第二章 常见无机物及其应用 第三节 铁、铜及其化合物
【考纲扫描】
了解铁、铜及其化合物的主要性质及其应用。 【考纲解读】
1．铁三角（Fe、Fe2+、Fe3+相到转化）是本部分的重要知识点。 2．铁及其化合物在生产生活中的应用是考试的热点试题之一。 【知识梳理】
一、知识网络
还原剂 酸、盐等 碱 Fe O2 点燃 还原剂 Fe3O4 氧化性酸等 还原剂 氧还酸 化原剂剂碱 3+ Fe2+ Fe(OH)2 氧化剂 Cu2(OH)2CO3 △ CuSO4 O2 H2SO4 NaOH Fe酸 Fe(OH)3 Fe2O3 Cu2S 冶炼 S 二、铁单质性质 1．铁元素的存在
地壳中铁元素以1 态存在，其含量居金属元素的第2 位，其单质是目前世界上产量最高的金属。
2．物理性质
块状纯铁呈3 色，粉末呈4 色，能被磁铁吸引。 3．化学性质
（1）铁与与非金属反应
反应 铁在氯气中燃烧 铁在氧气中燃烧 7 8 方程式 5 现象 6 （2）铁与水蒸气反应 ①化学方程式：9 ②反应装置：如下图所示。
③反应条件：铁与水蒸气反应，铁与常温下的水或热水10 反应。 （3）铁与非氧化性酸反应
铁与非氧化性酸反应生成11 和氢气，铁与盐酸（或硫酸）反应的离子方程式：12 （4）铁与氧化性酸反应
Cu 还原剂 CuO △ Cu(OH)2
肥皂液
1
常见的氧化性酸的有硝酸、浓硫酸。铁与过量氧化性酸反应生成13 ，14 产生氢气。
（5）铁与某些盐反应
铁与某些盐发生氧化还原反应：如CuSO4、FeCl3等，其离子方程式分别为：15 ； 16 三、铁的氧化物 俗名 颜色、状态 组成价态 分类 与盐酸反应 与还原剂反应 FeO —————————— 19 22 25 28 —————————— Fe2O3 17 20 23 26 29 31 Fe3O4 18 21 24 27 30 32 四、铁的氢氧化物
1．Fe(OH)2为33 色固体，在空气中易被氧化，反应的方程式为：34 。 2．Fe(OH)3为35 色固体，受热易分解，反应的方程式为：36 五、铁盐和亚铁盐化学性质 1．与可溶性碱反应
两者分别与NaOH溶液反应的离子方程式：37 ；38 2．铁盐的氧化性
铁盐能氧化许多还原性物质，如39 等。 3．亚铁盐的还原性
亚铁盐能被强氧化剂氧化，如40 等。其中Cl2氧化Fe2+的离子方程式为：41 六、Fe3+和Fe2+的检验
1．Fe3+的检验：含Fe3+的溶液呈42 色。 方法一：加入KSCN溶液，溶液变为43 色，离子方程式为44 。 方法二：加入45 溶液，生成红褐色沉淀，离子方程式为：46 。 2．Fe2+的检验：含Fe2+的溶液呈47 色。 方法一：在被检验的溶液中，滴加48 溶液，无明显现象；再通入49 （或滴加50 ），若溶液变成51 色，说明有Fe2+存在。离子方程式为52 ；53 。 方法二：待测液加入氢氧化钠溶液，现象为54 ，说明溶液中含有Fe2+。
七、铜及其化合物
1．铜是55 色的固体，化学性质不活泼，不能与非氧化性酸（如稀盐酸、稀硫酸）反应，在一定条件下能与强氧化性酸（如硝酸、浓硫酸）反应。
2．CuO为56 色固体，属于57 溶于水的碱性氧化物。
3．Cu(OH)2为58 色固体，属于59 溶于水的弱碱，不稳定，受热易分解的方程式为：60 。 4．铜器用久后表面都会覆盖一层绿色的铜绿（铜锈），其主要成分的化学式为61 。 5．CuSO4为62 色粉末，常用来检验H2O的存在，与H2O结合成的CuSO4·5 H2O
2
是63 色晶体，俗称64 或65 。铜盐溶液都因能使蛋白质66 而有毒。
【知识梳理自我校对】
1化合2二3银白4黑52Fe+3Cl2
点燃
2FeCl36产生棕黄色的烟7 3Fe+2O2
点燃
Fe3O48剧烈燃烧，火星四射，产生黑色固体。93Fe+4H2O高温 Fe3O4+4H210不11Fe2+12Fe+2H+=Fe2++H2↑13Fe3+14不产生15Fe+Cu2+=Fe2++Cu；16Fe+2Fe3+=3Fe2+17铁红18磁性氧化铁19黑20红棕21黑22+223+324+2、+325碱性氧化物26碱性氧化物27复杂氧化物28 FeO+2HCl=FeCl2+H2O29 Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O30 Fe3O4+8HCl=2FeCl3+ FeCl2+4H2O31 Fe2O3+3CO
△
2Fe+3CO232 Fe3O4+4CO
△
3Fe+4CO233－
白344Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)335红褐362Fe(OH)3△ Fe2O3+3H2O37Fe2++2OH= Fe(OH)2↓；38Fe3++3OH= Fe(OH)3↓39金属（Zn、Fe、Cu）、I、SO240Cl2、KMnO4、
－－－
HNO341Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl42黄43血红44Fe3++3SCN=Fe(SCN)345NaOH46Fe3++3OH
－－
= Fe(OH)3↓47绿48KSCN49Cl250氯水51血红52Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl；53Fe3++3SCN=Fe(SCN)3。54产生白色沉淀，迅速变成灰绿色沉淀，最后变成红褐色沉淀。55紫红56黑－
－
57难58蓝59难60Cu(OH)2 △ CuO+ H2O。61Cu2 (OH)2CO362白63蓝64胆矾65蓝矾66变性
【要点精解】
一、铁三角转化关系
Fe Fe?2?2强氧化剂 KMnO4、Cl2、HNO3、Br2、O2、H2O2 Fe、Cu、S、SO2、SO3、I 还原剂
2－2－－Fe?3
1．Fe（1）Fe→Fe
?2Fe
?2Fe与氧化剂反应生成Fe，氧化剂有：Fe3+、Cu2+、I2、S、H+等。如：Fe+2Fe3+=3Fe2+；Fe+ I2= FeI2。
（2）Fe→Fe
Fe与还原剂反应生成Fe，还原剂有：Al、Zn、C、H2、CO等。如：Zn+Fe2+= Zn2++Fe；
?2?22Al+3FeO高温 3Fe+ Al2O3。
2．Fe（1）Fe→Fe
Fe与强氧化剂反应生成Fe，氧化剂有：Cl2、HNO3、Br2、O2、浓硫酸等。如：2Fe+3Cl2点燃
3
?3?3Fe
?3FeCl3；Fe+6HNO3(浓)= Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O（少量铁）。
（2）Fe→Fe
Fe与还原剂反应生成Fe，还原剂有：Al、C、H2、CO等。如：Fe2O3+2Al高温 2Fe+ Al2O3；
?3?3－
3CO+ Fe2O3高温 2Fe+3CO2
3．Fe（1）Fe→Fe
Fe与氧化剂反应生成Fe，氧化剂有：KMnO4、Cl2、HNO3、Br2、O2、H2O2等。如：
－
Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl；H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O。
?2?3?2?3?2Fe
?3（2）Fe→Fe
Fe与还原剂反应生成Fe，还原剂有：Zn、Fe、Cu、S2－、SO2、SO32－、I－等。如：
?3?2?3?22Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+；2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++4H++SO42
－
典例精析
( 2011·北京东城区一模)一定量的铁粉在氯气中充分燃烧后，将所得固体完全溶于稀盐酸，制得溶液A。
（1）铁在氯气中燃烧的化学方程式是 。 （2）推测A中可能含有的金属阳离子：①只有Fe3+；②只有Fe2+；③ 。甲同学为探究溶液的组成，实验如下： 实验步骤 实验现象 实验结论及反应离子方程式 假设②不成立，假设①或③成立； 反应的离子方程式是 。 取少量溶液A于试管中，加入KSCN溶液。 （3）乙同学继续探究溶液A的组成。
查阅资料：16HCl+2KMnO4=2KCl+2MnCl2+5Cl2↑+8H2O
实验过程：另取少量溶液A于试管中，逐滴加入酸性KMnO4溶液，充分振荡，KMnO4
紫色褪去。
实验结论： （填写字母序号）。
a．可能有Fe2+ b．可能无Fe2+ c．一定有Fe2+
根据你选择的实验结论，简述理由： 。 答案：（1）2Fe+3Cl2
点燃
2FeCl3（2）③含有Fe3+ 和Fe2+
实验结论及反应离子方程式 Fe3++3SCN=Fe(SCN)3 －实验现象 溶液呈红色 －（3）a；因为还原性Fe2+>Cl，逐滴加入的酸性KMnO4溶液，先将Fe2+氧化，而使KMnO4
－
紫色褪去，故可能含有Fe2+。b；溶液中可能无Fe2+，加入的酸性KMnO4溶液，将Cl氧化，而使KMnO4紫色褪去。 解析：（1）见答案
（2）Cl2将Fe氧化成Fe3+，若Fe过量，还有可能将Fe3+还原为Fe2+，因此A中的金属阳离子可能为Fe3+或Fe2+或两者的混合物。用KSCN溶液检验Fe3+的现象是：溶液变成血红色，
－
离子方程式为：Fe3++3SCN=Fe(SCN)3 （3）见答案。
典题训练
（2011年甘肃省河西五市部分普通高中高三第一次联考）下列物质不能通过化合反应
4
直接制得的是
A．FeCl2 B．NaHSO3 C．Al(OH)3 D．Fe(OH)3 答案：C
解析：发生的化合反应为：2FeCl3+Fe=3FeCl2；Na2SO3+ SO2+H2O=2 NaHSO3；4Fe(OH)2+ O2+4H2O=4Fe(OH)3只有C不能。
二、用途广泛的金属材料 1．合金
（1）合金是由两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合而成的具有金属特性的物质。
（2）合金的特性 ①合金的熔点一般比其各成分金属的熔点均低。 ②合金的硬度比其各成分金属的硬度都大，强度和机械加工性能也比其各成分金属都要好。
③多数因形成原电池而耐腐蚀性减弱（不锈钢等例外）。 （3）常见的合金 ①铜合金
青铜是我国使用最早的合金，常见的铜合金还有黄铜。
?生铁：含碳量为2%~4.3%??低碳钢：含碳量低0.3%???②铁合金?碳素钢?中碳钢：含碳量0.3%~0.6%
??高碳钢：含碳量高于0.6%???合金钢?2．金属材料
（1）金属材料分为黑色金属材料（包括铁、锰、铬以及它们的合金）和有色金属材料。纯金属因强度较低，较少作为结构材料，常见的金属制品一般为合金。
（2）钛被称为继铁、铝之后的第三金属。 （3）稀土元素被称为冶金工业的维生素。 3．金属的冶炼 （1）冶炼方法
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H） Cu Hg Ag
电解法 热还原法 热分解法
（2）热还原法常用的还原剂：C、CO、H2、Al等。
典例精析
细菌冶金又称微生物浸矿，是近代湿法冶金工业上的一种新工艺。它主要是应用细菌法溶浸贫矿、废矿、尾矿和大冶炉渣等，以回收某些贵重有色金属和稀有金属，达到防止矿产资源流失，最大限度地利用矿藏。
仔细阅读上述材料，回答下列问题：（1）下列有关细菌冶金的说法中不正确的是 。
A．细菌冶金能充分利用资源和废物，能耗小。
B．细菌冶金不产生二氧化硫等有毒气体，环境污染少。
C．细菌冶金温度越高，化学反应速率越快，采矿效率越高。
5