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第第9 9讲讲 铁、铜及其化合物铁、铜及其化合物一、铁一、铁1.1.写出写出FeFe与与O O2 2、ClCl2 2、S S、HClHCl、稀、稀HNOHNO3 3反应的化学方程式和对应的反应的化学方程式和对应的实验现象。实验现象。2.2.思考铁与其他物质反应时，何时生成思考铁与其他物质反应时，何时生成+2+2价铁的化合物？何时生价铁的化合物？何时生成成+3+3价铁的化合物？价铁的化合物？3.Fe3.Fe3 3O O4 4是碱性氧化物吗？是碱性氧化物吗？FeFe3 3O O4 4可写作可写作FeOFeOFeFe2 2O O3 3，能否认为，能否认为FeFe3 3O O4 4是是FeOFeO和和FeFe2 2O O3 3的混合物？的混合物？4.4.怎样检验怎样检验FeFe2+2+和和FeFe3+3+ ？5.5.制备制备FeFe（OHOH）2 2 应该注意什么问题？应该注意什么问题？ 答案答案 3Fe+2O3Fe+2O2 2 Fe Fe3 3O O4 4 火星四射火星四射 2Fe+3Cl2Fe+3Cl2 2 2FeCl 2FeCl3 3 剧烈燃烧产生棕色的烟剧烈燃烧产生棕色的烟 Fe+S FeSFe+S FeS 发出红热现象发出红热现象 Fe+2HCl FeCl Fe+2HCl FeCl2 2+H+H2 2 产生气泡，生成浅绿色溶液产生气泡，生成浅绿色溶液 Fe+4HNOFe+4HNO3 3 Fe(NOFe(NO3 3) )3 3+NO+2H+NO+2H2 2O O（铁不足）生成无色气体，在试管中变红棕色，得到棕黄色溶液（铁不足）生成无色气体，在试管中变红棕色，得到棕黄色溶液 3Fe+8HNO3Fe+8HNO3 3 3Fe(NO3Fe(NO3 3) )2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O ( (铁过量铁过量) )生成无色气体，在试管中变红棕色，得到浅绿色溶生成无色气体，在试管中变红棕色，得到浅绿色溶液液思考思考铁与其他物质反应时，何时生成铁与其他物质反应时，何时生成+2+2价铁的化合物？何时生成价铁的化合物？何时生成+3+3价铁的化合物？价铁的化合物？ 铁与氧化性比较弱的非金属（如铁与氧化性比较弱的非金属（如S S、I I2 2）、非）、非氧化性酸（如盐酸、稀氧化性酸（如盐酸、稀H H2 2SOSO4 4）、不活泼金属的盐溶液（如）、不活泼金属的盐溶液（如C u S OC u S O4 4溶 液 ） 、溶 液 ） 、 F e C lF e C l3 3溶 液 反 应 生 成溶 液 反 应 生 成FeFe2+2+。铁与强氧化剂，如铁与强氧化剂，如ClCl2 2、H H2 2O O2 2、KMnOKMnO4 4(H(H+ +) )、HNOHNO3 3、浓、浓H H2 2SOSO4 4在一定在一定条件下反应都会生成条件下反应都会生成FeFe3+3+。答案答案基础回归基础回归1.1.铁的氧化物铁的氧化物氧化物氧化物氧化亚铁氧化亚铁三氧化二铁三氧化二铁四氧化三铁四氧化三铁化学式化学式FeOFeOFeFe2 2O O3 3FeFe3 3O O4 4颜色状态颜色状态 粉末粉末 粉末粉末（有磁性）（有磁性）溶解性溶解性难溶于水难溶于水难溶于水难溶于水难溶于水难溶于水铁的铁的化合价化合价稳定性稳定性不稳定不稳定稳定稳定稳定稳定与与H H+ +FeOFeO+2H+2H+ +FeFe2+2+H+H2 2O OFeFe2 2O O3 3+6H+6H+ +2Fe2Fe3+3+3H+3H2 2O OFeFe3 3O O4 4+8H+8H+ + FeFe2+2+2Fe+2Fe3+3+4H+4H2 2O O黑色黑色红棕色红棕色黑色晶体黑色晶体+2+2+3+3+2+2，+3+3FeFe3 3O O4 4是碱性氧化物吗？是碱性氧化物吗？FeFe3 3O O4 4可写作可写作FeOFeOFeFe2 2O O3 3，能否认为，能否认为FeFe3 3O O4 4是是FeOFeO和和FeFe2 2O O3 3的混合物？的混合物？ 答案答案 FeFe3 3O O4 4和非氧化性酸反应生成的是两种盐和水，不符合碱和非氧化性酸反应生成的是两种盐和水，不符合碱性氧化物的概念，所以不是碱性氧化物（性氧化物的概念，所以不是碱性氧化物（FeOFeO、FeFe2 2O O3 3是碱性氧化是碱性氧化物）。物）。FeFe3 3O O4 4中有中有 的的FeFe是是+2+2价，有价，有 的的FeFe是是+3+3价，但不能价，但不能认为认为FeFe3 3O O4 4是是FeOFeO和和FeFe2 2O O3 3的混合物，实际上，的混合物，实际上，FeFe3 3O O4 4是纯净物。与非是纯净物。与非氧 化 性 酸 （ 如 盐 酸 ） 、 氧 化 性 酸 （ 如 稀氧 化 性 酸 （ 如 盐 酸 ） 、 氧 化 性 酸 （ 如 稀 H N OH N O3 3） 反 应 方） 反 应 方 程式分别为：程式分别为： FeFe3 3O O4 4+8HCl FeCl+8HCl FeCl2 2+2FeCl+2FeCl3 3+4H+4H2 2O O 3Fe 3Fe3 3O O4 4+28HNO+28HNO3 3 9Fe(NO9Fe(NO3 3) )3 3+NO+14H+NO+14H2 2O O32312.2.铁的氢氧化物铁的氢氧化物氢氧化物氢氧化物氢氧化亚铁氢氧化亚铁氢氧化铁氢氧化铁化学式化学式Fe(OH)Fe(OH)2 2Fe(OH)Fe(OH)3 3颜色状态颜色状态 溶解性溶解性难溶于水难溶于水难溶于水难溶于水稳定性稳定性很不稳定，易被很不稳定，易被氧化氧化不稳定，受热分不稳定，受热分解解与与H H+ +反应反应 转化关系转化关系Fe(OH)Fe(OH)2 2+2H+2H+ + FeFe2+2+2H+2H2 2O OFe(OH)Fe(OH)3 3+3H+3H+ + FeFe3+3+3H+3H2 2O O白色固体白色固体红褐色固体红褐色固体4Fe(OH)4Fe(OH)2 2+O+O2 2+2H+2H2 2O O 4Fe(OH)4Fe(OH)3 3要点精讲要点精讲要点一要点一 铁三角及其重要应用铁三角及其重要应用1.1.“铁三角铁三角”中的转化关系中的转化关系 (1)FeFe(1)FeFe2+2+：铁与氧化性比较弱的非金属（如：铁与氧化性比较弱的非金属（如S S、I I2 2）、）、非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸）、不活泼金属的盐溶液非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸）、不活泼金属的盐溶液( (如如CuSOCuSO4 4溶液溶液) )反应，都可实现这种转化。例如：反应，都可实现这种转化。例如：Fe+CuSOFe+CuSO4 4 Cu+FeSOCu+FeSO4 4(2)Fe(2)Fe2+2+Fe:Fe:比较活泼的金属（如比较活泼的金属（如AlAl、ZnZn）能从亚）能从亚铁盐溶液中置换出铁。例如：铁盐溶液中置换出铁。例如：FeClFeCl2 2+Zn +Zn ZnClZnCl2 2 +Fe+Fe(3)FeFe(3)FeFe3+3+: :铁与强氧化剂铁与强氧化剂( (如如ClCl2 2、HNOHNO3 3、浓硫、浓硫酸酸) )在一定条件下反应都会实现这种转化。例如在一定条件下反应都会实现这种转化。例如: :2Fe+3Cl2Fe+3Cl2 2 2FeCl 2FeCl3 3(4)Fe(4)Fe3+3+Fe:Fe:铁盐溶液与活泼的金属（铁盐溶液与活泼的金属（K K、NaNa、CaCa除外）反应时，可被还原。例如：除外）反应时，可被还原。例如：2FeCl2FeCl3 3+3Zn +3Zn 2Fe+3ZnCl2Fe+3ZnCl2 2(5)Fe(5)Fe2+2+FeFe3+3+: :亚铁盐与强氧化剂反应。例如：亚铁盐与强氧化剂反应。例如：2FeCl2FeCl2 2+Cl+Cl2 2 2FeCl 2FeCl3 3(6)Fe(6)Fe3+3+FeFe2+2+: :铁盐溶液与比较强的还原剂反应。铁盐溶液与比较强的还原剂反应。例如：例如：Fe+2FeClFe+2FeCl3 3 3FeCl3FeCl2 22FeCl2FeCl3 3+2NaI 2FeCl+2NaI 2FeCl2 2+I+I2 2+2NaCl+2NaCl(7)Fe(7)Fe2+2+ Fe Fe3+3+2.2.有关有关FeFe2+2+、FeFe3+3+的性质及之间的转化经常应用在的性质及之间的转化经常应用在以下几个方面：以下几个方面： （1 1）判断离子共存）判断离子共存 FeFe2+2+、FeFe3+3+均水解，与均水解，与 等因水解相互促进在溶液中不能大量共存。等因水解相互促进在溶液中不能大量共存。 FeFe3+3+与与S S2-2-、I I- -、HSHS- -、 ，FeFe2+2+与与 (H(H+ +) )、ClOClO- -、 (H(H+ +) )在溶液中因氧化还在溶液中因氧化还原反应不能大量共存。原反应不能大量共存。 (2)(2)盐溶液的配制与保存盐溶液的配制与保存 FeFe2+2+的盐溶液：加少量铁粉，防止的盐溶液：加少量铁粉，防止FeFe2+2+被氧被氧化；加少量相应的酸，防止化；加少量相应的酸，防止FeFe2+2+水解。水解。2323COlOAHCO、23SO4MnO3NOFeFe3+3+的盐溶液：加少量相应的酸防止的盐溶液：加少量相应的酸防止FeFe3+3+水解。水解。(3)(3)制取制取Fe(OH)Fe(OH)3 3胶体胶体FeFe3+3+3H+3H2 2O O（沸水）（沸水） Fe(OH)Fe(OH)3 3( (胶体）胶体）+3H+3H+ +(4)(4)制备无水制备无水FeClFeCl3 3FeClFeCl3 36H6H2 2O FeClO FeCl3 3+6H+6H2 2O O(5)(5)氧化性、还原性关系氧化性、还原性关系氧化性：氧化性：ClCl2 2BrBr2 2FeFe3+3+II2 2SS还原性：还原性：ClCl- -BrBr- -FeFe2+2+II- -S4pH4时，时，FeFe3+3+即可形成即可形成Fe(OH)Fe(OH)3 3沉淀。欲除沉淀。欲除去某溶液中含有的去某溶液中含有的FeFe2+2+杂质时，一般先向该溶液中杂质时，一般先向该溶液中加入氧化剂（如加入氧化剂（如H H2 2O O2 2），使），使FeFe2+2+被氧化为被氧化为FeFe3+3+, ,然后然后通过加碱液调节通过加碱液调节pHpH，使，使FeFe3+3+转化为转化为Fe(OH)Fe(OH)3 3沉淀除沉淀除去。去。要点二要点二 FeFe2+2+和和FeFe3+3+的检验的检验 FeFe2+2+和和FeFe3+3+的检验方法的检验方法 （1 1）直接观察颜色：）直接观察颜色：FeFe2+2+的溶液呈浅绿色，的溶液呈浅绿色，FeFe3+3+的溶液呈棕黄色。的溶液呈棕黄色。 （2 2）利用显色反应：）利用显色反应： 有关离子反应方程式：有关离子反应方程式： FeFe3+3+SCN+SCN- - Fe(SCN)Fe(SCN)2+2+（3 3）利用其化合物沉淀的颜色：）利用其化合物沉淀的颜色：有关反应的方程式：有关反应的方程式：FeFe2+2+2OH+2OH- - Fe(OH)Fe(OH)2 24Fe(OH)4Fe(OH)2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2 4Fe(OH)4Fe(OH)3 3FeFe3+3+3OH+3OH- - Fe(OH)Fe(OH)3 3(4)(4)利用利用FeFe3+3+的氧化性：的氧化性： 有关离子反应方程式：有关离子反应方程式：2Fe2Fe3+3+Cu 2Fe+Cu 2Fe2+2+Cu+Cu2+2+ 有关离子反应方程式：有关离子反应方程式：2Fe2Fe3+3+2I+2I- - 2Fe2Fe2+2+I+I2 2(5)(5)利用利用FeFe2+2+的还原性：的还原性：有关离子反应方程式：有关离子反应方程式：5Fe5Fe2+2+ +8H+ +8H+ + 5Fe5Fe3+3+Mn+Mn2+2+4H+4H2 2O O有关离子反应方程式：有关离子反应方程式：2Fe2Fe2+2+Br+Br2 2 2Fe2Fe3+3+2Br+2Br- -4MnO要点三要点三 FeFe（OHOH）2 2的制备与实验条件的控制的制备与实验条件的控制 要制备氢氧化亚铁，并使氢氧化亚铁长时间保持白色要制备氢氧化亚铁，并使氢氧化亚铁长时间保持白色沉淀的状态。一是要减少溶液中氧气的含量，防止溶液沉淀的状态。一是要减少溶液中氧气的含量，防止溶液与空气的接触；二是要防止溶液中出现三价铁离子。既与空气的接触；二是要防止溶液中出现三价铁离子。既要除去三价铁离子，又不引入新的杂质，一般选用铁粉要除去三价铁离子，又不引入新的杂质，一般选用铁粉来还原三价铁离子。实验中一般采用新制的硫酸亚铁与来还原三价铁离子。实验中一般采用新制的硫酸亚铁与NaOHNaOH溶液反应来制取溶液反应来制取Fe(OH)Fe(OH)2 2沉淀。下面我们来探究其沉淀。下面我们来探究其他制备氢氧化亚铁的方法。他制备氢氧化亚铁的方法。【典例导析典例导析3 3】用下面三种方法均可制得】用下面三种方法均可制得Fe(OH)Fe(OH)2 2白色沉淀。白色沉淀。 方法一方法一 用不含用不含FeFe3+3+的的FeSOFeSO4 4溶液与不含溶液与不含O O2 2的蒸馏水配制的的蒸馏水配制的NaOHNaOH溶液反应制备。溶液反应制备。 （1 1）用硫酸亚铁晶体配制上述）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSOFeSO4 4溶液时还需要加溶液时还需要加入入 。 （2 2）除去蒸馏水中溶解的）除去蒸馏水中溶解的O O2 2常采用常采用 的的 方法。方法。 （3 3）生成）生成Fe(OH)Fe(OH)2 2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O O2 2的的NaOHNaOH溶液，插入溶液，插入FeSOFeSO4 4溶液液面下，再挤出溶液液面下，再挤出NaOHNaOH溶液，这样操溶液，这样操作的理由是作的理由是 。方法二方法二 在如右图所示的装置中，用在如右图所示的装置中，用NaOHNaOH溶液、溶液、铁屑、稀铁屑、稀H H2 2SOSO4 4等试剂制备。等试剂制备。（1 1）在试管）在试管里加入的试剂是里加入的试剂是 。（2 2）在试管）在试管里加入的试剂是。里加入的试剂是。（3 3）为了制得）为了制得Fe(OH)Fe(OH)2 2白色沉淀，在试白色沉淀，在试管管和和中加入试剂，打开止水夹，塞中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤紧塞子后的实验步骤是是 。（4 4）这样生成的）这样生成的Fe(OH)Fe(OH)2 2沉淀能较长时间保持白色，理由沉淀能较长时间保持白色，理由是是 。方法三方法三 利用电解实验可以制得纯净的利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)Fe(OH)2 2白白色沉淀，如右图所示，已知两电极的材料分别为色沉淀，如右图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。石墨和铁。（1 1）a a电极的材料应为电极的材料应为 ，电极反，电极反应式为应式为 。（2 2）电解液）电解液c c可以是可以是 （填编号）。（填编号）。A.A.纯水纯水B.NaClB.NaCl溶液溶液C.NaOHC.NaOH溶液溶液D.CuClD.CuCl2 2溶液溶液（3 3）d d为苯，其作用是为苯，其作用是 ，在加入苯之，在加入苯之前对电解液前对电解液c c应作何简单处理？应作何简单处理？ 。ClCl2 2+Cu CuCl+Cu CuCl2 21.1.铜铜（1 1）物理性质：）物理性质： 色，不能被磁铁吸引。色，不能被磁铁吸引。（2 2）化学性质：）化学性质：紫红紫红反应物质反应物质化学方程式化学方程式非非金金属属O O2 2 ( ( 色固色固体体) )ClCl2 2、S S ( ( 色烟色烟) )氧氧化化性性酸酸浓浓H H2 2SOSO4 4Cu+2HCu+2H2 2SOSO4 4( (浓浓) CuSO) CuSO4 4+SO+SO2 2+2H+2H2 2O O浓浓HNOHNO3 3Cu+4HNOCu+4HNO3 3( (浓浓) Cu(NO) Cu(NO3 3) )2 2+2NO+2NO2 2+2H+2H2 2O O稀稀HNOHNO3 33Cu+8HNO3Cu+8HNO3 3( (稀稀) 3Cu(NO) 3Cu(NO3 3) )2 2+2NO+4H+2NO+4H2 2O O盐盐AgNOAgNO3 3Cu+2AgNOCu+2AgNO3 3 Cu(NOCu(NO3 3) )2 2+2Ag+2AgFeClFeCl3 3Cu+2FeClCu+2FeCl3 3 CuCl CuCl2 2+2FeCl+2FeCl2 2点燃点燃 2Cu+O2Cu+O2 2 2CuO 2CuO2Cu+S Cu2Cu+S Cu2 2S S黑黑棕黄棕黄2.2.氧化铜和氢氧化铜氧化铜和氢氧化铜物质物质氧化铜氧化铜氢氧化铜氢氧化铜化学式化学式状态状态不溶于水的不溶于水的 色固体（粉末）色固体（粉末）不溶于水的不溶于水的 色固体色固体化学性化学性质质CuOCuO+2H+2H+ + CuCu2+2+H+H2 2O OCuOCuO+H+H2 2 Cu+HCu+H2 2O OCuOCuO+CO+COCu+COCu+CO2 2Cu(OH)Cu(OH)2 2+2H+2H+ +CuCu2+2+2H+2H2 2O OCu(OH)Cu(OH)2 2CuOCuO+H+H2 2O OCuOCuOCu(OH)Cu(OH)2 2黑黑蓝蓝3.CuSO3.CuSO4 45H5H2 2O O CuSO CuSO4 45H5H2 2O O为为 色晶体，俗色晶体，俗称称 。无。无 水水CuSOCuSO4 4为白色粉末，遇水变蓝色（生成为白色粉末，遇水变蓝色（生成CuSOCuSO4 4 5H5H2 2O O）可作为）可作为 的检验依据。的检验依据。 指点迷津指点迷津 溶液中的溶液中的CuCu2+2+常为蓝色（浓常为蓝色（浓CuClCuCl2 2溶液为绿色，溶液为绿色，稀稀CuClCuCl2 2溶液为蓝色），可作为溶液为蓝色），可作为CuCu2+2+的判定依据。的判定依据。如如CuSOCuSO4 4溶液为蓝色。溶液为蓝色。 CuCu2+2+与碱反应生成蓝色沉淀与碱反应生成蓝色沉淀Cu(OH)Cu(OH)2 2，这，这是鉴定是鉴定CuCu2+2+的原理之一。的原理之一。蓝蓝蓝矾、胆矾蓝矾、胆矾水水三、铜及其重要化合物三、铜及其重要化合物自我诊断自我诊断 3. Fe3. Fe2 2O O3 3和和CuCu2 2O O都是红色粉末，常用作颜料。某校都是红色粉末，常用作颜料。某校 一化学实验小组通过实验来探究一化学实验小组通过实验来探究“红色红色”粉末粉末是是 FeFe2 2O O3 3还是还是CuCu2 2O O或二者混合物。探究过程如下：或二者混合物。探究过程如下： 【查阅资料查阅资料】CuCu2 2O O是一种碱性氧化物，溶于稀是一种碱性氧化物，溶于稀 硫酸生成硫酸生成CuCu和和CuSOCuSO4 4, ,在空气中加热生成在空气中加热生成CuOCuO。 【提出假设提出假设】 假设假设1 1：红色粉末是：红色粉末是FeFe2 2O O3 3 假设假设2 2：红色粉末是：红色粉末是CuCu2 2O O 假设假设3 3：红色粉末是：红色粉末是FeFe2 2O O3 3和和CuCu2 2O O的混合物的混合物【设计实验设计实验】取少量粉末放入足量稀硫酸中，在取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中再滴加所得溶液中再滴加KSCNKSCN试剂。试剂。（1 1）若假设）若假设1 1成立，则实验现象是成立，则实验现象是 。（2 2）若滴加）若滴加KSCNKSCN试剂后溶液不变红色，则证明原试剂后溶液不变红色，则证明原固体粉末中一定不含三氧化二铁。你认为这种说固体粉末中一定不含三氧化二铁。你认为这种说法合理吗？法合理吗？ 。简述你的理。简述你的理由（不需写出反应的方程由（不需写出反应的方程式）式） 。（3 3）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加）若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCNKSCN试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是试剂时溶液不变红色，则证明原固体粉末是 ，写出发生反应的离子方程式：，写出发生反应的离子方程式： 。答案答案（1 1）固体完全溶解，溶液呈红色）固体完全溶解，溶液呈红色（2 2）不合理）不合理 当原固体粉末为当原固体粉末为FeFe2 2O O3 3和和CuCu2 2O O的混的混合物时，加入稀合物时，加入稀H H2 2SOSO4 4后后CuCu2 2O O生成生成CuCu和和CuSOCuSO4 4，产生，产生的的FeFe3+3+与与CuCu反应生成反应生成FeFe2+2+, ,滴加滴加KSCNKSCN溶液后也可以溶液后也可以不变红色不变红色（3 3）FeFe2 2O O3 3和和CuCu2 2O O Fe Fe2 2O O3 3+6H+6H+ + 2Fe2Fe3+3+3H+3H2 2O O，CuCu2 2O+2HO+2H+ + Cu+CuCu+Cu2+2+H+H2 2O O，2Fe2Fe3+3+Cu 2Fe+Cu 2Fe2+2+Cu+Cu2+2+
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