高考化学大一轮复习 专题四 从矿物到基础材料 课时2 铁、铜的获取及应用课件.ppt

课时2铁 铜的获取及应用 考纲导航 考点一铁的性质 铁的氧化物与氢氧化物 主干精讲 1 铁的存在和物理性质 1 铁的存在铁在自然界中主要以化合态的形式存在 陨铁以游离态的形式存在 常见的铁矿 磁铁矿 主要成分为 填化学式 下同 赤铁矿 主要成分为 黄铁矿 主要成分为fes2 2 铁的物理性质铁是电和热的良导体 能被磁铁吸收 纯铁具有很强的抗腐蚀能力 fe3o4 fe2o3 2 铁的化学性质 3 铁的氧化物 fe2 2fe3 4h2o fe2o3 6h 2i 2fe2 i2 3h2o fe3o4 8h 2i 3fe2 i2 4h2o 4 铁的氢氧化物 fe3 3oh fe oh 3 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 典例剖析 例1 2015 10月浙江选考 某酸性废液中含有fe3 cu2 ba2 三种金属离子 有同学设计了下列方案对该废液进行处理 所加试剂均稍过量 以回收金属 保护环境 请回答 1 沉淀a中含有的单质是 2 沉淀c的化学式是 3 溶液a与h2o2溶液在酸性条件下反应的离子方程式是 解析根据题中实验流程 在含有fe3 cu2 ba2 三种金属离子的酸性废液中 加入铁屑 得沉淀a中含有cu和过量的fe 溶液a中加入h2o2目的是把fe2 氧化成fe3 加入naoh溶液 得红褐色沉淀b为fe oh 3 溶液b中加入na2co3溶液 沉淀c为baco3沉淀 答案 1 cu fe 2 baco3 3 2fe2 h2o2 2h 2fe3 2h2o 例2 2016 4月浙江选考 下图中 固体a是铁锈的主要成分 请回答 1 白色沉淀e的化学式 2 写出a b的化学方程式 3 写出c d在溶液中发生氧化还原反应的离子方程式 例3 把22 4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中 如反应只收集到0 3molno2和0 2molno 下列说法正确的是 a 反应后生成的盐只为fe no3 3b 反应后生成的盐只为fe no3 2c 反应后生成的盐为fe no3 3和fe no3 2 其物质的量之比为1 3d 反应后生成的盐为fe no3 3和fe no3 2 其物质的量之比为3 1 答案c 例4 用下面两种方法可以制得白色的fe oh 2沉淀 方法一 用feso4溶液与不含o2的蒸馏水配制的naoh溶液反应制备 1 除去蒸馏水中溶解的o2常采用 的方法 2 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 方法二 在如图所示装置中 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 解析 方法一 1 气体的溶解度是随温度升高而降低的 所以煮沸后的蒸馏水中溶解的o2变少 2 避免生成的fe oh 2被空气 氧气 氧化 方法二 试管 是开口式的 无法用产生的气体将溶液压入试管 中 所以应在试管 中制取feso4 而在试管 中盛naoh溶液 将fe与稀h2so4放入试管 后 产生的h2可从试管 内短管处排出试管 内的空气 经过止水夹进入试管 内的naoh溶液中 再排尽naoh溶液和试管 内的空气 然后关闭止水夹 试管 内产生的h2无法逸出 压强增大 将feso4溶液通过长导管压入试管 内的naoh溶液中 在此过程中 液体都处于h2环境中 从而避免了空气中的o2将反应生成的fe oh 2氧化成fe oh 3 答案 1 煮沸 2 避免生成的fe oh 2沉淀接触o2 1 稀h2so4 铁屑 2 naoh溶液 3 检验试管 出口处排出h2的纯度 当排出的h2纯净时 再夹紧止水夹 4 试管 中反应生成的h2将所用溶液和装置内的空气排尽 且外界空气不容易进入装置 可防止白色的fe oh 2沉淀被氧化 考点精练 1 下列说法正确的是 a fe在一定条件下与水反应生成h2和fe oh 3b fe3o4溶于盐酸后加入几滴kscn溶解 溶液显血红色c fecl2溶液蒸干灼烧后得到fecl2固体d 将fecl3饱和溶液滴入naoh溶液中可制备fe oh 3胶体解析高温下铁与水蒸气反应生成fe3o4和h2 a项错 fe3o4溶于盐酸生成fe3 和fe2 b项正确 fecl2易水解 在空气中蒸干灼烧产物为fe2o3 c项错 将fecl3饱和溶液滴入naoh溶液中 得到fe oh 3沉淀而不是胶体 故d错误 答案b 2 2016 杭州学军中学模拟 a b c d e分别是cu ag fe al mg5种金属中的一种 已知 1 a c均能与稀硫酸反应放出气体 2 b与d的硝酸盐反应 置换出单质d 3 c与强碱反应放出气体 4 c e在冷浓硫酸中发生钝化 由此可判断a b c d e依次为 a fe cu al ag mgb al cu mg ag fec mg cu al ag fed mg ag al cu fe 解析a c均能与稀硫酸反应放出气体 说明a c排在氢前面 c与强碱反应放出气体 c为铝 c e在冷浓硫酸中发生钝化 所以e为铁 a为镁 b与d的硝酸盐反应 置换出单质d 说明b排在d的前面 即b为cu d为ag 答案c 3 2016 嘉兴高一期末 在由fe fe2o3组成的混合物中加入100ml2mol l 1的盐酸 恰好使混合物完全溶解 并放出224ml气体 标准状况 此时向溶液中加入kscn溶液无明显现象 则反应前混合物中fe fe2o3的物质的量之比为 a 4 3b 3 4c 2 3d 3 2 fe 2h fe2 h2 0 01mol0 01mol设原混合物中fe和fe2o3的物质的量分别为xmol ymol fe2o3 2fe3 feymol x 0 01 mol根据题意 列方程得 x 0 01 y 根据氯元素守恒 2x 2y 2 0 1 2 联立方程 解得 x 0 04mol y 0 03mol 则反应前混合物中fe fe2o3的物质的量之比为0 04mol 0 03mol 4 3 答案a 易错警示 1 铁的反应产物判断 1 铁分别与氯气和盐酸反应所得的氯化物不同 fe与cl2反应生成fecl3 而fe与盐酸反应生成fecl2 2 铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是fe2o3 而铁在纯氧中燃烧的产物是fe3o4 3 铁与硫蒸气反应生成的是fes而不是fe2s3 2 feo fe3o4 fe2o3与酸反应应注意的问题 1 feo中fe为 2价 与非氧化性酸 如盐酸 稀h2so4 反应时生成fe2 与氧化性酸 如hno3 反应时生成fe3 2 fe3o4的组成可理解为feo fe2o3 与非氧化性酸 如盐酸 稀硫酸 反应时生成fe2 和fe3 与氧化性酸 如hno3 反应时生成fe3 与还原性酸 如hi 反应时生成fe2 3 fe2o3中fe为 3价 与非氧化性酸或氧化性酸反应时只生成fe3 与还原性酸 如hi h2so3 反应时生成fe2 考点二fe2 fe3 的性质和检验 主干精讲 1 fe2 fe3 的性质 还 原性 还 原性 fe粉 氧化性 hcl fe2 fe3 在氧化剂的作用下 可实现该转化 如fe2 与cl2反应的离子方程式为 fe3 fe2 在还原剂的作用下 可实现该转化 如fe cu等 有关反应的离子方程式分别为 2fe2 cl2 2fe3 2cl 2fe3 fe 3fe2 2fe3 cu cu2 2fe2 2 fe2 fe3 的鉴别 1 直接观察颜色 fe2 的溶液呈浅绿色 fe3 的溶液呈棕黄色 2 利用显色反应 有关离子方程式 fe3 scn fe scn 2 或fe3 3scn fe scn 3 3 利用铁化合物沉淀的颜色 有关反应式 fe2 2oh fe oh 2 4fe oh 2 2h2o o2 4fe oh 3fe3 3oh fe oh 3 4 利用fe3 的氧化性 有关离子方程式 2fe3 2i 2fe2 i2 5 利用fe2 的还原性 提醒 以上方法以kscn溶液鉴别最常用 典例剖析 例1 2017 4月浙江选考 由硫铁矿烧渣 主要成分 fe3o4 fe2o3和feo 得到绿矾 feso4 7h2o 再通过绿矾制备铁黄 feo oh 的流程如下 解析蒸干过程中 考虑fe2 容易氧化成fe3 易选出c选项错误 答案c 例2 下列除杂的操作不正确的是 a mgcl2溶液中混有少量fecl3 加入足量镁充分反应后过滤b fecl2溶液中混有少量fecl3 加入过量铁粉充分反应后过滤c cucl2溶液中混有少量fecl3 加入naoh溶液充分反应后过滤d cucl2溶液中混有少量fecl2 先加入h2o2将fe2 氧化成fe3 再加入cuo充分反应后过滤 答案c 例3 fecl3在现代工业生产中应用广泛 某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水fecl3 再用副产品fecl3溶液吸收有毒的h2s 经查阅资料得知 无水fecl3在空气中易潮解 加热易升华 他们设计了制备无水fecl3的实验方案 装置示意图 加热及夹持装置略去 及操作步骤如下 检验装置的气密性 通入干燥的cl2 赶尽装置中的空气 用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成 体系冷却后 停止通入cl2 并用干燥的n2赶尽cl2 将收集器密封 请回答下列问题 1 装置a中反应的化学方程式为 2 第 步加热后 生成的烟状fecl3大部分进入收集器 少量沉积在反应管a右端 要使沉积的fecl3进入收集器 第 步操作是 3 操作步骤中 为防止fecl3潮解所采取的措施有 填步骤序号 4 装置b中冷水浴的作用为 装置c的名称为 5 在虚线框中画出尾气吸收装置e并注明试剂 6 该组同学用装置d中的副产品fecl3溶液吸收h2s 得到单质硫 则fecl3与h2s反应的离子方程式为 考点精练 1 ag铁粉与含有h2so4的cuso4溶液完全反应后 得到ag铜 则参与反应的cuso4与h2so4的物质的量之比为 a 1 7b 7 1c 7 8d 8 7解析分析本题涉及的两个反应fe h2so4 feso4 h2 fe cuso4 feso4 cu 为失重反应 为增重反应 反应完毕析出铜粉质量等于原铁粉质量 假设有64gcu生成 那么反应消耗m fe 64g 答案b 2 下列离子的检验方法合理的是 a 向某溶液中滴入kscn溶液呈血红色 说明不含fe2 b 向某溶液中通入cl2 然后再加入kscn溶液变血红色 说明原溶液中含有fe2 c 向某溶液中加入naoh溶液 得红褐色沉淀 说明溶液中含有fe3 d 向某溶液中加入naoh溶液得白色沉淀 又观察到颜色逐渐变为红褐色 说明该溶液中只含有fe2 不含有mg2 解析a项 加入kscn溶液后呈血红色 说明含fe3 但不能说明是否含有fe2 b项 通入cl2后再加入kscn溶液变血红色 说明所得的溶液中含fe3 而原溶液中是否含有fe3 fe2 无法判断 c项 加naoh溶液得红褐色沉淀 说明含有fe3 d项 当溶液中含有fe2 和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时 同样会出现上述现象 因为fe oh 2转变为fe oh 3时 颜色很容易掩盖其他的白色沉淀 答案c 3 2016 浙江余姚中学高二下期中 电子工业常用30 的氯化铁溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔 制作印刷电路板 某工艺对腐蚀废液的处理采用了下列实验方案 1 加入的过量 物质的化学式是 写出主要反应的化学方程式 2 滤渣 的成分是 操作 的名称是 加过量 反应的离子方程式是 3 将 合并通入 后溶液颜色变化为 该反应的离子方程式为 4 该实验方案的目的是 解析本题主要考查fe fe2 和fe3 之间的相互转化的有关知识 腐蚀废液中含有fe3 fe2 cu2 根据上述实验方案可以看出最后回收了铜 可以得出滤渣为铜 由铁及其化合物的相互转化关系可判断试剂 为铁 然后依次推断出其他各组分的成分 答案 1 fe2fecl3 fe 3fecl2 cucl2 fe fecl2 cu 2 fe cu过滤fe 2h fe2 h2 3 浅绿色变为棕黄色2fe2 cl2 2fe3 2cl 4 重新获得三氯化铁溶液 并回收金属铜 归纳总结 1 铁三角 中的转化关系 2 混合物中fe3 fe2 的除去方法 1 除去mg2 中混有的fe3 的方法 向混合溶液中加入mg mgo mgco3 mg oh 2中之一 与fe3 水解产生的h 反应 促进fe3 的水解 将fe3 转化为fe oh 3沉淀而除去 2 除去cu2 中混有的fe3 的方法 向混合溶液中加入cuo cuco3 cu oh 2 cu2 oh 2co3中之一 与fe3 水解产生的h 反应 促进fe3 的水解 将fe3 转化为fe oh 3沉淀而除去 3 除去mg2 中混有的fe2 的方法 先加入氧化剂 如h2o2 将溶液中的fe2 氧化成fe3 然后再按1的方法除去溶液中的fe3 4 除去cu2 中混有的fe2 的方法 先加入氧化剂 如h2o2 将溶液中的fe2 氧化成fe3 然后再按2的方法除去溶液中的fe3 1 物理性质 紫红色固体 具有良好的延展性 导热性和导电性 考点三铜的性质与冶炼合金及金属矿物的开发利用 主干精讲 1 单质铜 2 铜的化学性质 2 铜的存在 制备与精炼 常见的铜矿有 主要成分为cufes2 主要成分为cuco3 cu oh 2 等 自然界中也存在少量的单质铜 工业上主要采用 主要成分是 的方法获得铜 用这种方法冶炼得到的铜 含铜量为 还含有 等杂质 要达到电气工业生产用铜的要求 这种由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过 电解精炼得到的铜 含铜量高达99 95 99 98 黄铜矿 孔雀石 高温冶炼黄铜矿 cufes2 99 5 99 7 ag au fe zn 电解精炼 1 概念 合金是指两种或两种以上的金属 或金属与非金属 熔合而成的具有 的物质 2 性能 多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点 合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度 3 合金 金属特性 低 大 4 金属的冶炼方法 典例剖析 例1 2017 4月浙江选考 为探究黑色固体x 仅含两种元素 的组成和性质 设计并完成如下实验 请回答 1 x的化学式是 2 固体甲与稀硫酸反应的离子方程式是 3 加热条件下氨气被固体x氧化成一种气体单质 写出该反应的化学方程式 例2 2016 10月浙江选考 为探究不溶性盐x 仅含四种元素 的组成和性质 设计并完成如下实验 请回答 1 x的组成元素为h o和 用元素符号表示 化学式为 2 写出经一步反应能得到x的化学方程式 要求非氧化还原反应 考点精练 1 2016 杭州市余杭区高一上期末 根据下列框图分析 下列说法正确的是 a e3 的氧化性比m2 的氧化性弱b 在反应 中硫酸既表现了酸性 又表现了氧化性c 反应 的离子方程式可表示为3scn e3 e scn3 d 在 反应中若不加稀硫酸可能看到红褐色沉淀 解析依流程图推知m为金属cu e为金属fe fe3 的氧化性强于cu2 a项错误 在反应 中硫酸只表现了酸性 b项错误 fe3 与scn 反应得到的是络合物 不是沉淀 c项错误 反应 为 2fe2 h2o2 2h 2fe3 2h2o 可见反应过程消耗h ph增大 有可能生成红褐色的fe oh 3沉淀 d项正确 答案d 2 将表面被氧化的铜片和铁片 同时加入足量稀盐酸中 除尽氧化膜 再经充分反应后 溶液中一定含有的金属离子是 a fe3 和cu2 b fe2 和cu2 c fe2 d fe2 和fe3 解析铜片和铁片的表面有cuo和fe2o3 加入足量的稀盐酸 先发生如下两个反应 cuo 2h cu2 h2o fe2o3