高中化学知识点：氧化铁

高中化学知识点：氧化铁

氧化铁是高中化学中一个重要的知识点，它不仅具有独特的物理性质，还在工业中有广泛的应用。本文将详细介绍氧化铁的化学式、物理性质、化学性质以及其在工业中的应用，并延伸介绍铁的氧化物、铁元素在元素周期表中的位置、铁的化学性质、铁与稀硝酸的反应、铁三角关系、碱式碳酸铜、氧化铜等相关知识点。

氧化铁

化学式Fe2O3，溶于盐酸，为红棕色粉末。其红棕色粉末为一种低级颜料，工业上称氧化铁红，用于油漆、油墨、橡胶等工业中，可做催化剂，玻璃、宝石、金属的抛光剂，可用作炼铁原料。

• 色态：红色粉末，俗称铁锈(铁红)
• 溶解性：溶于盐酸、稀硫酸生成+3价铁盐；难溶于水，不与水反应。
• 氧化性：高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原

氧化铁的化学性质

• 铝热反应：2Al+Fe2O3=(高温)=Al2O3+2Fe
• 与强酸反应：Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O
• 与还原性酸（HI）反应：Fe2O3+6H++2I-==2Fe2++3H2O+I2

铁的氧化物

铁元素

在元素周期表中的位置：铁的原子序数26，位于周期表中第四周期，第Ⅷ族。

• 物理性质：银白色、有金属光泽，密度较大，熔点较高，硬度较小，具有导电、导热、延展性，可被磁铁吸引。
• 化学性质：较活泼的金属，+2、+3价两种价态
• 与强氧化剂反应(如：Cl2Br2过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如：
• 注：铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化，但加热可以反应，且被氧化成Fe3+
• 与弱氧化剂反应(如S I2H+Cu2+)生成+2价铁的化合物，如：
• 铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)

铁的性质

• 物理性质：铁是黑色金属，具有铁磁性
• 化学性质：
• 与强氧化剂反应(如：Cl2、Br2、过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如：
• 注：铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化，但加热可以反应，且被氧化成Fe3+
• 与弱氧化剂反应(如S、 I2、H+、Cu2+)生成+2价铁的化合物，如：
• 铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)

铁与稀硝酸的反应

• 铁少量时：
• 铁过量时：3Fe+8HNO3==3Fe(NO3)2+2NO+4H2O
• 两式可通过2Fe3++Fe==3Fe2+联系起来。

注意

• 铁元素性质活泼，自然界中的铁元素几乎都是以化合态存在，只有在陨石中存在游离态的铁元素。
• 过量的铁与氯气反应，不会生成FeCl2，因为铁还原三价铁必须在水溶液中进行。
• 金属与强氧化性酸反应，不会生成H2。

化学性质

• 铁元素性质活泼，有较强的还原性。

铁三角关系

碱式碳酸铜

碱式碳酸铜又称碳酸铜，呈孔雀绿颜色，所以又叫孔雀石，是一种名贵的矿物宝石。它是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应产生的物质，又称铜锈，颜色翠绿。在空气中加热会分解为氧化铜、水和二氧化碳。溶于酸并生成相应的铜盐。在自然界中以孔雀石的形式存在。

碱式碳酸铜的物理性质和化学性质

• 物理性质：是一种草绿色的纤维状的团状物或深绿色的粉状物，有毒，是铜锈(铜绿)的主要成分，俗称孔雀石。
• 化学性质：Cu2(OH)2CO3可溶于酸、热水中，加热到220℃时分解为氧化铜、水和二氧化碳 [Cu2(OH)2CO3
  2CuO+CO2↑+H2O↑，溶于酸生成相应的铜盐，也可溶于氰化物、铵盐而形成铜的配合物。

碱式碳酸铜的用途

• 碱式碳酸铜可用来制造信号弹、焰火、油漆颜料、杀虫剂和解毒剂，也用于电镀等方面。

氧化铜

（1）物理性质：氧化铜是不溶于水的黑色固体（粉末），能溶于烯酸中,主要用于制造人造丝、陶瓷、釉、电池、杀虫剂，也用于制氢，做催化剂使用。

（2）化学性质：

• 氧化铜有金属氧化物的性质，常温下能与烯酸反应：CuO+2H+
  Cu2++H2O
• 氧化铜具有氧化性，加热条件下可以与还原剂发生氧化还原反应：H2+CuO
  Cu+H2O
• 氧化铜在高温下可发生分解反应：4CuO
  2Cu2O+O2↑

（3）冶炼：一般通过加热分解Cu(OH)2的方式得到CuO,化学方程式为：Cu(OH)2
CuO+H2O

氧化铜的特性

• 气味：无味
• 颜色：黑色或者棕黑色
• 外观：无定形或结晶性粉末
• 性状：稍有吸湿性
• 相对质量：79.55
• 溶解性（水）：不可溶
• 溶解度：不溶于水和乙醇，溶于酸、氯化铵及氰化钾溶液，氨溶液中缓慢溶解
• 稳定性：稳定
• 储存：密封干燥保存
• 用途：做有机反应的催化剂，制作人造丝和其他铜化合物等

氧化铜和氢氧化铜的性质比较

例题

铜在自然界存在于多种矿石中，如：黄铜矿（CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石(CuCO3·Cu(OH)2)。请回答下列问题：

（1）上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是__Cu2S

（2）工业上以黄铜矿为原料。采用火法熔炼工艺生产铜。改工艺的中间过程会发生反应：
2Cu2O+Cu2S
6Cu+SO2↑，反应的氧化剂是(3)、二氧化硫尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是形成酸雨，会对植物和建筑物等造成严重危害；该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1中酸和1中盐的名称硫酸、硫酸钠。

（3）黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需要进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的大批量：以硫酸铜-硫酸溶液为电解质。电解时，粗铜（阳极）中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液，不如铜活泼的金属沉入电解槽形成“阳极泥”；溶液中的Cu2+得到电子沉积在纯铜（阴极）上。

氧化铜与铜化合物之间的转换图

需要记住这些单质、化合物的颜色和状态，可以做为实验题的切入点。

知识扩展

溶液中的Cu2+常为蓝色（浓CuCl2溶液呈绿色，稀CuCl2溶液呈蓝色），其颜色可作为Cu2+的判断依据。Cu2+与碱发生反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，其溶于氨水形成蓝色溶液。
反应方程为：CuCl2+2NaOH
Cu(OH)2↓+2NaCl；Cu(OH)2+4NH3·H2O
Cu(NH3)4(OH)2+4H2O

本文原文来自家有好学生中考版