1、第13講鐵和銅（建議2課時完成）考試目標1了解過渡金屬鐵、銅的原子結構及其在周期表中的位置。2 掌握過渡元素鐵和銅及其重要化合物的主要性質、相互轉化及其應用。3 掌握鐵的氫氧化物的制備。4掌握Fe2+、Fe3+的有關計算、除雜、鑒別、分離等方面的應用。要點精析一、鐵元素在周期表中的位置及結構鐵位于第四周期第忸族，原子結構示意圖為：電子排布式為：1s22s22p63s23p63d64s2鐵是地殼中最豐富的元素之一，含量為4.75%，在金屬中僅次于鋁。鐵分布很廣，能穩定地與其他元素結合，常以氧化物的形式存在，有赤鐵礦（主要成分是Fe2Q）、磁鐵礦（主要成分是FesC4）、褐鐵礦（主要成分是FezQ

2、3H2O）、菱鐵礦（主要成分是FeCG）、黃鐵礦（主要成分是FeS）、鈦鐵礦（主要成分是FeTiOs）等。土壤中也含鐵1%-6%鐵是活潑的過渡元素。二、鐵及其化合物的性質：1.單質鐵的性質：（1）物理性質銀白色光澤、密度大，熔沸點高，延展性、導電、導熱性較好、能被磁鐵吸引。（2）化學性質鐵是較活潑的金屬，鐵原子的最外層電子數為2個，可失去2個或3個電子而顯+2價或+3價，但+3價的化合物較穩定。 與非金屬反應：3Fe+2OFe3O42Fe+3C12人2FeCb說明鐵絲在氯氣中燃燒時，生成棕黃色的煙，加水振蕩后，溶液顯黃色.Fe+SFeS說明鐵跟氯氣、硫反應時，分別生成+2價和+3價的鐵，說明氧

3、化性：氯氣硫. 與水反應：a. 在常溫下，在水和空氣中的Q、CO等的共同作用下，Fe易被腐蝕（鐵生銹）.b. 在高溫下，鐵能與水蒸氣反應生成H2：3Fe+4H20（g）FeaC4+4H2 與酸反應：a. 與非氧化性酸（如稀鹽酸、稀H2SQ等）的反應.例如：Fe+2H+=Fe2+缶匸b. 鐵遇到冷的濃HbSQ、濃HNO時，產生鈍化現象，因此金屬鐵難溶于冷的濃H2SQ或濃HNO中. 與比鐵的活動性弱的金屬的鹽溶液發生置換反應.例如：Fe+Cu2+=Fe2+Cu歸納：鐵的化學性質及在反應后的生成物中顯+2價或+3價的規律如下；較弱氧化劑較強豆化劑0Fg-尿3+如仇稀朋iq(足量)等S円聲陽曲(尿o.

4、尿2込)常溫層鐵被鈍化而難濬解2鐵的氧化物：鐵的氧化物有三種：氧化亞鐵、氧化鐵、四氧化三鐵FeOFe2O3(鐵紅)Fe3O4(磁性氧化鐵)化合價+2+2+2、+3色、態黑色粉未紅棕色粉未黑色晶體水溶性均不溶于水和弱氧化性酸反應+2+FeO+2H=Fe+H2O+3+Fe2O3+6H=2Fe+3H2O+3+Fe3O4+8H=2Fe+Fe2+4H2O和強氧化性酸反應3FeO+1OHNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NOf+5H2OFe2O3+6HNO3=2Fe(NO3)3+3H2O3Fe3O4+28HNO3=9Fe(NO3)3+NOf+14H2O穩定性在空氣中氧化為Fe3O4空氣中穩定在空氣中穩定制

5、備高溫熔融，過量的鐵與02反應：2Fe+O2=2FeO氫氧化鐵加熱分解2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O鐵在氧氣中燃燒3Fe+2O2=Fe3O4注意：FeO與非氧化性酸相遇時，發生復分解反應，生成亞鐵鹽；但與強氧化性酸相遇,Fe2+被氧化成Fe3+，生成鐵鹽 FQO4在三種氧化物中最為穩定，一般不與酸、堿和氧氣反應，所以在鐵的表面若能形成FesO4膜，便能起到保護作用，防止生銹。FesO4是一種復雜的氧化物，它不屬于堿性氧化物，可以寫成FeOFe2O3的形式有+2、+3價 FeO、Fe2O3是堿性氧化物空氣中：6FeO+O2=2Fe3O43.鐵的氫氧化物：氫氧化亞鐵(Fe(OH)2)氫氧化

6、鐵-Fe(OH)3色態白色固體紅褐色固體水溶性難溶于水與酸反應+2+Fe(OH)2+2H=Fe+2H2O+3+Fe(OH)3+3H=Fe+3H2O與強氧化酸反應3Fe(OH)2+10HNO3=3Fe(NO3)3+NOf+8H2O+3+Fe(OH)3+3H=Fe+3H2O穩定性不穩定，易被空氣中的氧氣氧化，顏色變化：白色t灰綠色t紅褐色4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3較穩定空氣中久置會部分失水成鐵銹受熱易分解制取新制FeSO4溶液與NaOH溶液隔絕空氣反應：Fe2+2OH-=Fe(OH)2J鐵鹽與可溶性堿反應3+-IFe+3OH=Fe(OH)3J思考：實驗中為什么要用新制的硫酸

7、亞鐵溶液?(防止硫酸亞鐵被空氣中的氧氣氧化而影響效果)怎樣才能使Fe2+溶液長時間保存？（在配制溶液時，要加入少量鐵粉防止氧化，加入少量對應酸抑制水解）實驗中為什么要將滴管尖端插入試管里溶液底部，慢慢擠出氫氧化鈉溶液（氫氧化亞鐵極易被氧化，溶解在水中的少量的氧氣都能將它氧化成氫氧化鐵，所以按一般強堿與弱酸鹽反應制弱堿的操作很難得到。要制得白色溶液必須用加熱煮沸過的蒸餾水（以減少溶解在水中的氧氣）臨時配制硫酸亞鐵溶液，最好在溶液中再滴幾滴植物油以避免硫酸亞鐵溶液與空氣接觸，準備加入的氫氧化鈉溶液也要先加熱煮沸，并且滴管尖嘴要伸入硫酸亞鐵溶液的底部再慢慢擠，以防止帶入氧氣）4. +2價鐵的化合物與

8、+3價鐵的化合物的相互轉換例如：2Fe+Fe=3Fe應用：除去亞鐵鹽（含Fe21）溶液中混有的Fe31;亞鐵鹽很容易被空氣中的Q氧化成鐵鹽，為防止氧化，可向亞鐵鹽溶液中加入一定量的鐵屑.2i3I例如：2Fe+Cl2=2Fe+2CI應用：氯化鐵溶液中混有氯化亞鐵時，可向溶液中通入足量氯氣或滴加新制的氯水，除去2+、一.Fe離子.Fe2+Fe3+r+還原劑如Z瑰FJEuH沾HI等例1制印刷電路時常用氯化鐵溶液作為“腐蝕液”：發生的反應為2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2向盛有氯化鐵溶液的燒杯中同時加入鐵粉和銅粉，反應結束后，下列結果不可能出現的是A. 燒杯中有銅無鐵B.燒杯中有鐵無銅C.

9、燒杯中鐵、銅都有D.燒杯中鐵、銅都無思路分析：向盛有FeCl3溶液的燒杯中同時加入鐵粉和銅粉，由于Fe的還原性比Cu強，Fe3+首先應與Fe反應，如果Fe3剩余，剩余的尸03+再與Cu反應。鐵粉未反應完時銅粉就不會被氧化，所以不可能出現燒杯中有鐵無銅的現象，故應選B。其他三個選項的情況都可能再現。當FeCl3過量或恰好完全反應時，Fe、Cu均無剩余，即選項D,反應后溶液中有Fe3+、Fe2+、Cu2+或Fe2+、Cu2+。當FeCb不足量時，有兩種情況：Fe粉有剩余，則Cu尚未參加反2+_應，即選項C,反應后溶液中只有Fe（不考慮H、0H）;鐵粉無剩余，則Cu反應了一部分或尚未參加反應，即選項

10、A,反應后溶液中有Fe2+、Cu2+或只有Fe2+。答案：B方法要領：此題涉及氧化還原反應的一個規律：當一種氧化劑氧化幾種還原劑時，首先氧化最強的還原劑，待最強的還原劑完全氧化后，多余的氧化劑再依次氧化次強的還原劑。一種還原劑還原幾種氧化劑時與此類似。金屬越活潑，還原性越強，不過對變價金屬所形成的中間價態的陽離子與高價態的陽離子其氧化性是不同的。常見的金屬陽離子氧化性順序為：+2+3+2+2+2+3+2+KNaMgAlZnFeCuFeHgH：所以Fe先與Fe3應后再還原bf,由Fe+2Fe3+=3Fe2+(1molFe還原1molFaO)，和Fe與反應放出H2,可知n(Fe)n(Fe2Q);由

11、反應后溶液中溶質全為FeCb知，n(Fe2+):n(CI-)=1:2;至于混合物中Fe、FezQ及FeO之間量的關系，無從知道。答案：B、C5. Fe2jFe3+的檢驗(1) Fe2+的檢驗方法： 含有Fe2+的溶液呈淺綠色； 向待檢液中滴加NaOH溶液或氨水，產生白色絮狀沉淀，露置在空氣中一段時間后，沉淀變為灰綠色，最后變為紅褐色，說明含Fe2l 向待檢液中先滴加KSCN溶液，無變化，再滴加新制的氯水，溶液顯紅色，說明含Fe21有關的離子方程式為：2豐3豐3豐2Fe+CI2=2Fe+2CIFe+3SCN=Fe(SCN)3(2) Fe3+的檢驗方法： 含有Fe3+的溶液呈黃色； 向待檢液中滴加

12、NaOH溶液或氨水，產生紅褐色沉淀，說明含Fe3+. 向待檢液中滴加KSCN溶液，溶液呈血紅色，說明含Fe3l 向待檢液中滴加苯酚溶液，溶液呈紫色，說明含Fe3+6. 進行鐵及其化合物的計算時應注意的事項：(1) 鐵元素有變價特點，要正確判斷產物；(2) 鐵及其化合物可能參加多個反應，要正確選擇反應物及反應的化學方程式；(3) 反應中生成的鐵化合物又可能與過量的鐵反應，因此要仔細分析鐵及其化合物在反應中是過量、適量，還是不足量；(4) 當根據化學方程式或離子方程式計算時，找出已知量與未知量的關系，列出方程式或方程式組；(5) 經常用到差量法、守恒法.紫色滝液JF或OHh.2+胚Fe(OH)3*

13、灰綠*(白)三、銅元素在周期表中的位置及結構:銅是人類發現最早的金屬之一，也是最好的純金屬之一。銅元素在元素周期表中位于第四周期第IB族，原子結構示意圖為：電子排布式為：1s22s22p63s23p63d14s11.銅及其化合物的顏色銅是硬度較小的紫紅色金屬，具有良好的延展性、導電性和導熱性物質顏色物質顏色Cu紫紅色CuSO4白色CuO黑色CuSO4.5H2O藍色Cu2O紅色Cu2(OH)2CO3綠色Cu2S黑色Cu(OH)2藍色2銅的化學性質(1) 與非金屬單質反應點燃2Cu+Q=2CuO2Cu+S-Cu2SCu+Cl2CuCI2(2) 與酸反應a. 與非氧化性酸(稀鹽酸、稀硫酸)不反應。b

14、. 與氧化性酸反應Cu+2H2SO(濃)CuSO4+SO2f+2H2OCu+4HNQ(濃)=Cu(NO3)2+2NQf+2H2O3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NOT+4H2O(3) 與鹽溶液反應Cu+2FeCb=CuCI2+2FeCb(4) 銅在干燥空氣中性質穩定，但在潮濕空氣中會被腐蝕，在其表面逐漸形成一層綠色的銅銹。2Cu+O2+H0+CO2=CU2(OH)2CO33銅的化合物的化學性質(1)氧化銅a. 氧化銅有金屬氧化物的性質，例如：CuO2HCl=CuCI2+H2Ob. 氧化銅具有氧化性，可與某些還原劑反應。例如:+H2O+CO2f4CuO2O+O2f咼溫H2+CuO

15、、Cu二C+2CuO咼溫Cuc. 氧化銅在高溫下可發生分解反應:實驗內容實驗現象結論產物推測用酒精燈加熱裝在試管中的CuO收集生成的氣體黑色固體變為紅色固體，收集的氣體可使帶火星的木條復燃4CuO=CsO+O2f(高溫條件反應)CuO發生分解反應，紅色固體為CsQ氣體可使帶火星的木條復燃(2)硫酸銅CuSQ晶體與無水CuSQ之間可以相互轉化CuSO5H2OCuSO+5屮0CuSO+5H2O=CuS045H2O實驗內容實驗現象結論CuSO5HaOtCuSO向飽和的CuSO溶液中慢慢滴入濃硫酸，靜置液體分為兩層，上層藍色，下層無色，有白色固體析出濃硫酸具有吸水性，可使飽和的CuSO溶液析出白色CuSO固體CuSOCuSQ5H2O向無水CuSO中通入水蒸氣白色粉末變為藍色晶體CuSO+5H2O=CuSO5HzO例3.在鐵與銅的混合物中，加入一定量的稀硝酸，充分反應后剩余金屬mig，再向其中加入一定量的稀硫酸，充分振蕩后，剩余金屬m2g，則mi與m2之間的關系是（）（A）mi一定大于m2（B）mi可能m2（C）mi一定等于m2（D）mi可能大于m2解析鐵和銅的混合物與一定量的硝酸反應，當金屬剩余時，硝酸耗盡，但生成物