铁及其化合物.ppt

第三讲铁及其化合物 考点1 铁 铜 1 物理性质铁是银白色金属 铜是紫红色金属 二者都具有良好的导电性 导热性和延展性 其中铁能被磁铁吸引 2 化学性质 2 3 铁是第四周期第 族元素 常见价态是 价和 价 常温下遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化 铜是第四周期第 B族元素 常见价态是 1价和 2价 基础知识 与Cl2反应 现象 产生棕 色的烟 Cu Cl2 CuCl2 现象 通常保持红热 产生棕色的 烟 溶于水呈溶液蓝色 2Fe 3Cl2 2FeCl3 与O2反应 3Fe 2O2四射 生成黑色固体 2Cu O2 Fe3O4 现象 剧烈燃烧 火星2CuO 现象 铜丝表面发黑 与S反应 现象 固体保持红热 生成黑色固体 2Cu S g 与I2反应 Fe I2 Cu2S 现象 铜丝表面发黑 FeI2 Fe S FeS 1 与非金属单质的反应 3Fe 4H2O g Fe3O4 4H2 现象 铁粉表面有黑色固 体产生 生成无色无味可燃性气体 铜通常不与水反应 3 与酸反应 与非氧化性酸反应 Fe 2HCl FeCl2 H2 铜与非氧化性酸不反应 铜与氧化性酸反应 Cu H2SO4 浓 CuSO4 SO2 2H2O 3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O Cu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O 4 与盐溶液反应 2 铁与水的反应 1 铁在空气中形成的氧化膜能否保护内部的铁 答 不能 铁在空气中形成的氧化膜是疏松的 2 过量铁与氯气反应产物是什么 答 不论铁的量多少 与氯气反应产物都是氯化铁 3 16gCu与硫反应转移电子的物质的量是多少 答 0 25mol B项中铁发生钝化 C项中发生反应Fe 2HCl FeCl2 H2 使溶液质量增加 但有气体生成 D项中ZnSO4与Fe不反应 答案 A A 硫酸铁溶液B 浓HNO3C 盐酸D 硫酸锌溶液 解析 A项中发生反应2Fe3 Fe 3Fe2 符合题目要求 增加 但是没有气体产生的是 1 常温下把铁片投入到下列溶液中 铁片溶解 溶液质量 断都正确的是 2 下表中 对陈述 的正确性及其有无因果关系的判 解析 铜表面不能形成致密氧化膜 铜和浓硫酸在常温下反应非常缓慢 但随着反应过程中放热 反应速率会越来越快的 所以不能用铜制容器装浓硫酸 B错误 因为Fe比Cu活泼 所以形成Fe Cu的原电池中 Fe作负极 更容易被氧化生锈 C错误 硫酸铜晶体失去结晶水的过程是化学变化 D错误 答案 A 考点2 铁 铜的氧化物 铁红 磁性氧化铁 黑色 黑色 黑色 红棕色 1 写出Fe3O4与盐酸反应的离子方程式 上存在或曾经存在过水 以下叙述正确的是 答 Fe3O4 8H Fe2 2Fe3 4H2O 2 写出Fe2O3与氢碘酸反应的离子方程式 3 在火星上工作的美国 勇气号 机遇号 探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及硫酸盐的信息 以证明火星 答 Fe2O3 2I 6H 2Fe2 I2 3H2O B 检验从火星上带回来的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤为样品 粉碎 加水溶解 过滤 向滤液中滴加KSCN溶液C 分别还原amolFe2O3所需H2 Al CO的物质的量之 比为3 2 3 D 明矾属硫酸盐 含结晶水 是混合物 解析 A中铝热剂是指能发生铝热反应的物质 不单是指Al和Fe2O3 铝与其他难熔金属氧化物也可称为铝热剂 B中Fe2O3难溶于水 故用该实验方法不能检验该红色物质是否是Fe2O3 D中明矾是结晶水合物 是纯净物 不是混合物 答案 C A 铝热剂就是单指Fe2O3粉和铝粉的混合物 4 已知酸性条件下有如下反应 2Cu Cu2 Cu 由 于反应温度不同 用氢气还原氧化铜时 可能产生Cu或Cu2O 两者都是红色固体 一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证 实验操作和实验现象记录如下 由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是 A CuB Cu2OC 一定有Cu 可能有Cu2OD 一定有Cu2O 可能有Cu 解析 H2还原CuO生成红色固体 可能是Cu和Cu2O中的一种或两种 加入稀H2SO4溶液变蓝和得到红色固体 证明原固体中含Cu2O 而Cu不能证明其有无 答案 D 考点3 铁 铜的氢氧化物 白色 红褐色 蓝色 Fe OH 2 2H Fe2 2H2O Fe OH 3 3H Fe3 3H2O Cu OH 2 2H Cu2 2H2O 3Fe OH 2 10H NO3 3Fe3 NO 8H2O 2Fe OH 3 Fe2O3 3H2O Cu OH 2 CuO H2O 被氧化 加稀硫酸防Fe2 水解 煮 1 氢氧化亚铁溶液露置于空中会发生什么反应 答 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 加少量的还原铁粉防Fe2 沸NaOH溶液 赶走溶解的氧气 胶头滴管将NaOH溶液伸入FeSO4溶液液面以下 防在滴加过程带入氧气 2 氢氧化亚铁极易被氧化 据此试回答以下几个问题 配制FeSO4溶液要注意哪些方面 为什么要煮沸NaOH溶液 在制备氢氧化亚铁时 胶头滴管为什么要伸到液面以下 答 煮沸蒸馏水 赶走水中的溶解氧 配制FeSO4溶液 5 工业上制备氯化铜时 是将浓盐酸用蒸气加热至80 左右 慢慢加入粗制氧化铜粉末 含杂质氧化亚铁 充分搅拌 使之溶解 反应如下 CuO 2HCl CuCl2 H2OFeO 2HCl FeCl2 H2O 是 已知 pH 9 6时 Fe2 以Fe OH 2形式完全沉淀 pH 6 4 时 Cu2 以Cu OH 2的形式完全沉淀 pH在3 4时 Fe3 以 Fe OH 3的形式完全沉淀 除去溶液中的Fe2 可以采用的方法 答案 C B 加纯铜粉 将Fe2 还原出来 C 先将Fe2 氧化成Fe3 再调节pH在3 4 D 通入硫化氢 使Fe2 直接沉淀 解析 根据题给信息 在调节pH由小到大的过程中 使各 离子完全沉淀的先后顺序应是Fe3 Cu2 Fe2 所以应先将 Fe2 氧化为Fe3 再除去 选C A 直接加碱 调整溶液pH 9 6 再挤出氨水 其中必须进行的操作及其正确顺序是 6 制取Fe OH 2并使之能久存 可采取的操作有 加入少量植物油 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 A C B D 解析 由于Fe OH 2易被氧化 所以溶解FeSO4的水应煮沸以除去其中溶解的氧气 在FeSO4溶液中应加入少量铁屑防 氨水的滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水 答案 B 止Fe2 被氧化 在其溶液中加植物油是隔绝空气 然后把盛有 Fe2 Fe3 和Cu2 的鉴别 考点4 1 化学性质 对应的盐溶液颜色通常分别为浅绿色 黄色及蓝色 实际颜色与 Fe2 Fe3 和Cu2 三种离子的盐溶液因水解均呈现酸性 盐溶液的浓度有关 Fe2 的盐溶液通常表现为还原性 Fe3 的盐溶液则主要表现为较强氧化性 Cu2 的盐溶液有一定的氧化性 2 Fe2 和Fe3 的鉴别 棕黄色 浅绿色 红褐色 1 观察法 Fe3 盐溶液呈 Fe2 盐溶液呈 2 SCN 法 滴入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液 呈 的是Fe3 溶液 不变色的是Fe2 溶液 血红色 3 碱液法 分别加入碱液 如氨水 生成 沉淀的是Fe3 溶液 先生成 沉淀 又迅速转变为 最后 变为 的是Fe2 溶液 白色絮状 灰绿色 红褐色 4 H2S法 分别通入H2S气体或加入氢硫酸 有 沉淀析出 或 的是Fe3 溶液 无此现象的是Fe2 溶液 5 苯酚法 分别滴入苯酚溶液 溶液呈 的是Fe3 不变色的是Fe2 淡黄色 混浊 紫色 变蓝 6 淀粉 KI法 能使淀粉碘化钾试纸 的溶液是Fe3 无此现象的是Fe2 7 KMnO4 溴水 法 分别加入少量酸性KMnO4溶液 或溴水 能使之 的是Fe2 溶液 不能使之褪色的是Fe3 溶液 8 铜片法 分别加入铜片 溶液逐渐变为 色的是Fe3 溶液 不变色的的Fe2 溶液 9 此外还可利用Na2CO3 Na2S等鉴别 褪色 蓝 1 配制可溶性铁盐与亚铁盐 铜盐的溶液应采取什么措 施 答 因Fe2 Fe3 Cu2 易水解 且Fe2 易被空气中的氧气氧化 要加铁粉 故配制过程为先将它们溶解在对应的酸中 然后加水稀释到指定的浓度 2 在Cu2 Fe2 Fe3 混合溶液中的除去Fe2 Fe3 杂质 采用什么方法 答 原理是利用Fe2 Cu2 Fe3 水解完全生成沉淀所需的pH范围不同 一般操作方法是先加入氧化剂 将Fe2 氧化成Fe3 然后加入CuO Cu OH 2 CuCO3等物质 不引入杂质离子 调节溶液的pH 待Fe3 水解完全生成沉淀 此时其他离子不水解 过滤除去 3 用离子方程式表示可溶性铁盐能净水的原理 答 Fe3 3H2O Fe OH 3 胶体 3H 4 如何检验Cu2 答 1 观察法 含Cu2 的溶液呈蓝绿或蓝色 2 加NaOH溶液 产生蓝色絮状沉淀 3 加Na2S溶液 产生黑色沉淀 沉淀溶于稀HNO3 7 某学生设计了如图3 15 1的方法对A盐进行鉴定 图3 15 1 A A中一定有Fe3 由此分析 下列结论中 正确的是 B B为AgI沉淀 C C中一定有Fe3 D A一定为FeBr2溶液 答案 C 分反应后 其结果是 B 往溶液中滴入无色KSCN溶液 显红色 8 将1 12g铁粉加入25mL2mol L的氯化铁溶液中 充 A 铁有剩余 溶液呈浅绿色 Cl 浓度基本不变 考点5 金属的通性及合金 1 金属的通性 2 金属的冶炼 3 合金 1 冶炼金属镁能否用电解氧化镁的方法 答 不能 氧化镁熔点很高 对电解池材料的要求很高 且需要比电解氯化镁多得多的能耗 不符合工业生产的低成本的原则 2 冶炼金属铝能否用电解氯化铝的方法 答 不能 熔融状态下的氯化铝不导电 10 所谓合金 就是不同种金属 也包括一些非金属 在熔融状态下形成的一种熔合物 根据下列四种金属的熔沸点 其中不能形成合金的是 A Cu和AlC Fe和Na B Fe和CuD Al和Na 解析 形成合金必须满足各成分金属都要有共同的液态温度范围 即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点但低于它的沸点 这样才能熔合在一起 当铁熔化时 钠已经变成钠蒸气了 所以铁和钠不具备形成合金的条件 答案 C 热点1 合金 典例1 2011年广东深圳检测 双选 镁铝合金质优体轻 又不易锈蚀 已大量用于航空工业 造船工业 日用化工等领 域 下列关于镁铝合金的性质的叙述中 正确的是 A 此合金的熔点比镁和铝的熔点都高B 此合金能全部溶解于稀盐酸中C 此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中D 此合金的硬度比镁和铝的硬度都大 解析 合金的熔点一般情况下低于其组分金属的熔点 镁不与氢氧化钠反应 答案 BD 下列有关汞合金的说法不正确的是 A 汞合金的熔点比汞的低B 汞合金的强度和硬度比锡的大C 汞合金的毒性远低于汞的毒性 1 汞合金是目前使用较多的补牙材料 英国 新科学家 杂志发表了一篇文章 对汞合金补牙材料的安全性提出了质疑 汞合金补牙材料中除了水银 汞 外 还含有锌 锡 铜等金属 D 汞合金具有金属的特性 但性质并不是其各成分金属性质的简单加和解析 汞在常温下呈液态 而汞合金的熔点由题给信息知比汞的熔点高 故选A 答案 A Fe2 Fe3 的相互转化 热点2 1 典例2 2010年全国卷 能正确表示下列反应的离子方 程式是 2 下列物质反应后一定有 3价铁生成的是 过量的Fe与Cl2反应 Fe与过量稀H2SO4反应后 再向其中加KNO3 Fe NO3 2溶液中加少量盐酸 Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中 A 只有 C 只有 B 只有 D 全部 酸生成FeCl3的反应 但题中未给出反应物间相对量的关系 若铁是足量的 则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2 答案 C 1 2009年广东化学 双选 出土的锡青铜 铜锡合金 文物 常有Cu2 OH 3Cl覆盖在其表面 下列说法正确的是 A 锡青铜的熔点比纯铜高B 在自然环境中 锡青铜中的锡对铜起保护作用C 锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D 生成Cu2 OH 3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程 但不是化学反应过程解析 A项合金的熔点一般比组分金属低 D项电化学腐蚀过程一定是化学反应过程 答案 BC 有 2 2010年广东中山调研 将Fe Cu Fe2 Fe3 和Cu2 盛于同一容器中充分反应 如Fe有剩余 则容器中只能 A Cu Fe3 C Cu Cu2 Fe B Cu Fe2 FeD Fe2 Fe3 解析 比较氧化性 Fe2 Cu2 Fe3 Fe可被Cu2 和Fe3 氧化为Fe2 Cu可被Fe3 氧化为Cu2 容器内有Fe剩余 则容器内必然不存在Cu2 和Fe3 只有B项符合 答案 B 3 2011年广东湛江模拟 下列说法正确的是 A 在船舶的外壳上铜块可防止其发生电化学腐蚀B MnO2 FeCl3和CuSO4都可加快H2O2的分解速率C FeCl3溶液和Fe2 SO4 3溶液加热蒸干 灼烧都得到Fe2O3 D 用惰性电极分别电解CuCl2溶液和MgCl2溶液分别得到单质Cu和Mg解析 船体材料主要为铁 即构成Fe Cu电池 Fe更活泼作为负极被腐蚀 A错误 Fe2 SO4 3是难挥发性酸硫酸的盐 溶液蒸干灼烧产物依然是Fe2 SO4 3 C错误 电解MgCl2的产物是Mg OH 2 H2和Cl2 D错误 答案 B 1 下列有关纯铁的描述正确的是 A 熔点比生铁的低B 与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快C 在潮湿的空气中比生铁容易被腐蚀D 在冷的浓硫酸中可钝化解析 生铁属于合金 其熔点比纯铁的低 生铁与盐酸反应及生铁在潮湿空气中的腐蚀 因形成原电池 故反应速率均比纯铁的快 常温下铁在浓硫酸 浓硝酸中均发生钝化 答案 D 2 下列化合物可通过化合反应制备的是 Fe OH 3 CuS NaHCO3 FeCl2 FeCl3 A 全部B 除 外C 除 外D 除 外解析 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 Cu和S反应只生成Cu2S Na2CO3 CO2 H2O 2NaHCO3 2FeCl3 Fe 3FeCl2 2FeCl2 Cl2 2FeCl3 答案 B 3 双选 有NO3 Fe2 Fe3 NH H2O和H 六种微粒 分别属于一个氧化还原反应中的反应物和生成物 下列 叙述错误的是 A 氧化剂与还原剂的物质的量之比为8 1B 还原产物为NH4 C 若有1molNO3 参加还原反应 则转移3mole D 若把该反应设计为原电池 则负极反应为Fe2 e Fe3 解析 由化合价变化可知Fe2 被硝酸氧化为Fe3 自身被还原为NH4 若有1molNO3 参加还原反应 电子转移8mol 答案 AC 4 某研究性学习小组为了检验硫酸亚铁铵晶体中含有NH4 Fe2 SO42 和H2O 设计了如下实验步骤 取少量晶体放在试管内 用酒精灯加热试管口有液体产生 说明晶体中含有水 将加热后剩余的晶体溶解于水 加入用盐酸酸化过的氯化钡溶液 有白色沉淀生成 说明晶体中含有SO42 滤去白色沉淀 向滤液中加入过量的浓氢氧化钠溶液 加热 有能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体产生 说明晶体中含有NH4 向步骤 的剩余液体中加入KSCN溶液 无明显变化 再加入少量氯水 溶液变红色 说明晶体中含有亚铁离子 其中不 能达到实验目的的是 A B C D 解析 能证明晶体中含有水 是SO42 的检验 正确 中产生使红色石蕊试液变蓝的气体一定为NH3 证明晶体中有NH4 正确 中加入过量的浓NaOH溶液 则Fe2 完全被OH 沉淀 因此 不能达到实验目的 故选D 答案 D 5 双选 在由Fe FeO Fe2O3组成的混合物中加入100mL2mol L的盐酸 恰好使混合物溶解 并放出448mL气体 标准 情况 此时溶液中无Fe3 离子 则下列判断正确的是 A 混合物里三种物质反应时消耗盐酸的物质的量之比为1 1 3B 反应后所得溶液中的Fe2 与Cl 的物质的量之比为1 2C 混合物里 FeO的物质的量无法确定 但Fe比Fe2O3的物质的量多D 混合物里 Fe2O3的物质的量无法确定 但Fe比FeO的物质的量多 解析 根据题意 n HCl 0 2mol 生成n H2 0 448L 22 4 反应后再还原H 由Fe 2Fe3 3Fe2 和Fe与H 反应放出H2 可知n Fe n Fe2O3 由反应后溶液中溶质全为FeCl2知 n Fe2 n Cl 1 2 至于混合物中Fe Fe2O3及FeO之间量的关系 无从知道 答案 BC 6 氯化铜 CuCl2 2H2O 中含FeCl2杂质 为制得纯净氯化铜晶体 首先将其制成水溶液 然后按下图3 15 8所示操作步骤进行提纯 图3 15 8氧化剂X与物质Y的化学式分别是 已知完全沉淀氢氧化物 所需pH值 Fe3 为3 7 Cu2 为6 4 Fe2 为9 6 A H2O2 CuOC NaClO Cu OH 2 B KMnO4 Na2OD K2Cr2O7 NaOH 解析 可以通过先将Fe2 氧化为Fe3 再调节溶液的pH使铁以Fe OH 3沉淀形式除去