铜离子配合物的合成及应用讲解
铜离子配合物的合成及应用
吴天昊袁航张俊焦卓浩唐琦王琪席鑫张存忠次仁旺加
中南大学化学化工学院应用化学1301班
指导老师张寿春
摘要：铜元素是普遍存在于动植物中的生命必需的微量元素之一，在生命过程中起着重要作用。许多金属酶和金属蛋白的活性部位均含有双核铜(Ⅱ)结构单元。此外，铜的配位点较多，有很好的配位性能，能够跟绝大多数配体形成铜配合物，使得铜在配位催化上的研究更加方便。铜配合物在催化、光电材料等方面的应用逐渐成为研究重点。本文介绍了一些配合物的常用合成方法并对铜离子配合物的应用前景作出了介绍与展望。
关键词：配位化学；金属配合物；铜离子；合成方法；光学应用；医学应用
1.引言
近年来．由于金属配合物在日常生活和工业上都有广泛的应用，尤其过渡金属对探索和研究药物分子抗菌、抗肿瘤的作用机制具有重要意义。在催化、光学材料以及电学材料等方面具有新型功能的金属配合物的研究也受到人们的广泛关注。铜元素在动植物中是普遍存在的，它是生命必需的微量元素之一，在生命过程中起着重要作用。许多金属酶和金属蛋白的活性部位均含有双核铜(Ⅱ)结构单元．铜化合物具有多变的配位结构和活化小分子的催化特性，常被用作双取代过氧化物分解的催化剂。此外，铜的配位环境易于调变，结构的易变性导致合成了多种单核或多核的铜配合物。铜配合物以其独特的性能、结构优势，在催化、光电材料等方面的应用逐渐成为研究重点。我国的铜资源丰富，分布广泛，铜的开采技术也相当成熟，因此，获取铜的成本并不高，这为铜在配位化学各领域中的应用提供了先决条件。
2.铜离子配合物简介
铜是人类发现最早的金属之一，是人类广泛使用的一种金属，属于重金属，电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1 最常见的价态是+1和+2。铜的配位环境易于调变，结构的易变性导致合成了多种单核或多核的铜配合物。
2.1 Cu(I)配合物
中心离子为一价铜离子的单核配合物称为Cu(I)配合物。Cu(I)的核外电子排布为d10，d轨道填充电子全满使铜原子的电荷排布趋于对称。为维持该对称，亚铜配合物倾向于四面体构型。配体位于四面体的顶点，彼此远离并降低静电排斥。
Cu(I)的四面体配位及一种Cu(I)配合物
2.2 Cu(Ⅱ)配合物
中心离子为二价铜离子的单核配合物称为Cu(Ⅱ)配合物。Cu(Ⅱ)配合物是铜配合物中最稳定的存在形式，因为在形成配合物时Cu(Ⅱ)的极化力比Cu(I)大，能与配体形成稳定的配位键，一般形成配位键的数目也较多，使体系能量降低较多。
一种Cu(Ⅱ)配合物[Cu(CMQA)(H2O)
2.3 双核铜配合物
双核金属配合物按所配合的金属-金属离子来分，可分为以下四类：
（1）同双核金属配合物（如Cu (Ⅱ)- Cu (Ⅱ)）；
（2）混合自旋双核配合物（如Ni (Ⅱ)(S=0)-Ni (Ⅱ)(S=1)）；
（3）混合价态双核配合物（如Cu(I)-Cu(II)）；
（4）异双核金属配合物（如Cu(II)-Ni(II)）。
2.4 多核铜配合物
包括三核铜配合物、四核铜配合物、六核铜配合物等等，限于篇幅不一一举例说明。
3.实验部分
3.1 配合物合成的常用方法
配合物的合成是配位化学研究的一个相当重要的组成部分。随着配位化学研究领域的延伸与发展，配位化学的数量和种类在不断增长。目前已知的配合物数目庞大，种类繁多，合成方法亦多种多样，千差万别。对于不同的配合物往往需要采用不同的合成方法。在这里将简要介绍液相法、低热固相反应法、水(溶剂)热合成法和微波合成法。
液相法：又称溶液法，就是将反应物用一种或多种溶剂溶解，然后混合，通过反应析出固体产物，其本质是配合物在过饱和溶液中析出。在配合物合成中，往往优先考虑采用此法。
低热固相反应法：固相化学反应是指有固体物质直接参与的反应，所有的固相反应都是非均相反应。低热固相反应是指反应温度低于100℃的固相化学反应。因为在高温下配体容易分解和挥发。用低热固相反应可以方便的合成CoCl2、NiCl2、CuCl2、MnCl2、ZnCl2等金属卤化物与芳香醛的配合物。
水(溶剂)热合成法：水热合成是指在特制的密闭反应器（高压釜）里，采用水溶液作为反应介质，通过对反应器加热，创造一个相对高温和高压的反应环境，来合成特殊的物质（化合物）以及培养高质量的晶体。而溶剂热法是在水热方法的基础上发展起来的一种新的材料制备方法，将水热法中的水换成有机溶剂（例如醇、有机胺、苯或四氯化碳等），采用类似水热法的原理制备在水溶液中无法生长、易氧化、易水解或对水敏感的材料。
微波合成法：在微波的条件下，利用其加热快速、均质与选择性等优点，应用于现代有机合成研究中的技术，称为微波合成。实验表明，极性分子容易吸收微波能而快速升温，而非极性分子几乎不吸收微波能而难以升温。微波加热大体可以认为是介电加热效应，由于微波是在分子水平上进行加热，所以加快了反应速率，在微波催化下许多反应速率往往是常规反应的数十倍，甚至上千倍，而且微波化学反应存在着收率高、产物容易分离、化学污染小等优点。
3.2 液相法制备甘氨酸合铜
甘氨酸合铜又名氨基醋酸铜，氨基乙酸铜，双甘氨酸铜。加热至130℃脱水，228℃分解。由铜盐与甘氨酸作用而得。用于医药、电镀等。其中顺式甘氨酸合铜不溶于烃类、醚类和酮类，微溶于乙醇，溶于水。而反式甘氨酸合铜不溶于水。
3.1.1 实验试剂
胆矾氨水氢氧化钠甘氨酸乙醇甲醇丙酮
3.1.2 实验仪器
抽滤装置（泵、布氏漏斗、抽滤瓶）、电炉、玻璃棒、药匙、表面皿、烧杯若干（100ml、150ml、250ml）
3.1.3 实验步骤及相关反应
（1）取6.3g胆矾，加入15mL水，适当加热至溶解完全。
（2）适当加热并在搅拌下滴加氨水至沉淀溶解。
2CuSO4 + 2NH3·H2O = (NH4)2SO4 + Cu2(OH)2SO4↓
Cu2(OH)2SO4+ 6NH3·H2O +(NH4)2SO4 = 8H2O + 2[Cu(NH3)4]SO4
CuSO4+ 4NH3·H2O = 4H2O + [Cu(NH3)4]SO4
（3）加入25mL 3mol/L的氢氧化钠溶液
[Cu(NH3)4]SO4 + 2NaOH = Cu(OH)2↓+ 4NH3↑+ Na2SO4
（4）抽滤洗涤得到氢氧化铜固体。
（5）在80ml水中溶解3.8g甘氨酸，加入新制氢氧化铜。
（6）在不断搅拌下水浴加热15min左右，控制温度在60~70度。
（7）趁热抽滤，滤液冷却析出顺式甘氨酸合铜，在滤液中加入10ml95%乙醇进一步析出顺式甘氨酸合铜，抽滤，并用1:3乙醇溶液洗涤产品。
（8）在顺式甘氨酸合铜中加入少量水，直火加热，溶液80摄氏度左右开始析出鳞片状晶体，随着温度的上升，晶体析出速度加快。最终得到产品。
3.1.4 实验产品
顺式甘氨酸合同反式甘氨酸合同
4.铜配合物的光学应用
4.1 金属配合物发光材料的应用背景
在过去的20年里人们在研究有机光电材料领域取得了长足的进步。人们只有对有机材料的光学特性、电学特性和半导体特性等方面都要有深刻的认识，才能满足人们未来生活中的需要。然而这些材料也有各自的缺点。从而很大程度上限制了其在太阳能电池、显示与照明器件、化学传感器以及生物探针等方面的应用。金属配合物发光材料的出现无疑解决了这些问题，其既具有有机物的高荧光量子效率的优点，又有无机物的稳定性好的特点，因此被认为是最有前景的一类发光材料。
4.2 OLED简介
在外加电场作用下,由电能激发所产生的发光现象被称为电致发光。根据发光材料可将电致发光划分为无机电致发光和有机电致发光，采用有机小分子或高分子作为发光材料的有机电致发光又被称为有机发光二极管(OLED)。OLED目前己在商业、通信、计算机等领域已经崭露头角，OLED不仅会被视为最新一代的显示技术，同样会成为最具竞争潜力的新一代照明技术。
目前研究最成熟使用最广泛的是无机电致发光（LED），其芯片常用气相化学沉积法制备，存在工艺复杂、成本高、材料具有一定毒性等缺点，而且受其尺寸的限制，无法应用于高分辨率的显示屏。与此相比OLED具有如下优点：（1）发光材料为有机小分子或高分子，材料选择范围宽广；（2）驱动电压较低，发光效率和亮度高；（3）发射光色彩鲜艳，可实现全彩色显示；（4）视角宽广，响应迅捷；（5）超薄轻便，并可制作在柔性衬底上实现柔性显示；（6）制作过程相对简单，性价比高。因此有机电致发光被普遍认为优于离子平板显示（PDP）和液晶显示（LCD），其巨大的潜力引起了科研工作者极大的兴趣。
目前，全世界20％的发电量用于照明，然而现有照明技术的电光转换效率非常低。假如把目前使用的白炽灯的四分之一换成OLED灯，仅我国每年都可节省电力约1000亿度，近乎一个三峡水电站全年的发电量。因此，OLED作为高效的电光转换技术，成为未来新型显示和照明领域的重要发展方向。三星，LG等电子业巨头分别推出了自己的大尺寸OLED电视，目前全球OLED年市场份额己达数百亿美元，这个新兴的市场已经开始规模化。以发光机理划分，发光材料又可分为荧光材料和磷光材料。目前用于OLED的磷光材料主要包括过渡金属配合物，如铱(lll)、铂(ll)、钌(Ⅱ)配合物等。但这些过渡金属都属于价格昂贵的贵金属，制约着OLED的商业化。
4.3 亚铜配合物的光致发光
为降低磷光OLED发光层的成本。有一种办法就是引入低成本的可发磷光的金属配合物，例如铜(I) 配合物。
一方面，铜(I) 配合物 OLED 与铱(III) 配合物 OLED 一样，性能较好；另一方面，铜在自然界中含量高、价格低廉，而且对环境压力小；再次铜(I) 配合物具备独特的光物理性。上述优势的存在使得人们很早就开展铜(I) 配合物电致发光的研究，试图替换昂贵的过渡金属配合物，显著降低原料成本，最终实现OLED在显示与照明领域的全面应用。
Cu(I) 的核外电子排布为d10，d轨道填充电子全满使铜原子的电荷排布趋于对称。为维持该对称，亚铜配合物倾向于四面体构型。配体位于四面体的顶点，彼此远离并降低静电排斥。亚铜配合物多样的化学结构决定了它具备丰富的光物理性质，包括单核、双核和多核配合物。Cu(I) 满足 3d 轨道全充满状态，当从基态跃迁至激发态是铜的 d 轨道一个电子跃迁至配体的反键轨道，在紫外光的照射下，实现跃迁，发出荧光。这就是Cu(I)配合物的发光原理。
虽然亚铜配合物发光OLED的效率越来越高，并逐渐接近于Ir配合物，但因大多数亚铜配合物热稳定性差，无法通过传统的真空热蒸镀方法将材料镀膜制备器件，因此不能如铱配合物一样系统、深入地研究配合物的结构与OLED性能之间的关系，从而无法指导制备出多结构、多发光颜色的器件。因此目前文献中报道的亚铜配合物OLED不仅数量少，而且发光颜色以绿光为主，缺乏高效的蓝光和红光器件。所以在电致发光方面，亚铜配合物要取代铱配合物成为最主要的OLED材料，还有很长的路要走。
5.铜配合物的医学应用
4.1 铜配合物的医学的应用背景
铜是人体必不可少的微量金属元素，人体内既存在单质铜，也有以化合物形式存在的铜，铜元素被吸收进入人体后，前期与血浆铜蓝蛋白、白蛋白和其他蛋白质结合，后期则可以与多种配体形成各种配合物，然后主要与蛋白和核酸等生物分子作用，发挥生物活性。目前关于铜元素与人类疾病关系的研究集中于药物化学和生物化学领域，多关注铜在人体转运过程的分子生理学机制，多从铜元素在人体的平衡维持，与铁代谢的关系，以及铜在于人体生理和病理过程的作用进行研究与探讨.
现代医药学研究表明，铜配合物能够产生抗菌、抗病毒、抗炎、抗肿瘤、酶抑制或化学核酸酶等活性作用，越来越引起研究者们的注意。铜可以与部分非甾体类抗炎药发生生物化学反应，生成新的配合物，与非配合物药物相比，多种非甾体类抗炎药与金属铜的配合物均具有提高抗炎和抗溃疡活性，减少胃肠毒性等作用。能够与铜形成配合物的非甾体类药物包括一大类抗炎药，可以降低其不良反应，并且其机制多与超氧化物歧化酶（SOD）类似物相关。此外，关于铜配合物的研究有助于设计和生产抗病毒和抗菌药物，这些药物可能具有导致HIV 或H1N1 病毒及某些耐药病菌失去活性的功效。尽管关于铜在人体生物过程的研究随着科学的发展不断深入，但对铜元素在各种临床现象中具体发挥效应的认识至今仍然十分粗浅，并且对各种金属铜配合物的医学意义也知之甚少。可以明确的是，含铜的化合物在医学领域具有重要的意义，并且它们的作用有可能被远远地低估。
4.2.1模拟酶
由于天然酶价格昂贵, 使用时间短, 反应条件比较苛刻, 因而有许多科学工作者开拓了取天然酶之长, 避其所短的工作, 模拟的研究就是用有机化学方
法设计和合成一些较天然酶简单得多的非蛋白质分子, 以这些分子作为酶模型来模拟酶对其作用底物的配合和催化等过程, 以实现普通化学反应的高效性和选择性。由于模拟酶具有寿命长, 不需要辅助因子价值便宜的特点, 使得模拟酶化学成为热门论题, 模拟酶及其应用这一领域也成为具有美好前景的领域之一。
超氧化物歧化酶(SOD)是一类金属酶, 广泛存在于生物体内, 是一种氧自由基清除剂, 是唯一能清除人体内细胞中自由基的酶, 具有保护机体免疫受损伤的作用, 广泛应用与医药、食品、化妆品等领域。 Cu-Zn超氧化歧化酶(SOD)的活性中心是一个咪唑桥基连接一个Cu(II)离子和一个Zn(II)离子，Cu(II)离子与四个组氨酸残基和一个水分子结合，Zn(II)离子与一个天冬氨酸和三个组氨酸残基结合，SOD能够保护细胞免受过氧化物的伤害。
科学家合成出如下图的化合物模拟SOD，配体
是一个带有羟乙基的单一冠醚，配体具有了一定的刚性和韧性可适应Cu(II)和Zn(II)离子的不同需求，由于羟乙基存在可以模拟天然SOD酶中H20分子的作用，能够歧化超氧化合物，具有较高的SOD催化活性。
4.2.2抗癌
铜是一种很重要的微量金属元素，它在人体内的含量仅次于铁和锌。所有的动物、植物都需要靠它来生存和维持正常的生理机能。同时铜还是机体内氧化还原体系中有着独特作用的催化剂。目前已知铜存在于生物体内金属蛋白和金属酶的活性部位，对造血系统和中枢神经系统的发育，骨骼和结缔组织的形成以及皮肤色素的沉积等过程具有重要作用。铜作为配合物的活性中心还存在于具有生物功能的蛋白质分子中，其配合物多变的配位结构和活化小分子的催化活性，使其对生命体系有特殊的生物活性和催化作用。而目前的研究表明：铜是生物体内正常的新陈代谢所必须的，亦是治疗许多疾病的一个主要因素。近期研究也证实铜与肿瘤血管的形成有密切关系，因此铜配合物已成为抗肿瘤药物的研究热点。早在1912 年，德国就用一种由铜的氯化物和蛋黄素组成的混合物来治疗患有面部癌的患者。这一治疗的成功说明铜化合物具有抗癌功能。在众多的过渡金属中，铜具有良好的配位特性，且其配合物具有良好的光裂解活性，众多的研究者们开始将铜配合物作为研究对象。
铂（Ⅱ）配合物是当今抗肿瘤药物开发中应用较多的一种，但在使用过程中同时还表现出的一些副作用，如明显的毒性及抗药性。多数含有机配体的铜配合物都
具有抗细胞增殖活性。反式一二（水杨醛肟）合铜（Ⅱ）和一些大环配体与铜的化合物对实验性动物肿瘤具有较强的抵抗能力。1，2- 双（二苯基膦）乙烷及相关的苯代二磷化合物对许多肿瘤细胞都具有抑制作用。某些含Cu（Ⅱ）的药物如丁二酮肟铜，博莱霉素等都表现出抗癌活性。2004 年，张寿春老师等合成了两种新型的8- 氨基喹啉-蛋氨酸衍生物 Cu（Ⅱ）配合物 [Cu（CMQA）（H2O）（] Ⅰ）和 [Cu（MQA）（Ac）]（Ⅱ）。这两个配合物具有相似的配位结构，但其细胞毒活性及与GSH 之间的反应性能差异比较大。配合物Ⅱ对P-388 小鼠白血病细胞和A-549 肺癌细胞都有明显的抑制作用，并且在相同的实验浓度范围内其抗肿瘤活性强于顺铂。同时又合成了一种新型三元1，10- 菲咯啉- 苏氨酸- 铜（Ⅱ）配合物(Ⅲ)，该配合物对HL-60 和SGC-7901 肿瘤细胞都显示出明显的体外细胞毒活性，且在多数的实验浓度范围内其抗肿瘤活性强于顺铂。
N
N
Cu
O
N
H2
O
CH3
（Ⅰ） (Ⅱ) (Ⅲ)
机理：①铜配合物发挥抗癌作用的原因可能是铜与药物化合物配位后增加了配合物的亲脂性，使其更易跨膜进入细胞内，进一步对癌细胞DNA 的插入或其它方式以破坏DNA 碱基对间的氢键，使DNA 损伤失去复制功能而发挥作用。多吡啶铜配合物与DNA 之间有相互作用，有些还存在插入结合。一些抗肿瘤药物分子就是通过插入DNA 从而使DNA 的构象发生改变，使其无法进行复制而显示出抗肿瘤活性。
②氨基酸是生物体不可缺少的物质，它是构成蛋白质并同生命活动有关的基本单元，可以识别DNA 的特殊碱基对。一些氨基酸席夫碱配合物具有抑菌、抗癌等生物活性，这类化合物的研究已经相当活跃。特别值得一提的是，由于氨基酸特有的羧酸基团，更利于金属的配位，再加上癌变细胞对氨基酸的需求量比正常细胞大得多，因而铜与氨基酸的配合物就可能将抗癌基团运载到癌变细胞内，从而提高到达靶标的有效剂量，增大杀伤癌变细胞的选择性。
③细胞凋亡是生物体组织中发生的程序性细胞死亡过程。研究表明，金属元素可以诱导细胞凋亡的发生。铜配合物主要在机体内通过调节氧化损伤机制来参与细胞凋亡。
6.前景展望
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考点12 铁、铜及其重要化合物
温馨提示： 模拟题库为Word 版，请按住Ctrl ，滑动鼠标滚轴，调节合适的观看比例，点击右上角的关闭按钮可返回目录。 【考点12】 铁、铜及其重要化合物 1、（2010·南开中学模拟）已知2Fe 2++Br 2=2Fe 3++2Br -。向100mlFeBr 2溶液中通入标准状况下的Cl 2 3.36L ，充分反应后测得溶液中Cl -与Br -的物质的量浓度相等，则原FeBr 2溶液的物质的量浓度为( ) A. 2mol/L B. 1mol/L C. 0.4mol/L D. 0.2mol/L 【解析】选A 。利用原子守恒及电子守恒原理，可知2/3的Cl 2与Fe 2+反应，即 n （Fe 2+）= 2mol /L 24.2L 36.332?? =0.2mol ，所以c （FeBr 2）=2mol/L 。 2、（2010·哈尔滨模拟）某10mL 溶液中HNO 3浓度为2mol ／L 、H 2SO 4浓度为4mol ／L ，现在加入56g 铁 粉，充分反应，产生的气体在标准状况下的体积为 ( ) A ．0.448L B ．4.48L C ．0.672L D ．0.896L 【解析】选C 。根据题意可知n （H +）=0.1 mol 、n （NO 3-）=0.02 mol 、n （Fe ）=1 mol ， 由氧化还原原理可知Fe 先与 HNO 3与反应，铁过量，硝酸全部转化为NO 0.02 mol ，根据反应的量化 关系剩余0.02 mol 的H +故产生的氢气为0.1 mol 气体在标准状况下的总体积为0.672L 。 3、（2010·长沙模拟）某CuSO 4、Fe 2(SO 4)3、H 2SO 4的混合溶液100mL ，已知溶液中阳离子的浓度相同(不 考虑水解)，且SO 42-的物质的量浓度为6mol·L -1，则此溶液最多溶解铁粉的质量为 （ ） A ．5.6 g B ．11.2g C ．22.4g D ．33.6g 【解析】选C 。 4、（2010·南开中学模拟）A-D 是含同一元素的四种物质，相互之间有如图的转化关系，其中A 是单质，D 是最高价氧化物的水合物。那么A 不可能是（ ） A. S B. Si C. Al D. Fe 【解析】选D 。由题意可知，D 选项中，Fe(OH)3不能转化为Fe 3O 4，所以选D 项。 5、（2010·重庆一中模拟）常温条件下，相同的钠粒在30mL 硫酸铜溶液中比在20mL 纯水中反应更剧烈， 分析其原因，下列说法中最合理的是 （ ） 点燃2O A ??
高一化学教案铁铜及其化合物的应用
高一化学教案铁铜及其化合物的应用 本文题目：高一化学教案：铁铜及其化合物的应用 第2单元课时2 铁、铜及其化合物的应用 教学设计 一、学习目标 (1)复习巩固已学的铁、铜的物理及化学性质;学习铁、铜的新的化学性质;学会用图示方法自主构建铁的不同价态相互转化的关系。 (2)采用实验探究的方法，掌握Fe3+、Fe2+的性质及相互转化条件，体验自主实验探究过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。 (3)认识化学与人类生产、生活的密切关系。体会铁、铜及其化合物的使用对人类生产、生活及人类身体健康的重要作用。 二、教学重点与难点 教学重点：铁、铜及其化合物的性质，Fe3+与Fe2+的相互转化。 教学难点：Fe3+与Fe2+的相互转化。 三、设计思路 主要采用师生共同讨论、归纳知识与学生实验探究相结合的教学模式，通过回顾前面学习的知识来比较铜与铁性质上的
异同，找出铁、铜反应后产物的不同与氧化剂强弱的规律，并通过实验探究Fe2+、Fe3+的性质以及Fe2+、Fe3+的相互转化关系，从而帮助学生构建铁三角关系。 四、教学过程 【播放】古代的铁和铜制品。(ppt2、3) 【设问】古代的时候，人们已经知道利用铁和铜制作各种物品了。提起铁，大家对它的第一感觉是什么? 【引导】虽然铁外表看起来是黑色的，其实，纯铁是银白色的，质软的。 【展示】一块铜片、一块铁片(用砂纸打磨过)、一小瓶铁粉。【提问】根据实物和我们生活中铁、铜的应用，归纳下铁铜的物理性质。 【讨论投影】一.单质的物理性质：(ppt4) 共同点不同点 铁具有金属光泽，密度较大，熔点较高，易导电、导热纯净的单质铁为银白色，有良好的延展性，质地较软的固体，可被磁化 铜铜具有与众不同的紫红色，质地较硬的固体 【提问】在前面的学习中，我们已经了解了铁、铜与其他物质发生的一些反应，请你归纳一下这些反应。 【投影】(ppt5) 二.单质的化学性质：
热致变色铜配合物制备实验讲义_7860567
Cu(deen)2(X)2配合物的制备和热至变色性质 配合物中与金属离子配位的原子通常是氧或氮，配合物四配位的结构通常为四面体和平面正方形两种。利用配位取代反应把与金属离子配位能力弱的配位体（例如溶剂分子，H 2O, MeOH, EtOH 等）取代掉，而配位能力强的配体与金属离子结合形成一个新的配合物。 具有结构相变导致化合物热至变色的物质在防伪材料中得到广泛的应用。N ，N －二乙基乙二胺（N,N -diethylethylenediamine ，缩写deen ）合铜配合物Cu(deen)2(X)2由于配位的微观结构发生变化可以导致颜色变化。同类配合物相转变温度见下表。 一、实验目的 1．巩固学习无机制备的方法和基本操作。 2．熟练掌握非水溶剂中的溶解、沉淀、过滤等基本操作。 二、实验原理 理论上由于配位场不同导致配合物具有不同的颜色，Cu 配合物结构从低温相的平面四方形变成高温相变形四面体（如下图），颜色由桃红色变成蓝紫色。如果有条件可以通过固体紫外分光光度仪器对有色化合物吸收进行检测。 Cu 2+ + 2deen + 2X - = [Cu(deen)2]X 2 (s) X = BF 4—， ClO 4—，NO 3— 分别称取一定量N ，N －二乙基乙二胺和铜盐在乙醇中溶解后混合，得到Cu(deen)2X 2沉淀，抽滤。将得到的样品进行热致变色实验研究。 注：Cu(C1O 4)2·6H 2O ，分子量370．53，蓝色三斜系晶体。熔点82℃，相对密度2．225，其无水物为浅绿色单斜系晶体。易溶于水，溶于乙醇和乙醚，易溶于丙酮。120℃分解。 Heated Cooled
铁和铜及其化合物知识点
铁及其化合物知识点 一．化学性质： 1.与非金属反应 4Fe+3O2 2Fe3O4 2Fe+3Cl2(Br2) 2FeCl3 2.与水反应3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4 H2↑(置换) 3 与酸反应 1）与非氧化性酸反应 Fe +2H+== Fe2+ + H2 2)与氧化性酸反应 a）常温下，铁在冷浓硫酸，浓硝酸中发生钝化 b）与浓硫酸反应：2Fe +6 H2SO4(浓）Fe2(SO4)3 +3SO2 +6 H2O 4.与盐反应2Fe 3++ Cu = 2Fe 2++ Cu 2 Fe + 2Fe3+ = 3 Fe2+ Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu 二、铁的化合物 1、铁的氧化物 FeO Fe2O3Fe3O4 铁的化合价+2+3+2、+3 颜色、状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体 俗名铁红磁性氧化铁 水溶性不溶于水不溶于水不溶于水 氧化物类别碱性氧化物碱性氧化物 与非氧化性酸反应FeO+2H + =Fe2+ +H2O Fe2O3+6H + =2Fe3+ +3H2O Fe3O4+8H+ =2Fe3+ + Fe2++4H2O 与还原剂反应(H2、CO、Al等)FeO+CO Fe+CO2Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 3Fe3O4+8Al 9Fe+4Al2O3 用途用作红色油漆和涂料； 赤铁矿是炼铁原料
2、铁的氢氧化物 （1）Fe(OH)2的制备 Fe(OH)2易被氧化，在制备时应注意：⑴ FeS O4晶体中不能有 Fe3+；⑵配制后的FeSO4溶液中要 加入少量铁粉；⑶配制溶液的蒸馏水以及所用NaOH溶液均须煮沸以除去其中溶解的氧气； 实验:FeSO4溶液中加NaOH. ①现象：生成白色沉淀，后又迅速转变为灰绿色，最后生成红褐色 ③为了防止滴加NaOH时带入空气,可将吸收NaOH的长滴管伸入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液. ④为了防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量煤油或其它密度比水小但不溶于水的有机物以隔绝空气. 化学方程式： FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓+Na2SO4 Fe2++ 2OH -= Fe(OH)2↓（白色） 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3（红褐色） （白色→灰绿色→红褐色） （2）Fe(OH)3胶体的制备 向加热沸腾的蒸馏水中加入FeCI3溶液，待出现红褐色时，停止加热，便可得到 Fe(OH)3胶体。 制备时要注意：⑴不可长时间加热，因为加热会使胶体凝聚；⑵不能用自来水，因为自来水中的电 解质也可使胶体凝聚。 3．铁的两种氢氧化物的比较 化学式Fe(OH)2Fe(OH)3 色、态白色固体红褐色固体 溶解性难溶于水难溶于水 热稳定性分解产物复杂2Fe(OH)3 Fe2O3 +3H2O 四．铁盐和亚铁盐 （1）Fe3+、Fe2+的检验： ○1.Fe3+的检验: +盐溶液中滴加KSCN溶液。现象是溶液变红色，反应方程式：FeCl3+3KSCN= Fe(SCN)3+3KCl Fe 3++3SCN -= Fe(SCN)3（红色）
铁 铜 钠 镁 铝 及其重要化合物的相互转化关系
铁铜钠镁铝及其重要化合物的相互转化关系铁和稀硫酸Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑ 镁和稀硫酸Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑ 铝和稀硫酸2Al +3H2SO4 = Al2(SO4)3 +3H2↑ 铝和稀盐酸2Al + 6HCl == 2AlCl3 + 3H2↑MgCO3+2HCl=MgCl2+H2O+CO2↑ 固体逐渐溶解、有使澄清石灰水变浑浊的气体CuO +COΔ Cu + CO2 黑色逐渐变红色，产生使澄清石灰水变浑浊的气体冶炼金属Fe2O3+3CO高温2Fe+3CO2 冶炼金属原理Fe3O4+4CO高温3Fe+4CO2 冶炼金属原理WO3+3CO高温W+3CO2 冶炼金属原理CH3COOH+NaOH=CH3COONa+H2O 2CH3OH+3O2点燃2CO2+4H2O C2H5OH+3O2点燃2CO2+3H2O 蓝色火焰、产生使石灰水变浑浊的气体、放热酒精的燃烧Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 银白色金属表面覆盖一层红色物质湿法炼铜、镀铜Mg+FeSO4= Fe+ MgSO4 溶液由浅绿色变为无色Cu+Hg(NO3)2=Hg+ Cu (NO3)2 Cu+2AgNO3=2Ag+ Cu(NO3)2 红色金属表面覆盖一层银白色物质镀银Zn+CuSO4= Cu+ZnSO4 青白色金属表面覆盖一层红色物质镀铜Fe2O3+6HCl=2FeCl3+3H2O 铁锈溶解、溶液呈黄色铁器除锈Al2O3+6HCl=2AlCl3+3H2O 白色固体溶解Na2O+2HCl=2NaCl+H2O 白色固体溶解CuO+2HCl=CuCl2+H2O 黑色固体溶解、溶液呈蓝色ZnO+2HCl=ZnCl2+ H2O 白色固体溶解
铁铜及其化合物应用
专题三第二单元铁、铜的获取及其应用学案
思考： ①Fe(OH)2的制备（三种方法） ②制备氢氧化铁胶体：往中滴入，并持续加热至。 ③应用：
离子共存：Fe3＋与CO32－、HCO3－、AlO2－完全双水解；Fe3＋与S2－、HS－、SO32－、I－氧化还原； Fe3＋与SCN－形成配合物；Fe2＋与MnO4－(H＋)、NO3－(H＋)、ClO－氧化还原除杂：Fe2＋（Fe3＋）FeCl3（FeCl2） FeCl2（CuCl2）Fe（Al）、Fe2O3（Al2O3、SiO2） 配制溶液：FeCl2Fe2(SO4)3 Fe3＋（Fe2＋）Fe2＋（Fe3＋） ⑤铁三角Fe Fe2+Fe3+ 练习 1、在铁和铜的混合物中，加入不足量的稀硝酸，反应后剩余金属m1g；再向其中加入一定量的稀硫酸， 充分振荡后，剩余金属m2g，则m1和m2之间的关系是（） A．m1一定大于m2 B.m1可能等于m2 C.m1一定等于m2 C.m1可能大于m2 2、将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是（） A．硫酸B．氯水C．硝酸锌D．氯化铜 3、一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入250 ml 2 mol/L硝酸溶液中，反应完全后，生成1.12 L NO（标况），再向反应后的溶液中加入1mol/LNaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入的NaOH溶液体积最少是（） A、450 ml B、500 ml C、400 ml D、不能确定 4、下列离子方程式书写正确的是（） A．向溴化亚铁溶液中通入过量氯气：Fe2++2Br－+2Cl2==Fe3+ + Br2+ 4Cl－ B．三氯化铁溶液跟过量氨水反应Fe3++3NH3?H2O == Fe(OH)3↓+3NH4+ C．硫化亚铁与盐酸反应S2－＋2H＋=H S↑ 2 D．过量铁粉与稀HNO3反应：Fe+4H＋+NO3－= Fe3＋+NO↑+2H2O 5、在铁和氧化铁的混合物15g中加入150mL稀H2SO4放出氢气1.68L(标准状况)。当反应停止后，铁和
铁和铜及其化合物知识点
铁和铜及其化合物知识 点 文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-
铁及其化合物知识点 一．化学性质： 1.与非金属反应 4Fe+3O 2 2Fe 3O 4 2Fe+3Cl 2(Br 2) 2FeCl 3 2.与水反应 3Fe + 4H 2O(g) Fe 3O 4 + 4 H 2 ↑(置换) 3 与酸反应 1）与非氧化性酸反应 Fe +2H +== Fe 2+ + H 2 2)与氧化性酸反应 a ）常温下，铁在冷浓硫酸，浓硝酸中发生钝化 b ）与浓硫酸反应：2Fe +6 H 2SO 4(浓） Fe 2(SO 4)3 +3SO 2 +6 H2O 4.与盐反应 2Fe 3++ Cu = 2Fe 2++ Cu 2 Fe + 2Fe 3+ = 3 Fe 2+ Fe + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 二、铁的化合物 1、铁的氧化物 FeO Fe 2O 3 Fe 3O 4 铁的化合价 +2 +3 +2、+3 颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 俗名 铁红 磁性氧化铁 水溶性 不溶于水 不溶于水 不溶于水 氧化物类 碱性氧化物 碱性氧化物
别 与非氧化性酸反应FeO+2H + =Fe2+ +H 2 O Fe 2 O 3 +6H + =2Fe3+ +3H 2 O Fe 3 O 4 +8H + =2Fe3+ + Fe2++4H 2 O 与还原剂反应(H 2 、CO、Al 等)FeO+CO Fe+CO 2 Fe 2 O 3 +3CO2Fe+3CO 2 3Fe 3 O 4 +8Al9Fe+4Al 2 O 3 用途用作红色油漆和涂 料；赤铁矿是炼铁原 料 2、铁的氢氧化物 （1）Fe(OH) 2 的制备 Fe(OH) 2易被氧化，在制备时应注意：⑴ FeS O 4 晶体中不能有 Fe3+；⑵配制 后的FeSO 4 溶液中要加入少量铁粉；⑶配制溶液的蒸馏水以及所用NaOH溶液均 须煮沸以除去其中溶解的氧气； 实验:FeSO 4 溶液中加NaOH. ①现象：生成白色沉淀，后又迅速转变为灰绿色，最后生成红褐色 ③为了防止滴加NaOH时带入空气,可将吸收NaOH的长滴管伸入FeSO 4 溶液液面下,再挤出NaOH溶液. ④为了防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO 4 溶液的试管中加入少量煤油或其它密度比水小但不溶于水的有机物以隔绝空气.
铁、铜及其化合物的应用(教案)
铁及其化合物的应用 一．教学目标： 【知识目标】 1．掌握Fe2+、Fe3+的性质及其相互转化条件。 2．学会用化学方法鉴别Fe2+、Fe3+。 3．学会用图示方法自主构建“铁三角”关系。 4．体会铁铜及其化合物的使用对人类生产、生活及人类身体健康的重要作用。 【能力目标】 1．通过铁、铜制品及课堂表述，使学生初步学会运用归纳、概括等方法对获取的信息进行加工，并能准确表述有关信息，培养学生主动参与意识和总结归纳的能力； 2．在“实验—反思—再实验—再反思”的过程中体验实验探究的方法技能。 3．通过实验设计和实验操作，使实验能力、水平得到提高。 【情感目标】 1．通过问题讨论的过程，使学生能主动与他人进行交流，清楚表达自己的观点，培养学生善于合作的精神。 2．培养学生严谨求实，认真细致的科学精神，使学生学习化学的兴趣和积极性得到进一步发展。 二．重、难点 重点：Fe2+与Fe3+的相互转化 难点：Fe2+与Fe3+的相互转化 三．课前准备 教师准备：6支试管蒸馏水大烧杯胶头滴管FeSO4FeCl3KSCN 补铁片Vc 氯水H2O2碘水铁粉（1）铜丝（2）KI 淀粉（3）钥匙 学生实验16组教师演示一组：加酸性高锰酸钾12%H2O2溴水磁铁四．教学方法：实验探究、边讲边实验多媒体展示 五．教学过程 化学——自然 化学——健康 【视频】缺铁性贫血 铁元素是维持生命活动不可缺少的微量元素，主要存在于血红蛋白中，以Fe2+形式存在，人体缺铁就会导致缺铁性贫血，我们可以服用补铁片来治疗或预防缺铁性贫血。 【投影】补铁片图片 【过渡】今天我们从化学的视角来认识一下铁
【交流与讨论】完成P74交流与讨论，是离子反应的写出离子方程式，并标出产物中铁的化合价。根据你掌握的知识补充反应。 【投影】答案与学生对答案 【问题1】铁与不同氧化剂反应后的化合价有哪几种。 【问题2】铁与哪些氧化剂反应后显+2价，与哪些氧化剂反应后显+3价？ 铁与H+、Cu2+、S、I2反应后显+2价，与Cl2、Br2、O2反应后显+3价 从中你能得出什么规律？ 铁与氧化性较弱的氧化剂反应后生成+2价铁的化合物，与氧化性较强的氧化剂反应后生成+3价铁的化合物。 【小结】板书、投影 【问题3】那你知道补铁片中铁元素的价态吗？如何检验？ 学生猜测+2价或+3价，让学生说说理由。 【设问】如何检验呢 检验：回忆初中用碱（OH－）来检验【板书】 【过渡】我们现在有一种更简单、灵敏的方法来检验Fe3+ 【演示】在一只试管中加2mL蒸馏水，然后滴加2滴FeCl3溶液，再滴加KSCN 溶液，观察现象。（强调是红色溶液不是沉淀） 【板书】 【设问】那FeSO4溶液中滴加KSCN溶液会有什么现象呢？ 【演示】 【说明】Fe2+与SCN－反应无明显现象 【过渡】交代：现在纸包里有两粒药丸，铝箔包装的是补铁片。没包装的白色药片是Vc。 【问题4】那补铁片中的铁元素的价态如何检验呢？请设计实验方案。 先分组讨论，然后请小组汇报，其他小组补充，逐渐完善。要求准确、规范。（操作、现象、结论）形成统一认识后再实验 【老师补充】该补铁片中的铁是有机铁，属于胃溶型的，所以把补铁片放入试管中加2mL蒸馏水后再滴加2mol/L盐酸2滴，以促进铁元素溶解。振荡后滴加KSCN溶液。 【实验1】2分钟 现象描述：①滴加KSCN溶液后颜色没有发生明显变化（不含Fe3+） 教师：其他组有没有发现不同现象呢 ②滴加KSCN后溶液变浅红色（含有Fe3+） 根据②现象追问，那是否补铁片中含有的是+3价的Fe3+呢 【实验2】向溶液中滴加2~3滴合适的氧化剂（H2O2或Cl2水） 现象：溶液变红或红色加深结论：补铁片中铁是+2价的铁 【询问】你们都加了什么氧化剂。 【追问】有没有加碘水的呢？什么现象？【演示】 【设疑】那加溴水能氧化Fe2+吗？【演示】
铜氨络合物的生成和性质
铜氨络合物的生成和性质 [原理] 在硫酸铜溶液中加入浓氨水，首先析出浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀，氨水过量时此沉淀溶解，同时形成四氨合铜(Ⅱ)络离子。铜氨络合物较稳定，不与稀碱液作用。而且可以利用它在乙醇溶液中溶解度很小的特点来获得硫酸四氨合铜(Ⅱ)的晶体。但如果络离子所处的络合平衡在一定条件下被破坏，随着络合平衡的移动，铜氨络离子也要离解。本实验中主要的化学反应的离子方程式如下： 2Cu 2SO 2N H Cu (O H )SO (N H )SO Cu (O H )SO 8N H 2[Cu(N H )] 2O H SO 2423224() 424 2243342() 4 2() + - + - - ++=↓++=++浅蓝色浅蓝色深蓝色 [Cu(N H )] +4H =Cu +4N H 342+ + 2+ 4 + （深蓝色） （浅蓝色） [用品] 烧杯、量筒、试管、玻璃棒、酒精灯、滤纸、0.2mol ·L -1CuSO 4溶液、8mol ·L -1氨水、2mol ·L -1H 2SO 4溶液、2mol ·L -1NaOH 溶液、0.1mol ·L -1Na 2S 溶液、95%乙醇 [操作] 1．铜氨络合物的制备：烧杯中加入10mL 0.2mol ·L -1的硫酸铜溶液，再滴加8mol ·L -1的氨水，则有浅蓝色的碱式硫酸铜沉淀生成，继续滴加氨水至沉淀完全溶解，此时即得深蓝色的含有铜氨络离子的溶液。将此溶液分装入5支已编号的试管中。 2．铜氨络离子的性质 (1)在1号试管中滴加2mol ·L -1硫酸溶液，则溶液由深蓝色变为浅蓝色； (2)在2号试管中滴加2mol ·L -1氢氧化钠溶液，无变化； (3)将3号试管加热至沸，则深蓝色溶液中又逐渐析出浅蓝色沉淀，继续加热则又变为黑色沉淀，上层溶液变为浅蓝色； (4)在4号试管中加入0.1mol ·L -1硫化钠溶液，则溶液的深蓝色逐渐褪去，同时有黑色的硫化铜沉淀析出。 (5)在5号试管中加入等体积的95%乙醇，则深蓝色溶液变浑浊，静置后有深蓝色晶体析出，上层溶液颜色变浅。可用玻璃棒蘸取少许晶体，移放到滤纸上进行观察。 [备注] 1．本实验较易成功，对CuSO 4以及氨水的浓度要求不很严格；
铁和铜及其化合物知识点
铁和铜及其化合物知识 点 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-
铁及其化合物知识点一．化学性质： 1.与非金属反应 4Fe+3O 2 2Fe 3 O 4 2Fe+3Cl 2 (Br 2 ) 2FeCl 3 2.与水反应3Fe + 4H 2O(g) Fe 3 O 4 + 4 H 2 ↑(置换) 3 与酸反应 1）与非氧化性酸反应 Fe +2H+== Fe2+ + H 2 2)与氧化性酸反应 a）常温下，铁在冷浓硫酸，浓硝酸中发生钝化 b）与浓硫酸反应：2Fe +6 H 2SO 4 (浓）Fe 2 (SO 4 ) 3 +3SO 2 +6 H2O 4.与盐反应2Fe 3++ Cu = 2Fe 2++ Cu 2 Fe + 2Fe3+ = 3 Fe2+ Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu 二、铁的化合物 1、铁的氧化物 FeO Fe 2O 3 Fe 3 O 4 铁的 化合 价 +2 +3 +2、+3 颜 色、 状态 黑色粉末红棕色粉末黑色晶体 俗名铁红磁性氧化铁水溶 性 不溶于水不溶于水不溶于水 氧化 物类 别 碱性氧化物碱性氧化物
与非氧化性酸反应FeO+2H + =Fe2+ +H 2 O Fe 2 O 3 +6H + =2Fe3+ +3H 2 O Fe 3 O 4 +8H + =2Fe3+ + Fe2++4H 2 O 与还原剂反应(H 2 、CO、Al 等) FeO+CO Fe+CO 2 Fe 2 O 3 +3CO2Fe+3CO 2 3Fe 3 O 4 +8Al9Fe+4Al 2 O 3 用途用作红色油漆和涂料； 赤铁矿是炼铁原料 2、铁的氢氧化物 （1）Fe(OH)2的制备 Fe(OH) 2易被氧化，在制备时应注意：⑴ FeS O 4 晶体中不能有 Fe3+；⑵配制后的 FeSO 4 溶液中要加入少量铁粉；⑶配制溶液的蒸馏水以及所用NaOH溶液均须煮沸以除 去其中溶解的氧气； 实验:FeSO4溶液中加NaOH. ①现象：生成白色沉淀，后又迅速转变为灰绿色，最后生成红褐色 ③为了防止滴加NaOH时带入空气,可将吸收NaOH的长滴管伸入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液. ④为了防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量煤油或其它密度比水小但不溶于水的有机物以隔绝空气. 化学方程式： FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓+Na2SO4 Fe2++ 2OH -= Fe(OH)2↓（白色） 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3（红褐色）
铁、铜及其化合物重要方程式汇总
金属及其化合物重要方程式汇总（三）铁、铜及其化合物 1、铁与非金属单质反应： (1) Fe在纯O2中燃烧：化学方程式：； (2) Fe与S的反应：化学方程式：； (3) Fe与Cl2点燃：化学方程式：； (4) Fe与I2的反应：化学方程式：； 2、铁与水反应： (1)与水蒸汽反应：化学方程式：； (2)常温下，铁与水不起反应，但潮湿的空气里形成原电池，铁易被腐蚀，最终形成铁锈。 原电池反应： 负极： 正极： 总反应： 后续反应： 3、铁与酸反应： (1)与非氧化性酸 ①铁和稀盐酸：化学方程式：； ②铁和稀硫酸：化学方程式：； 离子方程式：； (2)与氧化性酸（与浓硫酸、稀硝酸、浓硝酸） ①常温下，浓硫酸和浓硝酸会使、钝化，加热反应。 ②铁与浓硫酸：化学方程式：； ③铁与足量浓硝酸：化学方程式：； 离子方程式：； ④少量铁与稀硝酸：化学方程式：； 离子方程式：； ⑤过量Fe与稀硝酸：化学方程式：； 离子方程式：； 4.铁与盐溶液反应： (1)铁和氯化铜溶液：化学方程式：； 离子方程式：；(2)除去FeCl2溶液中的FeCl3：化学方程式：； 离子方程式：；
5.Fe3O4粉末和稀盐酸：化学方程式：； 离子方程式：； 6. CO还原磁性氧化铁（工业炼铁）：化学方程式：； 7. CO还原氧化铁（工业炼铁）：化学方程式：； 8. 氧化铁和Al做铝热剂的铝热反应：化学方程式：； 9.向FeCl2溶液中通Cl2：化学方程式：； 离子方程式：； 10. 向Fe(NO3)2溶液中滴加稀硝酸：化学方程式：； 离子方程式：； 11.向硫酸亚铁溶液滴加过量氨水，生成白色沉淀，迅速变灰绿色，最终变成红褐色： 生成白色沉淀化学方程式：； 离子方程式：； 白色沉淀迅速变灰绿色最终变成红褐色，化学方程式_______________________________ 12.用氯化铁溶液制作铜制印刷电路板： 化学方程式：； 离子方程式：； 13.Fe3+和I-不能大量共存，离子方程式_____________________________________________ 14. Fe3+和S2-不能大量共存，离子方程式____________________________________________ 15.Fe3+的检验： （1）常用硫氰化钾溶液：离子方程式：； （2）高浓度时加氢氧化钠溶液：离子方程式：； 16.Fe2+的检验： （1）常用：先滴加硫氰化钾溶液，观察后，再加氯水： 现象：； 化学方程式：①； ②； 离子方程式：①； ②； （2）高浓度时可以加氢氧化钠溶液： 现象：； 化学方程式：①； ②； （3）当Fe2+和Fe3+共存时，用酸性高锰酸钾，现象是_______________________ 配平离子方程式：Fe2+ + MnO4- + H+ = Fe3++ Mn2+ + H2O
高考化学 专题三第二单元第二课时 铁、铜及其化合物的应用说课稿
高考化学专题三第二单元第二课时铁、铜及 其化合物的应用说课稿 一、说教材 1、教材简析在人类认识的金属元素中，铁、铜是较早被人类认识、对人类社会的发展起到重要作用的两种金属。本单元的知识体系打破了以往元素化合物知识学习中的“结构制备—用途”的窗同模式，而是从人民熟悉的这些元素及其化合物在生产生活中的应用事例着手，引发学生对“他们在自然界如何存在？人类如何获取这些物质”的思考，进而产生探究的欲望。这样安排的目的，是为了使学生在更广阔的视野下，认识在生产生活中有广泛应用的元素及其化合物的相关知识，了解化学在资源的利用和保护中的意义和作用，认识化学与人类生活的密切关系，培养学生运用化学知识解释与解决与化学有关的社会问题的能力，形成正确的情感态度和价值观，增强社会责任感。在本单元有关铁、铜及其化合物知识的教学中，应注意把实验的主动权交给学生，引导学生从实验中发现新问题，设计新实验，解决新问题，将探索引向深入。在实验探究中，要引导学生正确的确定实验目的，减少实验的盲目性，加强对实验结果的分析归纳，提高实验的有效性。本单元的第一部分从铁、铜的村和提取着手，介绍了它们的冶炼方法，回顾比较了铁、铜及其化合物的相关性质，并通过
实验探究掌握不同价态的铁元素之间的转化，使学生对铁、铜及其化合物的性质的认识更完整、更系统。 2、学习目标： 1、了解铁、铜的物理性质。 2、掌握铁、铜的化学性质。 3、掌握的Fe2+、Fe3+的检验方法。 4、通过演示实验，培养学生的观察能力。 5、培养学生分析问题的方法，提高综合运用知识的能力。 6、通过实验现象的观察和总结，培养学生事实求是的科学精神。 3、学习重点：铁、铜的化学性质。Fe2+、Fe3+的检验方法学习难点：铁、铜的化学性质 4、学习方法：实验探究法、讨论法、教师讲授法 二、说教法本单元“从自然界获取铁和铜”的教学，可从人类认识利用金属的历史引入，通过对铁、铜的存在、发现、获取的分析、比较，了解它们的性质的差异。如铁、铜的冶炼可以运用比较的方法展开，比较铁、铜的冶炼的相似和相异的方面，比较的内容可以由学生来确定（如原理、反应条件、还原剂的选择等），以提高学生比较、分析和解决问题的能力。 对于铁、铜及其化合物的性质的探究可以从三个方面着手：（1）引导学生从生活常识发现两者在性质上的差异：（2）从学生已有的金属及其化合物的旧知识迁移得出铁、铜可能具有的化
高一化学：铁铜及其化合物的应用
《铁、铜及其化合物的应用》教学设计 【课程标准】 《普通高中化学课程标准（实验）》对本节内容的要求是：根据生产、生活中的应用实例或通过实验探究，了解铁、铜等金属及其重要化合物的主要性质，能列举合金材料的重要应用；了解Fe3+的氧化性，认识Fe3+和Fe2+之间的相互转化（Fe3+和Fe2+之间的相互转化仅限于Fe3+分别与Fe、Cu的反应，以及Fe2+与Cl 2的反应）；初步学会Fe3+等常见离子的检验方法。 【教材分析】 本节内容选自苏教版化学必修（1）专题三第二单元第二部分，主要内容包括：铁铜的物理性质和化学性质，Fe2+与Fe3+的性质、转化以及铁铜化合物的应用。在教学中应注意把实验的主动权交还给学生，引导学生从实验中发现问题，设计实验方案，解决新问题，将探索引向深入。并启发学生运用已学的氧化还原的观点理解Fe2+与Fe3+转化的实质，用离子方程式表示反应过程。通过生产、生活中的应用实例和实验探究，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。从而使学生对铁、铜及其化合物的性质的认识更完整、更系统，更重要的是让学生认识化学与人类生活的密切关系，进一步掌握元素化合物知识研究的一般方法，感受化学的魅力。 【学生分析】 铁、铜是人类使用最早、最广泛的两种金属，在初中时学习的“铁、铜的物理性质、化学性质（与氧气、酸、盐等）”等，高中已学习了“氯气与铁、铜的反应”，同时学生对“物质的分类”“氧化还原反应”、“离子反应”等知识有了一定的认识，另外在“研究物质实验方法”、“氯、溴、碘及其化合物”、“钠、镁、铝及其化合物”等知识的学习和研究过程中学生也具备一些探究、设计简单实验的能力，特别是逐步形成了发现问题、提出问题、讨论探究、解决问题的基本方法。 【教学目标】 （1）知识与技能 ①了解铜、铁等金属及其重要化合物的主要性质； ②了解Fe3+的氧化性，认识Fe2+和Fe3+的性质及其相互转化的途径； ③初步学会用化学方法鉴别Fe2+和Fe3+。
铜离子配合物的合成及应用.
铜离子配合物的合成及应用 吴天昊袁航张俊焦卓浩唐琦王琪席鑫张存忠次仁旺加 中南大学化学化工学院应用化学1301班 指导老师张寿春 摘要：铜元素是普遍存在于动植物中的生命必需的微量元素之一，在生命过程中起着重要作用。许多金属酶和金属蛋白的活性部位均含有双核铜(Ⅱ)结构单元。此外，铜的配位点较多，有很好的配位性能，能够跟绝大多数配体形成铜配合物，使得铜在配位催化上的研究更加方便。铜配合物在催化、光电材料等方面的应用逐渐成为研究重点。本文介绍了一些配合物的常用合成方法并对铜离子配合物的应用前景作出了介绍与展望。 关键词：配位化学；金属配合物；铜离子；合成方法；光学应用；医学应用 1.引言 近年来．由于金属配合物在日常生活和工业上都有广泛的应用，尤其过渡金属对探索和研究药物分子抗菌、抗肿瘤的作用机制具有重要意义。在催化、光学材料以及电学材料等方面具有新型功能的金属配合物的研究也受到人们的广泛关注。铜元素在动植物中是普遍存在的，它是生命必需的微量元素之一，在生命过程中起着重要作用。许多金属酶和金属蛋白的活性部位均含有双核铜(Ⅱ)结构单元．铜化合物具有多变的配位结构和活化小分子的催化特性，常被用作双取代过氧化物分解的催化剂。此外，铜的配位环境易于调变，结构的易变性导致合成了多种单核或多核的铜配合物。铜配合物以其独特的性能、结构优势，在催化、光电材料等方面的应用逐渐成为研究重点。我国的铜资源丰富，分布广泛，铜的开采技术也相当成熟，因此，获取铜的成本并不高，这为铜在配位化学各领域中的应用提供了先决条件。 2.铜离子配合物简介 铜是人类发现最早的金属之一，是人类广泛使用的一种金属，属于重金属，电子排布式：1s22s22p63s23p63d104s1 最常见的价态是+1和+2。铜的配位环境易于调变，结构的易变性导致合成了多种单核或多核的铜配合物。 2.1 Cu(I)配合物 中心离子为一价铜离子的单核配合物称为Cu(I)配合物。Cu(I)的核外电子排布为d10，d轨道填充电子全满使铜原子的电荷排布趋于对称。为维持该对称，亚铜配合物倾向于四面体构型。配体位于四面体的顶点，彼此远离并降低静电排斥。
铁铜及其化合物
铁铜及其化合物 一、铁铜单质 1、被氧化 Fe Cu 2、腐蚀 Fe Cu 3、Fe与水蒸气 如何检验产物中的H2？ 如何检验产物中的Fe3O4？ 4、铜的溶解 （1）溶于强氧化性体系
（2）Cu+H2SO4（稀） （3）络合作用促进 例：工业制硫酸铜的方法很多。 ①方法一、用浓硫酸和铜制取硫酸铜。该反应的化学方程式是 __________________________________，此法的最大缺点是___________________。 ②方法二、用稀硫酸、铜和氧化铁制取硫酸铜，生产的主要过程如下图所示： 稀硫酸、铜和氧化铁反应的化学方程式是_____________________________________；向混合溶液中通入热空气的反应的离子方程式是_______________________________；由滤液得到无水硫酸铜的实验操作是________________________________________。
二、铁铜的离子 1、离子的颜色 [Cu(H2O)4]2+[Fe(H2O)6]3+ [Cu(NH3)4]2+Fe(SCN)3 [CuCl4]2-[Fe(CN)6]3- [Cu(NO2)4]2-[Fe(C6H6O)6]3- 2、关于CuCl2溶液的颜色： 三、铁铜化合物的制备、性质 1、Fe(OH)2的制备 例：某同学设计了一种用电解法制取Fe(OH)2的试验装置如图．通电后，溶液中产生白色沉淀，且较长时间内不变色，下列说法中正确的是（） A．电源中a为正极，b为负极 B．电解池中电解液可以是NaOH溶液但不能是NaCl溶液 C．A、B两端都必须使用铁作电极 D．A电极发生的反应为：2H2O+2e-═H2↑+2OH-
铁和铜及其化合物知识点
铁及其化合物知识点 一．物理性质：银白色，具有金属光泽；质地较软，有良好的导电性、延展性。密度7.86 g/cm3,熔沸点较高。 位置：第四周期，第Ⅷ 族 二．化学性质：1.与非金属反应 1)Fe+S （I 2） FeS （FeI 2） 2)4Fe+3O 2 2Fe 3O 4 3)2Fe+3Cl 2(Br 2) 2FeCl 3 弱氧化剂 Fe 3+、H +、I 2、S 、铁后的金属阳离子（置换）… Fe 2+ Fe 3+ 2.与水反应 3Fe + 4H 2O(g) Fe 3O 4 + 4 H 2 ↑(置换) 注意：铁在常温下不会和水发生反应，但在水和空气中O 2和CO 2的共同作用下，铁却很容易被腐蚀(生锈/电化学腐蚀) 3 与酸反应 1）与非氧化性酸反应 Fe +2H + == Fe 2+ + H 2 2)与氧化性酸反应 a ）常温下，铁在冷浓硫酸，浓硝酸中发生钝化 b ）与浓硫酸反应：2Fe +6 H 2SO 4(浓） Fe 2(SO 4)3 +3SO 2 +6 H2O c)与稀硝酸反应：①当Fe 少量时，离子方程式为：Fe + 4H + + NO 3－== Fe 3++NO↑+2H 2O ②当Fe 过量时，，离子方程式为：3Fe+8H ++2NO 3－== 3Fe 2++2NO↑+4H 2O ③当1:4＜n( Fe) :n (HNO 3)＜3:8 时，此情况下，Fe 3+ 和Fe 2+ 共存。 4.与盐溶液反应 2Fe 3++ Cu = 2Fe 2++ Cu 2+ Fe + 2Fe 3+ = 3 Fe 2+ Fe + Cu 2+ = Fe 2+ + Cu 三、铁的化合物
苏教版高中化学必修一《铁铜及其化合物的应用》教案-新版
第2单元课时2铁、铜及其化合物的应用 一、学习目标 （1）复习巩固已学的铁、铜的物理及化学性质；学习铁、铜的新的化学性质；学会用图示方法自主构建铁的不同价态相互转化的关系。 （2）采用实验探究的方法，掌握Fe3+、Fe2+的性质及相互转化条件，体验自主实验探究过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。 （3）认识化学与人类生产、生活的密切关系。体会铁、铜及其化合物的使用对人类生产、生活及人类身体健康的重要作用。 二、教学重点与难点 教学重点：铁、铜及其化合物的性质，Fe3+与Fe2+的相互转化。 教学难点：Fe3+与Fe2+的相互转化。 三、设计思路 主要采用师生共同讨论、归纳知识与学生实验探究相结合的教学模式，通过回顾前面学习的知识来比较铜与铁性质上的异同，找出铁、铜反应后产物的不同与氧化剂强弱的规律，并通过实验探究Fe2+、Fe3+的性质以及Fe2+、Fe3+的相互转化关系，从而帮助学生构建“铁三角”关系。 四、教学过程 【播放】古代的铁和铜制品。(ppt2、3) 【设问】古代的时候，人们已经知道利用铁和铜制作各种物品了。提起“铁”，大家对它的第一感觉是什么？ 【引导】虽然铁外表看起来是黑色的，其实，纯铁是银白色的，质软的。 【展示】一块铜片、一块铁片（用砂纸打磨过）、一小瓶铁粉。 【提问】根据实物和我们生活中铁、铜的应用，归纳下铁铜的物理性质。 【讨论投影】一．单质的物理性质：（ppt4） 纯净的单质铁为银白色，有良好的延展
【提问】在前面的学习中，我们已经了解了铁、铜与其他物质发生的一些反应，请你归纳一下这些反应。 【投影】（ppt5） 二．单质的化学性质： 【设问】分析铁和铜分别与盐酸、氯气等反应的实验现象和产物，你有何发现?【引导】请同学们从氧化还原反应的角度去思考：铁反应产物的化合价与什么因素有关？ 【小结】（ppt6） 1．Fe、Cu在一定条件下可以与某些酸、非金属单质、某些盐溶液、某些还原剂等发生反应，在反应中充当还原剂。铜在反应中一般转化为+2价的铜的化合物，铁在反应中可以转化为+2和+3价的铁离子。 2．反应后的产物的价态与氧化剂的强弱有关，铁与氧化性较弱的氧化剂（如盐酸、硫酸铜溶液等）反应转化为亚铁的化合物，铁与氧化性较强的氧化剂（如氯气、浓硝酸、稀硝酸溶液等）反应转化为铁的化合物。 【讲述】铁元素是维持生命活动不可缺少的微量元素，虽然人体中通常只含有3～5g铁元素，但铁元素在人体中却发挥着重要作用。目前缺铁性贫血的发生率很高，患者吃什么药呢？ 【图片展示】市售补血剂。（ppt7） 【提问】补血剂补充的是Fe2+还是Fe3+呢？怎么来检验呢？要回答这个问题，我们要先要解决这个问题：Fe2+和Fe3+之间互相可以转化，怎样设计实验来证实？(ppt8)
【最新】 两个结构新颖的铜(II)混配配合物的 模板(范本)
两个结构新颖的铜(II)混配配合物的 合成、结构及稳定性研究* 程子豪李维嘉冯明昊谭海彬邓德安指导老师：XXX周晓华 1 前言 铜是生物体中必需的微量营养元素之一。作为多种金属酶和金属蛋白的活性中心与主要成分，铜在维持生物体的新陈代谢方面起着重要媒介作用。 在大多数情况下，微量金属元素在生物体内并不是以自由离子的形式存在，而是与生物配体结合形成多元混配配合物。[1] 氨基酸作为蛋白质的基本结构单元或构件分子，是一类重要的小分子生物配体。铜与氨基酸形成的配合物是一种具有多种生物功能的物质，一直受到人们的关注。[2]，[3] 这类化合物具有抗癌，消炎，杀菌等生物活性，不但治疗疾病效果好，而且还具有营养功能，并能增强动物的免疫力。[4] Schrauzer 等人在关于铜配合物抗癌作用的报告中指出：XXX用金属及配合物进行抗癌和防止肿瘤的恶变将是一条新的途径，[5] 人们根据Cu(Ⅱ)离子在软硬酸碱中的地位及其生物无机特性，预言铜离子配合物很有希望成为抗癌剂。[6] 在我国川西北地区土壤和饮水中铜含量偏低，食管癌和支气管癌发病率较高，因此，研究此类化合物的作用具有重要意义。 1,10-邻菲咯啉(Phen)及2,2'-联吡啶(Bpy)是重要的芳香N碱。Phen和它的衍生物对某些肿瘤有较强的抑制作用，且与铜配位后其抗肿瘤性大大增强，而且配合物（Cu-Phen）脂溶性增强，提高了对细胞膜的通透性，因此研究Cu与Phen和α-氨基酸形成的混配配合物的成键性质可为研究抗肿瘤试剂与肿瘤细胞相互作用本质以及筛选抗癌药物提供有用信息。同时氨基酸—Cu—Phen/Bpy三元配合物体系可以作为酶—金属离子—底物的模型化合物，研究这类模型化合物对理解金属酶催化生化过程有重要的意义。[7] 目前此方面的研究多集中在溶液体系，而对固体方面的研究不多。 [8-12] 本文合成了Phen—铜(Ⅱ)—缬氨酸(L-Val)和Bpy—铜(Ⅱ)—精氨酸(L-Arg)的三元混配配合物：XXX(1) [Cu(Phen)(L-Val)(H2O)] ·ClO4和(2) [Cu2(Bpy)2(L-Arg)2(ClO4)2]2n，运用红外光谱、紫外-可见光、摩尔电导率和X-ray衍射分析对其结构进行了表征，并测定了该配合物在水溶液中的稳定性，此方面的研究尚未见报道。 2 实验部分 2.1主要试剂与仪器1 Cu（ClO4）2·6H2O由CuO与浓HClO4制备，L-缬氨酸（L-Val），L-精氨酸(L-Arg)（上海佰奥生物科技有限公司）为生化试剂，1，10－邻菲咯啉(Phen)（广州化学试剂厂）纯度>99.0%，2，2’－联二吡啶(Bpy)（北京市昌平石鹰化工厂）为分析纯，甲醇（广州市东红化工厂）为分析纯，其余试剂均为分析纯。 *本作品获第六届“挑战杯”广东省大学生课外学术科技作品竞赛全国三等奖