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1、铁、铜及其化合物 1.掌握铁的单质、氧化物和氢氧化物等的性质。 2.理解“铁三角”，掌握变价金属元素的氧化还原 性。掌握铁离子和亚铁离子的检验方法。 3.了解铜及其重要化合物的性质。 学习目标: 铁 原子结构示意图 在周期表中位置 第四周期第VIII族，属过渡元素 存在 游离态：少量存在于陨石中 化合态：赤铁矿、磁铁矿、黄铁矿等 单质 物理性质 化学性质 银白色，= 7.86gcm-3，熔点 1535 纯铁抗蚀能力较强，能被磁铁吸引和磁化 与非金属： Cl2 O2、S、I2 与酸 ：非氧化性酸、强氧化性酸（钝化） 与盐 ： 与水： 1.铁的原子结构、存在、性质 3Fe + 4H2O(g) =
2、Fe3O4 + 4H2 高温 主要化合价： 1S22S22P63S23P63d64S2 +2、+3 电子排布式：轨道表示式： 3.铁的化学性质 Fe 2e = Fe2+ Fe 3e = Fe3+ Fe表现还原性 Fe3+比Fe2+稳定 (1)铁与强氧化剂反应 2Fe + 3Cl2=2FeCl3 点燃 Fe+4HNO3(稀）=Fe(NO3)3+NO+2H2O a.铁与氯气、硝酸、浓硫酸等强氧化 剂反应可显+3价 b.常温下，铁遇浓硫酸和浓硝酸钝化。 +3 +3 (2)铁与弱氧化剂反应 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 （稀HCl或稀H2SO4) +2 Fe + Cu2+ = CuFe2+
3、 （与盐的反应） +2 Fe+2Fe3+=3Fe2+ +2 (Fe3+的氧化性) a.铁与H+、Cu2+、Fe3+等弱氧化剂反应 可显+2价 Fe+4HNO3(稀）=Fe(NO3)3+NO+2H2O b.Fe与过量HNO3Fe3+ Fe与少量HNO3Fe2+ 与水的反应 3Fe +4H2O(气) Fe3O4 +4H2 高温 对比 2Na+2H2O=2NaOH+H2 2Al+6H2O=2Al(OH)3+3H2 分析 Fe反应后形成的产物呈何价态，一般由下列因素来决定 思考：Fe为什么可表现为2或3价？ 由哪些因素决定其价态？ (1)氧化剂的氧化性强弱. 强氧化剂 Fe3 Fe2 Fe S、I2、
4、H、Cu2、Fe3等 弱氧化剂 H2O(g)、O2 Fe2 Fe3 Cl2、Br2、热浓H2SO4、HNO3等 注意:钢铁发生电化腐蚀时，Fe参与电极反应的产 物为Fe2，后与OH反应生成Fe(OH)2；因其不稳定 ，又转变成Fe(OH)3失去部分水变成Fe2O3nH2O. (2)反应条件或反应物之间的量 FeHNO3(浓) 钝化 Fe4HNO3(过量)Fe(NO3)32H2ONO 3Fe(过量)8HNO33Fe(NO3)24H2O2NO 常温 要注意Fe2+是Fe3+和过量的Fe反应的产物。 例1下列关于铁的叙述错误的是 （ ） A、纯净的铁是光亮的银白色的金属 B、铁能被磁体吸引，在磁场作
5、用下，铁自 身也能产生磁性 C、铁是地壳中含量最多的金属元素，所以 分布在地壳中的铁有游离态也有化合态 D、纯铁的抗蚀能力相当强，铁在干燥的空 气中不易被氧化 C A的单质化合物乙 化合物丙 化合物甲 B的单质 B的 单质 化合物甲 C的单质 C的 单质 【例2】A、B、C是中学化学中常见的三种元素。A和B的单质在 常温、常压下为气态，C单质为固态。甲乙丙为三种常见的化合物 ，它们各由两种元素组成。这些化合物和单质间存在如下图所示的 关系式（其中反应是在溶液中进行的）。 （1）的反应中属于化合反应的是_。 （2）写出下列单质和化合物的化学式： B_;甲_;乙_。 H2 FeCl2 FeCl3
6、Cl2 H2 HCl Fe FeCl2 H2 FeCl2 FeCl3 铜 原子结构示意图 在周期表中位置 第四周期第I B族，属过渡元素 存在 游离态： 化合态：黄铜矿、孔雀石等 单质 物理性质 化学性质 紫红色，= 8.92gcm-3，熔点 1083 不能被磁铁吸引和磁化 与非金属： Cl2 O2(铜绿)、S 与酸 ： 非氧化性酸（通氧气）、强氧化性酸 与盐 ： 主要化合价： 1S22S22P63S23P63d104S1 +1、+2 电子排布式： 轨道表示式： FeCl3 (制印刷电路板） 2.铜的原子结构、存在、性质 3.铁的化合物 化学式FeOFe3O4Fe2O3 化学名氧化亚铁四氧化三
7、铁三氧化二铁 俗名 色态 溶解性 化合价 与H+ 反应 铝热 反应 通式：2y Al + 3FexOy 高温 y Al2O3+3xFe （1）铁的氧化物 磁性氧化铁铁红 黑色粉末黑色晶体红棕色粉末 难溶于水 难溶于水 难溶于水 +2+2、+3+3 FeO+2H+= Fe2+ H2O Fe3O4+8H+=Fe2+ 2Fe3+4H2O Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O （2）铁的氢氧化物 化学名氢氧化亚铁氢氧化铁 化学式Fe(OH)2Fe(OH)3 物理性质 化学性质 Fe(OH)2+2H+= Fe2+2H2O 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Fe(OH)3+3H+= F
8、e3+3H2O 2Fe(OH)3=Fe2O3+ 3H2O 制法Fe2+2OH= Fe(OH)2Fe3+3OH= Fe(OH)3 加热 白色固体，不溶于水红褐色固体，不溶于水 例3下图表示某种盐的制备步骤： 已知：水合盐B含有45.3%的水；无水盐C焙烧分解， 放出两种无色刺激性气体E和F，并生成红棕色固体D。 请写出物质的化学式或名称： A ，B ，C ， D ，E ，F 。 FeFeSO47H2OFeSO4 Fe2O3 SO2SO3 或（E. SO3 F. SO2） 例4某元素的一种同位素R具有微弱的放射性，其原子核 内中子数比质子数多40，其单质晶体在一定条件下密度为 6.78，射线研究该
9、晶体发现在边长为1 0010的立方体中含有20个R原子。R在化学反应 中常表现为2价和4价，溶液中稳定。氧化物 R3O4与Fe3O4有相似之处。 请回答： （1）R原子的摩尔质量为_。 （2）此元素位于周期表第_周期_族。 （3）已知Fe3O4可写成氧化物的形式和盐的形式： FeOFe2O3和Fe(FeO2)2。则R3O4用氧化物的形成可表示为 ，用盐的形式可表示为 。 （4） R3O4可与浓盐酸反应且有气体放出。写出R3O4与浓 盐酸反应的化学方程式： 。 六 204 gmol 2PbO PbO2Pb2PbO4 Pb3O48HCl（浓）3PbCl2Cl24H2O 例5下图中，当容器A中的反应
10、开始后，若 分别进行下列操作，请回答有关问题： （1）若弹簧夹C打开，B容器中有什么现象 ？ （2）若弹簧夹C一直关闭，容器A中的反应 还在进行时，B容器中有什么现象发生？ 写出B容器中有关化学方程式： （3）若先打开弹簧夹C一段时间，容器A中 的反应还在进行时，再关闭弹簧夹C一会儿， B容器中有什么现象发生？ 容器B中的导管口有气泡冒出 开始时容器B中的导管口有气泡冒出，弹簧夹关闭 后容器A中溶液进入容器B，有白色沉淀生成。 容器A中溶液进入容器B有白色沉淀生成， 沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。 2NaOH+ FeSO4= Fe(OH)2+Na2SO4 4Fe(OH)2+O2+2H2O
11、=4 Fe(OH)3 反应 饱 和 食 盐 水 A B C DE F G I HC 沉 淀 J 电解 + + 加入D 加入D 加入 B 【例6】下图中的每一个方格表示有关一种反应物或生成 物，其中饱和食盐水和F为起始反应物。 请填写下列空白： （1）物质B是_，F是_，J是_。 （2）反应的离子方程式是 。 Cl2 Fe Fe(OH)3 Cl2 + 2OH= ClO+Cl+H2O 对Fe2+ + NaClOFe(OH)3的变化的理解是很重要的。 NaOH Cl2 H2 4.铜的化合物 （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。 （2）
12、 Cu2+与碱生成蓝色沉淀Cu(OH)2，沉淀溶于氨水 形成深蓝色溶液。 Cu(OH)2 + 4NH3 H2O =Cu（NH3）4(OH)2 + 4H2O （3）无水CuSO4遇水变蓝色，可用于检验水。 （4） Cu2O是一种红色粉末，在非氧化性酸溶液中发生 歧化反应。 Cu2 O+ 2H+ =Cu + Cu2+ +H2O （5） CuO、 Cu S、 Cu2S均为黑色粉末，难溶于水。 其中Cu2 S、 CuS难溶于非氧化性酸。 5Fe、Fe2、Fe3相互转化关系“铁三角 ” Fe、Fe2、Fe3的相互转化“铁三角”关 系 Fe Fe3Fe2+ S、I2、H+、Cu2+、Ag+ Cl2、Br2
13、、O2、浓H2SO4、HNO3 Fe2O3：C、CO、H2、Al Fe3+：Al、Z等还原 FeO：C、CO、H2、Al Fe2+：Al、Fe等还原 Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、HNO3 酸性KMnO4、Na2O2、H2O2等 Fe、Cu、I S2-等 写出下述转化离子方程式： Fe2+ + HNO3（稀） Fe2+ + HNO3（浓） Fe2+ +MnO4+H+ Fe2+ + H2O2+H+ Fe3+ + S2 Fe3+ + H2S Fe3+ + Fe Fe3+ + Cu 总结：Fe2+ 和 Fe3+的比较 n(Fe) c(H+) 0 a a b b c c d d V (气体标准状
14、况） 【例7】铁在热的稀HNO3中反应，其主要还原产物为 N2O，而在冷的HNO3中反应，其主要还原产物为NO， 当溶液更稀时，其主要产物为NH4+。请分析下图，回答 有关问题。 （1）假设在任一气体产生的曲线段内只有一种还原产 物，试配平由b到c点时反应的化学方程式： Fe + HNO3 Fe(NO3)3+ + H2O （2）判断从O点到a点时的还原产物，应为 。 8Fe+30HNO3=8Fe(NO3)3+3NH4NO3+9H2O NO n(Fe) c(H+) 0 a a b b c c d d V (气体标准状况） 【例7】铁在热的稀HNO3中反应，其主要还原产物为 N2O，而在冷的HNO
15、3中反应，其主要还原产物为NO， 当溶液更稀时，其主要产物为NH4+。请分析下图，回答 有关问题。 （3）a点到b点时产生还原产 ，其原因是 。 （4）已知到达d点时反应完全结束，此时溶液中的主要 阳离子为 。分析投入金属铁的物质的量之 比nc(Fe): nd(Fe)= 。 N2O 反应为放热反应，当温度升高后，则生成N2O Fe2+、NH4+ 2:3 【例8】现有Fe、Cu组成的合金，其中Cu、Fe的总物质 的量为a mol，Cu的物质的量分数为x；研成粉末后，全部 投入含b molHNO的稀溶液中，微热使其充分反应，且 硝酸的还原产物只有NO，试回答下列问题： (1)若剩余的残渣只有Cu，则溶液中含有的金属离子为 _
