（08年高考第一轮复习）第三章金属及其化合物第三节 铁铜及其重要化合物.ppt

第三章金属元素及其化合物 08届高考第一轮复习课件 第三节铁铜及其化合物 1 存在形式 铁 磁铁矿 fe3o4 赤铁矿 fe2o3 化合态 铜 黄铜矿 cufes2 孔雀石 cuco3 cu oh 2 一 铁和铜的获取和应用 游离态的铁来自陨石 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 3 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 很活泼金属 较活泼和不活泼金属 4 方法比较 海水中nacl 海水mgcl2 铝土矿中al2o3 赤铁矿磁铁矿等 黄铜矿孔雀石等 电解 电解 电解 还原剂还原 还原剂还原 电解法 热还原法 热分解法 二 金属的冶炼 kcanamgalznfesnpb h cuhgag 三 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 铁的在周期表的位置和主要化合价 1 铁的原子序数是多少 在周期表中处于什么位置 2 指出铁在化合物中有哪些价态 思考 1 26fe位于第四周期第viii族2 铁在化合物中常显 2 3价fe 2e fe2 fe 3e fe3 小结 四 铁单质的性质 fe fe2 fe3 fe2 fe3 cl2br2hno3 o2 h2o g i2 s h cuso4 强氧化剂 弱氧化剂 请写出上述关系的有关反应方程式 fe2 fe3 fe2 和强氧化剂作用例如 o2 cl2 br2 hno3等 请写出fe2 与br2 hno3的离子方程式 fe3 fe2 fe3 和还原剂作用例如 zn fe cu h2s等 请写出fe3 与cu h2s的离子方程式 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 1 铁三角 金属元素及其化合物转化网络 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 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 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 1 铁的氧化物性质比较 五 铁的重要化合物 铁的氧化物氧化物颜色与强酸反应feo黑色feo 2h fe2 h2o3feo 10hno3 稀 3fe no3 3 no 5h2ofe2o3红棕色fe2o3 6h 2fe3 3h2ofe3o4磁性黑色固体fe3o4 8h 2fe2 2fe3 4h2o 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 2 铁的氢氧化物性质比较 铁的氢氧化物 制法 由对应的可溶性盐与碱反应制取 与酸反应生成对应的盐和水 fe oh 2特殊性 fe oh 2与o2反应 4fe oh 2与o2反应 生成白色沉淀迅速变成灰绿色 最后变成红褐色的fe oh 3 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 3 亚铁盐和铁盐 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 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 fe3 和fe2 的检验 现象 白色沉淀灰绿色红褐色fe2 2oh fe oh 2 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 现象 红褐色沉淀fe3 3oh fe oh 3 现象 不变红色 若再通cl2则变血红色2fe2 cl2 2fe3 2cl fe3 3scn fe scn 3 现象 变血红色fe3 3scn fe scn 3 1 在周期表中位置 第四周期ib族 最外层只有一个e 3s23p63d104s1 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 六 铜的化学性质 元素周期表 铜在周期表中的位置及其原子结构 29cu铜3s23p63d104s1 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 4 铜的冶炼 1 火法 cuo c cu co2 高温 2 湿法 cu2 fe cu fe2 电解法 cuso4溶液电解精炼 电解液 硫酸 硫酸铜 电极 粗铜 精铜 铜及其化合物的相互转化关系 5 铜化学性质 cu cl2 cucl2 点燃 现象 棕黄色的烟 溶于水 黄绿色 绿色 蓝色cu o2 2cuo2cu s cu2s 黑色物质 2cu 4hcl o2 2cucl2 2h2o 2cu o2 h2o co2 cu2 oh 2co3铜锈 铜绿 cu 2h2so4 浓 cuso4 so2 2h2o 加热 cu 4hno3 浓 cu no3 2 2no2 2h2o 6 氧化物 cuo 黑色 cu2o 红色 碱性氧化物cuo h2so4 cuso4 h2ocu2o h2so4 cuso4 cu h2o4cuo 2cu2o o2 高温 cuo c co h2 cu co co2 h2o 7 氢氧化物 cu oh 2不溶性弱碱cu oh 2 h2so4 cuso4 2h2ocu oh 2 cuo h2o 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 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 七 常见合金的重要应用 金属材料的基本元素是金属 因此 笼统地说 金属材料具有高强度 优良的塑性和韧性 耐热 耐寒 可铸造 锻造 冲压和焊接 还有良好的导电性 导热性和铁磁性 因此是一切工业和现代科学技术中最重要的材料 金属材料可分为两大类 钢铁和非铁金属 或有色金属 或分为 有色金属 黑色金属 包括铁 铬 锰 除铁 铬 锰以外的其他金属 还有没有其他分类方法 合金的分类 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 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 制洒具等 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 金属材料的基本元素是金属 因此 金属材料具有高强度 优良的塑性和韧性 耐热 耐寒 可铸造 锻造 冲压和焊接 还有良好的导电性 导热性和铁磁性 因此是一切工业和现代科学技术中最重要的材料 科学视野 用途广泛的稀土金属 实践活动是否应该停止使用铝质饮料罐 思考与交流如何选择金属材料 八 正确选择金属材料 必修1p58 八 金属的冶炼一 知识点 考点 1 金属的一般性质 实际使用 存在形态 单质或合金 化合态 游离态 n 0 还原反应 2 金属冶炼的实质 用还原剂把金属矿石中的金属离子还原为金属单质 mn e m n 3 金属的冶炼步骤 一般需要三个步骤 第一步是矿石的富集 除去杂质 提高矿石中有用成分的含量 第二步是冶炼 利用氧化还原反应原理 在一定条件下 用还原剂把金属矿石中的金属离子还原成金属单质 第三步是精炼 采用一定的方法 提炼纯金属 4 金属冶炼的常见方法 热分解法 在金属活动性顺序中 位于氢后面的金属的氧化物受热就能分解 仅用热分解法就能制得这些不活泼金属 如2hgo 2hg o2 2ag2o 4ag o2 电解法 热还原法 热分解法 kcanamgalznfesnpb h cuhgag 热还原法 对于多数金属的冶炼 常用的还原剂如焦炭 co 氢气和活泼金属等加热还原的方法 如cuo co cu co2 电解法 在金属活动性顺序中 k na ca al等几种金属的还原性很强 只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼2nacl 2na cl2 电解 高温 利用平衡理论解释用较不活泼金属制较活泼金属 如工业上用钠从熔融的kcl中置换生产钾 例 工业上生产na ca mg都用电解其熔融态的氧化物 但钾却不能用电解kcl熔融态的方法制得 因金属钾易溶于熔融态的kcl中而有危险 很难制得钾 且降低电解效率 现生产钾是用金属钠与熔化的kcl反应制得 有关数据如下表 工业上生产金属钾主要运用上表所列哪些物理常数 简答理由 工业上制金属钾主要运用什么原理使该反应变为现实 答案 应用钠和钾的沸点不同 774 时 钾为蒸气逸出 而钠为液体 故控制温度在774 至883 略低 即可 应用化学平衡移动的原理 1 金属单质与水 酸的反应 例1 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2 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 例1 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 例2 用下面两种方法可以制得白色的fe oh 2沉淀 方法一 用不含fe3 的feso4溶液与用不含o2的蒸馏水配制的naoh溶液反应制备 1 用硫酸亚铁晶体配制上述feso4溶液时还需加入 2 除去蒸馏水中溶解的o2常采用的方法 3 生成白色fe oh 2沉淀的操作是用长滴管吸取不含o2的naoh溶液 插入feso4溶液液面下 再挤出naoh溶液 这样操作的理由是 少量稀h2so4 加热 防止naoh溶液与空气接触而溶解氧气 将fe oh 2氧化 方法二 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 铁屑 稀h2so4 naoh 检验试管 排出的气体纯度 当气体为纯净的h2时关闭止水夹 两支试管中的空气被氢气驱除 外界空气不易进入试管氧化fe oh 2 例3 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 例4 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 加适量水溶解 搅拌 过滤 使fe3 可全部转化为fe oh 3沉淀 而cu2 不会转化为cu oh 2沉淀 步骤 的目的是得到cuso4 5h2o晶体 操作是 过滤 水浴加热烘干 水浴加热的特点是 蒸发浓缩 冷却结晶 受热均匀 温度易于控制在100 以下 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 cuo可加快h2o2分解的反应速率 是h2o2分解反应的催化剂 秒表 橡皮塞 导管 集气瓶 量筒 例3 将钠 镁 铝各0 3mol分别放入100ml1mol l的盐酸中 同温同压下产生的气体体积比是a 1 2 3b 6 3 2c 3 1 1d 1 1 1例4 将一定质量的mg zn al混合物与足量稀h2so4反应 生成h22 8l 标准状况 原混合物的质量可能是a 2gb 4gc 8gd 10g极限法 bc c 2 与na2o2有关的计算问题 例1 在200 时 11 6gco2和h2o的混合气体与足量的na2o2反应 反应后固体增加了3 6g 则原混合气体的平均式量为 a 5 8b 11 6c 23 2d 46 4 c 2 与na2o2有关的计算问题 2 nahco3与na2o2混合加热的反应 1 2nahco3 2na2o2 2na2co3 2naoh o2 2 4nahco3 2na2o2 4na2co3 2h2o o2 例2 将amolnahco3和bmolna2o2混合置于密闭容器中加热到300 使其充分反应 1 反应后的气体只有o2 则a和b的关系 2 反应后的固体只有na2co3 则a和b的关系 3 反应后的固体为na2co3和naoh的混合物 则a和b的关系 a b a 2b b a 2b 3 关于al oh 3的一些图象 1 向alcl3溶液中滴加naoh溶液至过量 2 向alcl3溶液中滴加氨水至过量 3 向naoh溶液中滴加alcl3溶液至过量 4 向naalo2溶液中滴加盐酸至过量 5 向盐酸中滴加naalo2溶液至过量 6 向等物质的量mg2 al3 溶液溶液中滴加naoh溶液至过量 例1 06上海 已知ba alo2 2可溶于水 右图表示的是向a12 so4 3溶液中逐滴加入ba oh 2溶液时 生成沉淀的物质的量y与加入ba oh 2的物质的量x的关系 下列有关叙述正确的是 a a b时沉淀的物质的量 a1 oh 3比baso4多b c d时溶液中离子的物质的量 alo2 比ba2 多c a d时沉淀的物质的量 baso4可能小于a1 oh 3d d e时溶液中离子的物质的量 ba2 可能等于oh b 例3 06重庆 为除去粗盐中的ca2 mg2 fe3 so42 以及泥沙等杂质 某同学设计了一种制备精盐的实验方案 步骤如下 用于沉淀的试剂稍过量 1 判断bacl2已过量的方法是 2 第 步中 相关的离子方程式是 3 若先用盐酸调ph值再过滤 将对实验结果产生影响 其原因是 4 取第 步后的上层溶液1 2滴于点滴板上 再滴入1 2滴bacl2溶液 若溶液未变混浊 则表明bacl2已过量 ca2 co32 caco3 ba2 co32 baco3 在此酸度条件下会有部分沉淀溶解 从而影响制得精盐的纯度 1 基本原理 利用nahco3在常见可溶盐中溶解度较小的特点 先制得nahco3 再加热分解制得na2co3 6 侯德榜制碱法 选修3p16 6 侯德榜制碱法 选修3p16 我国化学家侯德榜 下图 改期国外的纯碱生产工艺 生产流程可简要表示如下 上述生产纯碱的方法称 副产品的一种用途为 沉淀池中发生的化学反应方程式是 写出上述流程中x物质的分子式 联合制碱法或侯德榜制碱法 化肥或电解液或焊药等 nh3 co2 nacl h2o nh4cl nahco3 co2 6 侯德榜制碱法 选修3p16 使原料氯化钠的利用率从70 提高到90 以上 主要是设计了 填上述流程中的编号 的循环 从沉淀池中取出沉淀的操作是 为检验产品碳酸钠中是否含有氯化钠 可取少量试样溶于水后 再滴加 向母液中通氨气 加入细小食盐颗粒 冷却析出副产品 通氨气的作用有 a 增大nh4 的浓度 使nh4cl更多地析出 b 使nahco3更多地析出 c 使nahco3转化为na2co3 提高析出的nh4cl纯度 循环i 过滤 稀硝酸和硝酸银溶液 a c 例1 下列物质可由