第10讲 铁、铜的获取及应用
目标要求 1.结合真实情景中的应用实例或通过实验探究，了解铁、铜及其重要化合物的主要性质，了解其在生产、生活中的应用。2.结合实例认识铁及其化合物性质的多样性，了解通过化学反应可以探索物质性质、实现物质的转化，认识物质及其转化在自然资源综合利用和环境保护中的重要价值。
1．铁
铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。 (1)结构
(2)铁的物理性质
银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。 (3)铁的化学性质
铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。
按要求书写下列反应的方程式： ①Fe与Cl2、S反应的化学方程式： 2Fe＋3Cl2=====2FeCl3； Fe＋S=====FeS。 ②Fe与水蒸气的反应：
3Fe＋4H2O(g)=====Fe3O4＋4H2。
高温
△
点燃
③与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。 Fe与过量稀HNO3的反应：
Fe＋NO3＋4H===Fe3＋NO↑＋2H2O。 Fe与少量稀HNO3的反应：
3Fe＋2NO3＋8H===3Fe2＋2NO↑＋4H2O。 ④Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式)： Fe＋2Fe3===3Fe2。
特别提醒 铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时，表面会生成一层致密的氧化膜，化学上称之为钝化，属于化学变化。 2．铁的氧化物
化学式 俗名 颜色状态 溶解性 铁的化合价 稳定性 与H反应的离子方 程式 3.铁的氢氧化物
(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，化学方程式为2Fe(OH)3=====Fe2O3＋3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3＋3OH===Fe(OH)3↓。 问题思考
铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与______________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。 所选试剂：①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S ⑤盐酸 ⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸 ⑧CuSO4溶液 ⑨FeCl3溶液
答案 ①⑥ ④⑤⑦⑧⑨ ②③
＋
－
＋＋
＋
－
＋
＋
－
＋
＋
FeO 黑色粉末 难溶于水 ＋2 不稳定 FeO＋2H===Fe2＋H2O ＋＋Fe2O3 铁红 红棕色粉末 难溶于水 ＋3 稳定 Fe2O3＋6H===2Fe3＋3H2O ＋＋Fe3O4 磁性氧化铁 黑色晶体 (有磁性) 难溶于水 ＋2，＋3 稳定 Fe3O4＋8H===Fe2＋2Fe3＋4H2O ＋＋＋△
(1)铁位于元素周期表中第4周期ⅧB族( )
(2)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在( ) (3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2( ) (4)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物( )
(5)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物( ) (6)因为纯铁块是黑色的，故金属铁称为黑色金属( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)×
题组一 铁及其氧化物
1．铁是日常生活中使用最广泛的金属，下列关于铁的一些说法正确的是( ) A．常温下浓硫酸与铁发生钝化，故常温下可用铁制容器贮藏、贮运浓硫酸 B．铁是较活泼的金属，它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3 C．Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3，说明稳定性：Fe(OH)2 解析 A项，铁在常温与浓硫酸反应形成致密的氧化膜；B项，Fe与I2只能生成FeI2；D项，均得到Fe3O4。 2．(2019·舟山期末)铁的氧化物有很多，在中学化学中经常提到的有FeO、Fe2O3和Fe3O4，而且在一定条件下它们之间是可以相互转化的，例如：在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4。下列有关说法正确的是( ) A．FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体 B．Fe3O4常写成FeO·Fe2O3，其中既有＋2价的Fe，又有＋3价的Fe，所以Fe3O4是一种混合物 C．热稳定性：Fe2O3>Fe3O4 D．FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反应，且反应类型均为复分解反应 答案 D 解析 FeO和Fe3O4均为黑色固体，Fe2O3为红棕色固体，故A错误；Fe3O4是一种纯净物，化合价是一种复合化合价，故B错误；在1 400 ℃以上的温度下加热Fe2O3时，Fe2O3会部分失去氧，生成Fe3O4，说明四氧化三铁稳定，故C错误；FeO、Fe2O3和Fe3O4均可与盐酸反 应生成盐和水，反应过程中无元素化合价变化，反应类型均为复分解反应，故D正确。 3．如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是( ) A．Fe＋4H＋NO3===Fe3＋NO↑＋2H2O B．Fe3O4＋8H===Fe2＋2Fe3＋4H2O C．Fe(OH)3＋3H===Fe3＋3H2O D．3Fe(OH)2＋10H＋NO3===3Fe3＋NO↑＋8H2O 答案 B 3＋ 解析 Fe3O4与HNO3反应生成Fe3＋，正确的离子方程式为3Fe3O4＋28H＋＋NO－3===9Fe ＋ － ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － ＋ ＋NO↑＋14H2O。 题组二 铁的氧化物组成的确定 4．准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，则这种铁的氧化物为( ) A．Fe3O4 C．FeO 答案 C 解析 4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量也为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64 g，铁元素质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为 2.24 g ∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。 56 g·mol－1 －1 B．Fe2O3 D．以上都不是 5．(2020·东营质检)有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L ＋ 盐酸恰好将之完全溶 ＋ 解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，恰好使其中的Fe2全部转变为Fe3，则该样品可能的化学式为( ) A．Fe2O3 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7 答案 D 解析 根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。 确定铁的氧化物组成的基本方法 设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n， mn 则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b， 5616若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO； 若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3； 若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。 题组三 多种氢氧化亚铁的制备方法 6．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。 答案 ①②③⑤ 解析 因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。①②原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；
2021高考化学一轮教师用书：专题3 第10讲 铁、铜的获取及应用 Word版含答案
