考點19鐵、銅的獲取及應用

）知識整合,

一、鐵的存在和性質

1.鐵的存在

鐵在自然界中主要以化合態的形式存在，隕鐵以游離態的形式存在。

常見的鐵礦：磁鐵礦［主要成分為FeQ,（填化學式，下同）］,赤鐵礦（主要成分為FeQ）,黃鐵礦（主要

成分為FeS2）o

2.鐵的物理性質

純鐵具有金屬的共性，如具有銀白色金屬光澤和良好的延展性，是電和熱的良導體，具有能被磁鐵吸

引的特性，純鐵有很強的抗腐蝕能力。

3.鐵的化學性質

鐵元素性質活潑，有較強的還原性，主要化合價為+2價和+3價。

C1）與非金屬單質的反應：

①與的反應：

常溫下：鐵被腐蝕生成鐵銹，其主要成分為FezOs。

點燃

點燃時：3Fe+20s^=Fe3（）4。

點燃

②與CL的反應：2Fe+3cl2=2FeCh。

△

③與S的反應：Fe+S^FeS。

△

④與L的反應：Fe+L^=Fcl2。

⑵與水的反應:

常溫下鐵與水不反應，在高溫條件下與水蒸氣反應：3Fe+41LO(g)=Fe3O4+4H2,>

⑶與酸的反應：

①與非氧化性酸反應的離子方程式：Fe+2H+=Fe2++Hzt。

②與氧化性酸：

遇冷的濃硫酸或濃硝酸鈍化，加熱時發生反應：

△

與稀硝酸或在加熱條件下與濃硫酸、濃硝酸反應無H?產生。Fe+6ir+3NO3^Fe"+3NOJ+3爪0

2f

Fe過量3Fe+8H'+2NO；3Fe+2NOf+4H2O

3

Fe不足Fe+4H+NO；-----Fe+N0t+2H2O

：4)與某些鹽溶液的反應：

①與CuSOi溶液反應的離子方程式：Fe+Ci?+—Fe2++Cuo

②與FeCk溶液反應的離子方程式：2Fe"+Fc=3Fe2+。

二、鐵的氧化物和氫氧化物

1.鐵的氧化物的比較

鐵的氧化物FeOFe2O3Fe30,

俗稱無鐵紅磁性氧化鐵

色、態黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體

鐵的價態+2+3+2、+3

水溶性難溶于水

穩定性不穩定性穩定穩定

6Fe0+02----2Fe30i

，

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

2t32+

鹽酸或稀H2s。4Fe+H202Fe*+3H2O2Fe"+Fe+4H2O

的反應

+3++3++

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

3+

反應+N0t+5H.0+3H20===9Fe+N0t+14H,0

高溫

與CO的反應FcQr+XX)-----^e+XX)2

制取高溫熔融,過量的鐵與氧Fe(0H)3的分解鐵在氧氣中燃燒

△392。2客心。；

氣反應

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

高溫

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

Fe2O3+3H2O

2.鐵的氫氧化物的比較

鐵的氫氧化物Fe(OH)2Fe(0H)3

物理性質白色，難溶于水的固體紅褐色，難溶于水的固體

化學性質(1)與非氧化性強酸反應(1)與酸反應

234

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

(2)與氧化性酸反應(2)受熱分解

△

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

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

3Fe(NO3)3+NOt+8H20

(3)空氣中放置被氧化

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

4Fe(0H):t

制備可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應Fe2++可溶性鐵鹽與堿溶液反應Fe3++30H-

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

在空氣中，Fe(OH”能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)」，現象是白色絮狀

二者的

沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應方程式為4Fe(0H)2+02+

關系

2ll20=4Fe(0H)3

三、“鐵三角”及其應用

“鐵三角”的四應用:

⑴烈斷串千方爐Fe3\Fe??與HCO；、A10￡、CO；等在溶液中因發生相互促進水解反應而不能

大量共存；Fe2?與NO；（H，）、C10\MnO；W）,Fe"與S?'「、HS\SO：在溶液中因發生氧化還原反應而

不能大量共存。

：2）除雜方法（括號內為雜質）：

F/（Fe*）：加過量鐵粉過濾;

FsChCFeCL）：加氯水或H2O2；

FsCLCCuCL）：加過量鐵粉過渡；

Fe（Al）.—（AbG、SiO2）：加過量強堿溶液過濾;

：3）鹽溶液的保存：亞鐵鹽溶液一一加入少量鐵屑以防止Fe"被氧化。鐵鹽溶液一一加入少量相應的

酸溶液以防止Fe”水解。

：4）物項制備：

①制備無水氯化鐵：在HC1氣流中加熱濃縮氯化鐵溶液；

②制備氫氧化鐵膠體：向沸水中加入飽和氯化鐵溶液并煮沸至變為紅褐色為止。

四、重要的鐵鹽

三氯化鐵（FeCh）：棕黃色固體，一種常見的氧化劑，能與多種還原劑發生氧化還原反應，能回收廢

銅，其反應的離子方程式為2Fe，+Cu^=Cu2-+2Fe。

綠磯（FCSO,-7H2（））：一種重要的還原劑，可用作補血劑及植物的補鐵劑。

高鐵酸鉀（LFeO）：深紫色晶體，具有強氧化性，可用作水處理劑或高能電池。

鐵筱磯［NHFe（S0］）2?12氏0］：無色晶體，易溶于水，常用作化學分析試劑、藥物和織物媒染劑。

赤血鹽RFelCN）1：紅色晶體，易溶于水，常用于檢驗Fe,生成藍色沉淀。

五、銅及其重要化合物

1.銅

（1）銅的存在、制備與精煉

常見的銅礦有黃銅礦（主要成分為CuFeS》、孔雀石［主要成分為CUCOJCUSH）』等。自然界中也存在少

量的單質銅。

工業上主要采用高溫冶煉黃銅礦（主要成分是CuFeSD的方法獲得銅。用這種方法冶煉得到的銅，含銅

量為99.5%?99.7%,還含有Ag、Au、Fe、Zn等雜質。要達到電氣工業生產用銅的要求，這種由黃銅礦高溫

冶煉得到的銅還必須經過電解精煉，電解精煉得到的銅，含銅量高達99.95%?99.98與。

（2）物理性質

純凈的銅為紫紅色，屬于有色金屬，密度較大，硬度較小，熔、沸點較高，具有良好的導電、導熱性。

[3)化學性質

點燃

Cl2Cu+CL------：CcCl2

與非金屬單質△

022C11+O2--2CuO

反應

△

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

非氧化性酸不反應

△

Cu+2H頰」(濃)------CuS0,+S021+2氏0

與酸反應

氧化性酸

Cu+4HNOK濃)----CU(NO3)2+2NO2t+2H20

3CU+8HNO3(稀)----3Cu(N0，+2N(H+4H20

Cu+2Ag-------2Ag+Cu”

與鹽溶液反應

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

潮濕空氣中

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

形成銅銹

2.輒化銅和氧化亞銅

名稱氧化銅氧化亞銅

22，

與酸反應Of)CuO+2H.-------CU'+H20CU20+2H'-------CU+CU+H20

△△

與比反應

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

高溫

轉化關系

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

3.氫敘化銅

C」(0H)2是一種不溶于水的藍色固體。其化學性質主要有弱堿性，不穩定性和弱氧化性等。

C」(0H)2的化學性質

2

：1)弱堿性：Cu(0H)2+2ir：^=Cu*+2H20

△

：2)不穩定性：CU(OH)^：^=CUO+H2O

：3)弱氧化性：能氧化醛基。

4.五水硫酸銅

CJSO」?5比0為藍色晶體，俗稱藍根、膽磯。無水CuSOi為白色粉末，遇水變藍色(生成CUSO4?5H2。),

可作為水的檢驗依據。

六、合金及金屬材料

1.合金

1）概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質。

：2）性能：合金具有不同于各成分金屬的物理、化學或機械性能。

①熔點：一般比它的各成分金屬的低；

②硬度和強度：一般比它的各成分金屬的大。

2.常見的金屬材料

金屬（黑色金屬材料:鐵、旃、銃以及它們的合金

材料-I石色金M材料:除黑色金屬以外的K他金

屬及其合金

（2）重要的黑色金屬材料鋼

（酗電:的性、焊接性好,強度低

嚷家鋼（史鳴:強度育,物性及加工性好

鋼I蜒號:硬加Kt,熱處II后伸性好

介金銅:而入聆不同的優良性能，用于制不侵

制及各種特種鋼

：3）幾種有色金屬材料

產能：良好的延展性和導電性

I用途：制導線

「性能:密度小、強度高、塑性好、易于成

鋁及鋁合金〈

型、制造工藝簡單、成本低廉

用途:主要用于建筑業、容器和包裝

I業、交通運輸業、電子行業等

'］性能：良好的導電性和導熱性

銅i用途：主要用于電器和電子工業、建筑業

銅及銅合金〈

銅合金：青銅是我國使用最早的合金，常見的

、還有黃銅和白銅

七、金屬礦物的開發利用

1.金屬在自然界中存在的形態

除了金、的等極少數金屬外，絕大多數金屬元素以化合態的形式存在于芻然界中。在這些金屬化合物

中，金屬元素都顯正化合價。

2.金屬冶煉的實質

使金屬化合物中的金屬離子得電子被還原為金屬單質的過程：+

3.金屬冶煉的一般步驟

4.金屬冶煉方法

(1)熱分解法冶煉金屬

△△

例如：2HgO^=2Hg+O21,2Ag20^=4Ag+021o

用熱分解法冶煉金屬的特點：金屬元素的金屬性弱，金屬元素的原子不易失去電子，其金屬離子容易

得到電子，該金屬元素所形成的化合物粒定性較差。

：2）熱還原法冶煉金屬

△△

①焦炭還原法。例如：C還原ZnO、CuO,其化學方程式依次為C+2ZnO^=2Zn+CO21,C+2CuO=

2CU+C02t.

高溫

②一氧化碳還原法。例如：CO還原Fe20.3>CuO,其化學方程式依次為3C0+Fe2（）3^=2Fe+3ca,C0+

高溫

CuO----CU4-C02O

高溫高溫

③氫氣還原法。例如：比還原W03、Fe30?其化學方程式依次為3H2+W0^=W+3H20,4H2+Fe30.=

3Fe+4H冷。

高溫

④活潑金屬還原法。例如：A1還原CrQ、V2O5,其化學方程式依次為2Al+Cr2d=A12O3+2Cr,10A1

高溫

+3V205^=6V+5A1203O

：3）電解法冶煉金屬

電解

例如:電解Al。、MgCb、NaCl,其化學方程式依次為2Al2。式熔融）=4Al+302f,MgCh（熔

冰晶石

電解電解

融）^Mg+Ckt,2NaCl（熔融）^2Na+Ckf。

特別提碑

金屬活動性順序表中隱含的重要信息

金屬活動性順序

比較Fe.Sn.

K、Ca、NaMgA1ZnCuHg、AgPt、Au

Pb(H)

自然界存

化合態多數是化合態，極少數是游離態游離態

在形態

主要冶煉

電解法熱還原法熱分解法物理方法

方法

與。2反應常溫下易反應常溫下生成氧化膜加熱化合

常溫下生成與熱水有堿存在與高溫水

與映反應不反應

^^口氫氣反應與水反應蒸氣反應不反應

與H+反應從酸中把氫置換出來，生成鹽和氫氣不反應

先與水反應，

與鹽溶液

生成的堿再與排在前面的金屬能把排在后面的金屬從其鹽溶液中置換出來

反應

鹽反應

心重點考向,

考向一Fe2\Fe’的鑒別

(1)直接觀察顏色：FC?一溶液呈淺綠色，FC??溶液呈棕黃色。

C2)利用顯色反應(形成絡離子)

①F產松-|KSC、」屏渡襁紅包一簫好缸包一、

Fc*??-***l-HOtlft—5

Fe2+溶液一?苯酚「溶液不呈紫色一Fe2+

②-----*

Fe計溶液」1-溶液呈紫色-Fe3+

(3)利用Fe(0H)3沉淀的顏色:

白色風旋變為灰?色.?后變為tin色一FJ*

NtOHB

■色況旋一「產

(4)利用F/的僦化性

溶明域現象一例"

①

F聲溶罐解?溶液變為我綠色

⑸利用Fe’的還原性

①F產溶液覆水.色一F卡

F產MMt」L?水不■色一＞FeH

②F產溶液一|網&1曳4—紫色.去—*F產

“FeH博液」一^不■色一F。計

(6)利用鐵氟化鉀與亞鐵離子反應生成藍色的鐵氟化亞鐵沉淀檢驗亞鐵離子。

典例引領

典例1下列除雜的操作不正確的是

A.MgCk溶液中混有少量FeCh：加入足量氫氧化鎂充分反應后過濾

B.FeCk溶液中混有少量FeCk：加入過量鐵粉充分反應后過濾

C.CuCL溶液中混有少量FeC"：加入NaOH溶液充分反應后過濾

D.CuCL溶液中混有少量FeCL：先加入乩①將Fe?+氧化成Fe",再加入CuO充分反應后過濾

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

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

與H+反應將F/+轉化成Fe(0H)3而除去，D正確。

【答案】C

變式拓展

1.下列離子的檢驗方法合理的是

A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色，說明不含Fe*

B.向某溶液中通入CL,然后再加入KSCN溶液變紅，說明原溶液中含有Fe^

C.向某溶液中加入NaOH溶液，得紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe”

D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又觀察到顏色逐漸變為紅褐色，說明該溶液中只含有Fe%

不含有Mg2t

考向二Fe(OH)2的制備

制備Fe(OH)2常用的三種方法

方法一：有機覆蓋層法

將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層茶或煤油(不能用CC1,),以防止空氣

與Fe(OH)z接觸發生反應，如圖1所示。

I什、?。11耐液

7mi

方法二：還原性氣體保護法

用lb將裝置內的空氣排盡后，再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合，這樣可長時間觀察到白色沉淀。如圖2所

方法三：電解法

用鐵作陽極，電解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆蓋苯或煤油，如圖3所示。

典例引領

典例1用下面兩種方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。

1.方法-：用FeSOi溶液與不含。2的蒸儲水配制的NaOH溶液反應制備。

(1)除去蒸儲水中溶解的常采用的方法。

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

出NaOH溶液。這樣操作的理由是?

R.方法二：在如圖所示裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO,等試劑制備。

3點實

(1)在試管I里加入的試劑是O

(2)在試管n里加入的試劑是o

(3)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管I和n中加入試劑，打開止水夾，塞緊塞子后的實驗步驟

是。

(4)這樣生成的Fe(0H)2沉淀能較長時間保持白色，其理由是。

【解析】I.方法一：(1)氣體的溶解度是隨溫度升高而降低的，所以煮沸后的蒸儲水中溶解的變

少。(2)避免生成的Fe(OH)2被空氣(氧氣)氧化。

I[.方法二：試管II是開口式的，無法用產生的氣體將溶液壓入試管I中，所以應在試管I中制取

FeSOo而在試管II中盛NaOH溶液。將Fc與稀H2soi放入試管I后，產生的也可從試管I內短管處排出試管

I內的空氣，經過止水夾進入試管H內的NaOH溶液中，再排盡NaOH溶液和試管II內的空氣，然后關閉止

水夾，試管I內產生的壓無法逸出，壓強增大，將FeSO』溶液通過長導管壓入試管II內的MaOH溶液中，在

此過程中，液體都處于他環境中，從而避免了空氣中的a將反應生成的Fe(0H)2氧化成Fe(0H)3。

【答案】I.(1)煮沸(2)避免生成的Fe(0H)2沉淀接觸&

H.(1)稀H2s0八鐵屑(2)NaOH溶液(3)檢驗試管II出口處排出山的純度，當排出的出純凈時，

再夾緊止水夾(4)試管I中反應生成的乩將所用溶液和裝置內的空氣排盡，且外界空氣不容易進入裝

置，可防止白色的Fe(0H)2沉淀被氧化

變式拓展

2.下列各圖示中，能較長時間觀察到FeiOHb白色沉淀的是。

一

B

i

f

1

應用

中的

計算

合物

其化

鐵及

想在

恒思

二守

考向

的產物

酸反應

與稀硝

分析鐵

數軸法

式：

應方程

根據反

斷，

論判

析討

量分

質的

種物

據兩

是根

，二

過量

物質

哪種

明確

一是

F03+。

式為

在形

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元素

0,鐵

1+2比

3+麗

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)===婕

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