铁和铜

（一）铁
1、单质铁
（1）物理性质：铁是一种可以被磁铁吸引的银白色金属，纯铁的熔点较高（1535℃），
防腐能力强。

密度7.83g/cm 3，是电和热的良导体。

但是通常炼制的铁中含有碳等杂质，使铁的熔点降低，防腐能力大大下降。

（2）化学性质：铁是活泼的金属，在自然界中只有化合态形式，如磁铁矿（Fe 3O 4），赤铁矿(Fe 2O 3)等。

①与非金属单质反应：3Fe + 2O 2
点燃
Fe 3O 4(Fe 2O 3·FeO), 2Fe + 3Cl 2
点燃
2FeCl 3 2Fe + 3Br 2
△
2FeBr 3
Fe + I 2
△
FeI 2 Fe + S △
FeS 。

②高温与水蒸气反应：3Fe + 4H 2O(g)
高温
Fe 3O 4 + 4H 2↑。

③与酸反应：强氧化性酸：常温下浓硫酸和浓硝酸使铁钝化。

加热时，与强氧化性反应，但无氢气放出。

Fe+4HNO 3==Fe(NO 3)3+NO+2H 2O--------------[硝酸过量] 3Fe+8HNO 3==3Fe(NO 3)2+2NO+4H 2O-----------[Fe 过量]
非强氧化性酸：铁与酸反应有氢气放出。

④与某些盐反应：如Fe + CuSO 4 错误！未找到引用源。

Cu + FeSO 4 , Fe +2 FeCl 3 错误！未找到引用源。

3FeCl 2等。

例1.下列情况中，能通过置换反应得到铁的是 （ D ）
A 、铜与氯化亚铁溶液常温下混合；
B 、一氧化碳通过灼热的三氧化二铁；
C 、氢气通入硫酸亚铁溶液；
D 、铝和四氧化三铁混合加热到高温； 例2.把一铁片插入下列溶液中，过一段时间取出，发现铁片的质量减小，且没有气体产生，此溶液是 ( )
A ．FeSO 4
B ．Fe 2(SO 4)3
C ．H 2SO 4
D ．CuSO 4 【解析】 Fe 与Fe3＋ 发生反应，形成Fe2＋ 进入溶液，故Fe 片质量减轻且无气体放出，Fe 与H2SO4反应放出H2，Fe 与CuSO4溶液反应，会有Cu 析出附着在Fe 片上使之质量增重，Fe 与FeSO4溶液不发生化学反应，故A 、C 、D 均不符合题意。

【答案】 B 例3. 常温下能用铁制容器盛放的是（ A ）
A.浓硫酸
B.浓盐酸
C.硫酸铜
D.稀硫酸
2、铁的氧化物
FeO Fe 2O 3 Fe 3O 4（Fe 2O 3·FeO ）
铁元素的价态
＋2 ＋3 ＋2、＋3 俗称 --- 铁红 磁性氧化铁 色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 类别 碱性氧化物 碱性氧化物 复杂氧化物 水溶性 难溶 难溶 难溶 稳定性
不稳定 6FeO+O 2
△
2Fe 3O 4
稳定
稳定
主要化学性质有一定的还原性易被
氧化为三价铁的化合
物
与酸反应：
FeO+2H+==Fe2++H2O
（HCl）
3FeO+10H++NO3-==3
Fe3++NO↑+5H2O
（HNO3）
FeO+2H+==Fe2++H2O
（HI）
与酸反应生成三价
铁盐
与酸反应：
Fe2O3+6H+==2Fe3+
+3H2O（HCl）
Fe2O3+6H+==2Fe3+
+3H2O（HNO3）
Fe2O3+6H++2I-==2
Fe2++I2+3H2O（HI）
化合物中＋2的铁有还原性，
易被氧化。

例1.世博园地区改造规划的实施将提升上海的环境质量。

位于规划区的一座大型钢铁厂搬迁后，附近居民将不再受到该厂产生的棕红色烟雾的困扰。

你估计这一空气污染物可能含有
（ C ）
A．FeO粉尘 B．P2O5粉尘 C．Fe2O3粉尘 D．SiO2粉尘
例：下列铁的化合物中，铁的质量分数最高的是( B )
A. FeS2
B. FeO
C. Fe2O3
D. Fe3O4
3、铁的氢氧化物
Fe(OH)2Fe(OH)3
主要性质白色难溶于水的沉淀，不稳定，易被氧化成
氢氧化铁，颜色变化为：白色－灰绿色－红
褐色。

反应式：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O 错误！未找到
引用源。

4Fe(OH)3。

因此在制备时常采取措施：除溶液中的氧；
加有机溶剂封住液面；胶头滴管要伸入到溶
液中。

Fe(OH)2
△
FeO+H2O(隔绝空气)
红褐色难溶于水的沉淀，受热易分解。

2Fe(OH)3
△
Fe2O3 + 3H2O
能溶于强酸溶液，生成相应的盐。

与Fe(OH)2转化：
4Fe(OH)2+2H2O+O2==4Fe(OH)3
4、Fe2+、Fe3+的检验：
离
子
Fe2+Fe3+
常见方法①滴加KSCN溶液，无明显变化，再加氯水，
溶液变血红色；
②直接观察溶液是浅绿色；
③滴加氢氧化钠溶液，出现沉淀的颜色变化是：
白色－灰绿色－红褐色。

①直接观察溶液是黄色；
②滴加氢氧化钠溶液，出现红褐
色沉淀；③滴加KSCN溶液，有
血红色溶液出现。

5、铁三角：
①：Fe与弱氧化剂反应，如H+、Cu2+、I2、S等；
Fe + I2△
FeI2Fe + S
△
FeS
②：用还原剂如H2、CO等还原FeO或用Mg、Zn、Al等还原Fe2+盐溶液。

Fe
CO+FeO错误！未找到引用源。

Fe+CO2Mg +FeSO4错误！未找到引用源。

Fe + MgSO4
③：铁与强氧化剂反应如Cl2、Br2、浓H2SO4、浓HNO3等。

2Fe +3Cl2错误！未找到引用源。

2FeCl3
④：用还原剂如H2、CO等还原Fe2O3或用足量Mg、Zn、Al等还原Fe3+的盐溶液。

CO+ Fe2O3错误！未找到引用源。

Fe+CO2
⑤: Fe2+遇强氧化剂的反应如Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、浓HNO3、H2O2、Na2O2、HClO 等。

FeCl2+2Cl2错误！未找到引用源。

2FeCl3
⑥:Fe3+遇某些还原剂的反应如Fe、Cu、SO2、I-、H2S等以及少量的Zn、Mg、Al等。

Fe +2 FeCl3错误！未找到引用源。

3FeCl2
例：能与Fe3＋反应，且能证明Fe3＋具有氧化性的是①SCN－②Fe ③Fe2＋④Cu⑤Zn ⑥OH－（B ）
A．①②③B．②④⑤C．①③⑥D．①②⑤
例：下列实验中，溶液颜色有明显变化的是（ B ）
A.少量明矾溶液加入过量NaOH溶液中
B.往FeCl3溶液中滴入碘化钾溶液，再滴入淀粉溶液
C.少量Na2O2固体加入到过量亚硫酸氢钠溶液中
D.往酸性高锰酸钾溶液中滴入少量Fe2(SO4)3
例：铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中加入适量硝酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。

过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。

上述沉淀和残渣分别为（）
A. Fe（OH）3；Fe2O3
B. Fe（OH）2；FeO
C. Fe（OH）2、Fe（OH）3；Fe3O4D．Fe2O3；Fe（OH）3
6、铁的冶炼：
原料：铁矿石（提供铁元素）、焦炭（提供热量和还原剂）、空气（提供氧气）、石灰石（除去铁矿石中的二氧化硅杂质）。

设备：高炉。

主要反应：C + O2点燃
CO2 , C + CO2高温2CO （这两个反应是制造还原剂并提
供热量）
3CO + Fe2O3高温2Fe ＋3CO2 ,CaCO3高温CaO + CO2↑,CaO + SiO2高温
CaSiO3.
从高炉中出来的铁含有2－4.5％的碳，我们称之为生铁，性能差，需进一步的炼制得到
性能较好的钢（含碳量0.03%~2%）。

高炉的尾气常含有CO有毒气体，常采取净化后
循环使用的方法。

例1.高炉炼铁中石灰石的作用（C ）
A.除S、P 等杂质B、催化剂C、除二氧化硅D、脱氧
Fe2+Fe3+
(二)铜
1、铜的性质 （1）物理性质：铜是紫红色的金属，是电和热的良导体，广泛用作导线，密度8.9g/cm 3，
是重金属。

铜是较不活泼的金属，自然界中有少量的单质铜存在，大部分是化合态如黄铜矿（CuFeS 2）,孔雀石（CuCO 3·Cu(OH)2）等。

（2）化学性质：
①与非金属单质
2Cu + O 2 △
2CuO （黑色）,Cu + Cl 2
△
CuCl 2 （有棕黄色的烟）,
2Cu + S
△
Cu 2S(黑色)
②与强氧化性酸 Cu +2 H 2SO 4(浓)
△
CuSO 4 + SO 2↑+ 2H 2O ,
Cu + 4HNO 3 (浓) 错误！未找到引用源。

Cu(NO 3)2 + 2NO 2↑+ 2H 2O 3Cu + 8HNO 3 (稀)错误！未找到引用源。

3Cu(NO 3)2 + 2NO ↑+ 4H 2O . ③与某些盐反应 Cu + 2FeCl 3 错误！未找到引用源。

2FeCl 2 + CuCl 2 （制印刷电路板）,Cu + 2AgNO 3
错误！未找到引用源。

Ag + Cu(NO 3)2.
例：镁、铝、铜三种金属粉末混合物, 加入过量盐酸充分反应, 过滤后向滤液中 加入过量烧碱溶液, 再过滤, 滤液中存在的离子有 （ A ） A ．AlO 2- B ．Cu 2+ C ．Al 3+ D ．Mg 2+
例：下列中学化学中常见物质的转化关系图中，反应条件及部分反应物和产物未全部注明，已知A 、D 为金属单质，其他为化合物。

试推断：
（1）写出物质的化学式：
A ：________ B: C ：________ Ⅰ：________ （2）写出下列反应的方程式：
C→F 的离子方程式 H→I 的离子方程式
答案：（1）A ：Al ；B ：Fe 2O 3 C ： ；I ： （2） Fe 3＋＋3OH -=Fe(OH)3↓
2、铜的冶炼：
工业上是高温冶炼黄铜矿得到粗铜，然后用电解方法精练得到纯度很高的精铜，电解中将粗铜连在电源的正极，精铜连在电源的负极，用可溶性的铜盐做电解液。

这样通电一段时间后，粗铜上的铜就不断溶下，在精铜表面析出。

O H 2AlO 2OH O Al 2232++--32O Al 3
Fe(OH)
1.湿法炼铜：Fe+CuSO 4=FeSO 4+Cu
2.火法炼铜:Cu 2S+O 2
高温
2Cu+SO 2
3.常见金属冶炼方法巧记：（按金属活动性顺序）
例1.下列各种冶炼方法中，可制得相应金属的为 （ C ） A 、加热氢氧化铝 B 、加热碳酸钙 C 、电解熔融氯化镁 D 、电解饱和食盐水 例2.下列氧化物可直接加热制得相应金属的是（ A ）
A 、氧化汞
B 、氧化铝
C 、氧化铁
D 、过氧化钠
K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H ） Cu Hg Ag Pt Au
电解熔融的化合物 用碳、氢气等还原 加热法 游离态，物理提取
（99.95%~99.98%）
（99.5%~99.7%） 黄铜矿 粗铜 精铜
电解。