4铜，铁化合物

四、铁、铜及其化合物
一．铁
1、铁的性质：（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/cm3，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（Fe3O4），赤铁矿(Fe2O3)等。
①与非金属单质反应：3Fe + 2O2

　　Fe3O4(Fe2O3·FeO),2Fe+ 3Cl2

　　2FeCl3,2Fe + 3Br2

　　2FeBr3,Fe + I2

　　FeI2 ,Fe + S

　　FeS。
②高温与水蒸气反应：3Fe + 4H2O(g)

　　Fe3O4 + 4H2↑。
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。
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 + CuSO4== Cu +FeSO4 ,Fe +2 FeCl3 ==3FeCl2等。
2、铁的氧化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4（Fe2O3·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
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
与酸反应生成三价铁盐
化合物中＋2的铁有还原性，易被氧化。
3、铁的氢氧化物
Fe(OH)2
Fe(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 == 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。
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。
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

Fe与弱氧化剂反应，如H+、Cu2+、I2、S等；
用还原剂如H2 、CO等还原FeO或用Mg、Zn、Al等还原Fe2+盐溶液。
铁与强氧化剂反应如Cl2、Br2、浓H2SO4、浓HNO3等。
用还原剂如H2 、CO等还原Fe2O3或用足量Mg、Zn、Al等还原
Fe2+遇强氧化剂的反应如Cl2、Br2、O2、浓H2SO4、浓HNO3、
H2O2、Na2O2、HClO等。
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。
请同学们书写相应的化学或离子方程式
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

　　CO2 , C + CO2

　　2CO （这两个反应是制造还原剂并提供热量）,3CO + Fe2O3

　　2Fe ＋ 3CO2 ,CaCO3

　　CaO + CO2↑ ,CaO + SiO2

　　CaSiO3.
从高炉中出来的铁含有2－4.5％的C和其他杂质，性能差，需进一步的炼制得到性能较好的钢。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。
7、钢铁的腐蚀及防腐
（1）钢铁的腐蚀有化学腐蚀和电化腐蚀。
化学腐蚀：是指钢铁等金属遇周围的物质接触直接发生化学反应而引起的腐蚀。如铁与氯气的反应腐蚀。
电化腐蚀：是指钢铁在表面有电解质的环境下，铁失去电子，钢铁内的碳周围的氧气和水或氢离子得到电子而引起的腐蚀。如是氧气和水得到电子的腐蚀称吸氧腐蚀；而氢离子得电子的腐蚀称析氢腐蚀。我们在生活中常见到得铁锈就是钢铁得吸氧腐蚀得结果。吸氧腐蚀是钢铁电化腐蚀的主要形式。
（2）防腐措施：
①在钢铁表面覆盖保护层；
②在钢铁中加入一定量得铬、镍元素，改变钢铁内部结构；
③在钢铁表面镶嵌比铁活泼得金属如锌；在腐蚀时，锌先失去电子；
④将需要保护得钢铁接在不断有电子输出得电源得负极，使铁不可能失去电子。
二．铜
1、铜的性质：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/cm3，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（CuFeS2）,孔雀石（CuCO3·Cu(OH)2）等。铜在一定条件下可发生如下反应：
①2Cu+ O2

　　2CuO（黑色）,Cu + Cl2

　　CuCl2 （有棕黄色的烟）,2Cu + S

　　Cu2S(黑色)
②Cu+2 H2SO4(浓)

　　CuSO4 + SO2↑+ 2H2O ,
③Cu+ 4HNO3 (浓) == Cu(NO3)2+ 2NO2↑+ 2H2O,3Cu + 8HNO3 (稀)==3Cu(NO3)2 + 2NO↑+ 4H2O.
④Cu+ 2FeCl3 ==2FeCl2 + CuCl2 ,Cu + 2AgNO3 == Ag + Cu(NO3)2.
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