浙江省高考化學(xué)考點(diǎn)19 鐵、銅的獲取及應(yīng)用（含解析）

考點(diǎn)19鐵、銅的獲取及應(yīng)用

）知識(shí)整合,

一、鐵的存在和性質(zhì)

1.鐵的存在

鐵在自然界中主要以化合態(tài)的形式存在，隕鐵以游離態(tài)的形式存在。

常見(jiàn)的鐵礦：磁鐵礦［主要成分為FeQ,（填化學(xué)式，下同）］,赤鐵礦（主要成分為FeQ）,黃鐵礦（主要

成分為FeS2）o

2.鐵的物理性質(zhì)

純鐵具有金屬的共性，如具有銀白色金屬光澤和良好的延展性，是電和熱的良導(dǎo)體，具有能被磁鐵吸

引的特性，純鐵有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。

3.鐵的化學(xué)性質(zhì)

鐵元素性質(zhì)活潑，有較強(qiáng)的還原性，主要化合價(jià)為+2價(jià)和+3價(jià)。

C1）與非金屬單質(zhì)的反應(yīng)：

①與的反應(yīng)：

常溫下：鐵被腐蝕生成鐵銹，其主要成分為FezOs。

點(diǎn)燃

點(diǎn)燃時(shí)：3Fe+20s^=Fe3（）4。

點(diǎn)燃

②與CL的反應(yīng)：2Fe+3cl2=2FeCh。

△

③與S的反應(yīng)：Fe+S^FeS。

△

④與L的反應(yīng)：Fe+L^=Fcl2。

⑵與水的反應(yīng):

常溫下鐵與水不反應(yīng)，在高溫條件下與水蒸氣反應(yīng)：3Fe+41LO(g)=Fe3O4+4H2,>

⑶與酸的反應(yīng)：

①與非氧化性酸反應(yīng)的離子方程式：Fe+2H+=Fe2++Hzt。

②與氧化性酸：

遇冷的濃硫酸或濃硝酸鈍化，加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)：

△

與稀硝酸或在加熱條件下與濃硫酸、濃硝酸反應(yīng)無(wú)H?產(chǎn)生。Fe+6ir+3NO3^Fe"+3NOJ+3爪0

2f

Fe過(guò)量3Fe+8H'+2NO；3Fe+2NOf+4H2O

3

Fe不足Fe+4H+NO；-----Fe+N0t+2H2O

：4)與某些鹽溶液的反應(yīng)：

①與CuSOi溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe+Ci?+—Fe2++Cuo

②與FeCk溶液反應(yīng)的離子方程式：2Fe"+Fc=3Fe2+。

二、鐵的氧化物和氫氧化物

1.鐵的氧化物的比較

鐵的氧化物FeOFe2O3Fe30,

俗稱無(wú)鐵紅磁性氧化鐵

色、態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體

鐵的價(jià)態(tài)+2+3+2、+3

水溶性難溶于水

穩(wěn)定性不穩(wěn)定性穩(wěn)定穩(wěn)定

6Fe0+02----2Fe30i

，

與非氧化性酸FeO+2H'----Fe203+6H'----Fe3Oi+8H----

2t32+

鹽酸或稀H2s。4Fe+H202Fe*+3H2O2Fe"+Fe+4H2O

的反應(yīng)

+3++3++

與稀HNO33FeO4-10H+N0T==3FeFe203+6H===2Fe3FeA+28H+N0T

3+

反應(yīng)+N0t+5H.0+3H20===9Fe+N0t+14H,0

高溫

與CO的反應(yīng)FcQr+XX)-----^e+XX)2

制取高溫熔融,過(guò)量的鐵與氧Fe(0H)3的分解鐵在氧氣中燃燒

△392。2客心。；

氣反應(yīng)

2Fe(OH):------

高溫

2Fe+a------27e0

Fe2O3+3H2O

2.鐵的氫氧化物的比較

鐵的氫氧化物Fe(OH)2Fe(0H)3

物理性質(zhì)白色，難溶于水的固體紅褐色，難溶于水的固體

化學(xué)性質(zhì)(1)與非氧化性強(qiáng)酸反應(yīng)(1)與酸反應(yīng)

234

Fe(OH)2+2H*----Fe*+2H20Fe(OH)：+3H'-----Fe+3H20

(2)與氧化性酸反應(yīng)(2)受熱分解

△

3Fe(0H)2+10HN03----

2Fe(OH)3------Fe203+3H20

3Fe(NO3)3+NOt+8H20

(3)空氣中放置被氧化

4Fe(OH)2-2H2O+O2^=

4Fe(0H):t

制備可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應(yīng)Fe2++可溶性鐵鹽與堿溶液反應(yīng)Fe3++30H-

20H"=Fe(0H)2l=Fe(OH)31

在空氣中，F(xiàn)e(OH”能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)」，現(xiàn)象是白色絮狀

二者的

沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應(yīng)方程式為4Fe(0H)2+02+

關(guān)系

2ll20=4Fe(0H)3

三、“鐵三角”及其應(yīng)用

“鐵三角”的四應(yīng)用:

⑴烈斷串千方爐Fe3\Fe??與HCO；、A10￡、CO；等在溶液中因發(fā)生相互促進(jìn)水解反應(yīng)而不能

大量共存；Fe2?與NO；（H，）、C10\MnO；W）,Fe"與S?'「、HS\SO：在溶液中因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而

不能大量共存。

：2）除雜方法（括號(hào)內(nèi)為雜質(zhì)）：

F/（Fe*）：加過(guò)量鐵粉過(guò)濾;

FsChCFeCL）：加氯水或H2O2；

FsCLCCuCL）：加過(guò)量鐵粉過(guò)渡；

Fe（Al）.—（AbG、SiO2）：加過(guò)量強(qiáng)堿溶液過(guò)濾;

：3）鹽溶液的保存：亞鐵鹽溶液一一加入少量鐵屑以防止Fe"被氧化。鐵鹽溶液一一加入少量相應(yīng)的

酸溶液以防止Fe”水解。

：4）物項(xiàng)制備：

①制備無(wú)水氯化鐵：在HC1氣流中加熱濃縮氯化鐵溶液；

②制備氫氧化鐵膠體：向沸水中加入飽和氯化鐵溶液并煮沸至變?yōu)榧t褐色為止。

四、重要的鐵鹽

三氯化鐵（FeCh）：棕黃色固體，一種常見(jiàn)的氧化劑，能與多種還原劑發(fā)生氧化還原反應(yīng)，能回收廢

銅，其反應(yīng)的離子方程式為2Fe，+Cu^=Cu2-+2Fe。

綠磯（FCSO,-7H2（））：一種重要的還原劑，可用作補(bǔ)血?jiǎng)┘爸参锏难a(bǔ)鐵劑。

高鐵酸鉀（LFeO）：深紫色晶體，具有強(qiáng)氧化性，可用作水處理劑或高能電池。

鐵筱磯［NHFe（S0］）2?12氏0］：無(wú)色晶體，易溶于水，常用作化學(xué)分析試劑、藥物和織物媒染劑。

赤血鹽RFelCN）1：紅色晶體，易溶于水，常用于檢驗(yàn)Fe,生成藍(lán)色沉淀。

五、銅及其重要化合物

1.銅

（1）銅的存在、制備與精煉

常見(jiàn)的銅礦有黃銅礦（主要成分為CuFeS》、孔雀石［主要成分為CUCOJCUSH）』等。自然界中也存在少

量的單質(zhì)銅。

工業(yè)上主要采用高溫冶煉黃銅礦（主要成分是CuFeSD的方法獲得銅。用這種方法冶煉得到的銅，含銅

量為99.5%?99.7%,還含有Ag、Au、Fe、Zn等雜質(zhì)。要達(dá)到電氣工業(yè)生產(chǎn)用銅的要求，這種由黃銅礦高溫

冶煉得到的銅還必須經(jīng)過(guò)電解精煉，電解精煉得到的銅，含銅量高達(dá)99.95%?99.98與。

（2）物理性質(zhì)

純凈的銅為紫紅色，屬于有色金屬，密度較大，硬度較小，熔、沸點(diǎn)較高，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。

[3)化學(xué)性質(zhì)

點(diǎn)燃

Cl2Cu+CL------：CcCl2

與非金屬單質(zhì)△

022C11+O2--2CuO

反應(yīng)

△

S2Cu+S----------Cu2S

非氧化性酸不反應(yīng)

△

Cu+2H頰」(濃)------CuS0,+S021+2氏0

與酸反應(yīng)

氧化性酸

Cu+4HNOK濃)----CU(NO3)2+2NO2t+2H20

3CU+8HNO3(稀)----3Cu(N0，+2N(H+4H20

Cu+2Ag-------2Ag+Cu”

與鹽溶液反應(yīng)

Cu+2Fe3'-------2Ee2+Cu21

潮濕空氣中

2CU+O2+H2O+CO2--------Cu>(OH)2cO3

形成銅銹

2.輒化銅和氧化亞銅

名稱氧化銅氧化亞銅

22，

與酸反應(yīng)Of)CuO+2H.-------CU'+H20CU20+2H'-------CU+CU+H20

△△

與比反應(yīng)

CU0+H2---------CU+H2OC112O+H2--2C11+H2O

高溫

轉(zhuǎn)化關(guān)系

4CuO----------2CU20+02t

3.氫敘化銅

C」(0H)2是一種不溶于水的藍(lán)色固體。其化學(xué)性質(zhì)主要有弱堿性，不穩(wěn)定性和弱氧化性等。

C」(0H)2的化學(xué)性質(zhì)

2

：1)弱堿性：Cu(0H)2+2ir：^=Cu*+2H20

△

：2)不穩(wěn)定性：CU(OH)^：^=CUO+H2O

：3)弱氧化性：能氧化醛基。

4.五水硫酸銅

CJSO」?5比0為藍(lán)色晶體，俗稱藍(lán)根、膽磯。無(wú)水CuSOi為白色粉末，遇水變藍(lán)色(生成CUSO4?5H2。),

可作為水的檢驗(yàn)依據(jù)。

六、合金及金屬材料

1.合金

1）概念：合金是指兩種或兩種以上的金屬（或金屬與非金屬）熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。

：2）性能：合金具有不同于各成分金屬的物理、化學(xué)或機(jī)械性能。

①熔點(diǎn)：一般比它的各成分金屬的低；

②硬度和強(qiáng)度：一般比它的各成分金屬的大。

2.常見(jiàn)的金屬材料

金屬（黑色金屬材料:鐵、旃、銃以及它們的合金

材料-I石色金M材料:除黑色金屬以外的K他金

屬及其合金

（2）重要的黑色金屬材料鋼

（酗電:的性、焊接性好,強(qiáng)度低

嚷家鋼（史鳴:強(qiáng)度育,物性及加工性好

鋼I蜒號(hào):硬加Kt,熱處II后伸性好

介金銅:而入聆不同的優(yōu)良性能，用于制不侵

制及各種特種鋼

：3）幾種有色金屬材料

產(chǎn)能：良好的延展性和導(dǎo)電性

I用途：制導(dǎo)線

「性能:密度小、強(qiáng)度高、塑性好、易于成

鋁及鋁合金〈

型、制造工藝簡(jiǎn)單、成本低廉

用途:主要用于建筑業(yè)、容器和包裝

I業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、電子行業(yè)等

'］性能：良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性

銅i用途：主要用于電器和電子工業(yè)、建筑業(yè)

銅及銅合金〈

銅合金：青銅是我國(guó)使用最早的合金，常見(jiàn)的

、還有黃銅和白銅

七、金屬礦物的開(kāi)發(fā)利用

1.金屬在自然界中存在的形態(tài)

除了金、的等極少數(shù)金屬外，絕大多數(shù)金屬元素以化合態(tài)的形式存在于芻然界中。在這些金屬化合物

中，金屬元素都顯正化合價(jià)。

2.金屬冶煉的實(shí)質(zhì)

使金屬化合物中的金屬離子得電子被還原為金屬單質(zhì)的過(guò)程：+

3.金屬冶煉的一般步驟

4.金屬冶煉方法

(1)熱分解法冶煉金屬

△△

例如：2HgO^=2Hg+O21,2Ag20^=4Ag+021o

用熱分解法冶煉金屬的特點(diǎn)：金屬元素的金屬性弱，金屬元素的原子不易失去電子，其金屬離子容易

得到電子，該金屬元素所形成的化合物粒定性較差。

：2）熱還原法冶煉金屬

△△

①焦炭還原法。例如：C還原ZnO、CuO,其化學(xué)方程式依次為C+2ZnO^=2Zn+CO21,C+2CuO=

2CU+C02t.

高溫

②一氧化碳還原法。例如：CO還原Fe20.3>CuO,其化學(xué)方程式依次為3C0+Fe2（）3^=2Fe+3ca,C0+

高溫

CuO----CU4-C02O

高溫高溫

③氫氣還原法。例如：比還原W03、Fe30?其化學(xué)方程式依次為3H2+W0^=W+3H20,4H2+Fe30.=

3Fe+4H冷。

高溫

④活潑金屬還原法。例如：A1還原CrQ、V2O5,其化學(xué)方程式依次為2Al+Cr2d=A12O3+2Cr,10A1

高溫

+3V205^=6V+5A1203O

：3）電解法冶煉金屬

電解

例如:電解Al。、MgCb、NaCl,其化學(xué)方程式依次為2Al2。式熔融）=4Al+302f,MgCh（熔

冰晶石

電解電解

融）^Mg+Ckt,2NaCl（熔融）^2Na+Ckf。

特別提碑

金屬活動(dòng)性順序表中隱含的重要信息

金屬活動(dòng)性順序

比較Fe.Sn.

K、Ca、NaMgA1ZnCuHg、AgPt、Au

Pb(H)

自然界存

化合態(tài)多數(shù)是化合態(tài)，極少數(shù)是游離態(tài)游離態(tài)

在形態(tài)

主要冶煉

電解法熱還原法熱分解法物理方法

方法

與。2反應(yīng)常溫下易反應(yīng)常溫下生成氧化膜加熱化合

常溫下生成與熱水有堿存在與高溫水

與映反應(yīng)不反應(yīng)

^^口氫氣反應(yīng)與水反應(yīng)蒸氣反應(yīng)不反應(yīng)

與H+反應(yīng)從酸中把氫置換出來(lái)，生成鹽和氫氣不反應(yīng)

先與水反應(yīng)，

與鹽溶液

生成的堿再與排在前面的金屬能把排在后面的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來(lái)

反應(yīng)

鹽反應(yīng)

心重點(diǎn)考向,

考向一Fe2\Fe’的鑒別

(1)直接觀察顏色：FC?一溶液呈淺綠色，F(xiàn)C??溶液呈棕黃色。

C2)利用顯色反應(yīng)(形成絡(luò)離子)

①F產(chǎn)松-|KSC、」屏渡襁紅包一簫好缸包一、

Fc*??-***l-HOtlft—5

Fe2+溶液一?苯酚「溶液不呈紫色一Fe2+

②-----*

Fe計(jì)溶液」1-溶液呈紫色-Fe3+

(3)利用Fe(0H)3沉淀的顏色:

白色風(fēng)旋變?yōu)榛?色.?后變?yōu)閠in色一FJ*

NtOHB

■色況旋一「產(chǎn)

(4)利用F/的僦化性

溶明域現(xiàn)象一例"

①

F聲溶罐解?溶液變?yōu)槲揖G色

⑸利用Fe’的還原性

①F產(chǎn)溶液覆水.色一F卡

F產(chǎn)MMt」L?水不■色一＞FeH

②F產(chǎn)溶液一|網(wǎng)&1曳4—紫色.去—*F產(chǎn)

“FeH博液」一^不■色一F。計(jì)

(6)利用鐵氟化鉀與亞鐵離子反應(yīng)生成藍(lán)色的鐵氟化亞鐵沉淀檢驗(yàn)亞鐵離子。

典例引領(lǐng)

典例1下列除雜的操作不正確的是

A.MgCk溶液中混有少量FeCh：加入足量氫氧化鎂充分反應(yīng)后過(guò)濾

B.FeCk溶液中混有少量FeCk：加入過(guò)量鐵粉充分反應(yīng)后過(guò)濾

C.CuCL溶液中混有少量FeC"：加入NaOH溶液充分反應(yīng)后過(guò)濾

D.CuCL溶液中混有少量FeCL：先加入乩①將Fe?+氧化成Fe",再加入CuO充分反應(yīng)后過(guò)濾

【解析】FeCh溶液中存在水解平衡：FeCL+3H20^=^Fe(OH)3+3HC1,加入Mg(0H)2與H*反應(yīng)，平衡

右移，使F/+轉(zhuǎn)化成Fe(0H)3而除去，A正確;先用/侵將Fe?+氧化成Fe*再利用FeCk的水解,加入CuO

與H+反應(yīng)將F/+轉(zhuǎn)化成Fe(0H)3而除去，D正確。

【答案】C

變式拓展

1.下列離子的檢驗(yàn)方法合理的是

A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色，說(shuō)明不含F(xiàn)e*

B.向某溶液中通入CL,然后再加入KSCN溶液變紅，說(shuō)明原溶液中含有Fe^

C.向某溶液中加入NaOH溶液，得紅褐色沉淀，說(shuō)明溶液中含有Fe”

D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色，說(shuō)明該溶液中只含有Fe%

不含有Mg2t

考向二Fe(OH)2的制備

制備Fe(OH)2常用的三種方法

方法一：有機(jī)覆蓋層法

將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層茶或煤油(不能用CC1,),以防止空氣

與Fe(OH)z接觸發(fā)生反應(yīng)，如圖1所示。

I什、?。11耐液

7mi

方法二：還原性氣體保護(hù)法

用lb將裝置內(nèi)的空氣排盡后，再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合，這樣可長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀。如圖2所

方法三：電解法

用鐵作陽(yáng)極，電解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆蓋苯或煤油，如圖3所示。

典例引領(lǐng)

典例1用下面兩種方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。

1.方法-：用FeSOi溶液與不含。2的蒸儲(chǔ)水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。

(1)除去蒸儲(chǔ)水中溶解的常采用的方法。

(2)生成白色Fe(0H)2沉淀的操作是用長(zhǎng)滴管吸取不含6的NaOH溶液，插入FeSO。溶液液面下，再擠

出NaOH溶液。這樣操作的理由是?

R.方法二：在如圖所示裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO,等試劑制備。

3點(diǎn)實(shí)

(1)在試管I里加入的試劑是O

(2)在試管n里加入的試劑是o

(3)為了制得白色Fe(OH)2沉淀，在試管I和n中加入試劑，打開(kāi)止水夾，塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟

是。

(4)這樣生成的Fe(0H)2沉淀能較長(zhǎng)時(shí)間保持白色，其理由是。

【解析】I.方法一：(1)氣體的溶解度是隨溫度升高而降低的，所以煮沸后的蒸儲(chǔ)水中溶解的變

少。(2)避免生成的Fe(OH)2被空氣(氧氣)氧化。

I[.方法二：試管II是開(kāi)口式的，無(wú)法用產(chǎn)生的氣體將溶液壓入試管I中，所以應(yīng)在試管I中制取

FeSOo而在試管II中盛NaOH溶液。將Fc與稀H2soi放入試管I后，產(chǎn)生的也可從試管I內(nèi)短管處排出試管

I內(nèi)的空氣，經(jīng)過(guò)止水夾進(jìn)入試管H內(nèi)的NaOH溶液中，再排盡NaOH溶液和試管II內(nèi)的空氣，然后關(guān)閉止

水夾，試管I內(nèi)產(chǎn)生的壓無(wú)法逸出，壓強(qiáng)增大，將FeSO』溶液通過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)管壓入試管II內(nèi)的MaOH溶液中，在

此過(guò)程中，液體都處于他環(huán)境中，從而避免了空氣中的a將反應(yīng)生成的Fe(0H)2氧化成Fe(0H)3。

【答案】I.(1)煮沸(2)避免生成的Fe(0H)2沉淀接觸&

H.(1)稀H2s0八鐵屑(2)NaOH溶液(3)檢驗(yàn)試管II出口處排出山的純度，當(dāng)排出的出純凈時(shí)，

再夾緊止水夾(4)試管I中反應(yīng)生成的乩將所用溶液和裝置內(nèi)的空氣排盡，且外界空氣不容易進(jìn)入裝

置，可防止白色的Fe(0H)2沉淀被氧化

變式拓展

2.下列各圖示中，能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到FeiOHb白色沉淀的是。

一

B

i

f

1

應(yīng)用

中的

計(jì)算

合物

其化

鐵及

想在

恒思

二守

考向

的產(chǎn)物

酸反應(yīng)

與稀硝

分析鐵

數(shù)軸法

式：

應(yīng)方程

根據(jù)反

斷，

論判

析討

量分

質(zhì)的

種物

據(jù)兩

是根

，二

過(guò)量

物質(zhì)

哪種

明確

一是

F03+。

式為

在形

的存

元素

0,鐵

1+2比

3+麗

但03)

)===婕

03(稀

+4耿

：羥

3過(guò)量

N()

U)H

?+。

為Fe

在形式

素的存