《铁、铜的获取及应用》文字素材3

规律总结
规律一：铁和铜间彼此反应的计算和讨论。

Fe 3＋和Cu 、Cu 2＋和Fe 之间的反应是我们学习过程中的一个非常重要的知识点，掌握彼此间的转化及计算，对培养我们的综合能力是十分必要的。

现讨论如下：
将a mol Fe 3＋、b mol Cu 2＋、c mol Fe 和d mol Cu 混合于同一反应体系中充分反应。

可能发生的反应有： ①2Fe 3＋＋Fe 3Fe 2＋ ②2Fe 3＋＋Cu
Cu 2＋＋2Fe 2＋ ③Fe ＋Cu 2＋
Cu
＋Fe 2＋
现从以下角度进行讨论： （1）从发生的化学反应来讨论
①无论a 、b 、c 、d 取何值，反应①、②、③不可能均发生。

②当c ＝
2a
，只发生①，因为Fe 2＋的氧化性最强。

③当c ＞2a
时，发生的反应是先①后③。

④当c ＜2a
时，发生的反应是先①后②。

（2）从反应后不溶物的成分来看溶液中的成分及含量
不溶物的成分无非只有Fe ，或只有Cu ，或Fe 、Cu 都有，下面逐一进行讨论： ①若不溶物是Fe 和Cu ，则溶液中一定有Fe 2＋，一定无Fe 3＋和Cu 2＋，一定有
Fe 2＋，其物质的量为n （Fe 2＋）＝（2
3
a ＋
b ）mol 。

②若不溶物只有Cu ，则溶液中一定无Fe 3＋，一定有Fe 2＋，其物质的量为（a
＋c ）mol ，可能有Cu 2＋。

若满足c ＝2a ＋b ，则无Cu 2＋；若2a ＜c ＜2
a
＋b ，则有
Cu 2＋，其物质的量为（b ＋2a －c ）mol ，且小于b mol ；若c <2
a
＜c ＋d ，也有Cu 2
＋
，其量仍为（b ＋2a －c ）mol ，但大于b mol 。

（3）从反应后溶液的成分来看不溶物的成分及含量
①若溶液中有Fe 3＋，必定还有Cu 2＋和Fe 2＋，则反应后无不溶物。

②若溶液中只有Cu 2＋和Fe 2＋，则不溶物中一定无Fe ，可能有Cu 。

当满足a ＝2c ＋2d 时，无Cu ；当满足2c ＜a ＜2c ＋2d 时，有Cu ，其量为（d ＋c －
2
a
）mol ，
且小于d mol ；当满足a ＜2c ＜2c ＋2d 时，亦有Cu ，其量仍为（d ＋c －2
a
）mol ，但大于d mol 。

③若溶液中只有Fe 2＋，则反应后的不溶物中一定有Cu ，其量为（b ＋d ）mol ，可能有Fe 。

当c ＝2
a ＋
b 时，无Fe ；当
c ＞2a ＋b 时有Fe ，其量为（c －2a
－b ）
mol 。

规律二：与Fe 元素有关的18个易错方程式 （1）3Fe ＋2O 2
FeSO 4，易将产物Fe 3O 4写成Fe 2O 3。

（2）2Fe ＋3Cl 2（过量）2FeCl 3，易将产物FeCl 3写成FeCl 2。

（3）Fe ＋2HCl FeCl 2＋H 2↑，易将产物FeCl 2写成FcCl 3。

（4）Fe ＋S
FeS ，易将产物FeS 写成Fe 2S 3，条件易误为点燃。

（5）Fe ＋4HNO 3（稀）Fe （NO 3）3＋NO ↑＋2H 2O ，误认为发生置换反应：Fe ＋2HNO 3（稀）
Fe （NO 3）2＋H 2↑。

（6）Fe 遇浓HNO 3常温下发生钝化，误认为发生氧化还原反应而将反应方程式写成：
Fe ＋6HNO 3（浓）Fe （NO 3）3＋3NO 2↑＋3H 2O 或误认为发生置换反应：
Fe ＋2HNO 3
Fe （NO 3）2＋H 2↑。

（7）Fe ＋H 2SO 4（浓）发生钝化，误认为发生氧化还原反应而将方程式写成：2Fe ＋6H 2SO 4（浓）Fe 2（SO 4）3＋3SO 2↑＋6H 2O 。

（8）2Fe ＋6H 2SO 4（浓）Fe 2（SO 4）3＋3SO 2↑＋6H 2O ，误认为发生钝
化或认为发生置换反应。

（9）Fe （过量）＋2H 2SO 4（浓）FeSO 4＋SO 2↑＋2H 2O ，误将FeSO 4写
成Fe 2（SO 4）3。

（10）3Fe ＋4H 2O （g ）（过量）Fe 3SO 4＋4H 2，误将Fe 3O 4写成Fe 2O 3或
FeO 。

（11）Fe ＋CuSO 4
FeSO 4＋Cu ，易将FeSO 4写成Fe 2（SO 4）3
（12）Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3，误认为Fe（SCN）3是固体，在化学式右边打上“↓”
（13）2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，易忽略Fe3＋与I－发生的是氧化还原反应，误写成：Fe3＋＋3I－FeI3↓
（14）2Fe3＋＋H2S2Fe2＋＋S↓＋2H＋，易忽略发生的是氧化还原反应而误认为发生复分解反应，将反应式误写成：2Fe3＋＋3H2S Fe2S3＋6H＋，或配平离子方程式时，只考虑到质量守恒，忽略电荷守恒而错写成：Fe3＋＋H2S Fe2＋＋S↓＋2H＋
（15）Fe3＋＋3H2O（沸水）Fe（OH）3（胶体）＋3H＋，误认为生成沉淀而写成：Fe3＋＋3H 2O（沸水）Fe（OH）3↓＋3H＋。

（16）2Fe3＋＋Cu2Fe2＋＋Cu2＋，误认为不发生反应，或误写成：Fe3＋＋Cu Fe2＋＋Cu2＋。

（17）Fe（OH）2Fe2O3＋H2O，忽略Fe（OH）2与O2作用生成Fe（OH）
3，而误写成：Fe（OH）2FeO＋H2O。

（18）6FeBr2＋3Cl2（少量）2FeCl3＋4FeBr3误写成2FeBr2＋3Cl2（少量）2FeCl3＋2Br2或把FeCl3误写成FeCl2。

思维过程(一)
一、铁的冶炼
基本原理：高温下，用还原剂从铁矿石中把铁还原出来。

原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气等。

设备：高炉
主要化学反应：C＋O2CO2；C＋CO22CO；Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
造渣反应：CaCO3CaO＋CO2↑；CaO＋SiO2CaSiO3
二、铁的化学性质
当铁跟弱氧化剂反应时，形成Fe2＋，当跟强氧化剂反应时，还能进一步失电子形成Fe3＋，所以铁在化合物中通常呈＋2价或＋3价。

（1）与非金属反应
Fe＋I2FeI2Fe＋S FeS3Fe＋2O2Fe2O42Fe＋3Cl22FeCl3
（2）与水反应
3Fe＋4H2O Fe3O4＋H2
（3）与非氧化性的酸反应Fe＋2H＋（指稀硫酸、盐酸）Fe2＋＋H2↑与氧化性的酸反应2Fe＋6H2SO4（浓）Fe2（SO4）3＋6H2O＋3SO2↑
Fe＋4HNO3（稀）Fe（NO3）3＋NO↑＋2H2O
铁在冷的浓H2SO4、浓HNO3中钝化。

（4）与盐溶液的反应
Fe＋Cu2＋Cu＋Fe2＋2Fe3＋＋Fe3Fe2＋
思维过程(二)
[上接思维过程(一)]
三、Fe2＋、Fe3＋的特征颜色反应与Fe2＋、Fe3＋的检验
（1）Fe3＋的特征颜色反应：
①加入KSCN溶液，变成血红色溶液Fe3＋＋SCN－［Fe（SCN）］2＋（血红色）
②加入NaOH溶液，有红褐色沉淀生成Fe3＋＋3OH－Fe（OH）3↓（红褐色）
③通入H2S气体，溶液由棕黄色变为浅绿色，并伴有淡黄色沉淀生成。

2Fe3＋（棕黄色）＋H2S2Fe2＋（浅绿色）＋S（淡黄色）↓＋2H＋
上述几种颜色反应，常作为判断Fe3＋存在的依据。

（2）Fe2＋的特征颜色反应
①加入NaOH溶液，有白色絮状沉淀生成，在空气中颜色变为浅蓝、灰绿，最后成红褐色。

Fe2＋＋2OH－Fe（OH）2↓（白色）4Fe（OH）2＋O2＋2H2O4Fe
（OH）3↓（红褐色）
②加入KSCN溶液，无血红色出现，再加氯水，溶液即出现血红色。

2Fe2＋＋Cl22Fe3＋＋2Cl－Fe3＋＋SCN－［Fe（SCN）］2＋
上述两种现象常作为判断Fe2＋存在的依据。

四、Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互转化
（一）“铁三角”关系
（二）具体方程式：。