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2024-2025学年高三一轮复习 铁铜及其化合物
【学习过程】
一、
1.铁的存在
2．铁的性质
(1)物理性质：银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体
(2)化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。
用化学方程式或离子方程式
思考：铁在有关的反应中，其产物价态为什么不同？有什么规律？
氧化剂的氧化性不同，氧化性Cl2>S。
Fe＋H2O(g) 3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
必修一课本实验50页科学探究：(铁粉与水蒸气反应)
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
设计原理：当加热试管时，湿棉花中的水受热变为水蒸气，与试管中铁粉在加热条件下反应产生氢气，H2沿导管通入到肥皂液中鼓起大量充满H2的气泡，用火柴点燃产生爆鸣声以检验H2
优点：采用湿棉花作为水蒸气源，用带灯罩的酒精灯加热还原铁粉的反应，较旧教材中采用加热水至沸腾，用酒精喷灯加热铁粉反应的实验在安全性，简易性方面有了很大改善
实验现象： 铁与水蒸气反应，铁粉红热，点燃肥皂泡可听到爆鸣声。
结论：铁不能与冷热水反应，但可与水蒸气反应，产生可燃性的气体。
Fe＋4HNO3（稀）===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O （Fe不足）
3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O （Fe过量）
可以用数轴表示：
解题时需注意量的范围。
即：①≤，产物仅有Fe(NO3)3，HNO3可能有剩余；
②≥，产物仅有Fe(NO3)2，Fe可能有剩余；
③<<，产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，Fe和HNO3都反应
二．铁的氧化物
化学式 FeO Fe3O4 Fe2O3
俗名 磁性氧化铁 铁红
色态 黑色粉末 黑色晶体 红棕色粉末
与 酸 反 应 HCl FeO+2H+=Fe2++ H2O Fe3O4+8H+= Fe2++2Fe3+ +4H2O Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
HNO3 Fe被氧化为Fe(NO3)3 Fe3O4被氧化为Fe(NO3)3 同上
HI FeO+2H+=Fe2++ H2O 2I-+Fe2O3+6H+=I2+2Fe2++3H2O
与还原剂CO、Al、H2） FeO+CFe+CO 3Fe3O4+8Al4AI2O3+9Fe Fe2O3+3CO2Fe+3CO2
三、铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
名称 氢氧化亚铁 氢氧化铁
颜色 白色 红褐色
与酸反应 HCl Fe(OH)2+2H+=Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2O
HNO3(稀) 3Fe(OH)2+NO-3+10H+=3Fe3++NO↑+8H2O 同盐酸
HI 同盐酸 2Fe(OH)3+6H++2I-=2Fe2++I2+6H2O
稳定性 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
制备的离子方程式 Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ Fe3++3OH-=Fe(OH)3↓
二者的关系 在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
实验：Fe(OH)2的制备原理和方法
教材中有关Fe(OH)2的制备方法，实际上只能瞬间观察到的白色Fe(OH)2沉淀(几乎分辨不出来)。为什么不能容易观察到白色的Fe(OH)2沉淀呢？可采取哪些措施使Fe(OH)2沉淀能够维持较长时间不被氧化呢？
制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
成功关键：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质。
②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
例题1：用下面三种方法均可制得Fe(OH)2白色沉淀。
方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含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溶液时还需要加入_稀H2SO4、铁屑 。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用__煮沸 的方法。
(3)生成Fe(OH)2白色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，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是__避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化
方法二：在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是_稀H2SO4和铁屑
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是_ NaOH溶液_
(3)为了制得Fe(OH)2白色沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度，当排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，理由_试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，故外界O2不易进入。
方法三：利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀，如右图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。
(1)a电极的材料应为Fe，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。
(2)电解液c可以是___ BC _(填编号)。
A．纯水 B．NaCl溶液
C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液
(3)d为苯，其作用是___隔绝空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化，在加入苯之前对电解液c应作何简单处理？__加热煮沸，排出溶解的O2_。
(4)为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是
BC_(填编号)。
A．改用稀H2SO4作电解液 B．适当增大电源的电压
C．适当减小两极间的距离 D．适当降低电解液的温度
(5)若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为_白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色
例题2：下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。
答案 ①②③⑤
解析：因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(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原理一样，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。
四、亚铁盐和铁盐
1.亚铁盐：
含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋既有氧化性，又有还原性，Fe2＋与Zn、Cl2反应的离子方程式分别为_ Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe，2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－_
2.铁盐：
①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋具有氧化性，Fe3＋与Fe、Cu反应的离子方程式分别为__2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
②特性：含有Fe3＋的盐溶液遇到 KSCN 时变成血红色。
③易水解：FeCl3滴入沸水中的离子方程式：_ Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋_。
问题思考 怎样保存铁盐和亚铁盐？亚铁盐中加稀酸和铁粉，铁盐中加稀酸。
3. Fe3＋和Fe2＋的转化
“铁三角”的转化关系
（1）转化：氧化剂：O2、Cl2、Br2、H2O2、Na2O2、KMnO4、浓硫酸、硝酸、K2Cr2O7：
还原剂：Fe、Cu、S2-、I-
①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；②3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；
③2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋； ④Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
（2）如何除去括号中的杂质
(1)Fe2＋(Fe3＋)：加过量铁粉，过滤； (2)FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2；
(3)FeCl2(CuCl2)：加过量铁粉，过滤； (4)Fe(Al)：加过量强碱溶液，过滤；
(5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过量强碱溶液，过滤。
4． Fe2＋、Fe3＋的检验
(1)Fe2＋的检验方法：
①向待检液中滴加NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，说明含Fe2＋．
②向待检液中先滴加KSCN溶液，无变化，再滴加新制的氯水，溶液显红色，说明含Fe2＋．有关的离子方程式为：
(2)Fe3＋的检验方法：
①向待检液中滴加NaOH溶液，产生红褐色沉淀，说明含Fe3＋．
②向待检液中滴加KSCN溶液，溶液呈血红色，说明含Fe3＋
③向待检液中滴加苯酚溶液，溶液呈紫色，说明含Fe3＋
思考：如何检验Fe3＋ (Fe2＋) 试剂及现象 高锰酸钾溶液，褪色
铜及其化合物
一、铜
铜元素在元素周期表中位于第四周期第ⅠB族，原子结构示意图为：
1．单质铜
(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
(2)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①化学方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。
②化学方程式：2Cu＋SCu2S。
③与氧化性酸
a．与浓硫酸共热：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
④与盐溶液反应(写离子方程式)
a．与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；
b．与FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
2．氧化铜和氧化亚铜
名称 氧化铜 氧化亚铜
颜色 黑色 砖红色
与酸反应(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应 CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O
转化关系 4CuO2Cu2O＋O2↑
3.氢氧化铜
(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。
(2)化学性质及应用
4．铜盐 CuSO4·5H2O
CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水的检验依据。
①水解，其水溶液显弱酸性： 。
②氧化性，与金属单质反应： 。
③与强碱反应： 。
④胆矾受热可失去结晶水变成白色粉末，过热时，CuSO4会进一步分解出CuO。
⑤可溶性铜盐能与H2S或S2-反应生成黑色的CuS沉淀，它难溶于强酸，常用于Cu2+的检验。 ⑥铜盐的电解：
典型例题．足量铜与一定量浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体，这些气体与1.68 L O2(标准状况)混合后通入水中，所有气体完全被水吸收生成硝酸。若向所得硝酸铜溶液中加入5 mol·L－1 NaOH溶液至Cu2＋恰好完全沉淀，则消耗NaOH溶液的体积是(　　)
A．60 mL B．45 mL C．30 mL D．15 mL
解析：选A 本题包含三个反应过程：①Cu+HNO3→Cu2++混合气体(NO2、N2O4、NO)；②混合气体(NO2、N2O4、NO)+O2+H2O→HNO3；③Cu2++2OH-＝Cu(OH)2↓。根据电子守恒，在反应①中Cu失去电子的物质的量与反应②中O2获得电子的物质的量相等，即2n(Cu2+)＝4n(O2)，得： n(Cu2+)＝2n(O2)＝2×0.75＝0.15mol。由反应③可知，n(NaOH)＝2n(Cu2+)＝0.3mol，所以NaOH
溶液的体积为＝0.06L＝60mL。故答案应为A。
合 金
1.合金的硬度大于纯金属，熔点低于纯金属。
2.常见合金为铜合金与钢。最早的合金为青铜，铜合金除青铜还有黄铜（含锌及少量的锡、铅、铝等）和白铜（含镍、锌及少量的锰）。钢是用量最大，用途最广的合金。可分为碳素钢（碳和铁的合金）和合金钢（在碳素钢中加入铬、锰、钨、镍、钼、钴、硅等合金元素）.
3.金属材料分为黑色材料（包括铁、锰、铬以及它们的合金）和有色金属材料（除黑色金属以外的其他金属及合金）。
4.稀土金属—--镧系元素和钇、钪，共17种元素，有广泛的用途，在合金中加入稀土金属，能大大改善合金的性能。
金属的冶炼
1.冶炼原理：金属的冶炼是利用氧化还原反应原理，在一定条件下，使金属离子得到电子被还原成金属原子，聚集成为金属单质。如Mn＋＋ne－===M。
2.冶炼方法
（1）热分解法：适用于不活泼金属的冶炼。
①加热分解HgO：_____________________________。
②加热分解Ag2O：_______________________________。
（2）电解法：适用于活泼金属的冶炼。
①冶炼金属钠：_________________________________
②冶炼金属镁：____________________________。
③冶炼金属铝：___________________________。
（3）高温还原法
适用于多数中等活泼金属的冶炼，常用还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气等。
①高炉炼铁：________________________________。
②铝热反应炼铁：___________________________________。
③用氢气还原氧化铜：___________________________。
（4）其他方法
①湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
②火法炼铜：_____________________________________
[归纳总结] 冶炼方法的选择
1.根据金属的活泼性(金属活泼性顺序表)。对于化学性质很稳定的如Au Pt等，在自然界中呈游离态，用物理方法即可得到。
2.特殊冶炼 有些活泼性很强的金属可用还原法冶炼，如Na(s)+ KCl=NaCl + K(g)（850。C）运用了化学平衡移动的原理，利用K的沸点低，汽化离开反应体系，使化学反应正向进行。
做一做： 1. 合金是不同种金属（也包括金属和非金属）在熔化状态下形成的一种具有金属特性的熔合物，下表中难与表中其他金属形成二元合金的元素是
Fe Cu Zn Ag Au W
熔点（℃） 1535 1083 419．5 960．8 1063 3380
沸点（℃） 3000 2595 907 2212 2707 5627
A．Fe和Zn B．Cu和Ag C．Au和Cu D．Zn和W
2．近年来，科学家在探索利用铝粉作燃料的可能性，期望铝能成为一种石油的取代物。假如铝作为一种普遍使用的新型能源被开发利用，关于其有利因素的下列说法，你认为哪项是错误的 （ ）
A．铝质轻，便于运输、贮存，且安全
B．铝燃烧时放出的热量大，且燃烧后新产物对环境的污染容易得到有效的控制
C．在地球上，铝矿资源丰富
D．现代电解冶铝的工业技术已为铝作为新能源奠定了重要基础

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