2013届新课标高考化学一轮总复习课件：第4单元第17讲 铁、铜及其化合物

1、第第 讲讲 常见无机物常见无机物1717第第 四四 单单 元元热点知识剖析热点知识剖析铁、铜的单质、合金及其化合物在生产和生活铁、铜的单质、合金及其化合物在生产和生活中具有极其重要的用途，铁、铜单质及其化中具有极其重要的用途，铁、铜单质及其化合物知识历来都是高考考查的热点内容。在合物知识历来都是高考考查的热点内容。在这部分知识中，这部分知识中，Fe、Fe2+和和Fe3+相互转化是命相互转化是命题的热点，它可与氧化还原反应、金属腐蚀、题的热点，它可与氧化还原反应、金属腐蚀、盐的水解、离子共存、离子方程式等知识相盐的水解、离子共存、离子方程式等知识相结合，考查物质鉴别、制取、推断、计算、结合，考查

2、物质鉴别、制取、推断、计算、实验设计等问题。在复习中要从氧化还原反实验设计等问题。在复习中要从氧化还原反应的规律上理解和掌握铁元素在不同价态时应的规律上理解和掌握铁元素在不同价态时的性质特点，从多角度来认识铁及其化合物的性质特点，从多角度来认识铁及其化合物的性质。的性质。基础知识回顾基础知识回顾一、铁一、铁1.铁在地壳中的含量仅次于铝，主要以化合态铁在地壳中的含量仅次于铝，主要以化合态形式存在形式存在(除陨铁除陨铁)。我国在商代开始使用铁，。我国在商代开始使用铁，在春秋初期我国已掌握冶铁技术。铁位于元在春秋初期我国已掌握冶铁技术。铁位于元素周期表中第四周期，第素周期表中第四周期，第族。铁原子在

3、化族。铁原子在化学反应中容易失去学反应中容易失去2个或个或3个电子，因此，铁个电子，因此，铁的常见化合价是的常见化合价是+2价和价和+3价。其化合物及其价。其化合物及其水溶液往往带有颜色。水溶液往往带有颜色。2.铁的性质铁的性质（1）物理性质物理性质纯净的铁是银白色金属，能被磁铁吸引。纯净的铁是银白色金属，能被磁铁吸引。（2）化学性质化学性质常温下，铁单质比较活泼，具有较强的还原常温下，铁单质比较活泼，具有较强的还原性。主要表现：性。主要表现：铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体：色固体：铁跟氯气、硫的反应：铁跟氯气、硫的反应：3Fe+2O2=Fe3O

4、4。点燃点燃2Fe+3Cl2=2FeCl3(棕色的烟棕色的烟)、点燃点燃Fe+S=FeS。铁与非氧化性酸铁与非氧化性酸(如盐酸如盐酸)反应：反应：Fe+2HCl=FeCl2+H2，常温下遇浓，常温下遇浓H2SO4、浓浓HNO3会发生钝化作用，加热时会剧烈会发生钝化作用，加热时会剧烈反应，但不会有反应，但不会有H2产生。产生。铁与某些盐溶液反应：铁与某些盐溶液反应：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；Fe+2FeCl3=3FeCl2 。*铁与水蒸气的反应：铁与水蒸气的反应：3Fe+4H2O(g) =Fe3O4+4H2。高温高温3.铁的冶炼铁的冶炼（1）设备：）设备： 。（2）原料：）原料： 、

5、、 、 。（3）反应原理）反应原理高炉高炉铁矿石铁矿石 焦炭焦炭空气空气 石灰石石灰石（4）产品：生铁（含杂质较多），进一）产品：生铁（含杂质较多），进一步炼制得钢。步炼制得钢。*（5）炉渣的形成：）炉渣的形成：Fe2O3+3CO2=Fe+3CO2。C+O2=CO2；CO2+C=2CO；点燃点燃高温高温高温高温CaO+SiO2=CaSiO 。高温高温高温高温CaCO3=CaO+CO2二、二、铜铜1.铜元素在自然界中的存在状态铜元素在自然界中的存在状态（1）游离态：天然铜）游离态：天然铜（2）化合态：黄铜矿）化合态：黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石、孔雀石CuCO3Cu(OH)2等等2.铜单质的性

6、质铜单质的性质（1）物理性质紫红色金属光泽，密度较大，）物理性质紫红色金属光泽，密度较大，是热和电（仅次于是热和电（仅次于Ag）的良导体。）的良导体。（2）化学性质化学性质与非金属反应与非金属反应与与O2的反应：的反应：2Cu+O2=2CuO(黑色）；黑色）；与与Cl2的反应的反应：Cu+Cl2=CuCl2（棕黄色烟）；（棕黄色烟）；与与S的反应：的反应：2Cu+S=Cu2S。与强氧化性酸反应与强氧化性酸反应与浓硫酸反应：与浓硫酸反应：与与AgNO3的反应：的反应：Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+；与与FeCl3的反应的反应:Cu+2Fe3+=2Fe2+Cu2+。Cu+2H2SO4(浓浓)=C

7、uSO4+SO2+2H2O；与浓硝酸反应：与浓硝酸反应：3Cu+8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。与稀硝酸的反应：与稀硝酸的反应：Cu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O；与盐反应与盐反应(3)精炼铜（电解原理）。精炼铜（电解原理）。4.铜单质的用途制作电器元件、导线、日常铜单质的用途制作电器元件、导线、日常生活用品等生活用品等。3.铜的冶炼铜的冶炼(1) Fe+CuSO4=FeSO4+Cu；(2) 2CuO+C=2Cu+CO2；H2+CuO=Cu+H2O。高温高温5.铜的重要化合物如氧化铜、氢氧化铜和硫铜的重要化合物如氧化铜、氢氧化铜和硫酸铜，其

8、性质有酸铜，其性质有(1)CuO：黑色固体，难溶于水，是碱性氧化：黑色固体，难溶于水，是碱性氧化物，能溶于酸，加热时能被还原剂还原。物，能溶于酸，加热时能被还原剂还原。Cu2O是红色难溶于水的固体。是红色难溶于水的固体。CuO+H2SO4=CuSO4+H2O；2CuO+C=2Cu+CO2。(2)Cu(OH)2:蓝色固体，难溶于水，能溶于酸，蓝色固体，难溶于水，能溶于酸，受热易分解而变成氧化铜。受热易分解而变成氧化铜。Cu(OH)2+H2SO=4CuSO4+2H2O；Cu(OH)2=CuO+H2O。(3)胆矾又称蓝矾，化学式为胆矾又称蓝矾，化学式为CuSO45H2O，加热失去结晶水呈白色粉末。它

9、常用于游加热失去结晶水呈白色粉末。它常用于游泳池消毒或与石灰配制成波尔多液杀菌，泳池消毒或与石灰配制成波尔多液杀菌，是因为铜离子是重金属盐，能使蛋白质变是因为铜离子是重金属盐，能使蛋白质变性，杀死细菌。无水性，杀死细菌。无水CuSO4常常用于检验常常用于检验水的存在。水的存在。重点知识归纳重点知识归纳一、一、“铁三角铁三角”的转化关系的转化关系铁及其化合物的氧化性与还原性铁及其化合物的氧化性与还原性1.铁：有较强的还原性，与强氧化剂生成三铁：有较强的还原性，与强氧化剂生成三价的铁，与弱氧化剂生成二价的铁。如：价的铁，与弱氧化剂生成二价的铁。如：FeFe2+(弱氧化剂：弱氧化剂：I2、S、H+、

10、Fe3+、Cu2+等等)FeFe3+(强氧化剂：强氧化剂：Cl2、HNO3、浓、浓H2SO4、Br2等等)2.Fe2+：有氧化性，但主要表现还原性：有氧化性，但主要表现还原性(1)还原性：与强氧化剂还原性：与强氧化剂(Cl2、HNO3、KMnO4、H2O2、Br2、HClO、O2等等)反应生成反应生成Fe3+。如：。如：2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-(2)氧化性：与强还原剂反应生成氧化性：与强还原剂反应生成Fe。如：。如：Fe2+Zn=Fe+Zn2+3.Fe3+：具有较强的氧化性，与：具有较强的氧化性，与I-、Cu、Fe、H2S等能发生氧化还原反应，如：等能发生氧化还原反应，如：2Fe3

11、+2I-=2Fe2+I2Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+2Fe3+Fe=3Fe2+二、二、铁的氧化物和氢氧化物的比较铁的氧化物和氢氧化物的比较1.铁的氧化物铁的氧化物化学式化学式FeOFe2O3Fe3O4色态色态黑色粉末黑色粉末 红棕色固体红棕色固体黑色晶体黑色晶体俗称俗称铁红铁红磁性氧化铁磁性氧化铁价态价态+2价价+3价价1/3是是+2价，价，2/3是是+3价价化学式化学式FeOFe2O3Fe3O4与酸反与酸反应产生应产生的离子的离子HClFe2+Fe3+Fe2+、Fe3+HNO3(足量足量)Fe3+Fe3+Fe3+与与CO的反应的反应(炼铁原理炼铁原理)FexOy+yCO=xFe+yC

12、O2高温高温2.铁的氢氧化物铁的氢氧化物氢氧氢氧化物化物氢氧化亚铁氢氧化亚铁氢氧化铁氢氧化铁化学化学式式Fe(OH)2Fe(OH)3物理物理性质性质白色难溶固体白色难溶固体红棕色固体，红棕色固体，不溶于水不溶于水化学化学性质性质Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O制法制法Fe2+2OH-=Fe(OH)2Fe3+3OH-=Fe(OH)3三、三、Fe2+和和Fe3+的检验的检验方法方法Fe2+Fe3+观察法观察法溶液为浅绿色溶液为浅绿色溶液为棕黄色溶液为棕黄色滴滴加加

13、KSCN溶溶液液现现象象加入加入KSCN溶液无现象，溶液无现象，再通入再通入Cl2后溶液变血后溶液变血红色红色溶液变血红色溶液变血红色原原因因2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3方法方法Fe2+Fe3+观察法观察法溶液为浅绿色溶液为浅绿色溶液为棕黄色溶液为棕黄色滴加滴加NaOH溶液溶液现现象象生成白色絮状沉淀，迅生成白色絮状沉淀，迅速转化为灰绿色，最终速转化为灰绿色，最终变为红褐色变为红褐色产生红褐色沉产生红褐色沉淀淀原原因因Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe3+3OH-

14、=Fe(OH)3四、四、铜及其化合物铜及其化合物1.铜具有不活泼金属单质的共性铜具有不活泼金属单质的共性(能被强氧化能被强氧化剂氧化剂氧化)；2.氢氧化铜具有难溶氢氧化物的共性和弱氧氢氧化铜具有难溶氢氧化物的共性和弱氧化性；化性；3.铜盐如铜盐如CuSO4、Cu(NO3)2、CuCl2中中的的Cu2+具有弱碱阳离子的共性和氧化性。具有弱碱阳离子的共性和氧化性。4.铜及其化合物之间的转化常伴有颜色变化铜及其化合物之间的转化常伴有颜色变化Cu(OH)2蓝色蓝色=CuO黑色黑色+H2OCuSO45H2O蓝色蓝色=CuSO4白色白色+5H2O五、五、铁与稀硝酸反应规律铁与稀硝酸反应规律Fe+4HNO3

15、=Fe(NO3)3+NO+2H2O3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O1.当当n(Fe)n(HNO3)14时，按反应进行；当时，按反应进行；当n(Fe)n(HNO3)38，按反应进行；当，按反应进行；当14n(Fe)n(HNO3)38时则反应均发生。时则反应均发生。2.上述反应可以认为先发生反应，若上述反应可以认为先发生反应，若Fe剩剩余则发生余则发生2Fe(NO3)3+Fe=3Fe(NO3)2，合并，合并即可得反应，所以反应和反应，被即可得反应，所以反应和反应，被还原还原HNO3均占参加反应的均占参加反应的HNO3的的14（事（事实上，任何价态的金属与稀硝酸反应生成实上，

16、任何价态的金属与稀硝酸反应生成NO，参加反应的硝酸与被还原的硝酸均，参加反应的硝酸与被还原的硝酸均为为4 1）。）。（考查铁、铜单质的化学性质）在氯（考查铁、铜单质的化学性质）在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是阳离子是()A.Cu2+B.Fe3+C.Fe2+ D.H+C 反应所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，反应所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，证明铁粉过量，因而可推知证明铁粉过量，因而可推知H+、Cu2+

17、、Fe3+均完全反应。因铁单质与上述三种阳离子不均完全反应。因铁单质与上述三种阳离子不能大量共存。其中能大量共存。其中Fe被氧化为被氧化为Fe2+；而；而H+、Cu2+、Fe3+分别被还原为分别被还原为H2、Cu、Fe2+，所，所以溶液中以溶液中Fe2+最多。最多。方法指导方法指导：本题主要考查单质铁的还原性：本题主要考查单质铁的还原性和和Fe3+、Cu2+、H+的氧化性。要从的氧化性。要从“剩余固体剩余固体能被磁铁吸引能被磁铁吸引”得出铁过量这一信息，从而正得出铁过量这一信息，从而正确解答此题。确解答此题。（考查铁、铜性质的综合运用）电子（考查铁、铜性质的综合运用）电子工业常用工业常用30%

18、的的FeCl3溶液腐蚀敷有铜箔的绝溶液腐蚀敷有铜箔的绝缘板，制成印刷电路板。发生反应的化学方缘板，制成印刷电路板。发生反应的化学方程式为程式为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2。(1)检验腐蚀后的溶液中是否含有检验腐蚀后的溶液中是否含有Fe3+应选用的应选用的试剂是试剂是；(2)为了从使用过的废腐蚀液中回收铜，并重新为了从使用过的废腐蚀液中回收铜，并重新制得纯净的制得纯净的FeCl3溶液，采用下列实验步骤，溶液，采用下列实验步骤，请在各空格内填上适当的分子式或化学式以请在各空格内填上适当的分子式或化学式以使实验达到预期目的。使实验达到预期目的。NH4SCN或或KSCNFe盐酸盐酸Cl2FeCl2Fe、CuCuFeCl2Fe3+的检验方法是加硫氰化的检验方法是加硫氰化钾溶液或硫氰化铵溶液变血红色。钾溶液或硫氰化铵溶液变血红色。特别注意：特别注意：要从废液中回收铜要从废液中回收铜,需用需用Fe还原还原Cu2+，制，制FeCl3需通入需通入Cl2氧化氧化FeCl2溶液。要注意两点：溶液。要注意两点：废液中含有废液中含有FeCl3、FeCl2、CuCl2FeCl3FeCl2完成完成Fe回收回收Cu显然显然D为为FeCl2，通入，通入Cl2，2FeCl2+Cl22FeCl3。(3)写出有关化学反应的离子