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专题三 从矿物到基础材料第一单元 铝及其化合物11 铝的有关性质一、铝是地壳中含量最高的金属元素1.自然界中铝以什么形态存在?为什么?为何镁、铝合金可用于飞机的制造? 2.铝化学性质较活泼,但在日常生活中却有广泛的用途?相对而言镁则不如铝?二、铝化学性质 既可与酸反应又可与碱反应 1.与O2反应 写出镁、铝(去除表面氧化膜)在空气中加热反应的方程式,若要铝与氧气反应时发生燃烧,应当有什么条件? 2.解释下列现象: 不能用硬物质强力刷洗铝制器具 能用铝制器具装咸的物质或酸性碱性物质2.与酸反应 21与氧化性酸反应 1.将铝、铂分别加于浓硝酸中,金属均未溶解,其原理是否相同?为什么? 2.铝制的水壶底有水垢,主要是Mg(OH)2与CaCO3,如何除去同时又不损伤铝。 3.将铜、铝相连浸入浓硝酸中构成原电池,其中正极是?若将浓硝酸改成稀硫酸,其结果又如何? 4.写出铝分别与浓硫酸、浓硝酸在加热时反应的方程式。5.一块用砂纸除去氧化膜的铝片投于浓硝酸中,表面看不到有何变化,如何用实验方法证明它被 钝化?22.与非氧化性酸反应 1.写出铝与稀盐酸反应的离子方程式,为何将铝加于盐酸中时,刚开始时几乎看不到有气体生成, 一段时间后方有气体出现? 2.a g 镁、铝合金与足量盐酸反应,生成气体在标况下的气体可能是? 3.25g某合金与与足量盐酸反应,生成0.2g H2,该合金是否有可能是镁、铝合金?4.各100 mL 3 mol/L的HCl (aq)、H2SO4 (aq),分别加入等质量的铝,在相同的条件下生成H2体积比为3:4,则加入 m (Al ) =?5.用除表面氧化膜后的铝片分别加于2molL稀盐酸、1molL稀硫酸中,发现铝片和稀盐酸反应现象非常明显,而和稀硫酸几乎不反应,其原因可能是?如何用实验加以证明你的猜想。3.与碱反应 1.写出Al、Al2O3、Al(OH)3分别与NaOH反应的离子方程,写出Al3+、Al分别与少量NaOH反应 的离子方程式,同时进行比较,总结其写法。2.写出Al分别与NaOH、HCl反应的方程式,比较生成H2的多少?1mol 铝消耗的酸、碱多少 1mol酸、碱与铝反应时消耗铝的多少 3.等体积、等浓度的 H2SO4(aq) (甲)与NaOH (aq) (乙)分别加入等质量的铝,在相同的条件下生成H2的体积比是5:6,其情况是( ) A铝过量 B甲中铝过量,乙中碱过量 C甲中酸过量,乙中铝过量 D铝不足 4.等物质的量NaOH、HCl分别加入相同质量的铝,反应后在某一溶液中尚有铝剩余,该溶液是酸或碱? 5. Mg Al分别在盐酸、NaOH (aq)中构成原电池,正负极各是? 6.无色透明溶液与铝反应只有氢气放出。则下列离子一定在溶液中大量共存的是:Cu2+、K+、OH、HCO3、Mg2+、Cl、NO3、H +7. 3.6 g Al与4.6 g Na一同加入水中,反应后,生成 n (H2)?反应后溶液的组成如何?8.向一金属铝的易拉罐内充满CO2,然后向罐内注入足量NaOH溶液,立即用胶布严封罐口,过一段时间后,罐壁内凹而瘪,再过一段时间后,瘪了的罐壁重新鼓起,解释上述变化的实验现象:罐壁内凹而瘪的原因?反应方程式:?罐壁重新鼓起的原因?反应方程式?4.与某些氧化物反应 铝热反应 H0 工业上可用于冶炼高熔点金属1.铝粉与下列氧化物能否构成铝热剂?MgO、CuO、Fe3O4、MnO2、Na2O,若可以,则写出反应的 方程式。 2.写出铝分别与WO3、Cr2O3反应的方程式,标出电子转移方向与数目3.将铝粉与某铁的氧化物FeO2Fe2O3粉末配制成铝热剂,分成两等份。一份直接放入足量的烧碱溶液中,充分反应后放出气体在标准状况下的体积为15.68L;另一份在高温下恰好反应完全,反应后的混合物与足量的盐酸反应后,放出的气体在标准状况下的体积为 4.把铝粉和氧化亚铁粉配成铝热剂,分成两等份:一份在高温下恰好完全反应后, 再与足量盐酸反应,一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应;前后两种情况下生成的气体质量比是12 铝的化合物一、Al3+的鉴定 加入NaOH溶液有白色胶状沉淀,继续加入NaOH溶液,沉淀溶解, Al3+与CO32、HCO3、S2等由于发生双水解而不能共存。Al3+在溶液中可水解生成具有吸附作用 的Al(OH)3胶体,故可用于净水。 1.如何用实验证明明矾中含有SO42、K+、Al3+,二、氧化物 Al2O3 宝石的主要成份,两性氧化物,溶于强酸强碱,熔点2000,可用作耐火材料 1. Al2O3 晶体类型?写出它与盐酸、NaOH反应的方程三、Al(OH)3 两性氢氧化物,溶于强酸强碱,难溶于弱酸(如碳酸等)弱碱 (如NH3H2O) 1.写出实验室制取Al(OH)3的离子方程式,为什么不用NaOH? 2.写出Al(OH)3的电离方程式、Al(OH)3与HCl、Al(OH)3与NaOH反应、Al(OH)3分解的方程式 3.NaOH与AlCl3反应时,若将NaOH溶液滴于AlCl3中,将AlCl3溶液滴于NaOH溶液中,其 现象?中学阶段能通过互滴顺序不同来进行鉴别的尚有哪些? 4.用铝、NaOH、H2SO4制取Al(OH)3有几种方法?其中用何种方法制取最合算?用具体数据说明 5.100ml 3molL NaOH溶液和100ml 1molL AlCl3溶液。将NaOH溶液分多次加到AlCl3溶液中;将AlCl3溶液分多次加到NaOH溶液中。两次实验现象是否相同,沉淀量是否相等 6.现有甲、乙两瓶溶液,已知它们可能是AlCl3和NaOH,现做如下实验:取440ml甲与120ml乙反应,产生沉淀1.56 g,120 ml甲与440 ml乙反应生成沉淀1.56g; 取120 ml甲与400 ml乙反应,产生沉淀3.12 g。求化学式:甲 乙 浓度:甲 乙 7.500 mL 4 mol/L 的AlCl3 (aq)与?mL 4 mol/L NaOH (aq)反应,可得7.8 g 沉淀n(OH )n(Al3+)034Al3+Al(OH)3AlO21.关于Al3+与OH 反应产物的判断及计算 1.1mol AlCl3与3.5 mol KCl混溶于水,用惰性 电极电解足够长时间后,铝元素的存在形式是?四、AlCl3 1.在pH=7的溶液中,Al3+、Cl 、NO3、K+能否大量共存?将AlCl3溶液蒸干,可得到?AlAlClClClClClCl 2.已知AlCl3熔点190、沸点183,无水AlCl3极易水解而产生大量白雾, AlCl3是共价或离子化合物?其晶体类型是?氯化铝一般以二聚体Al2Cl6浓H2SO4浓H2SO4NaOH 存在,其结构如右图,其中化学键类型? 实验室可用Cl2与铝反应制取无水AlCl3,其装置如图D中反应开始前需排除装置中的空气,应采取的方法是 ,根据什么现象可知装置中的空气已经大体排尽? 生成的氯气若事先不通过浓硫酸干燥,其可能的后果除了产品潮解外,还可能有? 装置I的缺点是 装置II的缺点是 应如何改进?五、明矾 1.写出明矾化学式?在水中的电离方程式?由电离方程式知明矾类别是? 2.明矾可用于净水的原因?它能否用于自来水的消毒?为什么? 3.写出明矾溶液与Ba(OH)2溶液反应 当Al3+完全沉淀,当SO42完全沉淀 的离子方程式4. NH4Al(SO4)2与Ba(OH)2反应 当当Al3+完全沉淀,当SO42完全沉淀 的离子方程式往NH4Al(SO4)2溶液逐滴加入KOH溶液,所得的现象依次为?5.在明矾、Al2(SO4)3、K2SO4 混和溶液中,c(SO42) = 2 mol/L ,加入等体积0.2 mol/L的KOH,生成的沉淀恰好完全溶解,则原来溶液中c(K+)=?六、NaAlO2 1.写出NaAlO2水解离子方程式,2. 写出NaAlO2分别与足量、少量盐酸,足量、少量CO2反应的离子方程式3.比较浓度相同NaAlO2、NaHCO3、Na2CO3、CH3COONa等溶液的pH 4.AlO2分别与NH4+、Fe3+、Cl 、K+、Al3+能否共存? 5. 0.2 mol NaAlO2与200 mL 3.5 mol/L HCl反应,可得沉淀质量是多少? 6. 0.3 mol NaAlO2与200 mL x mol/L HCl反应,可得沉淀0.2 mol ,由则x =?13 铝制取一、铝是活泼金属,工业上利用铝土矿提取Al2O3,然后电解Al2O3制得 1. 如何从铝土矿(主要成分是Al2O3,含SiO2、Fe2O3、MgO等杂质)中提取Al2O3,写出方程式 2.已知:MgO、Al2O3熔点均2000,MgCl2熔点约620、AlCl3熔点180左右,工业上制取镁 时用MgCl2而不用MgO,制取铝则用Al2O3而不用AlCl3,原因是? 3.写出电解AlCl3溶液的电极反应式及总反应式AlO2 Al(OH)3 Al3+Al2O3Al14 铝三角之间的转化1.写出实现如图转化的反应方程式,是离子反应的则写出离子反应方程式。熟练掌握根据电荷守恒判断诸如Al(OH)3、AlO2、Al3+之间变化所应加入的试剂及其物质的量比15 图象一、图象的作法与解读1.作出往HCl中逐滴加入NaAlO2溶液;往NaAlO2溶液中逐滴加入HCl;往NaOH中逐滴加入AlCl3溶液;往 AlCl3溶液逐滴加入NaOH。沉淀量与所加入试剂量的关系图2.作出Al 3+与H +混和物中加入NaOH (aq);Al 3+与Fe 3+混和溶液中逐滴加入NaOH (aq), Al3+、NH4+、H+混和溶液中加入NaOH (aq) 沉淀量与所加入试剂量的关系图3.在1 L含0.1 mol Na AlO2和0.1 mol Ba(OH)2的混合溶液中,逐滴加入浓度为0.1 molL的H2SO4溶液,所产生的沉淀的物质的量和所加入硫酸溶液的体积关系图像是?归纳:一般横坐标3:1,则它是涉及Al(OH)3反应;若是1:3,则是涉及AlO2的反应二、图象型计算:点法 分别写出各特殊点(最高点、拐点或最低点时)溶液中各种离子物质的量,然后 根据电荷守恒法列出方程组, 线法 分析各段线条所发生的反应, 一般是点线结合较简单V (NaOH)ml108595 最高点、沉淀减少线往往是解题的关键。1.向HCl、FeCl3、AlCl3混和溶液中逐滴加入2 mol / L NaOH(aq), 产生沉淀如图求混合物中c(H+):c(Fe3+):c(Al3+) =?V (HCl)ml1030P0.583NaOH、AlCl3、MgCl2三种固体组成的混和物溶于水,有0.58 g沉淀生成,向所得的混和物加入0.5 mol/L的盐酸,沉淀质量与所加盐酸体积有如右图的关系求:m (NaOH),V (NaOH)ml20160180混和物中n (Al3+):n (Mg 2+) =? P点时盐酸的体积4一定量的Mg、Al合金投入100 mL一定浓度的盐酸中,完全溶解后加入5 mol/L NaOH(aq),生成沉淀质量与加入的NaOH(aq)体积如图所示,求:合金中铝的质量分数 A点时沉淀的质量 盐酸的浓度V (NaOH)mla354556 g铝土矿(含Al2O3、Fe 2O3、SiO2 )加于100 mL硫酸溶液中,过滤,滤液加入10 mol/L NaOH(aq),其沉淀质量与加入的NaOH(aq)体积如图所示。求:c(H2SO4) a =2.3时,则铝土矿中各成份质量是?a的取值范围是多少?a的值越大,则Fe 2O3的含量越 15 本单元一些实验 凡有涉及铝元素的实验,一般从铝两性入手 1.如何除去Al2O3中的Fe2O3,如何分离Al2O3、Fe2O3混和物2.1L MgCl2、AlCl3的混和溶液中c(Mg2+)= 0.2 mol / L , c(Cl ) = 1.3 mol / L要使Mg2+、Al3+分离,至少需4 mol / L NaOH溶液体积是 3.一块铝镁合金,欲测定其中镁的质量分数,分别称取3.9g样品,并设计了不同的实验方案:丙:铝镁合金HCl溶液溶液过量NaOH沉淀的质量2.9g乙:铝镁合金试剂测得剩余固体的质量ag 甲:铝镁合金HCl生成气体的体积VmL(已折算成标况) 写出实验设计甲有关反应的离子方程式: 该方案能否测定出镁的质量分数?(填“能”或“不能”)实验设计乙所加入的试剂是,测得的镁的质量分数为 (用含代数式表示)实验设计丙,加过量的NaOH溶液充分反应后,经(填一种分离方法)、洗涤、烘干沉淀等操作,测得沉淀的质量为2.9g,则镁的质量分数为(保留小数点后一位小数);如果未洗涤沉淀,测得镁的质量分数将(填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。 4.为确定某铝热剂(含氧化铁和铝)的组成,分别进行下列实验。 若取a g样品,向其中加入足量的NaOH溶液,测得生成的气体(标况)体积为b L。反应的化学方程式是 样品中铝的质量是 g 若取ag样品将其点燃,恰好完全反应,该反应的化学方程式是 氧化铁和铝的质量比是_。待中反应产物冷却后,加入足量盐酸,测得生成的气体体积为c L(标况),该气体与中所得气体的体积比c:b=_5.从资料得知:铝是重要的轻金属,铝有其特殊的性质:铝的熔点是660,氧化铝的熔点高达 2054。铝虽比锌活泼,但是将铝片和锌粒分别投入稀硫酸中,铝比锌反应慢得多。为此进行了 “铝表面氧化膜”的实验,其过程如下,并请完成填空:取2条未用砂纸打磨过的铝片,分别浸入c (Cu2+)相同的CuCl2稀溶液(甲) CuSO4稀溶液(乙),(甲)中其表面产生许多无色气泡,很快析出较多红色粉末状固体;(乙) 中现象一直不明显。试猜测产生这种现象差异的因素可能是?(甲)中其表面产生许多无色气泡原因是?用砂纸打磨一铝片使其表面较粗糙,再将其放入CuSO4稀溶液中,23min后,铝片表面有气泡,并有少量红色固体附着。铝片表面附着红色固体的离子方程式?再取2条铝片,用砂纸擦去氧化膜,都浸入浓硝酸中,无显著变化,5min后取出,用水洗净。其后将两铝片分别浸入CuCl2、CuSO4两种稀溶液中,现象同。铝片浸入浓硝酸中无显著变化的原因是 另取2条未用砂纸打磨过的铝片,都浸入氢氧化钠溶液中,片刻后其表面产生无色气泡,5min后取出,用水洗净。其后将两铝片分别浸入CuCl2、CuSO4两种稀溶液中,现象与相似。试写出铝的氧化膜与碱液反应的离子方程式: 向步骤、和中的CuSO4稀溶液中滴入35滴NaCl稀溶液,铝片表面逐渐产生气泡,且有红色固体析出。因此据步骤、和的现象可以得出的结论是 日常生活中使用铝制容器时应注意事项是 (写与上述结论有关的)15 涉及铝的流程图题 例题:用煤矸石含Al2O3、Fe2O3、SiO2制备聚合氯化铝Al2(OH)nCl6nPAC,它是一种新型、高效的絮凝剂与净水剂,其工艺流程如下:煅烧后的煤矸石粉末反应器20% HCl酸 浸110沉降槽残渣1上层清液蒸发器适量Ca(OH)2调pH90残渣2澄清的PAC稀溶液 加入20%HCl酸浸过程中所发生反应离子方程式?得到的粗产品中可能含有的杂质离子是?残渣1、残渣2的成分分别是?如何证明残渣2的成份? 由澄清的PAC稀溶液获得聚合氯化铝固体过程的操作? 从不引入杂质的角度来考虑,调节pH的试剂应是? 若酸浸后所得清液中c(Al3+)= 0.1 molL,则pH应调节到什么范围? KspFe(OH)3= 41038 KspAl(OH)3=21033第二单元 铁、铜及其化合物21铁及其化合物一、铁元素与单质 Fe在周期表中的位置?Fe、Fe3+、Fe2+电子排布式以及原子结构示意图? 铁有不同的化合价,是中学阶段最常见有变价金属,在推断题中经常用到。例:2.7 g金属R与HCl反应生成2.8 L标况下的气体,11.2 g R可与21.3 g Cl2完全反应,求R的名称?1.铁化学性质: 11与非金属单质反应 写出铁分别与少量Cl2、硫、Br2、I2 反应的方程,铁在纯O2中燃烧方程式?氯气可与铁反应,为什么液氯可用钢瓶来装载 FeCl3、FeCl2、FeS、FeI2 、Fe3O4中哪些可由单质之间化合而成?已知Fe3O4可写成FeOFe2O3,则Fe3Cl8、Fe3I8可写成? 用实验方法证明铁与硫反应时,铁化合价是+2的方法如下:纯净铁粉固体溶液不变色变红色KSCN(aq)S过量煮沸的稀H2SO4Cl2水 上述方法中,若硫的用量不足,则难以说明结论,其原因? 稀硫酸煮沸的目的是? 12与H2O反应 写出铁与水反应的方程式 13与酸反应 131 与非氧化性酸反应,写出铁与稀硫酸反应的离子方程式132 与氧化性酸反应 常温下发生钝化,铁制容器可用于盛装浓硫酸、浓硝酸,加热时可发生反应 1.用什么实验可证明浸入浓硝酸的铁片表面发生钝化 2.写出铁与浓硫酸在加热时发生反应的方程式 3.写出铁与少量、足量稀硝酸反应的方程式,1mol铁与硝酸反应,转移电子数是? 4.a mol铁与稀HNO3 b mol完全反应生成NO,则a:b =?5. 8.4 g Fe溶于250 mL 2 mol/L 的HNO3中完全反应,生成 n (NO) =?溶液中各离子的物质的量OBCDn (Fe2+) n (Fe) 是多少?6.一定量的HNO3加入铁粉,所得的溶液中n (Fe2+)与加入n (Fe)的关系如图:问在OB、BC、CD等段铁以什么形式存在?若HNO3的还原产物是NO,写出OA、BC段的离子方程式V (气体)n (H +) abbccddan(Fe)o7.铁在热的稀HNO3中反应的还原产物是N2O,在冷的中则生成NO,在更稀的中还原产物是NH4+,如图,假设每一气体产生的曲线内只有一种产物完成bc段的方程式: Fe + HNO3 Fe(NO3)3 + + H2O o a、a b的还原产物分别是什么?其原因是什么?d 处反应结束,此时溶液中的阳离子主要是 8.铁在冷的浓硫酸中能发生钝化。将一定量的铁与浓硫酸加热时,铁完全溶解,得到溶液A,并产生大量气体B。实验室现有下列试剂:0.01 mol/L酸性KMnO4溶液、0.1 mol/L KI溶液、3H2O2溶液、淀粉溶液、蒸馏水。探究所得溶液和气体的成分。【猜想】I.所得溶液中的金属离子可能含有Fe2和Fe3中的一种或两种; II.所得气体中可能含有中的一种或两种。 III.任意写出一个铁与浓硫酸加热时,可能发生的有关反应方程式 验证猜想步骤:取少量溶液A,滴入0.01 mol/L酸性KMnO4溶液,预期现象与相应结论是? 步骤若溶液中有Fe3+,则相应证明该结论的操作、预期现象分别是?0.01molLKMnO4所得气体H2O 验证猜想II将所得气体B通入如下图装置,若气体中含有两种,则预期现象是?若另外选用KSCN溶液,则仅利用KSCN和H2O2两种溶液即可完成猜想的所有探究,请对该观点进行评价:9.为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,进行了以下探究活动: 探究一 将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移人硫酸铜溶液中,片刻后取出 观察,铁钉表面无明显变化,其原因是 另称取铁钉6.0g放入15.0ml.浓硫酸中,加热,充分应后得到溶液X并收集到气体Y。 若认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。若要确认其中的Fe2+,应先用 选填序号)。 aKSCN溶液和氯水 b铁粉和KSCN溶液 c.浓氨水 d酸性KMnO4溶液 取336ml(标况)气体Y通入足量溴水中,发生反应:SO2 + Br2 +2H2O =2HBr + H2SO4然后加入 足量BaCl2溶液,经适当操作后得干燥固体2.33g。由于此推知气体Y中SO2的体积分数为? 探究二分析上述实验中SO2体积分数的结果,认为气体Y中还可能含量有H2和Q气体。为此酸性KMnO4溶液品红溶液碱石灰CuO碱石灰无水CuSO4MABCDEFY气体/N2N2用于载送气体反应物和产物 设计了下列探究实验状置(图中夹持仪器省略)。 装置B中试剂的作用是 认为气体Y中还含有Q的理由是 (用化学方程式表示)。 为确认Q的存在,需在装置中添加M于 (选填序号)。 a. A之前 b.AB间 c.BC间 d.CD间 如果气体Y中含有H2,预计实验现象应是 。 若要测定限定体积气体Y中H2的含量(标准状况下约有28ml H2),除可用测量H2体积的方法外, 可否选用质量称量的方法?做出判断并说明理由 。二、铁的化合物 (一).氧化物 FeO、Fe2O3、Fe3O4 1.上述三种氧化物中,可用于作油漆颜料的是?具有磁性的是? 2.写出上述三种氧化物分别与盐酸、稀硝酸反应的方程式, Fe2O3与铝、炭、CO反应的方程式 3.14.4g FeC2O4 加热后生成7.2 g铁的氧化物,其化学式?FeC2O4 加热后有无可能生成铁单质 4. FeC2O42 H2O加热所得的一系列数据如下表。分析表中数据,回答下列问题:t / 25150300350400450500600650700800900m (固)/ m g1000902.2800800400402444.4444.4439430429.6429.6 300350质量不变的原因是什么? 350400反应方程式?500 固体的化学式是?600800反应方程式? 5.由5mol Fe2O3、4mol Fe3O4和3mol Fe0组成的混合物,加入纯铁1mol并在高温下和Fe2O3反应。若纯铁完全反应,则反应后混合物中n(FeO):n(Fe2O3)可能是?6.铁的氧化物用140 mL 5 mol/L的HCl使之完全溶解,所得的溶液通入0.56 L Cl2,恰好使Fe2+完全氧化成Fe3 +,则该氧化物的化学式?7.合成氨工业生产中所用的Fe催化剂的主要成分是FeO、Fe2O3 某FeO、Fe2O3混合物中,铁、氧的物质的量之比为4:5,其中n(Fe2): n(Fe3)为?。当催化剂中n(Fe2): n(Fe3)=1:2时,催化活性最高,氧化物混合物中铁的质量分数? 以Fe2O3为原料制备上述催化剂,可向其中加入适量炭粉,发生反应:2Fe2O3 +C4FeO + CO2。 为制得这种活性最高的催化剂,应向480g Fe2O3粉末中加入炭粉的质量? (二)氢氧化铁 1.Fe(OH)3 的颜色?其分解的方程?如何实现:Fe2O3Fe(OH)3,由FeCl3(aq)Fe2O3可采用 的方法?由Fe2(SO4)3Fe2O3可采用的方法? 2.写出Fe(OH)3分别与HCl、HI反应的离子方程式,写出用FeCl3溶液与氨水反应制Fe(OH)3离子 方程式,已知KspFe(OH)3=41038,要使溶液中的Fe3+完全沉淀,pH至少是?(三)氢氧化亚铁 白色沉淀,极易被氧化 1.写出Fe(OH)2在空气中氧化的方程式以及所发生的现象。2.向200mL0.10mol/L的Fe(NO3)2溶液中加入适量NaOH溶液,使Fe2完全转化成沉淀,过滤、洗涤,将所得的沉淀灼烧至质量不再变化,其质量为?3.含有Fe2+、NH4+、Al3+ 、Mg2+的溶液中加入足量的NaOH,微热,搅拌后加入过量的盐酸,则其中减少的离子有哪几种? 如何利用盐酸、铁、NaOH,制取FeCl3 (aq) Fe(OH)2的制取: 方法I.用煮沸过的蒸馏水溶解FeCl2,并加入少量铁粉,密闭保存备用,同样用煮沸过的蒸馏水配制NaOH溶液,取少量NaOH溶液于试管中,加入少量苯或植物油,用较长的滴管吸取上述 所配的FeCl2(aq),伸入NaOH溶液后挤出溶液,使之反应。问:所用蒸馏水煮沸的目的是?配制FeCl2(aq),加入少量铁粉目的是?加入少量苯或植物油,作用?方法II.电解法用C作阳极,铁作阴极电解一段时间后,将电源反接即可。可用NaOH、Na2SO4作电H2SO4 + FeNaOH解质溶液,上面加些苯或汽油,目的? 用C作阳极电解一段时间的目的是?如果一开始就用铁作阳极电解,有何不足?写出其电解时的电极反式。能否用NaCl作电解质溶液?方法III.如图,简述其操作方法及原理。三、Fe2+(浅绿色)、Fe3+(棕黄色)的有关反应及其转化 Fe3+的颜色?其电子排布式?1.Fe3+的水解含Fe3+的溶液pH7?其原因是(用离子方程式表示)?将FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3溶液分别 蒸干,可得到? 实验室配制FeCl3溶液时,正确的操作方法?原因是? 已知:KspMg(OH)2=2.61039,则0.01molL的FeCl3溶液开始沉淀时pH=?当离子浓度小于 105molL时,可认为完全沉淀,则完全沉淀时pH=? CuCl2溶液中混和FeCl3、FeCl2,应如何操作才能得到纯净的CuCl2溶液 一般情况下,工业上除去铁杂质的方法往往是先将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后调节pH到一定 数值,利用易水解的特点,使之成为Fe(OH)3而除去 2. Fe3+的氧化性,其氧化性比Cu2+强,可氧化I 但不能氧化Br 、Cl 。 Fe3+可氧化Cu、SO2、H2S、I 等,写出反应的离子方程式 写出并比较Fe(OH)3分别与HCl、HI反应的离子方程式,往FeCl3 浓溶液加入a g Cu粉,完全溶解后再加入b g Fe粉,反应后得固体c g ,已知 a b c,则c g 固体的成分是什么?;加入a g Cu粉后,溶液中一定有什么离子?为什么? FeCl3、CuCl2混和溶液,加入铁粉,充分反应后,仍有固体存在,则固体可能是?溶液中的离子有哪些? 在CuSO4、FeCl2、Fe2(SO4)3物质的量比1:1:2的混和溶液中,用惰性电极电解,写出各阶段的电极反应式 写出生锈铁钉投入足量盐酸所发生的反应方程。将Cu片放入0.1mol/LFeCl3溶液中,反应一定时间后取出Cu片,溶液中c(Fe3+):c(Fe2+) = 2:3,则n(Cu2+):n(Fe3+)为? 将Fe2O3、Fe混和物加于适量的H2SO4使之恰好完全反应,溶液中只有Fe2+,且生成的H2与Fe2+物质的量比1:4,则原混和物中n(Fe):n(Fe2O3):n(H2SO4)=? 将铁片加到1 L 0.5molL FeCl3溶液中,当n(Fe3+)=n(Fe2+)时,溶液铁的质量是?往FeCl3、HCl混和溶液中加入m g等质量的Cu、Zn、Fe的混和物,m4若无固体存在,则溶液中一定有 3 m4 若残留固体质量为 g ,则溶液中一定有 可能有 c(Fe2+)34123n(Fe)/mol 若残留固体质量为 g ,则溶液中一定有 可能有 某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,若向其中逐渐加入铁粉,溶液中c(Fe2+)和加入m(Fe)之间的关系如下图所示。则稀溶液中cFe(NO3)3:cCu(NO3)2:c(HNO3)为= 某印刷电路的废腐蚀液中含CuCl2 1.5mol/L,FeCl2 3.0mol/L,含FeCl3 1.0mol/L,含HCl 3.0mol/L。废腐蚀液过量铁粉搅拌Cu、Fe2+过滤FeCl2溶液Cl2FeCl3溶液Cu从该废液中回收铜,并将铁的化合物全部转化为FeCl3溶液,作为腐蚀液循环使用。现取废腐蚀液200mL按如下流程在实验室进行实验:氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂,反应的离子方程式是 。上述方法获得的铜粉中含有杂质,除杂所需试剂是 (填化学式)。 按上述流程操作,需称取Fe粉的质量应不少于 g(精确到0.1g),需通入Cl2的物质的量不少于 mol,甲取10mL废液制印刷电路板所得的废液,向其中加入足量的AgNO3溶液,得到的沉淀经过滤、洗涤、干燥、称重为8.61g,乙另取10mL废液,加入某试剂,将pH调至4.0,产生沉淀,沉淀经过滤、洗涤、灼烧,冷却后称重得0.32g。已知有关金属离子从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH0.20.20.40.40.60.81.01.21.41.41.21.00.80.6n(Fe)/moln(Cu2+)/mol为:Fe3+:2.73.7 Cu2+:5.26.4 Fe2+:7.69.6 上述废液中c(Fe3+)、c(Cu2+)、c(Fe2+)=?为了从废液中回收铜,取上述1L废液加入铁粉,充分反应。画出加入n(Fe)与废液中n(Cu2+)的关系曲线,并利用该曲线计算,当n(Cu2+)减少一半时,加入m(Fe)?3.Fe3+的检验 生成红褐色的Fe(OH)3, 与KSCN产生血红色写出Fe3+与SCN 反应的离子方程,Fe3+与SCN 不能共存的原因是?两者之间存在的作用力是? 已知SCN 的电子式为,则作为配位体时,提供孤对电子的原子是?为什么?写出Fe3+分别与NaOH、NH3H2O反应的离子方程? 4.Fe2+的还原性,可被X2(除I2外)、O2、H2O2、NO3(H+)、MnO4、ClO等氧化,与H+、NO3不共存,食品保存中,常用FeSO47H2O作为除氧剂写出电子排布式,从其电子排布式中如何看出其具有还原性? 41 Fe2+被空气中的氧气氧化写出Fe2+被O2在酸性、中性溶液中氧化的离子方程式,实验室配制FeSO4溶液应注意事项是?食品保存中,常用FeSO47H2O作为除氧剂,FeSO47H2O在空气中可变质,根据什么现象判决它已有变质? 将FeSO4溶液蒸干,可得到的物质是?原因是? 42 Fe2+ 被X2(除I2外)氧化例 各0.2 mol FeBr2、FeI2溶液分别通入0.25mol Cl2,其反应的离子方程式?FeSO47H2O可用于 自来水多余氯气的去除,离子方程式?还有哪些有利的因素? 43 Fe2+ 被NO3(H+)氧化写出Fe2+ 被NO3(H+)氧化的离子方程式?已知Fe2+ + 2H2OFe(OH)2 + 2H+,往Fe(NO3)2溶液中加入稀盐酸,将有什么现象出现? 44 Fe2+被其他氧化剂氧化 写出Fe2+与酸性KMnO4反应、Fe2+溶液分别加入H2O2、NaClO反应的离子方程式,5.Fe2+的检验 方法一、加入NaOH溶液,有白色沉淀,迅速转化成灰绿色,最后转变为红褐色 方法二、加入KSCN溶液,没有现象,加入氯水或其他氧化剂,变血红色。 方法二中加入氯水、KSCN的顺序颠倒,能否获得正确的结论,原因是? 某溶液A加入AgNO3溶液有淡黄色沉淀生成,过滤,沉淀加入硝酸不溶解,滤液加入KSCN 没有现象出现,加入盐酸,出现血红色,则A的化学式?写出有关的反应离子方程式。归纳:当Fe2+、Fe3+单独存在时,检验Fe2+、Fe3+则采用上述及的方法; 检验含Fe2+的溶液中是否存在Fe3+,直接用KSCN法;检验含Fe3+的溶液中是否存在Fe2+, 则利用Fe2+的还原性,采用加入KMnO4溶液是否褪色来检验。 例:如何检验一瓶FeSO4溶液是否变质?若变质,则是部分变质或完全变质? CuCl2溶液中混有FeCl2,应加入氧化剂将Fe2+氧化,再调节pH以除去铁。问:加入的氧化剂应是什么为好,调节pH用何种物质? 已知稀溴水和氯化铁溶液都呈黄色。现在足量的稀FeCl2溶液中,加入12滴液溴,振荡后溶液呈黄色,现对溶液呈黄色的原因进行探究。限选用的试剂有:酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、CCl4、KSCN溶液、AgNO3溶液、淀粉KI【提出假设】假设1:溶液呈黄色不是发生化学反应所致,是溶液中 引起的 假设2:溶液呈黄色是发生化学反应所致,是溶液中 引起的。 为了验证上述假设1和假设2的推断,请用简要的文字说明你的实验方案: 假设1方案:。假设2方案: 。 根据高中所学的知识判断,你认为 (填“假设1”或“假设2” )的推断是正确的;若选用淀粉碘化钾溶液验证你的假设是否可行? (填“可行”或“不可行”) 理由是 。 若向稀溴化亚铁溶液中通入过量氯气,反应的离子方程式为 。四、铁的生锈与防护 1.吸氧腐蚀与析氢腐蚀 分别写出铁生锈两种方式的电极反应式,整个生锈过程的方程式铁丝10% HClI铜丝10% HClII铜丝浓H2SO4III右图装置中,U型管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液, 各加入生铁块,放置一段时间。可能出现的现象是? 如图,最容易生锈的是?最不容易生锈的是? 2.腐蚀速度的比较 原电池:负极加快速度,正极受到保护 电解池 阳极加快速度,阴极受到保护 电解池阳极原电池负极金属单独原电池正极电解池阴极ZnCuCuZn例 下列烧杯中各装有食盐水,比较铁生锈的速度 实验室制取氢气时可事先加入些CuSO4溶液,其目的是? 镀锌铁、镀锡铁的镀层破损时,哪一种的铁较易生锈? 电工操作要求中提到接线时,不得将铜、铝相接,主要原因是? 3.金属腐蚀的防护 从内部改变金属的性能,如制成不锈钢; 隔离法 在金属表面涂上漆或电镀,隔绝与空气的接触。 电化学保护法:牺牲阳极保护法 将欲保护的金属与比它活泼的金属相连接, 例:如轮船底焊上几块锌,可减缓轮船的生锈,其原理是?辅助电极钢闸门ab 外加电源保护法 将欲保护的金属接在外加电源的负极上成为电解池的阴极而受到保护, 保护效果:制成不锈钢外加电源保护法牺牲阳极保护法隔离法例:如图,判断a、b各是什么极,? 钢铁表面发蓝方法是将钢铁浸入NaNO2 、NaNO3 、NaOH的混和溶液中,加热,使之产生一层氧化物保护膜(Fe3O4)。具体反应如下:Fe + NaNO2 + NaOH Na2FeO2 + NH3+ H2O,配平之,判断氧化剂与还原剂各是?Fe + NaNO3 + NaOH + H2O Na2Fe2O4 + NH3 配平之,判断氧化产物与还原产物各是? Na2FeO2 + Na2Fe2O4 + 2H2OFe3O4 + 4 NaOH,此反应是不是属于氧化还原反应?若混和液中NaOH太多或太少,所得的氧化膜均薄,其原因是什么?五、铁的获得 1.原料:铁矿石、焦炭(作燃料提供热量获得高温、产生还原剂CO)、空气、石灰石 2.过程:还原剂的获得:C(s)+ O2(g) CO2(g) H0;C + CO22CO 铁的还原 Fe2O3 + 3CO 2 Fe + 3CO2 SiO2除去 CaCO3CaO + CO2 CaO + SiO2 CaSiO3 例 铁的熔点为1573 ,炼铁高炉温度约为1200 , 但铁在高炉中却是液态why? 用石灰石除去SiO2的主要原理是将它转化成熔点较低的CaSiO3,CaSiO3熔点较SiO2低原因? 六、有关实验 1.除去铁杂质方法;Fe2+、Fe3+检验;工业上印刷电路板制作废液的再生 例 1.浓H2SO4与乙二酸在加热条件下反应:H2C2O4 CO2+ CO+ H2O有人利用这个反应产生的CO还原某种铁的氧化物,并设计了如图装置。其中A、E为浓H2SO4,B装乙二酸,ABCDEFGH序号m (FexOY) m (Fe) 序号m (FexOY) m (Fe) 12345678 4.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 20.00

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