常见过渡元素——铁、铜
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
③与盐反应：Fe+Cu2+=Fe2++Cu
Fe+2Fe3+=3Fe2+
④与酸反应：与非氧化性酸放出H2，如Fe+2H+=Fe2++H2↑
与强氧化性酸不放出H2，如
Fe+4HNO3(稀,过量)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
3Fe(过量)+8HNO3(稀)=
3Fe(NO3)2+2NO+4H2O
2、铁的化合物的性质及用途
(2)过渡元素原子不但最外层电子可以成键，而且次外层甚至倒数第三层的电子也可以成键，故过渡元素往往具有变价。
(3)过渡元素的水合离子往往具有一定颜色。
(4)过渡元素易形成络合物，如Fe3+能和SCN－形成[Fe(SCN)n]3－n络离子，Zn2+与NH3、Ag+与NH3等易形成络离子。
【辨析比较】
常见的铁合金是生铁和钢。生铁是指含碳量在2%~4.3%的铁合金，硬而脆，可铸不可锻。钢是指含碳量在0.03%~2%的铁合金，硬而韧，有弹性，可铸可锻。生铁和钢都是铁的合金，主要区别是含碳量不同，因而性质表现出相似性和不同性。
Fe2++2Fe3++4H2O
与CO
的反应Leabharlann FexOy+yCO xFe+yCO2
注：Fe3O4是复杂氧化物，经研究证明，Fe3O4晶体中的1/3铁呈+2价，2/3铁呈+3价，因此Fe3O4可写成FeO·Fe2O3。
（2）铁的氢氧化物
氢氧
化物
氢氧化亚铁
氢氧化铁
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
物理
性质
白色固体，不溶于水
红棕色固体，不溶于水
化学
性质
Fe(OH)2+2H+=
Fe2++2H2O
4Fe(OH)2+O2+
2H2O=4Fe(OH)3
Fe(OH)3+3H+=
Fe3++3H2O
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
制法
可溶性碱与亚
铁盐溶液反应
Fe2++2OH－=Fe(OH)2
可溶性碱与盐溶液反应
（3）Fe2+和Fe3+的检验
4CuO 2Cu2O+O2
CuO+Cu Cu2O
②氢氧化铜[Cu(OH)2]
Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2O
Cu(OH)2 CuO+H2O
CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2 Cu2O↓+CH2OH(CHOH)4COOH+2H2O(检验有机物中是否含—CHO)
③硫酸铜（CuSO4）
(2)无机农药波尔多液就是硫酸铜和消石灰混合液，是一种良好的杀菌剂，可防治多种作物的病害。
③与盐溶液反应
Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag
Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2
④在潮湿空气中生成铜绿
2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3
2、铜的化合物的性质
①氧化铜(CuO)
CuO+2HCl=CuCl2+H2O
H2+CuO Cu+H2O
C+2CuO 2Cu+CO2↑
Fe2+
Fe3+
溶液的颜色
淡绿色
棕黄色
加NaOH溶液
白色沉淀→灰绿色
→红褐色
红褐色沉淀
加KSCN
溶液
无明显现象
溶液变血红色
（4）铁及其化合物之间的转化关系
三、铜及其化合物的性质和用途
1、铜的单质的性质和用途
（1）铜的物理性质
铜呈紫红色光泽，熔点1083.4℃，沸点为2567℃，铜稍硬，极坚韧、耐磨损，有很好的延展性，是电和热的良导体。
（2）铜的化学性质
①与非金属单质反应
2Cu+O2 2CuO
2Cu+S Cu2S
Cu+Cl2 CuCl2
②与酸的反应
与非氧化性酸(稀盐酸、稀H2SO4)不反应
与氧化性酸反应：
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
Cu+4HNO3(浓)
Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
【方法点拨】
铁与非金属单质、水、盐、酸等反应，熟记产物中铁的化合价是掌握铁的化学性质的关键。可利用归纳法，从发现物质性质的共性及特性方面切入。
(1)铁与硫、碘、非氧化性酸(H+)、盐溶液等弱氧化剂反应时，生成Fe2+。
(2)铁与Cl2、Br2、硝酸、浓H2SO4等强氧化剂反应时，生成Fe3+。
(3)铁与氧气和H2O(g)反应时生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)，两反应亦应熟记。
【要点剖析】
Fe(OH)2→Fe(OH)3的转化是近几年高考考查的热点。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3这一过程颜色变化为：白色沉淀→迅速变灰绿→最终变红褐。怎么制得Fe(OH)2也成为一个重要的知识点。一般用FeSO4溶液与NaOH溶液制备，由于Fe(OH)2易被氧化，在制备时应注意：(1)所用FeSO4晶体最好是新开瓶使用者，配制溶液的蒸馏水须经煮沸以除去其中氧气。(2)在FeSO4溶液中加入少量铁粉。(3)所用NaOH溶液也要经过煮沸。(4)用长滴管吸取NaOH溶液，插入盛有FeSO4溶液的试管底部，慢慢放出，可以观察到最初有白色沉淀产生，再慢慢变灰绿色，放置一段时间后最终变为红褐色。
(4)铁与浓HNO3、浓H2SO4反应时，要特别标明“△”条件，因铁遇冷、浓HNO3或浓H2SO4发生钝化，加热时发生反应，如Fe+6HNO3(浓)Fe(NO3)3+2NO↑+3H2O
【深化升华】
(1)Fe2+具有氧化性和还原性，主要表现还原性
4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O(Fe2+被氧化)
CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4
CuSO4+Fe=Cu+FeSO4
CuSO4·5H2O CuSO4+5H2O
蓝色白色
CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O
复习指导
【知识拓展】
过渡元素与主族元素的不同：
(1)过渡元素原子的次外层电子往往未达到饱和结构，如Fe的次外层有14个电子。
(2)铁的化学性质
铁是较活泼的金属，被强氧化剂氧化成+3价，被弱氧化剂氧化成+2价。
①与非金属单质反应
与O2反应：常温干燥空气中不易与O2反应，在O2中点燃发生：3Fe+2O2 Fe3O4
与卤素反应：2Fe+3Cl2 2FeCl3
Fe+I2 FeI2
与硫反应：Fe+S FeS
②与水反应：
3Fe+4H2O Fe3O4+4H2↑
常见过渡元素——铁、铜
考点梳理
1、铁及其化合物的性质和用途。
2、铜及其化合物的性质及用途。
知识梳理
一、铁、铜在周期表中的位置和结构
铁位于第四周期第Ⅷ族，是过渡元素，其原子结构示意图为: ，能失去最外层2个电子及第三层1个电子。铁元素是一种变价元素，通常显示+2价，+3价，其化合物及其水溶液往往带有颜色，如水合Fe2+呈浅绿色，水合Fe3+呈棕黄色。铜位于第四周期第IB族，也是过渡元素，其原子结构示意图为 。铜元素也是一种变价元素，通常显示+1价和+2价，其化合物及其水溶液也带有颜色。如水合Cu2+带有蓝色。
（1）铁的氧化物
名称
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
俗称
——
铁红
磁性氧化铁
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
色态
黑色粉末
红棕色固体
黑色晶体
铁的
价态
+2
+3
1/3 +2价,
2/3 +3价
水溶性
不溶
不溶
不溶
与酸的
反应
FeO+2H+=
Fe2++H2O
遇氧化性酸
生成Fe3+盐
Fe2O3+6H+=
2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+=
【联想发散】
铜的化学性质不活泼，在干燥空气中很稳定，但在潮湿空气中和高温下易氧化。其中铜绿有毒，因此铜器皿的内表面要镀锡，以防止铜绿生成。
【知识拓展】根据铜的化学性质，可以涉及到许多有关铜的化学反应，包括有有机物参加的反应如醛等。铜及其化合物的相互转化关系：
【深化升华】
(1)无水CuSO4易吸水转变成胆矾(CuSO4·5H2O)，常利用这一特性来检验某些液态有机物中是否含有微量水分。
2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
(2)Fe3+具有较强的氧化性，与S2－、I－、SO32－等能发生氧化还原反应
2Fe3++S2－=2Fe2++S↓
2Fe3++2I－=2Fe2++I2
(3)Fe3+遇苯酚溶液呈紫色，可用于检验Fe3+
(4)亚铁盐、铁盐的存放方法：亚铁盐溶液——加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化，滴入少量相应的酸溶液以防止Fe2+水解。铁盐溶液——加入少量相应的酸溶液以防止Fe3+水解。
【联想发散】
根据Fe、Fe2+、Fe3+的性质，可以利用下图联想到能促进Fe、Fe2+、Fe3+相互转化的物质。
【知识拓展】
几种有色金属材料——金、银、铜金是质地柔软的黄色金属，银是具有金属光泽、质地柔软的银白色金属，铜是硬度较小的紫红色金属。它们都具有良好的延展性，导电性和导热性。
金属从颜色上分为两类：有色金属和黑色金属，Fe、Cr、Mn成为黑色金属，其他都称为有色金属。
二、铁及其化合物的性质和用途
1、铁的单质的性质和用途
(1)铁的物理性质
纯铁为银白色，有金属光泽，有延展性和导热性，能导电，能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁性。铁的密度为7.86g·cm－3，熔点1535℃，沸点2750℃，纯铁的抗蚀力相当强，但通常用的铁一般都含有碳和其他元素，因而使其熔点显著降低，抗蚀力减弱。
Fe+2Fe3+=3Fe2+
④与酸反应：与非氧化性酸放出H2，如Fe+2H+=Fe2++H2↑
与强氧化性酸不放出H2，如
Fe+4HNO3(稀,过量)=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
3Fe(过量)+8HNO3(稀)=
3Fe(NO3)2+2NO+4H2O
2、铁的化合物的性质及用途
(2)过渡元素原子不但最外层电子可以成键，而且次外层甚至倒数第三层的电子也可以成键，故过渡元素往往具有变价。
(3)过渡元素的水合离子往往具有一定颜色。
(4)过渡元素易形成络合物，如Fe3+能和SCN－形成[Fe(SCN)n]3－n络离子，Zn2+与NH3、Ag+与NH3等易形成络离子。
【辨析比较】
常见的铁合金是生铁和钢。生铁是指含碳量在2%~4.3%的铁合金，硬而脆，可铸不可锻。钢是指含碳量在0.03%~2%的铁合金，硬而韧，有弹性，可铸可锻。生铁和钢都是铁的合金，主要区别是含碳量不同，因而性质表现出相似性和不同性。
Fe2++2Fe3++4H2O
与CO
的反应Leabharlann FexOy+yCO xFe+yCO2
注：Fe3O4是复杂氧化物，经研究证明，Fe3O4晶体中的1/3铁呈+2价，2/3铁呈+3价，因此Fe3O4可写成FeO·Fe2O3。
（2）铁的氢氧化物
氢氧
化物
氢氧化亚铁
氢氧化铁
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
物理
性质
白色固体，不溶于水
红棕色固体，不溶于水
化学
性质
Fe(OH)2+2H+=
Fe2++2H2O
4Fe(OH)2+O2+
2H2O=4Fe(OH)3
Fe(OH)3+3H+=
Fe3++3H2O
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
制法
可溶性碱与亚
铁盐溶液反应
Fe2++2OH－=Fe(OH)2
可溶性碱与盐溶液反应
（3）Fe2+和Fe3+的检验
4CuO 2Cu2O+O2
CuO+Cu Cu2O
②氢氧化铜[Cu(OH)2]
Cu(OH)2+2HCl=CuCl2+2H2O
Cu(OH)2 CuO+H2O
CH2OH(CHOH)4CHO+2Cu(OH)2 Cu2O↓+CH2OH(CHOH)4COOH+2H2O(检验有机物中是否含—CHO)
③硫酸铜（CuSO4）
(2)无机农药波尔多液就是硫酸铜和消石灰混合液，是一种良好的杀菌剂，可防治多种作物的病害。
③与盐溶液反应
Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag
Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2
④在潮湿空气中生成铜绿
2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3
2、铜的化合物的性质
①氧化铜(CuO)
CuO+2HCl=CuCl2+H2O
H2+CuO Cu+H2O
C+2CuO 2Cu+CO2↑
Fe2+
Fe3+
溶液的颜色
淡绿色
棕黄色
加NaOH溶液
白色沉淀→灰绿色
→红褐色
红褐色沉淀
加KSCN
溶液
无明显现象
溶液变血红色
（4）铁及其化合物之间的转化关系
三、铜及其化合物的性质和用途
1、铜的单质的性质和用途
（1）铜的物理性质
铜呈紫红色光泽，熔点1083.4℃，沸点为2567℃，铜稍硬，极坚韧、耐磨损，有很好的延展性，是电和热的良导体。
（2）铜的化学性质
①与非金属单质反应
2Cu+O2 2CuO
2Cu+S Cu2S
Cu+Cl2 CuCl2
②与酸的反应
与非氧化性酸(稀盐酸、稀H2SO4)不反应
与氧化性酸反应：
Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
Cu+4HNO3(浓)
Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
【方法点拨】
铁与非金属单质、水、盐、酸等反应，熟记产物中铁的化合价是掌握铁的化学性质的关键。可利用归纳法，从发现物质性质的共性及特性方面切入。
(1)铁与硫、碘、非氧化性酸(H+)、盐溶液等弱氧化剂反应时，生成Fe2+。
(2)铁与Cl2、Br2、硝酸、浓H2SO4等强氧化剂反应时，生成Fe3+。
(3)铁与氧气和H2O(g)反应时生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)，两反应亦应熟记。
【要点剖析】
Fe(OH)2→Fe(OH)3的转化是近几年高考考查的热点。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3这一过程颜色变化为：白色沉淀→迅速变灰绿→最终变红褐。怎么制得Fe(OH)2也成为一个重要的知识点。一般用FeSO4溶液与NaOH溶液制备，由于Fe(OH)2易被氧化，在制备时应注意：(1)所用FeSO4晶体最好是新开瓶使用者，配制溶液的蒸馏水须经煮沸以除去其中氧气。(2)在FeSO4溶液中加入少量铁粉。(3)所用NaOH溶液也要经过煮沸。(4)用长滴管吸取NaOH溶液，插入盛有FeSO4溶液的试管底部，慢慢放出，可以观察到最初有白色沉淀产生，再慢慢变灰绿色，放置一段时间后最终变为红褐色。
(4)铁与浓HNO3、浓H2SO4反应时，要特别标明“△”条件，因铁遇冷、浓HNO3或浓H2SO4发生钝化，加热时发生反应，如Fe+6HNO3(浓)Fe(NO3)3+2NO↑+3H2O
【深化升华】
(1)Fe2+具有氧化性和还原性，主要表现还原性
4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O(Fe2+被氧化)
CuSO4+2NaOH=Cu(OH)2↓+Na2SO4
CuSO4+Fe=Cu+FeSO4
CuSO4·5H2O CuSO4+5H2O
蓝色白色
CuSO4+5H2O=CuSO4·5H2O
复习指导
【知识拓展】
过渡元素与主族元素的不同：
(1)过渡元素原子的次外层电子往往未达到饱和结构，如Fe的次外层有14个电子。
(2)铁的化学性质
铁是较活泼的金属，被强氧化剂氧化成+3价，被弱氧化剂氧化成+2价。
①与非金属单质反应
与O2反应：常温干燥空气中不易与O2反应，在O2中点燃发生：3Fe+2O2 Fe3O4
与卤素反应：2Fe+3Cl2 2FeCl3
Fe+I2 FeI2
与硫反应：Fe+S FeS
②与水反应：
3Fe+4H2O Fe3O4+4H2↑
常见过渡元素——铁、铜
考点梳理
1、铁及其化合物的性质和用途。
2、铜及其化合物的性质及用途。
知识梳理
一、铁、铜在周期表中的位置和结构
铁位于第四周期第Ⅷ族，是过渡元素，其原子结构示意图为: ，能失去最外层2个电子及第三层1个电子。铁元素是一种变价元素，通常显示+2价，+3价，其化合物及其水溶液往往带有颜色，如水合Fe2+呈浅绿色，水合Fe3+呈棕黄色。铜位于第四周期第IB族，也是过渡元素，其原子结构示意图为 。铜元素也是一种变价元素，通常显示+1价和+2价，其化合物及其水溶液也带有颜色。如水合Cu2+带有蓝色。
（1）铁的氧化物
名称
氧化亚铁
氧化铁
四氧化三铁
俗称
——
铁红
磁性氧化铁
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
色态
黑色粉末
红棕色固体
黑色晶体
铁的
价态
+2
+3
1/3 +2价,
2/3 +3价
水溶性
不溶
不溶
不溶
与酸的
反应
FeO+2H+=
Fe2++H2O
遇氧化性酸
生成Fe3+盐
Fe2O3+6H+=
2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+=
【联想发散】
铜的化学性质不活泼，在干燥空气中很稳定，但在潮湿空气中和高温下易氧化。其中铜绿有毒，因此铜器皿的内表面要镀锡，以防止铜绿生成。
【知识拓展】根据铜的化学性质，可以涉及到许多有关铜的化学反应，包括有有机物参加的反应如醛等。铜及其化合物的相互转化关系：
【深化升华】
(1)无水CuSO4易吸水转变成胆矾(CuSO4·5H2O)，常利用这一特性来检验某些液态有机物中是否含有微量水分。
2Fe2++2H2O2+2H+=2Fe3++2H2O
(2)Fe3+具有较强的氧化性，与S2－、I－、SO32－等能发生氧化还原反应
2Fe3++S2－=2Fe2++S↓
2Fe3++2I－=2Fe2++I2
(3)Fe3+遇苯酚溶液呈紫色，可用于检验Fe3+
(4)亚铁盐、铁盐的存放方法：亚铁盐溶液——加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化，滴入少量相应的酸溶液以防止Fe2+水解。铁盐溶液——加入少量相应的酸溶液以防止Fe3+水解。
【联想发散】
根据Fe、Fe2+、Fe3+的性质，可以利用下图联想到能促进Fe、Fe2+、Fe3+相互转化的物质。
【知识拓展】
几种有色金属材料——金、银、铜金是质地柔软的黄色金属，银是具有金属光泽、质地柔软的银白色金属，铜是硬度较小的紫红色金属。它们都具有良好的延展性，导电性和导热性。
金属从颜色上分为两类：有色金属和黑色金属，Fe、Cr、Mn成为黑色金属，其他都称为有色金属。
二、铁及其化合物的性质和用途
1、铁的单质的性质和用途
(1)铁的物理性质
纯铁为银白色，有金属光泽，有延展性和导热性，能导电，能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁性。铁的密度为7.86g·cm－3，熔点1535℃，沸点2750℃，纯铁的抗蚀力相当强，但通常用的铁一般都含有碳和其他元素，因而使其熔点显著降低，抗蚀力减弱。