續(xù)反應(yīng)，其方程式分別是: ? 4、與某些鹽溶液的反應(yīng)（離子方程式）①CuSO溶液： ②FeCl溶液: 4 3把以上鐵的化學(xué)性質(zhì)可以歸納為：鐵是常見的還原劑，在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)，一般可失去2e-或3e-而變成Fe2+或Fe3+。鐵元素的原子在化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)遇弱氧化劑（如S、H+、Cu2+、I2等）時(shí)，鐵只能失去最外層的兩個(gè)電子，而生成+2價(jià)鐵的化合物，當(dāng)遇到強(qiáng)氧化劑（如Cl、Br、HNO等）時(shí)，鐵原子可以再（強(qiáng)氧化劑）失去次外層上的一個(gè)電子而生成+3價(jià)鐵的化合物，F(xiàn)e、Fe2+、Fe3+形成三角關(guān)系。（完成相應(yīng)化學(xué)方程式）（強(qiáng)氧化劑）（1） Fe—Fe3+和Fe2+—Fe3+需要較強(qiáng)的氧化劑。如0、Cl、HNO（濃、?。SO（濃）、2 2 3 2 4KMnO（H+）溶液等。4（2） Fe—Fe2+需要較弱的氧化劑，如S、Cu2+（CuSO）、H+（稀HSO、鹽酸）等。4 2 4

Fe2+—Fe，在金屬活動(dòng)性順序表中排在Fe前的金屬，如Zn、Al等，可以將Fe2+還原成Fe。注意：K、Ca、Na等活潑金屬，由于它們?cè)谒芤褐邢雀磻?yīng)，所以不能作為還原劑來(lái)完成Fe2+一Fe的轉(zhuǎn)化。Fe3+一Fe2+需要較強(qiáng)的還原劑。如Fe、Zn、HS0-)、KI(I-)、NaSO(SO2-)等，Cu2 2 3 3雖不是強(qiáng)還原劑，但因Fe3+具有較強(qiáng)的氧化性，可被Cu還原成Fe2+。⑸Fe3+—Fe常發(fā)生在金屬的熱還原反應(yīng)中。如高溫下用CO還原鐵礦石中的鐵。鋁熱反應(yīng)也是這種轉(zhuǎn)化的實(shí)例。如：FeO+2Al= 23例1：將單質(zhì)Fe、Cu與FeCl、FeCl、CuCl溶液一起放進(jìn)燒杯內(nèi)，在下列情況下，指出有哪322些陽(yáng)離子(不考慮陰離子)或金屬單質(zhì)同時(shí)存在，填在空白處：反應(yīng)完畢后，鐵粉有剩余.反應(yīng)后溶液中一定含有 陽(yáng)離子；一定沒(méi)有 陽(yáng)離子；固體干燥后，其中一定含有 和 .反應(yīng)完畢后，銅有剩余，鐵粉無(wú)剩余.反應(yīng)后溶液中一定含有 陽(yáng)離子，溶液中可能含有 陽(yáng)離子，溶液中一定不含 陽(yáng)離子.反應(yīng)完畢后，溶液中含有Fe3+,則溶液中一定還含有一陽(yáng)離子；有無(wú)固體存在？ ?例2：鐵在熱的稀硝酸中反應(yīng)，其主要還原產(chǎn)物為N2O，而在冷的稀硝酸中反應(yīng)，其主要還原產(chǎn)物為NO,當(dāng)溶液更稀時(shí)，其主要還原產(chǎn)物為NH+，請(qǐng)分析右圖，回4答下列問(wèn)題：假設(shè)以任一氣體產(chǎn)生的過(guò)程中只有一種產(chǎn)物，試配平由b點(diǎn)到c點(diǎn)時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式：口FM口HNO.一□F已(Nd+口I1+口H2()判斷從O點(diǎn)到a點(diǎn)時(shí)的還原產(chǎn)物，應(yīng)為 。⑶a點(diǎn)到b點(diǎn)時(shí)產(chǎn)生的還原產(chǎn)物為 ，理由 (4)已知達(dá)到d點(diǎn)的反應(yīng)完全結(jié)束時(shí)，溶液中主要陽(yáng)離為 分析投入金屬鐵的物質(zhì)的量之比nc(Fe)/nd(Fe)= ?三、鐵的化合物1、鐵的氧化物鐵的氧化物氧化亞鐵氧化鐵四氧化三鐵化學(xué)式俗 名一色 態(tài)化合價(jià)水溶性

FeO?FeO232、鐵的氫氧化物名稱氫氧化亞鐵氫氧化鐵化學(xué)式顏色、狀態(tài)水溶性與鹽酸反應(yīng)與硝酸反應(yīng)與氫碘酸反應(yīng)還原性—制 法二者的關(guān)系Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)鑒別方法Fe2+Fe3+直接觀色利用顯色反應(yīng)利用Fe3+的氧化性利用Fe2+的還原性利用沉淀反應(yīng)經(jīng)典試題1、鈦(Ti)被稱為繼鐵、鋁之后的第二金屬，鈦白(TiO2)是目前最好的白色顏料。制備TiO2和Ti的原料是鈦鐵礦，我國(guó)的鈦鐵礦礦儲(chǔ)量居世界首位。含有Fe2O3的鈦鐵礦(主要成分為FeTiO)制取TiO的流程如下：32TOC\o"1-5"\h\z⑴Ti的原子序數(shù)為22,Ti位于元素周期表中第 期，第 族。⑵步驟①加鐵的目的是 ；步驟②冷卻的目的是 。⑶上述制備TiO2的過(guò)程中，可以利用的副產(chǎn)物是 ；考慮成本和廢物綜合利用因素，廢液中應(yīng)加入 處理。⑷由金紅石(TiO2)制取單質(zhì)Ti,涉及到的步驟為：’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則TiO(s)+2Cl(g)+2C(s)==TiCl(s)+2CO(g)的AH= 。224反應(yīng)TiCl+2Mg==2MgCl+Ti在Ar氣氛中進(jìn)行的理由是422、 在一定條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應(yīng),可以得到鐵的氧化物.該氧化物又可以經(jīng)過(guò)此反應(yīng)的逆反應(yīng),生成顆粒很細(xì)的鐵粉.這種鐵粉具有很高的反應(yīng)活性,在空氣中受撞擊或受熱時(shí)會(huì)燃燒,所以俗稱"引火鐵".請(qǐng)分別用下圖中示意的兩套儀器裝置,制取上述鐵的氧化物和"引火鐵".實(shí)驗(yàn)中必須使用普通鐵粉和6摩/升鹽酸,其他試劑自選(裝置中必要的鐵架臺(tái)、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設(shè)備等在圖中均已略去).

填寫下列空白:實(shí)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)試管A中應(yīng)加入的試劑 ;燒瓶B的作用是燒瓶C的作用是 ；在試管D中收集得到的是 .實(shí)驗(yàn)時(shí),U型管G中應(yīng)加入的試劑 ;長(zhǎng)頸漏斗H中應(yīng)加入 兩套裝置中,在實(shí)驗(yàn)時(shí)需要加熱的儀器是(填該儀器對(duì)應(yīng)的字母) ⑷燒瓶I中發(fā)生的反應(yīng)有時(shí)要加入少量硫酸銅溶液其目的是 試管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 ;E管中的為了安全，在E管中的反應(yīng)發(fā)生前，在F出口處必須反應(yīng)開始后，在F;E管中的實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)(a)容量瓶 (b)燒杯步驟II取樣分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，(a)控制溶液中Fe實(shí)驗(yàn)步驟如下：(1)(a)容量瓶 (b)燒杯步驟II取樣分析溶液中的Fe2+、Fe3+的含量，(a)控制溶液中Fe2+與Fe3+含量比(c)確定氧化Fe2+所需NaClO3的量用NaClO3氧化時(shí)反應(yīng)方程式如下：6FeSO+NaClO+3HSO4 3 2 4若改用hno3氧化，則反應(yīng)方程式如下6FeSO3+2HNO+3HSO—3Fe(SO)+NOf+4HO4 3 2 4 2 43 2已知1molHNO價(jià)格0.16元、1molNaClO價(jià)格0.45元，評(píng)價(jià)用HNO代替NaClO

作氧化劑的利弊，利是 3 3 ，弊是I2)b)(d)(c)燒瓶目的是

確定下一步還原所需鐵的量

確保鐵的氧化物酸溶完全3Fe(S0)+NaCl+3HO2 43 2聚合硫酸鐵溶液中SO2—與Fe3+物質(zhì)的量之比不是3:2。根據(jù)下列供選擇的試劑和基本操4TOC\o"1-5"\h\z作，測(cè)定聚合硫酸鐵產(chǎn)品溶液中SO2與Fe3+物質(zhì)的量之比 。4測(cè)定時(shí)所需的試劑 。(a)NaOH (b)FeSO (c)BaCl (d)NaClO4 2 3需要測(cè) 和 的質(zhì)量(填寫化合物的化學(xué)式)。選出測(cè)定過(guò)程中所需的基本操作 (按操作先后順序列出)。(a)萃取、分液 (b)過(guò)濾、洗滌 (c)蒸發(fā)、結(jié)晶(d)冷卻、稱量 (e)烘干或灼燒故醫(yī)院出售的補(bǔ)鐵劑藥物主要是硫酸亞鐵、葡萄糖酸亞鐵、碳酸亞鐵等。(資料介紹：多媒體展示)鐵及銅的化合物的應(yīng)用FeO+油漆：可制造防銹油漆；23FeCl、FeSO等：可作凈水劑；34鐵的化合物在人體中的作用缺鐵：貧血、心動(dòng)過(guò)速、指甲扁平等。鐵過(guò)量：損害肝腎，皮膚發(fā)黑。CuCl2、CuSO4等銅鹽：可抑制藻類生長(zhǎng),殺死細(xì)菌,在游泳池中作水的消毒劑；24銅的化合物在人體中的作用缺銅：造血功能受損，骨質(zhì)疏松易折，心臟血管失去彈性、頭長(zhǎng)白發(fā)。銅過(guò)量：銅離子會(huì)與蛋白質(zhì)結(jié)合成沉淀，造成銅中毒布置作業(yè)：根據(jù)Fe、Fe2+、Fe3+之間的相互轉(zhuǎn)化，寫出其它的轉(zhuǎn)化化學(xué)方程式，并指出氧化劑和還原劑。(1)4,WB.⑵將Fe3+還原為Fe2+，得到FeSO.7HO.42FeSO.7HO，石灰.42—80KJ/mol,防止高溫下Mg(Ti)與空氣中的氧氣(或二氧化碳，氮?dú)?作用。(1)普通鐵粉(或鐵粉)，作為水蒸氣發(fā)生器(或用來(lái)產(chǎn)生水蒸氣);防止水倒吸(或用作安全瓶);氫氣(每空1分，共4分)固體NaOH(或堿石灰、