氢氧化亚铁的制备.ppt

1 第三章金属元素及其化合物 第三节铁铜及其化合物 2 考纲要求1 掌握Fe在周期表中的位置 结构特点 主要化学性质2 掌握铁的氧化物 氢氧化物的主要性质3 掌握Fe Fe2 Fe3 的相互转化 并能正确写出有关的氧化还原反应的离子方程式4 掌握Fe2 Fe3 的检验方法5 了解炼铁和炼钢的原理6 了解铜及其重要化合物的性质 3 金属概述 金属晶体是由金属阳离子和自由电子组成 其中自由电子并不属于某个固定的金属阳离子 而可以在整个金属中自由移动 2 金属的性质特点 常温下 单质都是固体 汞 Hg 除外 大多数金属呈银白色 有金属光泽 但金 Au 色 铜 Cu 色 铋 Bi 色 黄红微红 1 金属晶体的特点 4 熔沸点高 硬度大 但不同金属熔沸点 硬度差别较大 良好的导电性 分析原因 金属中存在着大量的可自由移动的电子 良好的导热性 分析原因 通过自由电子和金属阳离子的相互碰撞传递热量 良好的延展性 金 铂 金属单质在化学反应中只作还原剂 在化合物中金属元素只显正价 当金属受到外力作用时 金属内原子层之间容易作相对位移 金属发生形变而不易断裂 因此 金属具有良好的变形性 5 3 金属的分类 按颜色 黑色金属 FeCrMn 有色金属 除以上三种金属以外 按密度 轻金属 4 5g cm3NaMgAl 重金属 4 5g cm3ZnCuFe 按含量 常见金属 FeCuAl 稀有金属 锆 钒 钼 根据以上分类 金属铁属于 金属 黑色 重 常见 6 4 合金 由两种及以上的金属 或金属与非金属 熔合在一起形成的具有金属特性的物质 一般说 合金的熔点比其成分金属都低 而硬度 韧性等往往有其它金属所不具备的独特性质 定义 如 纯铁的硬度很小而钢的硬度较大 如 青铜 黄铜 钢 生铁 钠钾合金等 青铜是以锡为主要合金元素的铜合金 黄铜是以锌为主要合金元素的铜合金 性质特点 7 合金的分类 1 铁合金 铁合金 按组成元素分类铁合金和非铁合金 根据含碳量的高低 生铁 钢 低碳钢 合金钢 铸造生铁 灰口铁 炼钢生铁 白口铁 碳素钢 中碳钢 高碳钢 在碳素钢中加入铬锰钨镍钼钴硅等合金元素 2 4 3 0 03 2 球墨铸铁 0 3 0 3 0 6 0 6 由于组成不同 导致在性能 应用上均不同 具有各种不同的优良性能 8 2 铜合金 铜合金 黄铜 青铜 白铜 含CuZn 耐腐蚀 耐磨 可塑性强 硬度较小 含CuSnPb等 硬而脆 强度大 含NiZn 少量Mn 制酒具等 3 铝合金 密度小 强度大 合金的成分不同 其性质也不相同 如果改变某一合金元素的含量 合金的性质也会发生改变 9 5 金属的冶炼 自然界中的金属大都以化合态存在 用化学的方法把化合态的金属变成游离态 要考虑的问题 矿石的富集 合适的冶炼方法 如何精炼 钾石盐石灰石菱镁矿铝土矿赤铁矿软锰矿闪锌矿方铅矿辉铜矿KClCaCO3MgCO3Al2O3Fe2O3MnO2ZnSPbSCu2S 10 电解法 热还原法 热分解法 不同金属冶炼方法的选择 KCaNaMgAlZnFeSnPb H CuHgAg Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 Cr2O3 2Al 2Cr Al2O3 WO3 3H2 W 3H2O 高温 铝热法炼难熔金属 火烧孔雀石炼铜 氢气还原制钨 2Al2O3 4Al 3O2 MgCl2 Mg Cl2 熔融 铝土矿中炼铝 2HgO 2Hg O2 2Ag2O 4Ag O2 朱砂矿 HgS 炼丹 高炉炼铁 加热 通电 海水中提取镁 MnZnCrFeNiSnPb H 金属的冶炼 11 常见的铁矿石 磁铁矿 Fe3O4 赤铁矿 Fe2O3 褐铁矿 Fe2O3 nH2O 黄铁矿 FeS2 菱铁矿FeCO3 一 铁和铜的获取和应用 12 常见的铜矿石 黄铜矿 CuFeS2 蓝铜矿 Cu3 CO3 2 OH 2 孔雀石 Cu2 OH 2CO3 毛赤铜矿 Cu2O 斑铜矿Cu5FeS4 辉铜矿Cu S 13 二 铁铜的物理性质 1 银白色 有金属光泽 2 具有良好的延展性 3 是电和热的良导体 4 密度是7 86g cm35 熔点15350C 沸点是27500C特性 能被磁体吸引 具铁磁性 建材 炊具 铸件 作催化剂 制具有特性的铁合金 制磁铁等 1 纯铜呈紫红色 2 熔点1083 4 沸点2567 3 密度8 92g cm3 质软 4 具有良好的延展性 5 具有良好的导热 导电性 广泛用于电气工业 制铜合金 作微量元素肥料 作各种仪表的零件 14 思考 1 铁在地壳中的含量 2 Fe Fe2 Fe3 的结构特点 3 铁在周期表中的位置 O Si Al Fe Ca 第四周期 族 单质铁 铁原子结构示意图 一 铁的位置及原子结构 15 二 铁单质的性质 铁是比较活泼的金属单质 在化学反应中通常作还原剂 体现比较强的还原性 纯净的铁有抗腐蚀性 3 铁的化学性质 银白色 质软的重金属 黑色金属 熔点1500 以上 热和电的良导体 能被磁铁吸引 也将被磁化 在地壳中以化合态形式存在 只有在陨石中有游离态铁 2 物理性质 1 存在 16 1 与非金属反应3Fe 2O2 Fe3O42Fe 3Cl2 2FeCl3Fe I2 FeI2Fe S FeS 2 与水反应3Fe 4H2O 气 Fe3O4 4H2 点燃 高温 3 与酸反应Fe 2H Fe2 H2 稀硫酸或盐酸 Fe 4HNO3 稀 Fe NO3 3 NO 2H2O3Fe 过量 8HNO3 稀 3Fe NO3 2 2NO 4H2O2Fe 6H2SO4 Fe2 SO4 3 3SO2 6H2O 热浓硫酸 Fe遇浓硫酸 浓硝酸常温下钝化 4 与盐溶液反应Fe 2Fe3 3Fe2 Fe Cu2 Fe2 Cu 17 1 下列关于Fe的叙述正确的是 A 铁能被磁铁吸引 但纯铁易锈蚀B 人体内的血红蛋白中含有铁元素C 铁位于周期表中第四周期第 B族D 铁能在O2中剧烈燃烧 但不能在水蒸气中燃烧E 铁与HNO3反应的产物只能是Fe NO3 3 BD 2 向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉 反应结束后 下列结论不可能出现的是 A 烧杯中有铜无铁B 烧杯中有铁无铜C 烧杯中铁 铜都有D 烧杯中铁 铜都无 B 18 1 铁的氧化物 三 铁的重要化合物 化学式 化学名 俗名 色态 溶解性 化合价 与H 反应 氧化还原性 FeO Fe3O4 Fe2O3 氧化亚铁 四氧化三铁 三氧化二铁 磁性氧化铁 铁红 黑色粉末 黑色晶体 红棕色粉末 难溶于水 难溶于水 难溶于水 2 3 2 1 3 3 2 3 FeO 2H Fe2 H2O Fe3O4 8H Fe2 2Fe3 4H2O Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 被还原 高温下 C H2 CO Al 被氧化 O2 HNO3 浓H2SO4 被还原 高温下 C H2 CO Al 被还原 高温下 C H2 CO Al 被氧化 HNO3等 19 1 下列几种类推的结论中正确的是 D 20 2 FeO Fe2O3 Fe3O4组成的混合物 经测定 Fe和O的质量比为21 8 则混合物中FeO Fe2O3 Fe3O4的物质的量之比为 A 1 1 1B 1 2 3C 3 3 4D 1 3 4 AC 21 Fe OH 3 3H Fe3 3H2O2Fe OH 3 Fe2O3 3H2O 2 铁的氢氧化物性质比较 Fe OH 2 2H Fe2 2H2O 1 弱碱性2 还原性3 热不稳定性 1 弱碱性2 热不稳定性 沉淀颜色由白色 灰绿色 红褐色 白色絮状 不溶于水 红褐色胶状 不溶于水 Fe OH 3 Fe OH 2 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 可溶性碱与亚铁盐溶液反应Fe2 2OH Fe OH 2 可溶性碱与铁盐溶液反应Fe3 3OH Fe OH 3 22 思考1 制取Fe OH 2并使之能久存 可采取的操作有 加入一些植物油 溶解FeSO4配成溶液 把蒸馏水加热煮沸并密封冷却 加入少量铁屑 加入少量CCl4 向FeSO4溶液中滴入足量氨水 把盛有氨水的滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水 其中必须进行的操作及其正确顺序是 A B C D 专题Fe OH 2制备 B 23 方法一 直接滴加法 24 方法二 微型混合法 1 将右边注射器中的NaOH溶液推入左边注射器 可观察到的现象是 2 若拔去连接管 将有白色沉淀的注射器抽入空气 振荡 则可观察到的现象是 有白色絮状沉淀生成 白色沉淀迅速转变为灰绿色 最后变为红褐色 其化学方程式为 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 25 方法三 集气排液法 如何操作才可制备较纯的Fe OH 2 26 右图中 当容器A中的反应开始后 若分别进行下列操作 请回答有关问题 1 若弹簧夹C打开 B容器中有什么现象 2 若弹簧夹C一直关闭 容器A中的反应还在进行时 B容器中有什么现象发生 写出B容器中有关化学方程式 容器B中的导管口有气泡冒出 开始时容器B中的导管口有气泡冒出 弹簧夹关闭后容器A中溶液进入容器B 有白色沉淀生成 容器A中溶液进入容器B有白色沉淀生成 沉淀迅速变为灰绿色 最后变为红褐色 2NaOH FeSO4 Fe OH 2 Na2SO4 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 3 若先打开弹簧夹C一段时间 容器A中的反应还在进行时 再关闭弹簧夹C一会儿 B容器中有什么现象发生 27 方法四 电解法 如何设计电化学装置制备较纯的Fe OH 2 28 由于Fe OH 2极易被氧化 所以通常用电解法制纯净的Fe OH 2 两电极的材料分别为石墨和铁 如图所示 1 a电极材料为 电极反应式为 2 电解液c可以是 填编号 A 纯水B NaCl溶液C NaOH溶液D CuCl2溶液3 d为苯 其作用为 在加入苯之前 对c应作何简单处理 4 若c为Na2SO4溶液 当看到白色沉淀后 再反接电源 除看到冒气泡外 另一明显现象是 Fe Fe 2e Fe2 BC 隔绝氧气 防氧化 加热一段时间 赶走溶解的氧气 白色沉淀 灰绿色 红褐色 29 绿矾 FeSO4 7H2O 制法 铁屑加稀硫酸 浓缩 冷却 绿色晶体 用途 分析化学上常用作还原剂 制蓝黑墨水 染料 杀虫剂等 三氯化铁 FeCl3 制法 铁屑与氯气直接反应2Fe 3Cl2 2FeCl3或Fe HCl再通Cl2 浓缩 冷却 FeCl3 6H2O问1 向FeCl3溶液中投入镁粉 可能发生的反应有 问2 Fe3 能使淀粉 KI试纸变蓝 写出反应离子方程式 3 亚铁盐和铁盐 30 FeCl3的 四性 1 离子性 Ag Cl AgCl 2 氧化性 2Fe3 2I 2Fe2 I2 3 水解性 2Fe3 3CO32 3H2O 2Fe OH 3 3CO2 4 络合性 Fe3 6C6H5O Fe C6H5O 63 1 已知FeCl3的熔点为555K 沸点为588K 易溶于水 也易溶于乙醚 丙酮等有机溶剂中 据此分析 FeCl3应属于 型化合物 2 常温下 1mol L的FeCl3水溶性显 性 离子反应方程式为 3 常温下 有没有pH 7的FeCl3水溶液 化学实验室中应如何保存存FeCl3溶液 共价 酸 Fe3 3H2OFe OH 3 3H 加少许浓盐酸抑制水解 31 直接观色 与KSCN 与苯酚 反应显色 与铜片 与淀粉KI试纸 鉴别方法 浅绿色 棕黄色 血红色 不显红色 不显紫色显紫色 无明显现象 Cu被腐蚀溶液变绿色 试纸不变蓝试纸变蓝色 利用沉淀反应与OH 作用 白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色 立即产生红褐色沉淀 利用Fe3 的氧化性 4 Fe2 和Fe3 的检验方法 32 Fe Fe2 Fe3 1 2 3 4 5 6 弱氧化剂 H Cu2 S I2 Fe3 等 强氧化剂 Cl2 Br2 HNO3等 Cl2 Br2 HNO3 O2等 Zn Fe Cu HI等 Zn H2 Al C等 Zn CO Al等 铁三角 33 Fe2 和Fe3 的比较 34 2 铁的冶炼 原料 C O2 CO2 CO2 C CO CO Fe2O3 Fe CO2 设备 高炉 铁矿石 焦碳 空气 石灰石等 原理 制备还原剂 氧化还原 产物 生铁 除碳 钢 35 1 FeFe2 弱氧化剂 H Cu2 S I2 Fe3 等 Fe 2H Fe2 H2 Fe Cu2 Fe2 Cu Fe S FeS Fe I2 FeI2 Fe 2Fe3 3Fe2 2 FeFe3 强氧化剂 Cl2 Br2 KMnO4 HNO3等 2Fe 3Cl2 2FeCl3 2Fe 3Br2 2FeBr3 Fe 4HNO3 稀 Fe NO3 3 NO 2H2O2Fe 6H2SO4 浓 Fe2 SO4 3 3SO2 6H2O5Fe 3MnO4 24H 5Fe3 3Mn2 12H2O 36 3 Fe2 Fe3 Cl2 Br2 KMnO4 HNO3 O2等 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 2Fe2 Br2 2Fe3 2Br 5Fe2 MnO4 8H 5Fe3 Mn2 4H2O3Fe2 4H NO3 Fe3 NO 2H2O 4 Fe3 Fe2 Zn Fe Cu H2S HI SO2 2Fe3 Zn 不足 2Fe2 Zn2 2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 2Fe3 H2S 2Fe2 2H S 2Fe3 2HI 2Fe2 2H I22Fe3 SO2 2H2O 2Fe2 4H SO42 37 5 Fe2 Fe Zn H2 Al C CO等 Fe2 Zn Fe Zn2 FeO H2 Fe H2O3FeO 2Al 3Fe Al2O32FeO C Fe CO2 高温 高温 高温 6 Fe3 Fe Zn CO Al等 2Fe3 3Zn 过量 2Fe 3Zn2 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2Fe2O3 2Al 2Fe Al2O3 高温 高温 38 1 将Fe投入过量盐酸中 再加入下列物质 会有三价铁生成的是 A H2SO4B 氯水C Zn NO3 2D CuCl2 BC 2 14gFe粉完全溶于1L某稀硝酸中 恰好完全反应 放出NO气体后 得到1L溶液 所得溶液比原稀硝酸增重8g 则 所得溶液中金属离子的物质的量浓度 稀硝酸的物质的量浓度 提示 本题关键是Fe价态的确定 生成NO 14g 8g 6g 合0 2mol 共得到0 6mol电子由电子守恒判断Fe价态 同时有 2 3价 c Fe2 0 15mol L c Fe3 0 1mol L 作氧化剂的硝酸为0 2mol 作酸的硝酸有 0 15 2 0 1 3 mol 所以c HNO3 0 8mol L 39 3 A B C是中学化学中常见的三种元素A和B的单质在常温 常压下为气态 C单质为固态 甲乙丙为三种常见的化合物 它们各由两种元素组成 这些化合物和单质间存在如下图所示的关系式 其中反应 是在溶液中进行的 1 的反应中属于化合反应的是 2 写出下列单质和化合物的化学式 B 甲 乙 H2 FeCl2 FeCl3 3 若反应 不是在溶液中进行的呢 3 A为O2 B为H2 C为碳 甲为CO 乙为CO2 40 铁及其化合物相互转化关系网 41 元素周期表 铜在周期表中的位置及其原子结构 29Cu铜3s23p63d104s1 42 1 在周期表中位置 第四周期IB族 最外层只有一个e 颜色 红色 紫红色 金属 质软 密度 8 92g cm3 熔点 1083OC沸点 2582OC导电性 热和电的良导体 仅次于Ag 2 物理性质 价态 1 不稳定 2 稳定 铜及其化合物 3 存在 游离态 自然铜 化合态 黄铜矿CuFeS2 辉铜矿Cu2S赤铜矿Cu2O 蓝铜矿2CuCO3 Cu OH 2 43 4 铜的冶炼 Fe Cu2 Fe2 Cu 氧化还原反应置换反应 氧化剂 还原剂 高温炼铜 原料 黄铜矿 Cu2 还原反应 Fe氧化反应 湿法炼铜 古代 电解 精铜 含量99 95 99 98 粗铜 44 1 与非金属反应 加热条件下 Cu Cl2 CuCl2 点燃 棕黄色的烟 溶于水 Cu O2 2CuO2Cu S Cu2S 黑色 2 与酸反应2Cu 4HCl O2 2CuCl2 2H2O2Cu O2 H2O CO2 Cu2 OH 2CO3铜锈 铜绿 Cu 2H2SO4 浓 CuSO4 SO2 2H2OCu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 5 化学性质 45 6 氧化物 CuO 黑色 Cu2O 红色 CuO 碱性氧化物 高温分解 氧化性CuO H2SO4 CuSO4 H2O4CuO 2Cu2O O2 高温 CuO C CO H2 Cu CO2 CO2 H2O Cu2O 酸性条件下的歧化Cu2O H2SO4 CuSO4 Cu H2O 46 7 氢氧化物 Cu OH 2不溶性弱碱 Cu OH 2 H2SO4 CuSO4 2H2O受热易分解 Cu OH 2 CuO H2O检验醛基 2Cu OH 2 R CHO RCOOH Cu2O 2H2O8 铜盐胆矾波尔多液 47 弱氧化性新制氢氧化铜悬浊液反应 红色 配制新制的Cu OH 2悬浊液 2ml10 NaOH 2 CuSO44 8滴 蓝色絮状沉淀 0 5ml乙醛 加热 红色沉淀Cu2O Cu2 2OH Cu OH 2 该反应 可用于鉴定 CHO的存在 在碱性环境中进行 CHO与 Ag NH3 2 OH或Cu OH 2均以物质的量比1 2反应 氧化剂 还原剂 48 几种重要的铜化合物及其转化 Cu2 的检验 向CuSO4溶液中滴加NaOH溶液 Cu OH 2沉淀 然后加入浓氨水 再滴加NaOH溶液 四氨合铜离子 深蓝色 的特征颜色 这个实验可以用来检验铜离子的存在 49 铜及其化合物的相互转化关系 50 巩固练习 J 1 Fe2 在下列溶液中能大量存在的是 A H2O2B NH4NO3和NaHSO4的混合液C KMnO4溶液D 84 消毒液 NaClO E 新制的氯水F NaOH溶液G 浓氨水H KSCN溶液I Na2CO3溶液J pH 1的硫酸溶液 2 下列有关说法正确的是 A 配制FeCl3溶液应加少许HCl和少许Fe粉B 将饱和的FeCl3溶液滴加到沸水中 会形成红褐色的胶体 蒸干溶液并灼烧 得到Fe2O3C 明矾用于饮用水的净化 FeCl3用于工业净水 铁酸钠 Na2FeO4 也是一种很好的净水剂 D FeCl3溶液加入Zn粉 一定有Fe生成 BC 51 3 向铁 铜组成的混合粉末中加入一定量的稀HNO3 充分反应后剩余金属m1g 再向其中加入一定量的稀H2SO4 充分反应后剩余金属m2g 则 m1 m2之间的关系是 A 一定m1 m2B 可能m1 m2C 一定m1 m2D 可能m1 m2 A 4 在烧制砖瓦时 用粘土做成的坯经过焙烧后 铁的化合物转化成 而制得红色砖瓦 若烘热后期从窑顶向下慢慢浇水 窑内会产生大量的 气体 它们把该红色物质还原成黑色的化合物是 同时还原未烧的碳得青色砖瓦 Fe2O3 COH2 FeOFe3O4 52 5 在如图装置中 用NaOH溶液 铁屑 稀H2SO4等试剂制备 1 在试管 里加入的试剂是 2 在试管 里加入的试剂是 3 为了制得白色Fe OH 2沉淀 在试管 和 中加入试剂 打开止水夹 塞紧塞子后的实验步骤是 4 这样生成的Fe OH 2沉淀能较长时间保持白色 其理由是 稀H2SO4 铁屑 NaOH溶液 检验试管 出口处排出H2的纯度 当排出的氢气纯净时 再夹紧止水夹 试管 中反应生成的H2充满了试管 和 形成还原性环境 且外界O2不易进入 53 6 在Na2CO3溶液中滴加少量FeCl3溶液 可能会看到什么现象 为什么 你能写出有关的离子方程式吗 7 在FeCl3溶液中滴加少量Na2CO3溶液 可能又会看到什么现象 分析原因 8 Na2S也是强碱弱酸盐 它和Na2CO3相似 在Na2S水溶液中滴入少量FeCl3溶液会看到什么现象 分析原因 在FeCl3溶液中滴入少量的Na2S溶液 又可能看到什么现象 请给出合理的解释 产生红褐色沉淀 同时有气泡冒出 2Fe3 3CO32 3H2O 2Fe OH 3 3CO2 现象 产生红褐色沉淀同时有气泡冒出 振荡后沉淀可能消失 原因 方程式同上 产生的Fe OH 3溶解于过量的H 中 H 来自为抑制其水解而加入的少量HCl 现象 产生黑色沉淀 有淡黄色浑浊 可能闻到臭鸡蛋味解释 2Fe3 3S2 2FeS S 2Fe3 S2 2Fe2 S S2 2H H2S 54 9 FeCl3溶液中滴加KSCN溶液后 溶液呈现血红色 若再滴入NaCl溶液 溶液颜色几乎不变 而滴入NaF溶液后 溶液颜色却变为无色 请分析原因 Fe3 离子与F 离子能形成非常稳定的配离子 FeF6 3 Fe3 6F FeF6 3 生成的配离子 FeF6 3 稳定性比 Fe SCN 2 更强 55 1 金属单质与水 酸的反应 例 第二主族元素R的单质及其相应氧化物的混合物12g 加足量水经完全反应后蒸干 得固体16g 试推测该元素可能为A MgB CaC SrD Ba极限法例 若1 8g某金属跟足量盐酸充分反应 放出2 24L 标准状况 氢气 则该金属是A AlB MgC FeD Zn平均电子摩尔质量法 BC A 练习 56 例 在FeCl3溶液中加少量Na2S溶液 溶液变浑浊 这时反应的离子方程式是 如果再继续加入Na2S溶液时 则出现黑色沉淀 此时反应的离子方程式是 2 Fe Cu的考查 2Fe3 S2 2Fe2 S Fe2 S2 FeS 57 例 要证明某溶液中不含Fe3 而可能含有Fe2 进行实验操作的顺序有 加入足量氯水 加入足量高锰酸钾溶液 加入少量硫氰化钾溶液 其中顺序正确的是A B C D C 58 例 氧化铜有多种用途 如用作玻璃着色剂 油类脱硫剂等 为获得纯净的氧化铜以探究其性质 某同学用工业硫酸铜 含硫酸亚铁等杂质 进行如下实验 制备氧化铜 步骤I的目的是除不溶性杂质 操作是 步骤 的目的是除铁 操作是 滴加H2O2溶液 稍加热 当Fe2 转化完全后 慢慢加入Cu2 OH 2CO3粉末 搅拌 以控制溶液pH 3 5 加