第二单元 铁、铜的获取及应用
第二单元 铁、铜的获取及应用
单元小结
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。
非强氧化性酸:铁与酸反应有氢气放出。
④与某些盐溶液反应: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直接观察溶液是浅绿色;
②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;
③滴加kscn溶液,无明显变化,再加氯水,溶液变血红色。
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、fe、fe2+、fe3+的相互转化 (一)“铁三角”关系
(二)具体方程式:
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。 共2页,当前第1页12
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(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
(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/cm3。
(2)化学性质
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:
①与非金属单质反应:2cu + o2 2cuo(黑色),cu + cl2 cucl2(棕黄色的烟)
2cu + s cu2s(黑色)
②与某些盐溶液反应:cu + 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。共2页,当前第2页12