2012届高考化学一轮复习学案课件（人教版）：第3章 金属及其化合物第3节　铁、铜及其重要化合物

第三节铁 铜及其重要化合物 一 铁1 物理性质铁在地壳中的含量仅次于 和 居第四位 纯净的铁是光亮的 色金属 有金属光泽 粉末呈 色 可以被 吸引 2 化学性质铁位于周期表中的第 周期 族 主要价态为 价 1 与非金属反应铁与Cl2 O2 S等反应的化学方程式分别为 2 与水反应铁在高温下与水蒸气发生反应的化学方程式为 3 与酸的反应 与非氧化性酸的反应 如盐酸 稀硫酸等 离子方程式 与氧化性酸的反应 如稀硝酸等 化学方程式 Fe过量时 Fe少量时 氧化性酸在反应中表现的性质是 常温下 能使铁钝化 4 和盐溶液反应Fe与CuSO4溶液反应的化学方程式 Fe与FeCl3溶液反应的化学方程式 一 1 氧 硅铝银白黑磁铁2 四 2 3 1 2Fe 3Cl2 2FeCl33Fe 2O2 Fe3O4Fe S FeS 2 3Fe 4H2O g Fe3O4 4H2 3 Fe 2H Fe2 H2 3Fe 8HNO3 稀 3Fe NO3 2 2NO 4H2OFe 4HNO3 稀 Fe NO3 3 NO 2H2O酸性 强氧化性浓硫酸 浓硝酸 4 Fe CuSO4 FeSO4 CuFe 2FeCl3 3FeCl2 答案 二 铁的氧化物 二 FeOFe2O3Fe3O4黑色粉末红棕色粉末黑色晶体 有磁性 铁红磁性氧化铁难溶于水难溶于水难溶于水 2 3 2 3不稳定稳定稳定FeO 2H Fe2 H2OFe2O3 6H 2Fe3 3H2OFe3O4 8H Fe2 2Fe3 4H2O 答案 想一想 Fe3O4是碱性氧化物吗 Fe3O4可写作FeO Fe2O3 能否认为Fe3O4是FeO和Fe2O3的混合物 答案 Fe3O4和非氧化性酸反应生成的是两种盐和水 所以不是碱性氧化物 FeO Fe2O3是碱性氧化物 Fe3O4可写成 FeO Fe2O3 但Fe3O4是纯净物 三 铁的氢氧化物 三 Fe OH 2Fe OH 3白色固体红褐色固体难溶于水难溶于水Fe OH 2 2H Fe2 2H2OFe OH 3 3H Fe3 3H2O2Fe OH 3 Fe2O3 3H2OFe2 2OH Fe OH 2 Fe3 3OH Fe OH 3 答案 想一想 向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液 会有什么现象 答案 向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液后 立即生成白色沉淀 迅速变成灰绿色 最后变成红褐色 四 铜及铜的化合物 1 铜 2 铜的化合物 答案 CuOCu OH 2黑色蓝色Cu2 H2OCu H2OCu CO2Cu2 2H2OCuO H2O 铁三角转化关系的应用 例1 2010高考 海南卷 13 A G各物质间的关系如下图 其中B D为气态单质 请回答下列问题 1 物质C和E的名称分别为 2 可选用不同的A进行反应 若能在常温下进行 其化学方程式为 若只能在加热情况下进行 则反应物A应为 3 反应 的化学方程式为 4 新配制的F溶液应加入 以防止其转化为G 检验G溶液中阳离子的常用试剂是 实验现象为 自主解答 1 浓盐酸四氧化三铁 2 2H2O2 2H2O O2 KClO3 3 MnO2 4HCl 浓 MnCl2 Cl2 2H2O 4 铁粉KSCN溶液 或NH4SCN溶液 加入KSCN溶液后溶液呈红色解析 1 因为Fe在O2中燃烧生成Fe3O4 Fe3O4与盐酸反应生成FeCl3 FeCl2 Fe与Cl2反应生成FeCl3 所以B为O2 C为浓HCl G为FeCl3 F为FeCl2 E为Fe3O4 1 MnO2与稀盐酸不反应 所以C的名称应为浓盐酸 2 KClO3在MnO2催化作用下加热分解生成O2 H2O2在MnO2催化作用下常温生成O2 4 因为2Fe3 Fe 3Fe2 所以向Fe2 溶液中加入铁粉防止Fe2 被氧化 1 铁三角 中的转化关系 1 Fe Fe2 铁与氧化性比较弱的非金属 如S I2 非氧化性酸 如盐酸 稀H2SO4 不活泼金属的盐溶液 如CuSO4溶液 反应 都可实现这种转化 例如 Fe CuSO4 Cu FeSO4 Fe S FeS Fe 2H Fe2 H2 2 Fe2 Fe比较活泼的金属 如Al Zn H2 C等能从亚铁化合物中置换出铁来 例如 FeCl2 Zn ZnCl2 Fe FeO H2 Fe H2O 3 Fe Fe3 铁与强氧化剂 如Cl2 H2O2 KMnO4 H HNO3 浓H2SO4在一定条件下反应都会实现这种转化 例如 2Fe 3Cl2点燃2FeCl3 4 Fe3 Fe可通过较强还原剂实现 如Al Zn CO H2等 如 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2 Fe2O3 2Al 2Fe Al2O3 5 Fe2 Fe3 亚铁盐与强氧化剂反应 如Cl2 Br2 HNO3 浓硫酸 KMnO4 H H2O2等 例如 2FeCl2 Cl2 2FeCl3 6 Fe3 Fe2 铁盐溶液与比较强的还原剂反应 如Fe Cu 碘化物 硫化物等 例如 2Fe3 S2 2Fe2 S 2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 2Fe3 Fe 3Fe2 2Fe3 2I 2Fe2 I2 2 应用 1 判断离子共存 Fe2 Fe3 均水解 与HCO3 AlO2 CO32 等因水解相互促进在溶液中不能大量共存 Fe3 与S2 I HS SO32 Fe2 与MnO4 H ClO NO3 H 在溶液中因氧化还原反应而不能大量共存 2 盐溶液的配制与保存 Fe2 的盐溶液 加少量铁粉 防止Fe2 被氧化 加少量相应的酸 防止Fe2 水解 Fe3 的盐溶液 加少量相应的酸防止Fe3 水解 3 制取Fe OH 3胶体 Fe3 3H2O 沸水 Fe OH 3 胶体 3H 4 制备无水FeCl3 FeCl3 6H2OHCl气流中 FeCl3 6H2O 5 氧化性 还原性关系氧化性 Cl2 Br2 Fe3 I2 S还原性 Cl Br Fe2 I S2 6 除杂方法 Fe2 Fe3 加Fe粉 过滤 FeCl3 FeCl2 加氯水或H2O2 FeCl2 CuCl2 加Fe粉 过滤 1 2011 东北师大附中高三摸底 向一定量的Fe FeO Fe2O3 Fe3O4的混合物中加入150mL4mol L 1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解 放出2 24LNO 标准状况 往所得溶液中加入KSCN溶液 无红色出现 若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物 所得到的铁的物质的量为 A 0 21molB 0 25molC 0 3molD 0 35mol 解析 由题意知 混合物与稀硝酸恰好反应所得溶液中的溶质只有Fe NO3 2 n Fe2 1 2n NO3 1 2 0 15L 4mol L 1 2 24L 22 4L mol 1 0 25mol 若用足量的H2在加热条件下还原相同质量的混合物 所得n Fe n Fe2 0 25mol 答案 B Fe2 和Fe3 的检验 例2 2009高考 广东 21 三草酸合铁酸钾晶体K3 Fe C2O4 3 3H2O可用于摄影和蓝色印刷 某小组将无水三草酸合铁酸钾在一定条件下加热分解 对所得气体产物和固体产物进行实验和探究 请利用实验室常用仪器 用品和以下限选试剂完成验证和探究过程 限选试剂 浓硫酸 1 0mol L 1HNO3 1 0mol L 1盐酸 1 0mol L 1NaOH 3 H2O2 0 1mol L 1KI 0 1mol L 1CuSO4 20 KSCN 澄清石灰水 氧化铜 蒸馏水 1 将气体产物依次通过澄清石灰水 A 浓硫酸 灼热氧化铜 B 澄清石灰水 C 观察到A C中澄清石灰水都变浑浊 B中有红色固体生成 则气体产物是 2 该小组同学查阅资料后推知 固体产物中 铁元素不可能以三价形式存在 而盐只有K2CO3 验证固体产物中钾元素存在的方法是 现象是 3 固体产物中铁元素存在形式的探究 提出合理假设假设1 假设2 假设3 设计实验方案证明你的假设 实验过程根据 中方案进行实验 按下表的格式写出实验步骤 预期现象与结论 自主解答 1 CO2 CO 2 焰色反应透过蓝色钴玻璃 观察到紫色的火焰 3 全部为铁单质全部为FeO同时存在铁单质和FeO 1 将产生的气体产物依次通过澄清石灰水 石灰水变浑浊 说明产生的气体中含有CO2 然后干燥后再通过灼热氧化铜 澄清石灰水 观察到有红色固体生成 澄清石灰水变浑浊 气体中含有CO 2 碱金属元素的检验一般采用焰色反应 3 依据信息 固体产物中 铁元素不可能以三价形式存在 而盐只有K2CO3 可推测铁元素只能以亚铁及铁单质的形式存在 在设计实验时 应注意Fe与FeO的性质的不同点 解析 1 Fe2 和Fe3 的检验 2 有关FeCl3的颜色变化 FeCl3溶液在与许多试剂反应时会出现特殊现象 可做为检验Fe3 的依据 1 向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈血红色 2 FeCl3溶液能使紫色石蕊试液呈红色 3 FeCl3与NaOH溶液反应 生成红褐色沉淀 4 向FeCl3溶液中加入过量Fe粉 溶液变浅绿色 5 向FeCl3溶液中加入过量Cu粉 溶液变蓝绿色 6 将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中 溶液变蓝色 7 将FeCl3溶液与Na2CO3或NaHCO3溶液混合 放出气体 生成红褐色沉淀 8 将饱和FeCl3溶液滴入沸水中 生成红褐色Fe OH 3胶体 3 铁与稀硝酸反应量的问题HNO3过量 Fe 4HNO3 Fe NO3 3 NO 2H2O Fe过量 3Fe 8HNO3 3Fe NO3 2 2NO 4H2O 有关量的问题 可用数轴表示为 当n Fe n HNO3 1 4时 按反应 进行 产物仅有Fe NO3 3 HNO3可能有剩余 当n Fe n HNO3 3 8时 按反应 进行 产物仅有Fe NO3 2 Fe可能有剩余 当1 4 n Fe n HNO3 3 8时 则反应 均发生 产物为Fe NO3 3和Fe NO3 2 注意 1 在上述反应 中 硝酸都表现了强氧化性和酸性 2 在上述反应 中 表现氧化性的硝酸的物质的量等于NO的物质的量 3 反应 和反应 被还原的HNO3均占参加反应的HNO3的1 4 事实上 任何价态的金属与稀硝酸反应生成NO 参加反应的硝酸与被还原的硝酸均为4 1 2 2010高考 福建卷 25 工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸 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 1 将已去除表面氧化物的铁钉 碳素钢 放入冷浓硫酸中 10分钟后移入硫酸铜溶液中 片刻后取出观察 铁钉表面无明显变化 其原因是 2 另取铁钉放入浓硫酸中 加热 充分反应后得到溶液X并收集到一种气体 甲同学认为X中除Fe3 外还可能含有Fe2 若要确认其中的Fe2 应选用 选填序号 a KSCN溶液和氯水b 铁粉和KSCN溶液c 浓氨水d 酸性KMnO4溶液 答案 1 铁钉表面被钝化 其他合理答案也可 2 d解析 1 铁钉 碳素钢 放入冷浓硫酸中 浓硫酸具有强氧化性能使铁钉钝化 阻止反应进一步进行 2 检验Fe3 应选用KSCN溶液 检验Fe2 应选用KSCN溶液和氯水 检验Fe3 溶液中还可能含有Fe2 为了防止Fe3 的干扰 且Fe2 能使酸性KMnO4溶液褪色 故应选用酸性KMnO4溶液 铜及其化合物 例3 2009高考 宁夏卷 26 碱式碳酸铜可表示为 xCuCO3 yCu OH 2 zH2O 测定碱式碳酸铜组成的方法有多种 1 现采用氢气还原法 请回答如下问题 写出xCuCO3 yCu OH 2 zH2O与氢气反应的化学方程式 实验装置用下列所有仪器连接而成 按氢气流方向的连接顺序是 填入仪器接口字母编号 a l 称取23 9g某碱式碳酸铜样品 充分反应后得到12 7g残留物 生成4 4g二氧化碳和7 2g水 该样品的结晶水质量为 g 化学式为 2 某同学以氮气代替氢气 并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成 你认为是否可行 请说明理由 自主解答 1 xCuCO3 yCu OH 2 zH2O x y H2 x y Cu xCO2 x 2y z H2O a kj gf 或hi de 或ed hi 或gf bc 或cb 1 8CuCO3 Cu OH 2 H2O 2 可行根据反应xCuCO3 yCu OH 2 zH2O x y CuO xCO2 y z H2O 依据碱式碳酸铜 CuO CO2和H2O的质量 或其中任意三个量 即可计算出其组成 自主解答 解析 1 本题的碱式碳酸铜与氢气反应看似一个很难的信息 其实细心一点只要把它理解为CuCO3和Cu OH 2受热分解后产物CuO再与氢气反应 第 个问题便可以解决 对于 要能分析出测定反应后CO2和H2O的质量 因此对于氢气发生器后仪器的选择是除氯化氢和水蒸气 防止对后续测定产生影响 测定H2O和CO2分别用浓硫酸和碱石灰是固定的 2 其实在分析 1 方程式书写时便得到了碱式碳酸铜热分解方程式 xCuCO3 yCu OH 2 zH2O x y CuO xCO2 y z H2O 稍加分析可知 依据碱式碳酸铜 CuO CO2和H2O的质量 或其中任意三个量 即可计算出其组成 1 CuSO4 5H2O为蓝色晶体 俗称蓝矾 胆矾 无水CuSO4遇水变蓝色 生成CuSO4 5H2O 可作为水的检验依据 CuSO4和石灰乳的混合液即为无机农药波尔多液 是一种良好的杀菌剂 可以用来防治多种作物的病虫害 2 Cu2O红色 CuO黑色 溶液中的Cu2 常为蓝色 浓CuCl2溶液为蓝绿色 稀CuCl2溶液为蓝色 可作为Cu2 的判定依据 如CuSO4溶液呈蓝色 Cu2 与碱反应生成蓝色沉淀Cu OH 2 这是鉴定Cu2 的原理之一 3 铜在自然界存在于多种矿石中 如 请回答下列问题 1 上表所列铜化合物中 铜的质量百分含量最高的是 2 工业上以黄铜矿为原料 采用火法熔炼工艺生产铜 该工艺的中间过程会发生反应 2Cu2O Cu2S高温6Cu SO2 反应的氧化剂是 3 SO2尾气直接排放到大气中造成的后果是 处理该尾气可得到有价值的化学品 写出其中1种酸和1种盐的名称 4 下表中 对陈述 的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是 填字母 答案 1 Cu2S 2 Cu2S和Cu2O 3 形成酸雨 会对植物和建筑物等造成严重危害硫酸 硫酸钠 4 A解析 1 根据矿石的主要成分分析可知 每1molCu对应的其他元素的质量中Cu2S最小 因此Cu2S中铜的质量分数最高 2 根据反应方程式 2Cu2O Cu2S 6Cu SO2 可知Cu2O和Cu2S都作氧化剂 3 SO2排放到大气中会形成酸雨 处理该尾气可得到有价值的化学品 H2SO4或Na2SO4 4 铜绿的成分为Cu2 OH 2CO3 能与盐酸发生反应而除去 而Cu和盐酸不反应 A正确 铜在常温下和浓H2SO4不反应 因此B中前后无因果关系 B错误 在潮湿的空气中铁和铜形成原电池 铁作负极 铜作正极 铁易生锈 因此C也不正确 CuSO4 5H2O晶体转化为CuSO4白色粉末是化学变化 CuSO4为重金属盐 不能作游泳池的消毒剂 D错误 1 2010 安徽黄山模拟 要证明某溶液中不含Fe3 而可能含有Fe2 进行如下实验操作时 最佳顺序为 加入足量氯水 加入足量KMnO4 加入少量NH4SCN溶液A B C D 2 2010 山东省聊城一中模拟 下列有关铁元素的叙述中正确的是 A Fe OH 2易被氧化生成Fe OH 3 说明稳定