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1、1,第三章 金属元素及其化合物,第三节 铁 铜及其化合物,2,考纲要求 1、掌握Fe在周期表中的位置、结构特点、主要化学性质 2、掌握铁的氧化物、氢氧化物的主要性质 3、掌握Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化，并能正确写出有关的氧化还原反应的离子方程式 4、掌握Fe2+、Fe3+的检验方法 5、了解炼铁和炼钢的原理 6、了解铜及其重要化合物的性质,3,金属概述,金属晶体是由金属阳离子和自由电子组成，其中自由电子并不属于某个固定的金属阳离子，而可以在整个金属中自由移动,2.金属的性质特点：,常温下，单质都是固体，汞(Hg)除外； 大多数金属呈银白色，有金属光泽， 但金(Au)色，铜(Cu)色，铋
2、(Bi) 色，,黄 红 微红,1.金属晶体的特点：,4,熔沸点高、硬度大:但不同金属熔沸点，硬度差别较大；,良好的导电性，分析原因：,金属中存在着大量的可自由移动的电子。,良好的导热性，分析原因：,通过自由电子和金属阳离子的相互碰撞传递热量。,良好的延展性。,金,铂,金属单质在化学反应中只作还原剂，在化合物中金属元素只显正价。,当金属受到外力作用时，金属内原子层之间容易作相对位移，金属发生形变而不易断裂，因此，金属具有良好的变形性 。,5,3、金属的分类：,按颜色：,黑色金属：Fe Cr Mn,有色金属：除以上三种金属以外,按密度：,轻金属：4.5g/cm3 Zn Cu Fe,按含量：,常见金
3、属： Fe Cu Al,稀有金属： 锆、钒、钼,根据以上分类：金属铁属于、金属,黑色,重,常见,6,4、合金,由两种及以上的金属（或金属与非金属）熔合在一起形成的具有金属特性的物质。,一般说，合金的熔点比其成分金属都低，而硬度.韧性等往往有其它金属所不具备的独特性质。,定义：,如：纯铁的硬度很小而钢的硬度较大,如：青铜、黄铜、钢、生铁、钠钾合金等,青铜是以锡为主要合金元素的铜合金,黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金,性质特点：,7,合金的分类,1、铁合金：,铁合金,按组成元素分类铁合金和非铁合金,根据含碳量的高低,生铁,钢,低碳钢,合金钢,铸造生铁（灰口铁）,炼钢生铁 (白口铁),碳素钢,中碳钢
4、,高碳钢,在碳素钢中加入铬 锰 钨 镍 钼 钴 硅 等合金元素,2%4.3%,0.03%2%,球墨铸铁,0.3%,0.30.6%,0.6%,由于组成不 同，导 致在性能、 应用上均不同,具有各种不同 的优良性能,8,2 、铜合金：,铜合金,黄铜：,青铜：,白铜：,含Cu Zn耐腐蚀，耐磨，可塑性强，硬度较小。,含Cu Sn Pb等硬而脆，强度大,含Ni Zn（少量Mn）制酒具等,3、铝合金：密度小、强度大,合金的成分不同，其性质也不相同；如果改变某一合金元素的含量，合金的性质也会发生改变。,9,5.金属的冶炼,自然界中的金属大都以化合态存在,用化学的方法把化合态的金属变成游离态,要考虑的问题,
5、矿石的富集,合适的冶炼方法,如何精炼,钾石盐 石灰石 菱镁矿 铝土矿 赤铁矿 软锰矿 闪锌矿 方铅矿 辉铜矿KCl CaCO3 MgCO3 Al2O3 Fe2O3 MnO2 ZnS PbS Cu2S,10,电解法,热还原法,热分解法,不同金属冶炼方法的选择,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag,Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2,Cr2O3+2Al=2Cr+Al2O3,WO3+3H2=W+3H2O,高温,铝热法炼难熔金属,火烧孔雀石炼铜,氢气还原制钨,2Al2O3=4Al+3O2 MgCl2=Mg+Cl2 (熔融),铝土矿中炼铝,2HgO=2Hg+O2,2
6、Ag2O=4Ag+O2,朱砂矿(HgS)炼丹,高炉炼铁,加热,通电,海水中提取镁,MnZnCrFeNiSnPb(H),金属的冶炼,11,存在形式,铁：磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）,化合态,铜：黄铜矿（CuFeS2）孔雀石(CuCO3Cu(OH)2),一、铁和铜的获取和应用,游离态的铁来自陨石,12,二、铁铜的物理性质：,1.银白色,有金属光泽; 2.具有良好的延展性; 3.是电和热的良导体; 4.密度是7.86g/cm3 5.熔点15350C,沸点是27500C 特性:能被磁体吸引,具铁磁性,建材;炊具;铸件;作催化剂;制具有特性的铁合金;制磁铁等。,1.纯铜呈紫红色; 2.熔点
7、1083.4,沸点2567; 3.密度8.92g/cm3;质软； 4.具有良好的延展性; 5.具有良好的导热、导电性;,广泛用于电气工业；制铜合金；作微量元素肥料；作各种仪表的零件,13,思考： 1.铁在地壳中的含量？ 2. Fe、Fe2+、Fe3+的结构特点？3.铁在周期表中的位置？,O、Si、Al、Fe、Ca,第四周期族,单质铁,铁原子结构示意图：,一、铁的位置及原子结构,14,二、铁单质的性质,铁是比较活泼的金属单质，在化学反应中通常作还原剂，体现比较强的还原性。纯净的铁有抗腐蚀性,3.铁的化学性质,银白色、质软的重金属(黑色金属)，熔点1500以上。热和电的良导体，能被磁铁吸引，也将被
8、磁化 。,在地壳中以化合态形式存在，只有在陨石中有游离态铁,2. 物理性质,1.存在,15,(1)与非金属反应3Fe+2O2 = Fe3O4 2Fe+3Cl2 = 2FeCl3Fe+I2 = FeI2 Fe+S = FeS (2)与水反应 3Fe+4H2O(气) = Fe3O4+4H2,点燃,高温,(3)与酸反应Fe+2H+=Fe2+H2(稀硫酸或盐酸)Fe+H+NO3-Fe3+NOX+H2O(硝酸)Fe+H+NO3-Fe2+NOX+H2O（Fe过量）2Fe+6H2SO4=Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O(热浓硫酸)Fe遇浓硫酸、浓硝酸常温下钝化 (4)与盐溶液反应Fe+2Fe3+=3F
9、e2+ Fe+Cu2+=Fe2+Cu,16,1、下列关于Fe的叙述正确的是 （ ） A.铁能被磁铁吸引，但纯铁易锈蚀 B.人体内的血红蛋白中含有铁元素 C.铁位于周期表中第四周期第B族 D.铁能在O2中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧 E.铁与HNO3反应的产物只能是Fe(NO3)3,BD,2、向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结论不可能出现的是（ ） A.烧杯中有铜无铁 B.烧杯中有铁无铜 C.烧杯中铁、铜都有 D.烧杯中铁、铜都无,B,17,1、铁的氧化物,三、铁的重要化合物*,化学式,化学名,俗名,色态,溶解性,化合价,与H+反应,氧化还原性,FeO,Fe3O
10、4,Fe2O3,氧化亚铁,四氧化三铁,三氧化二铁,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,+3,+2(1/3)、 +3(2/3),FeO+2H+= Fe2+ H2O,Fe3O4+8H+=Fe2+ 2Fe3+4H2O,Fe2O3+6H+ =2Fe3+3H2O,被还原（高温下）(C.H2.CO.Al) 被氧化(O2.HNO3.浓H2SO4),被还原（高温下）(C.H2.CO.Al),被还原（高温下）(C.H2.CO.Al) 被氧化(HNO3等),18,1.下列几种类推的结论中正确的是（ ）,D,19,2、FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的混合物，经测
11、定：Fe和O的质量比为218，则混合物中FeO、Fe2O3、Fe3O4的物质的量之比为（ ）A、111 B、123 C、334 D、134,AC,20,Fe(OH)3+3H+= Fe3+3H2O 2Fe(OH)3=Fe2O3+ 3H2O,2、铁的氢氧化物性质比较,Fe(OH)2+2H+= Fe2+2H2O,1.弱碱性2.还原性3.热不稳定性,1.弱碱性2.热不稳定性,沉淀颜色由白色灰绿色红褐色,白色絮状，不溶于水,红褐色胶状，不溶于水,Fe(OH)3,Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,可溶性碱与亚铁盐溶液反应 Fe2+2OH= Fe(OH)2,可溶性碱与铁盐溶
12、液反应 Fe3+3OH= Fe(OH)3,21,思考1.制取Fe(OH)2并使之能久存，可采取的操作有： 加入一些植物油. 溶解FeSO4配成溶液. 把蒸馏水加热煮沸并密封冷却. 加入少量铁屑. 加入少量CCl4， 向FeSO4溶液中滴入足量氨水. 把盛有氨水的滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水。其中必须进行的操作及其正确顺序是（ ）A BC D,专题 Fe(OH)2制备,B,22,方法一,直接滴加法,23,方法二,微型混合法,1.将右边注射器中的NaOH溶液推入左边注射器，可观察到的现象是 。 2.若拔去连接管，将有白色沉淀的注射器抽入空气，振荡，则可观察到的现象是 。,有白色絮状沉淀生成
13、,白色沉淀迅速转变为灰绿色，最后变为红褐色。,其化学方程式为：,4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,24,方法三,集气排液法,如何操作才可制备较纯的Fe(OH)2？,25,右图中，当容器A中的反应开始后，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：,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。,2N
14、aOH+ FeSO4=Fe(OH)2+Na2SO4,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3,（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？,26,方法四,电解法,如何设计电化学装置制备较纯的Fe(OH)2？,27,由于Fe(OH)2极易被氧化，所以通常用电解法制纯净的Fe(OH)2，两电极的材料分别为石墨和铁，如图所示。 1、a电极材料为；电极反应式为 2、电解液c可以是(填编号) A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液 3、d为苯，其作用为 在加入苯之前，对c应作何简单处理： 。 4、若c为Na2SO4溶液，当看到白色 沉淀后，再反接电源，除看到冒气泡外， 另一明显现象是：,Fe,Fe-2e-=Fe2+,BC,隔绝氧气，防氧化,加热一段时间，赶走溶解的氧气,白色沉淀灰绿色红褐色,28,绿矾 (FeSO47H2O) 制法：铁屑加稀硫酸-浓缩冷却绿色晶体。 用途：分析化学上常用作还原剂，制蓝黑墨水、染料，杀虫剂等。 三氯化铁 （FeCl3）,制法：铁屑与氯气直接反应2Fe+3Cl2=2FeCl3 或Fe+HCl再通Cl2-浓缩-冷却-FeCl36H2O 问1：向FeCl3溶液中投入镁粉，可能发生的反应有： 问2：Fe3+能使淀粉-KI试纸变蓝，写出反应离子方程式。,
