高考化学总复习 第四单元 第3节 铁、铜及其化合物配套课件.ppt

第3节 铁 铜及其化合物 1 掌握金属铁 铜及其重要化合物的主要性质 了解铁 铜及其化合物的应用 2 以fe2 fe3 为例理解变价金属元素的氧化还原反应 回归教材 一 铁 1 位置 第四 变价 2 3 铁位于 周期第 族 是过渡金属元素的代表 铁元素是一种 元素 通常显示 价 价 其化合物及其水溶液往往带有颜色 2 物理性质 银白 高 好 纯净的铁是光亮的 色金属 密度为7 86g cm 3 熔沸点 有较 的导电 传热性 能被磁铁吸引 也能被磁化 还原铁粉为黑色粉末 3 化学性质铁元素性质活泼 有较强的还原性 主要化合价为 2和 3 1 与非金属单质的反应 与o2的反应 常温 铁被腐蚀生成铁锈 其主要成分为 点燃 与cl2的反应 与s的反应 2 与水的反应 常温下铁与水不反应 在高温条件下与水蒸气反应 fe2o3 3fe 4h2o g fe3o4 4h2 3 与酸的反应 钝化 与非氧化性酸反应的离子方程式 与氧化性酸 遇冷的浓硫酸或浓硝酸 与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸 浓硝酸反应无h2产生 4 与某些盐溶液的反应 与cuso4溶液反应的离子方程式 与fecl3溶液反应的离子方程式 fe 2h fe2 h2 fe cu2 fe2 cu fe 2fe3 3fe2 二 铁的氧化物 2 2 3 3 不稳定 铁元素的主要化合价为 2价和 3价 通常可以形成三种氧化物 氧化铁 fe2o3 氧化亚铁 feo 四氧化三铁 fe3o4 三种氧化物性质的比较如下表 续表 feo 2h fe2 h2o fe2o3 6h 2fe3 3h2o 3feo 10hno3 3fe no3 3 no 5h2o fe2o3 6hno3 2fe no3 3 3h2o feo 2h fe2 h2o fe2o3 6h 2i 2fe2 i2 3h2o 三 铁的氢氧化物 白 难 红褐 难 fe oh 2 2h fe2 2h2o 3fe oh 2 10hno3 3fe no3 3 no 8h2o 4fe oh 2 2h2o o2 4fe oh 3 fe oh 3 3h fe3 3h2o 2fe oh 3fe2o3 3h2o 四 铜及其化合物 紫红 热 电 1 铜 o2 黑 cuo cucl2 cucl2 fecl2 1 物理性质 色固体 具有良好的延展性 导 性和导 性 2 化学性质 与非金属反应 在加热条件下 与 反应生成 色的 与cl2反应生成 与盐溶液的反应 与agno3 hg no3 2发生置换反应 与fecl3反应生成 和 so2等 与稀硝酸 浓硝酸 浓硫酸反应生成cu2 和no no2 2 氧化铜和氧化亚铜 黑色 红色 cuo 2h cu2 h2o cuo h2cu h2o cu2o h22cu h2o 3 氢氧化铜 蓝 不 弱 酸 1 物理性质 色 溶于水的固体 2 化学性质 cu oh 2属于 碱 能与 反应生成盐和水 4 铜盐cuso4 5h2o为蓝色晶体 俗称蓝矾 胆矾 无水cuso4为白色粉末 遇水变蓝色 生成cuso4 5h2o 可作为水的检验依据 自主测评 1 下列物质反应后一定有 3价铁生成的是 过量的fe与cl2反应 fe与过量稀硫酸反应后 再向其中加入kno3 fe和fe2o3的混合物溶于盐酸中 a b c d 全部 答案 a 解析 铁粉过量 可将铁与cl2发生反应的产物fecl3还原为fecl2 故 中不一定有 3价铁生成 fe与稀硫酸反应生成feso4 当溶液中有h 存在时 no会将fe2 氧化生成fe3 故 中有 3价铁生成 fe和fe2o3的混合物溶于盐酸中时 若铁粉很多 则过量的铁粉与生成的fecl3发生反应生成fecl2 而使溶液中无fe3 故 中不一定有 3价铁生成 a fe3 的氧化性比溴的氧化性强b 该晶体中一定含有scn c fe2 与scn 不能形成红色化合物d fe2 被溴氧化成fe3 解析 某晶体的溶液中没有与fe2 发生反应的离子 当加入溴水后 fe2 一定被氧化成fe3 此时溶液出现红色 说明原晶体是含有scn 的盐 可判断出b c d均正确 在br2与fe2 反应中 fe3 是氧化产物 br2是氧化剂 所以br2的氧化性应比fe3 氧化性强 答案 a 3 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 答案 c 解析 滴入kscn溶液呈红色 说明含fe3 无法判断是否含fe2 a错误 通入cl2 再加入kscn溶液呈红色 说明含fe3 但cl2有氧化性 无法判断原来是含fe2 还是fe3 b错误 加入naoh溶液 有红褐色沉淀 说明含有fe3 c正确 加入naoh溶液生成白色沉淀 颜色又变为红褐色 说明含有fe2 但由于红褐色的掩盖 无法说明是否有mg2 d错误 4 下列实验中 金属或固体可以完全溶解的是 a 在h2o2溶液中加入少量mno2粉末b 镀锌铁皮加入足量的naoh溶液中c 1mol铜片与含2molh2so4的浓硫酸共热d 常温下 1mol铜片投入含4molhno3的浓硝酸中解析 mno2作催化剂 反应前后保持不变 故不溶 铁与naoh溶液不反应 故不能完全溶解 1mol铜片与含2molh2so4的浓硫酸共热理论上恰好完全反应 但随着反应的进行 硫酸变稀 反应不再进行 故铜不能完全溶解 答案 d 5 某研究小组通过实验探究cu及其化合物的性质 下列 操作正确且能达到目的的是 a 将铜丝插入浓硫酸中加热 反应后把水加入反应器中 观察硫酸铜溶液的颜色b 常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中 观察cucl2的生成c 将cucl2溶液在蒸发皿中加热蒸干 得到无水cucl2固体d 将表面有铜绿 cu2 oh 2co3 的铜器放入盐酸中浸泡 除去铜绿 解析 a项正确操作应该是将铜丝插入浓硫酸中加热 反应后取一定量的反应液加入盛有水的烧杯中 a错误 b中应该用红热的铜丝 cu2 水解 加热cucl2溶液不能得到cucl2固体 c错误 铜绿溶于盐酸而铜不溶于盐酸 故可用盐酸除去铜绿 d正确 答案 d fe2 和fe3 的检验 重点一 呈棕黄色 2 利用显色反应 含fe2 的溶液加入kscn或nh4scn溶液 溶液不呈红色 含fe3 的溶液加入kscn或nh4scn溶液 溶液呈血红色 有关离子方程式 fe3 scn fe scn 2 1 直接观察颜色 含fe2 的溶液呈浅绿色 含fe3 的溶液 3 利用铁化合物沉淀的颜色 含fe2 的溶液加入naoh溶液 出现白色沉淀 迅速变为灰绿色 最后变为红褐色 含fe3 的溶液加入naoh溶液 出现红褐色沉淀 有关反应式 fe2 2oh fe oh 2 4fe oh 2 2h2o o2 4fe oh 3 fe3 3oh fe oh 3 4 利用fe3 的氧化性 含fe2 的溶液 铜片 无明显现象 含fe3 的溶液 铜片 铜被腐蚀 溶液变为蓝绿色 有关离子方程式 2fe3 cu 2fe2 cu2 含fe2 的溶液加入淀粉ki试纸 试纸不变蓝 含fe3 的溶液加入淀粉ki试纸 试纸变蓝 有关离子方程式 2fe3 2i 2fe2 i2 5 利用fe2 的还原性 含fe2 的溶液加入酸性kmno4溶液 kmno4溶液紫色褪去 含fe3 的溶液加入酸性kmno4溶液 kmno4溶液紫色不褪去 含fe2 的溶液加入氯水 溶液变为棕黄色 含fe3 的溶液加入氯水 无明显现象 有关离子反应式 2fe2 cl2 2fe3 2cl hno3 1 0mol l盐酸 例1 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 1 1 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 1 0mol l 1naoh 3 h2o2 0 1mol l 1ki 0 1mol l 1cuso4 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 请在下表中写出相 应的实验步骤 预期现象与结论 解析 1 气体产物通过澄清石灰水 石灰水变混浊 说明产生的气体中含有co2 再依次通过灼热氧化铜 澄清石灰水 观察到有红色固体生成 澄清石灰水变浑浊 说明气体中含有co 2 验证钠 钾元素一般是用焰色反应 3 由于c元素存在着化合价的变化 说明铁的化合价一定发生变化 且一定会降低为0价或 2价 由此不难得出三种假设 设计实验步骤时要注意铁和氧化亚铁均与盐酸反应生成亚铁离子 均与硝酸反应生成铁离子 也就是说要先检验出铁 排除铁的干扰 由于没有能够检验亚铁离子的试剂 所以要将其氧化为铁离子再检验 答案 1 co2和co 2 利用焰色反应 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 a 固体产物部分溶解b 向试管中加入适量硫酸铜溶液 再加入少量不溶固体 充分振荡c 继续步骤2 进行固液分离 用蒸馏水洗涤固体至洗涤液无色 取少量固体于试管中 滴加过量hcl 静置 取上层清液 滴加适量h2o2 充分振荡后滴加kscn 溶液 不一定显血红色的是 拓展应用 向下列物质分别与少量氯水反应所得的溶液中滴入kscn a 氧化铁b 铜铁合金c fe oh 3d fecl2 答案 b 解析 fe2o3与氯水中的h 发生反应 fe2o3 6h 2fe3 3h2o 生成fe3 a错误 fe比cu活泼 fe与氯水中的cl2反应生成fecl3 2fe 3cl2 2fecl3 还可能发生反应 2fecl3 cu 2fecl2 cucl2 滴入kscn溶液不一定显血红色 b正确 fe oh 3与氯水中的h 发生反应 fe oh 3 3h fe3 3h2o 生成fe3 c错误 fecl2与氯水中的cl2发生氧化还原反应 2fecl2 cl2 2fecl3 生成fe3 d错误 重点二 铁三角 的重要应用 1 除去混合物中fe3 fe2 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 使其与溶液中的h 反应 从而促进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 5 除去fe2 中混有的fe3 加入足量铁屑振荡或搅拌后过滤 4 物质的制备 1 制备无水fecl3 在hcl气流中加热蒸发fecl3溶液 因加热浓缩时 fe3 水解和hcl的挥发 得到的固体为fe oh 3 灼烧后得到红色的fe2o3固体 2 制备fe oh 3胶体 向沸水中滴加几滴饱和fecl3溶液而制得 fecl3不宜过多 浓度不宜过大 加热时间不宜过长 否则容易产生沉淀 例2 在fecl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中 废液处理和资源回收的过程简述如下 向废液中投入过量铁屑 充分反应后分离出固体和滤液 向滤液中加入一定量石灰水 调节溶液ph 同时鼓入足量的空气 已知 ksp fe oh 3 4 0 10 38 回答下列问题 1 fecl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为 2 过程 加入铁屑的主要作用是 分离得到固体的主要成分是 从固体中分离出铜需采用的方法是 3 过程 中发生反应的化学方程式为 4 过程 中调节溶液的ph为5 金属离子浓度为 列式计算 解析 1 fecl3能将铜氧化成cu2 本身被还原为fe2 2 先用过量铁置换出铜 固体为铁与铜的混合物 再分离铜应加入盐酸 3 过程 是亚铁离子生成fe oh 2 鼓入空气转化成fe oh 3 4 ksp c fe3 c3 oh c oh kw c h 可求c fe3 答案 1 2fe3 cu 2fe2 cu2 2 回收铜cu和fe加盐酸反应后过滤 3 fecl2 ca oh 2 fe oh 2 cacl2 4fe oh 2 o2 2h2o 4fe oh 3 4 c fe3 4 0 10 38 10 9 3 4 0 10 11 mol l 1 化学工艺流程图题型常见错误分析 化学工艺流程题看上去比较复杂 但设置的问题往往比较简单 考生在答题时 不要力求把生产流程图中的每个细节都弄清楚 只需把握大的方向 理清每个环节的目的和结果 再根据题中所提的问题 结合题中信息和平时所学知识进行作答即可 常见的解题误区有 1 过度拘泥于流程图的细节 难以找到实验目的 不能明确有关图示信息 解题时应快速浏览题干与转化过程 明确实验目的 关注箭头号 图甲箭头表示的是反应物同时加入 图乙表示反应物分步加入 图丙表示循环反应 关注框内所列内容 根据实验目的 大致弄清从原料到产品的物质间的转化关系 甲 乙 丙 2 只局限于题干 没有从设问的问题中提炼解题信息 解题时应根据设问提炼出对解决问题有用的信息 有些题干中不很明了的信息可能会在问题中有所涉及而得以完善 有些信息问题涉及不到 属于无效信息 所以对题干中和流程图中不懂的信息要大胆跳过 对于解决问题有用的信息要重新梳理 3 不清楚化学工艺生产要解决的主要矛盾是什么 工艺生产解决的主要矛盾是 解决将原料转化为产品的生产原理 除去所有杂质并分离提纯产品 提高产量与产率 减少污染 考虑 绿色化学 生产 原料的来源既要考虑资源丰富 还要考虑成本问题 生产设备简单 生产工艺简便可行等工艺生产问题 4 分析方法单一 缺乏变化 化工工艺流程题的解题方法 常用的有以下几种 5 不能规范作答 出现答非所问 表述不准确 不规范 化学名词出现错别字等情况 例3 硫酸锌可作为食品锌强化剂的原料 工业上常用菱锌矿生产硫酸锌 菱锌矿的主要成分是znco3 并含少量的fe2o3 feco3 mgo cao等 生产工艺流程示意图如下 1 将菱锌矿研磨成粉的目的是 2 完成 氧化除铁 步骤中反应的离子方程式 fe oh 2 fe oh 3 cl 3 根据下表数据 调节 滤液2 的ph时 理论上可选用的最大区间为 4 工业上从 滤液3 制取mgo过程中 合适的反应物是 选填序号 a 大理石粉c 纯碱溶液 b 石灰乳d 烧碱溶液 5 滤液4 之后的操作依次为 过滤 洗涤 干燥 为mgcl2和cacl2 大理石粉不能参加反应 而纯碱溶液可将ca2 转化为caco3 只有石灰乳或烧碱溶液可将mg2 转化为mg oh 2 而ca2 仍留在溶液中 5 由znso4溶液制备znso4 7h2o 首先应将溶液加热蒸发浓缩 然后冷却析出晶体 b 2012年江苏高考 fe2o3 fecl3 aq 考点一 铁及其化合物的性质及其应用 1 下列关于铁及其化合物的叙述正确的是 a 2012年天津高考 fe在足量cl2中燃烧生成fecl2和fecl3 hcl aq 无水fecl3 c 2012年浙江高考 在 硫酸亚铁铵的制备 实验中 为了得到硫酸亚铁铵晶体 应小火加热蒸发皿 直到有大量晶体析出时停止加热回收废旧电路板中的铜 d 2012年广东高考 fe3 有氧化性 所以fecl3溶液可用于 解析 fe与cl2反应生成fecl3 fe与稀盐酸反应生成fecl2 a错误 fecl3 3h2o fe oh 3 3hcl 加热蒸干 平衡右 移 得到fe oh 3 b错误 硫酸亚铁铵是通过降温结晶的方法来制备的 其制备过程是先制成高温饱和溶液 然后冷却 而不是用蒸发结晶的方法来获得的 c错误 答案 d 2 已知下述三个实验均能发生化学反应 下列判断正确的 是 a 实验 和 中的铁钉只作还原剂 c 实验 中fe2 既显氧化性又显还原性d 实验 中反应的离子方程式为 fe fe3 2fe2 b 上述实验证明氧化性 fe3 fe2 cu2 解析 实验证明氧化性 cu2 fe2 b错误 实验 中fe2 显还原性 c错误 实验 中离子方程式为 fe 2fe3 3fe2 d错误 答案 a 3 用na代表阿伏加德罗常数的数值 下列叙述正确的是 a 在铁参与的反应中 5 6g铁完全反应失去的电子数一定为0 3nab 5 6g铁粉在0 1mol氯气中充分燃烧 转移电子数为0 3na数的总和小于nad 将0 1mol氯化铁溶于1l水中 所得溶液含有0 1nafe3 物 故失去的电子数不一定相同 a错误 2fe 3cl2 发生水解 所以溶液中fe3 和so4离子总数小于1mol c正 确 由于fe3 水解 所得溶液含有的fe3 个数小于0 1na d 解析 铁在参加反应时可能生成fe2 fe3 或二者的混合 点燃 2fecl3 因此物质的量相同的铁与氯气反应时铁过量 转移电子数由cl2决定 故转移电子为0 2mol b错误 因为fe3 会 错误 答案 c 2 考点二 铜及其化合物的性质及应用 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 解析 稀盐酸可以与cu2 oh 2co3反应 而且稀盐酸不能与cu反应 所以可用稀盐酸除铜