第19讲《铁、铜及其重要化合物》.doc

2011年高考化学一轮精品讲练析 第19讲 铁、铜及其重要化合物考点解读1.了解铁单质及化合物的颜色.状态及性质。2.通过合金材料了解铜及化合物的性质。3.能用氧化还原反应的规律探究铁的化合物之间的相互转化。4.能掌握氢氧化铁胶体制备，能列举合金材料的应用。知识体系(1)NO3-与Fe2+在酸性条件下，不能共存。(2)过量的Fe与硝酸作用，或在Fe和Fe2O3的混合物中加入盐酸，要注意产生的Fe3+还可以氧化单质Fe这一隐含反应：Fe+2Fe3+=3Fe2+。(3)注意FeCl3、Fe2(SO4)3的水溶液蒸干所得剩余固体的区别。FeCl3溶液加热浓缩时，因Fe3+水解和HCl的挥发，得到的固体为Fe(OH)3，如灼烧后得到红色的Fe2O3固体。但Fe2(SO4)3溶液蒸干时，因硫酸是难挥发性酸，将不能得到Fe(OH)3固体。(4)注意亚铁盐及Fe(OH)2易被空气中氧气氧化成三价铁的化合物。如某溶液中加入碱溶液后，最终得到红褐色沉淀，并不能断定该溶液中一定含有Fe3+，而也可能含有Fe2+。(5)注意铁单质与强氧化性物质反应时，也有生成二价铁化合物的可能性。反应中若铁为足量，最终铁元素将以二价铁形式存在，因为2Fe3+Fe=3Fe2+。基础过关第1课时 铁和“铁三角”1铁的氧化物的比较化学式FeO Fe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体价态+2+31/3正2价，2/3正3价水溶性不溶不溶不溶与酸的反应FeO+2H+=Fe2+H2O遇氧化性酸生成Fe3+ 盐Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2OFe3O4+8H+=Fe2+2Fe3+4H2O与CO的反应高温FexOy+yCO=xFe+yCO22Fe2+ 和Fe3+ 的比较Fe2+Fe3+水合离子颜色浅绿色棕黄色氧化还原性既有氧化性，又有还原性只有氧化性水解性Fe2+ +2H2OFe（OH）2+2H+Fe3+ +3H2OFe（OH）3+3H+与碱的反应Fe2+ +2OH= Fe（OH）2 Fe3+ +3OH= Fe（OH）3 3Fe（OH）2与Fe（OH）3的比较Fe（OH）2Fe（OH）3颜色状态白色固体红褐色固体水溶性不溶不溶稳定性易氧化为Fe（OH）3，空气中加热得不到FeO较稳定： Fe（OH）3= Fe2O3+3H2O与酸的反应Fe（OH）2+2H+= Fe2+ +3H2O Fe（OH）3+3H+= Fe3+ +3H2O制法在隔绝O2的条件下Fe2+与碱反应Fe3+与碱反应4.铁三角：注：（1）一般是指Zn .Al .CO. H2. 等还原剂。（2）是指H+. S. I2. Cu2+. Fe3+.等氧化剂.（3）（5）是指Cl2. Br2. O2. HNO3. KMnO4等氧化剂.（4）一般是指Fe. Cu. HI. H2S.等还原剂.（6）是指Zn. Al. CO. H2. 等还原剂。根据铁三角有关（1）-(6)的化学方程式如下。(1)FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe 3FeCl2+2Al=2AlCl3+3Fe FeO+CO=Fe+CO2 FeO+H2=Fe+H2O (2)Fe+2H+=Fe2+H2 Fe+S=FeS Fe+I2=FeI2 Fe+Cu2+=Fe2+Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+(3)2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl- 2Fe2+Br2=2Fe3+2Br- 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 3Fe2+4H+NO3-=3Fe3+NO+2H2O 5Fe2+MnO4-+8H+=Mn2+5Fe3+4H2O (4) 2Fe3+Cu=Cu2+2Fe2+ Fe3+Fe=3Fe2+ 点燃 2Fe3+2I-=2Fe2+I2 2Fe3+H2S=2Fe2+S+2H+ 高温(5)2Fe+3Cl2=2FeCl3 2Fe3+Br2=2FeBr3 高温Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO+2H2O 4Fe+3O2(纯)=2Fe2O3 加热加热(6) 2Fe3+3Zn（足）=3Zn2+2Fe Fe3+Al=Al3+Fe Fe2O3+2Al=Al2O3+2Fe Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2 Fe2O3+3H2=2Fe+3H2O5.检验Fe3+.常用方法有：（1）向未知溶液滴入少量KSCN溶液呈血红色。（2）向未知溶液滴入少量苯酚溶液呈紫色。（3）向未知溶液中滴入少量NaOH溶液呈红褐色。6.检验Fe+.是向未知溶液滴入少量KSCN溶液呈无色，继续滴入少量氯水呈血红色。典型例题【例1】（2010全国卷1）能正确表示下列反应的离子方程式是A将铜屑加入溶液中：B将磁性氧化铁溶于盐酸：C将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：D将铁粉加入稀硫酸中：【例2】（2010上海卷）由5mol Fe2O3、4mol Fe3O4和3mol FeO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FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是A4:3 B3:2 C3:1 D2:l【例3】（2010福建卷）工业上常用铁质容器盛装冷浓酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：探究一（1）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 。（2）另称取铁钉60g放入150ml浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。甲同学认为X中除外还可能含有。若要确认其中的，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酸性溶液乙同学取336ml（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：然后加入足量溶液，经适当操作后得干燥固体233g。由于此推知气体Y中的体积分数为 。探究二分析上述实验中体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含量有和Q气体。为此设计了下列探究实验状置（图中夹持仪器省略）。（3）装置B中试剂的作用是 。（4）认为气体Y中还含有Q的理由是 （用化学方程式表示）。（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于 （选填序号）。 a A之前 bA-B间 cB-C间 dC-D间（6）如果气体Y中含有，预计实验现象应是 。（7）若要测定限定体积气体Y中的含量（标准状况下约有28ml ），除可用测量体积的方法外，可否选用质量称量的方法？做出判断并说明理由 。【例4】（2010四川理综卷）（16分）四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4）作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下： 请回答下列问题：硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是_。（1） 向滤液I中加入铁粉，发生反应的离子方程式为：_、_。（2） 在实际生产过程中，向沸水中加入滤液，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：_。过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、_、_、_（填化学式），减少废物排放。（4）A可用于生产红色颜料（Fe2O3）,其方法是：将556a kgA（摩尔质量为278 g/mol）溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3336b kg A和112c kg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料_kg。【例5】（2009广东理科基础，25）钢铁生锈过程发生如下反应： 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2； 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3； 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。 下列说法正确的是 （ ） A反应、中电子转移数目相等 B反应中氧化剂是氧气和水 C与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀基础过关第2课时 铜及其化合物有关117的化学方程式.如下： 1. 2Cu+S = Cu2S2.Cu+2H2SO4(浓) = CuSO4+SO2+H2O电解3. CuSO4+Zn = ZnSO4+ Cu CuSO4+Fe = FeSO4+ Cu4. CuCl2+Fe = FeCl2+ Cu CuCl2 = Cu+Cl2点燃 5. Cu+Cl2 = CuCl2 6. 2Cu+O2+H2O+CO2 = Cu2(OH)2CO3 7. Cu2(OH)2CO3 = 2CuO+CO2+H2O 8. 2Cu+O2 = 2CuO9. CuO+CO = Cu+CO2 CuO+H2 = Cu+H2O10. Cu(NO3)2+Zn = Zn(NO3)2+Cu11. 3Cu+8HNO3 (稀) = 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O 12. CuO+2HNO3 = Cu(NO3)2+H2O13. 2Cu( NO3)2 = CuO+4NO2+O214. Cu(NO3)2+2NaOH = Cu(OH)2+2NaNO3 15. Cu(OH)2+2HNO3 = Cu(NO3)2+2H2O 16. 2 Cu(OH)2+R-CHOR- COOH+ Cu2O+2H2O17. Cu(OH)2 = CuO+H2O典型例题【例1】（2010全国卷1）下列叙述正确的是ALi在氧气中燃烧主要生成B将SO2通入溶液可生成沉淀C将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次氯酸D将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2+还原成Cu【例2】（2009广东化学10）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【例3】（2010浙江卷，27）（15分）一水硫酸四氨合铜（）的化学式为Cu(NH3)4SO4H2O是一种重要的染料及农药中间体。某学习小组在实验室以氧化铜为主要原料合成该物质，设计的合成路线为：相关信息如下：Cu(NH3)4SO4H2O在溶液中存在以下电离（解离）过程：Cu(NH3)4SO4H2OCu(NH3)42+ +H2OCu(NH3)42+ Cu2+4NH3（NH4）2SO4在水中可溶，在乙醇中难溶。Cu(NH3)4SO4H2O在乙醇水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图如下： 请根据以下信息回答下列问题： 图3（1）方案1的实验步骤为：a. 加热蒸发 b. 冷却结晶 c. 抽滤 d. 洗涤 e. 干燥步骤1的抽滤装置如图3所示，该装置中的错误之处是 ；抽滤完毕或中途停止抽滤时，应先 ，然后 。该方案存在明显缺陷，因为得到的产物晶体中往往含有 杂质，产生该杂质的原因是 。（2）方案2的实验步骤为：a. 向溶液C中加入适量 ，b. ，c. 洗涤，d. 干燥请在上述内填写合适的试剂或操作名称。下列选项中，最适合作为步骤c的洗涤液是 。A. 乙醇 B. 蒸馏水 C. 乙醇和水的混合液 D. 饱和硫酸钠溶液步骤d不宜采用加热干燥的方法，可能的原因是 。铁、铜及其重要化合物单元测试一、选择题（下列各题均只有一个合理答案，请将合理答案的序号填在第卷题首的答案栏内填在其它地方无效）1. 制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”：发生的反应为2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是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2、欲分离，加入试剂的顺序正确的是ABCD3、根据如下反应：判断氧化性强弱的顺序是ABCD4. 跟27克Al反应相应的稀HNO3溶液中最多可溶解Fe的质量为A28g B56gC84gD27g5. 下列离子在同一溶液中能大量共存的是ABCD二. 选择题（下列各题均有二个合理答案，请将合理答案的序号填在第卷题首的答案栏内填在其它地方无效）6. 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7. 在盐酸中加入铁粉，等铁粉全部溶解之后，再加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色其原因是AFe有还原性B盐酸有还原性CKMnO4具有氧化性DFeCl2中Fe2+具有还原性8. 含n g HNO3的稀溶液恰好使m g铁粉完全溶解，若有 g HNO3被还原成NO（没有其它还原产物），则nm为A11B21C31D929. 5.6g铁粉加入含0.3mol的溶液中，充分反应后，下列说法中正确的是AFe全部被氧化BFe部分被氧化 CFe3+全部被还原DFe3+部分被还原10. 下列物质中，既可以作为氧化剂又可以做为还原剂的是AFeSO4BFeCF2DHCl三.本题包括4小题.11. 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：I制备氧化铜 工业CuSO4 CuSO4溶液 CuSO45H2O CuO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；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1。控制溶液pH=3.5的原因是 。步骤的目的是得到CuSO45H2O晶体。操作是 ，过滤，水浴加热烘干。水浴加热的特点是 。探究氧化铜的性质取A、B两支试管，往A中先加入适量CuO粉末，再分别向A 和B中加入等体积的3%H2O2溶液，只观察到A中有大量气泡。结论是 。为探究试管A中反应的速率，收集气体并测定其体积必需的实验仪器有： 。12. 钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO2）是目前最好的白色颜料。制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿矿储量居世界首位。含有Fe2O3的钛铁矿（主要成分为FeTiO3）制取TiO2的流程如下： Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_周期，第_族。 步骤加铁的目的是_； 步骤冷却的目的是_。 上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是_；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入_处理。 由金红石(TiO2)制取单质Ti，涉及到的步骤为： 已知： C(s) + O2(g) = CO2(g)； H = 393.5 KJ/mol 2CO(g) + O2(g) = 2CO2(g)； H = 566 KJ/mol TiO2(s) + 2Cl2(g) = TiCl4(s) + O2(g)； H = +141 KJ/mol则TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s)= TiCl4(s) + 2CO(g) 的H = _。反应TiCl4 + 2Mg = 2MgCl2 + Ti 在Ar气氛中进行的理由是_13. 在一定条件下用普通铁粉和水蒸气反应,可以得到铁的氧化物.该氧化物又可以经过此反应的逆反应,生成颗粒很细的铁粉.这种铁粉具有很高的反应活性,在空气中受撞击或受热时会燃烧,所以俗称引火铁.请分别用下图中示意的两套仪器装置,制取上述铁的氧化物和引火铁.实验中必须使用普通铁粉和6摩/升盐酸,其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去).填写下列空白:(1)实验进行时试管A中应加入的试剂是 ;烧瓶B的作用是 ;烧瓶C的作用是 ;在试管D中收集得到的是 .(2)实验时,U型管G中应加入的试剂是 ;长颈漏斗H中应加入 .(3)两套装置中,在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母) .(4)烧瓶I中发生的反应有时要加入少量硫酸铜溶液,其目的是 .(5)试管E中发生反应的化学方程式是 .(6)为了安