铁铜及其重要化合物_高三一轮复习上课

1,第三章金属元素及其化合物,第三节铁铜及其化合物,2,考纲要求1、掌握Fe在周期表中的位置、结构特点、主要化学性质2、掌握铁的氧化物、氢氧化物的主要性质3、掌握Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化，并能正确写出有关的氧化还原反应的离子方程式4、掌握Fe2+、Fe3+的检验方法5、了解炼铁和炼钢的原理6、了解铜及其重要化合物的性质,铁、铜在自然界中的存在：,自然界中，铁和铜主要以_(填“游离态”或“化合态”)形式存在，也有少量的铁、铜单质存在，其中铁单质主要只存在于_中。,化合态,陨铁(天石),含有铁的矿石主要有哪些？含有铜的矿石主要哪些？,你知道吗？,4,常见的铁矿石,磁铁矿(Fe3O4),赤铁矿(Fe2O3),褐铁矿(Fe2O3nH2O),黄铁矿(FeS2),菱铁矿FeCO3,铁和铜的获取和应用：,5,常见的铜矿石,黄铜矿(CuFeS2),蓝铜矿(Cu3(CO3)2(OH)2),孔雀石(Cu2(OH)2CO3),毛赤铜矿(Cu2O),斑铜矿Cu5FeS4,辉铜矿CuS,铁、铜的物理性质：,1.铁的物理性质：,铁是一种可以被磁铁吸引的银白色金属，质软，有良好的导电、导热性、延展性。纯铁具有良好的抗腐蚀性。,2.铜的物理性质：,铜具有与众不同的紫红色。质软，具有良好的导电（比铁强，仅次于银）、导热性、延展性。,思考：1.铁在地壳中的含量？2.Fe、Fe2+、Fe3+的结构特点？3.铁在周期表中的位置？,7,O、Si、Al、Fe、Ca,第四周期族,单质铁,铁原子结构示意图：,一、铁的位置及原子结构,第四周期第VIII族,还原性金属性,Fe,14,2,二、铁的化学性质：,铁是比较活泼的金属单质，在化学反应中通常作还原剂，体现比较强的还原性。纯净的铁有抗腐蚀性,铁的显价规律：,Fe,Fe2+,Fe3+,Fe3O4,弱氧化剂（S、H+、I2、Cu2+）,强氧化剂（Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4）,O2水蒸气,Fe表现还原性,Fe3+比Fe2+稳定,1、铁与强氧化剂反应：,Fe+4HNO3(稀）=Fe(NO3)3+NO+2H2O,a.铁与氯气、硝酸、浓硫酸等强氧化剂反应可显+3价,b.常温下，铁遇浓硫酸和浓硝酸钝化。,+3,+3,2Fe+6H2SO4=Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O(热浓硫酸),但是:3Fe(过量)+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O,+2,2、铁与弱氧化剂反应：,Fe+2H+=Fe2+H2,（稀HCl或稀H2SO4),+2,Fe+Cu2+=CuFe2+,（与盐的反应）,+2,Fe+2Fe3+=3Fe2+,+2,(Fe3+的氧化性),a.铁与H+、Cu2+、Fe3+等弱氧化剂反应可显+2价,3Fe(过量)+8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2+2NO+4H2O,b.Fe与过量HNO3Fe3+Fe与少量HNO3Fe2+,+2,4、与水的反应：,对比,2Na+2H2O=2NaOH+H2,3、与氧气反应：,（纯氧气）,15,1、下列关于Fe的叙述正确的是（）A.铁能被磁铁吸引，但纯铁易锈蚀B.人体内的血红蛋白中含有铁元素C.铁位于周期表中第四周期第B族D.铁能在O2中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧E.铁与HNO3反应的产物只能是Fe(NO3)3,BD,2、向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结论不可能出现的是（）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,B,1、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,BC,2、清洗盛放过浓硫酸的铁桶时，为什么要远离火源？,Fe+H2SO4=FeSO4+H2,3、将铁粉撒入下列溶液中充分反应后，溶液的质量增加但无气体放出的是（）A、CuCl2B、HClC、浓HNO3D、FeCl3,4、一根质量为10g的铁钉，投入一定浓度的CuSO4溶液中，过一段时间后取出铁钉，洗净干燥后称其质量为11g。请计算生成的Cu的质量为多少？（差量法）,D,解：设生成的Cu的质量为x,Fe+CuSO4=FeSO4+Cum56g64g8gx11g-10g,64g:8g=x:1g解得：x=8g答：生成的Cu的质量为8g,19,1、铁的氧化物:,三、铁的重要化合物:,化学式,化学名,俗名,色态,溶解性,化合价,FeO,Fe3O4,Fe2O3,氧化亚铁,四氧化三铁,三氧化二铁,磁性氧化铁,铁红,黑色粉末,黑色晶体,红棕色粉末,难溶于水,难溶于水,难溶于水,+2,+3,+2(1/3)、+3(2/3),与H+反应,氧化还原性,FeO+2H+=Fe2+H2O,Fe3O4+8H+=Fe2+2Fe3+4H2O,Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O,被还原（高温下）(C.H2.CO.Al)被氧化(O2.HNO3.浓H2SO4),被还原（高温下）(C.H2.CO.Al),被还原（高温下）(C.H2.CO.Al)被氧化(HNO3等),请同学们写出铁的三种氧化物与稀硝酸反应的化学方程式,3FeO+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO+5H2OFe2O3+6HNO3=2Fe(NO3)3+3H2O3Fe3O4+28HNO3=9Fe(NO3)3+NO+14H2O,22,2、铁的氢氧化物性质比较:,白色絮状，不溶于水,红褐色胶状，不溶于水,Fe(OH)3,Fe(OH)2,Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O,Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O,1.弱碱性2.还原性3.不稳定性,1.弱碱性2.热不稳定性,受热易分解,沉淀颜色由白色灰绿色红褐色,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,可溶性碱与亚铁盐溶液反应Fe2+2OH=Fe(OH)2,可溶性碱与铁盐溶液反应Fe3+3OH_=Fe(OH)3,对比：,溶液中生成红褐色沉淀。,白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。,FeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4,Fe3+3OH-=Fe(OH)3,Fe2+2OH-=Fe(OH)2,1.下列几种类推的结论中正确的是（）,D,27,思考1.制取Fe(OH)2并使之能久存，可采取的操作：加入一些植物油.溶解FeSO4配成溶液.把蒸馏水加热煮沸并密封冷却.加入少量铁屑.加入少量CCl4，向FeSO4溶液中滴入足量氨水.把盛有氨水的滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水。其中必须进行的操作及其正确顺序是（）ABCD,专题Fe(OH)2制备,B,28,方法一,直接滴加法,29,方法二,微型混合法,1.将右边注射器中的NaOH溶液推入左边注射器，可观察到的现象是。2.若拔去连接管，将有白色沉淀的注射器抽入空气，振荡，则可观察到的现象是。,有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速转变为灰绿色，最后变为红褐色。,其化学方程式为：,4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3,30,方法三,集气排液法,如何操作才可制备较纯的Fe(OH)2？,右图中，当容器A中的反应开始后，若分别进行下列操作，请回答有关问题：(1)若弹簧夹C打开，B容器中有什么现象？,容器B中的导管口有气泡冒出,容器A中溶液进入容器B有白色沉淀生成，沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。,2NaOH+FeSO4=Fe(OH)2+Na2SO4,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,（2）若弹簧夹C一直关闭，容器A中的反应还在进行时，B容器中有什么现象发生？写出B容器中有关化学方程式：,31,32,开始时容器B中的导管口有气泡冒出，弹簧夹关闭后容器A中溶液进入容器B，有白色沉淀生成。,（3）若先打开弹簧夹C一段时间，容器A中的反应还在进行时，再关闭弹簧夹C一会儿，B容器中有什么现象发生？,33,方法四,电解法,如何设计电化学装置制备较纯的Fe(OH)2？,34,由于Fe(OH)2极易被氧化，所以通常用电解法制纯净的Fe(OH)2，两电极的材料分别为石墨和铁，如图所示。1、a电极材料为；电极反应式为2、电解液c可以是(填编号)A.纯水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.CuCl2溶液3、d为苯，其作用为在加入苯之前，对c应作何简单处理：。4、若c为Na2SO4溶液，当看到白色沉淀后，再反接电源，除看到冒气泡外，另一明显现象是：,Fe,Fe-2e-=Fe2+,BC,隔绝氧气，防氧化,加热一段时间，赶走溶解的氧气,白色沉淀灰绿色红褐色,1、由于Fe(OH)2在空气中易被氧化，同学们为了观察到白色的Fe(OH)2固体想了很多方法。甲同学：在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等制备。,（1）在试管I里加入的试剂是。（2）II中的试剂加入前应如何处理：。（3）为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管I和II中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是,稀H2SO4和铁屑,煮沸,稍等片刻后关闭止水夹,练习题,乙同学：只是将甲同学所用药品中的铁屑改为FeS固体，其余都与甲相同。（已知FeS+H2SO4=FeSO4+H2S）,（5）对乙同学的这一改变请你作出评价：,反应中生成的H2S也能防止Fe(OH)2被氧化，白色沉淀能存在较长时间，但易产生空气污染。,（4）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是,试管中反应生成的H2充满了试管和试管，且外界空气不易进入。,37,绿矾(FeSO47H2O)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-FeCl36H2O问1：向FeCl3溶液中投入镁粉，可能发生的反应：问2：Fe3+能使淀粉-KI试纸变蓝，写出反应离子方程式。,3、亚铁盐和铁盐,Fe3+的氧化性、Fe2+的还原性：,Fe3+Fe2+：2FeCl3+Fe=3FeCl2,氧化剂,还原剂,Fe2+Fe3+：2FeCl2+Cl2=2FeCl3,还原剂,氧化剂,4、Fe2+、Fe3+的检验：,Fe2+：（1）,先加硫氰酸钾溶液，无明显现象，再加氯水，溶液呈血红色,氯水和硫氰酸钾溶液：,（2）氢氧化钠溶液：,加氢氧化钠溶液，生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色。,（3）观察法：,浅绿色溶液,Fe3+（1）（2）,硫氰酸钾溶液：,溶液呈血红色,氢氧化钠溶液：,红褐色沉淀,（3）苯酚溶液：,溶液显紫色,（4）观察法：,棕黄色溶液,注意：,1）生成Fe（SCN）3是血红色溶液，不是沉淀！2）Fe3+与SCN因能发生络合反应而不能共存！,(5)利用Fe3+的氧化性：有关离子反应方程式：2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+,有关离子反应方程式：2Fe3+2I-2Fe2+I2,(6)利用Fe2+的还原性：有关离子反应方程式：2Fe2+Br22Fe3+2Br-,使用强氧化剂（Cl2、Br2、HNO3、MnO4-、H2O2、浓H2SO4）可将Fe2+Fe3+,5、Fe2+和Fe3+的相互转变,（1）Fe2+Fe3+,（2）Fe3+Fe2+,使用还原剂可将Fe3+Fe2+,？若中将铁粉改为锌粉，结果又将如何？写出有关的离子反应方程式。,6.有关Fe2+、Fe3+的性质及之间的转化经常应用在以下几个方面：（1）判断离子共存Fe2+、Fe3+均水解，与等因水解相互促进在溶液中不能大量共存。Fe3+与S2-、I-、HS-、，Fe2+与(H+)、ClO-、(H+)在溶液中因氧化还原反应不能大量共存。,2.有关Fe2+、Fe3+的性质及之间的转化经常应用在以下几个方面：(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。,加Fe粉，过滤；,加氯水或H2O2；,加Fe粉，过滤。,小结：Fe2+、Fe3+的性质Fe2+既有氧化性又有还原性，主要表现还原性；Fe3+具有较强氧化性,Fe2+,Fe3+,较强氧化剂,较强还原剂,50,四.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,51,Fe,Fe2+,Fe3+,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,铁三角,52,1、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,53,3、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+S2Fe3+2HI=2Fe2+2H+I22Fe3+SO2+2H2O=2Fe2+4H+SO42-,54,5、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,55,1.将Fe投入过量盐酸中，再加入下列物质，会有三价铁生成的是（）A.H2SO4B.氯水C.Zn(NO3)2D.CuCl2,BC,2、14gFe粉完全溶于1L某稀硝酸中，恰好完全反应，放出NO气体后，得到1L溶液，所得溶液比原稀硝酸增重8g。则：所得溶液中金属离子的物质的量浓度。稀硝酸的物质的量浓度。,提示：本题关键是Fe价态的确定.生成NO：14g-8g=6g(合0.2mol).共得到0.6mol电子由电子守恒判断Fe价态(同时有+2、+3价)c(Fe2+)=0.15mol/L，c(Fe3+)=0.1mol/L作氧化剂的硝酸为0.2mol，作酸的硝酸有(0.152+0.13)mol,所以c(HNO3)=0.8mol/L,56,元素周期表,【铜在周期表中的位置及其原子结构】,29Cu铜3s23p63d104s1,1、在周期表中位置:第周期族,四,B,原子结构示意图,五、铜及其化合物：,价态:+1(不稳定)、+2(稳定),58,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：,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2CuCO3Cu(OH)2,59,4、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,60,(1)与非金属反应(加热条件下)：Cu+Cl2=CuCl2（点燃，棕色的烟；溶于水）Cu+O2=2CuO(黑色)2Cu+S=Cu2S(黑色)(2)与酸反应,5.化学性质：,点燃,Cu+2H2SO4（浓）=CuSO4+SO2+H2OCu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,加热,（3）与盐溶液的反应：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl22FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3,加热,小结：,a.铜与非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸等）不反应。,b.铜与强氧化性酸（如浓硫酸、硝酸等）能反应，但不生成氢气。,6、铜的化合物：CuOCu2OCu(OH)2CuSO4CuSO45H2O黑色红色蓝色白色蓝色晶体,三、铜的重要化合物,1.CuOCu2O,黑色,砖红色,2.Cu2（OH）2CO3铜绿,3.CuSO4及CuSO45H2O,硫酸铜晶体（CuSO45H2O）俗名胆矾或蓝矾。,白色,蓝色,用来检验水的存在,64,（1）氧化物：CuO(黑色)、Cu2O(红色)CuO：碱性氧化物、高温分解、氧化性CuO+H2SO4=CuSO4+H2O4CuO=2Cu2O+O2CuO+C(CO、H2)=Cu+CO2(CO2、H2O)Cu2O：酸性条件下的歧化Cu2O+H2SO4=CuSO4+Cu+H2O,高温,对比：CuO+2H+=Cu2+H2OCu2O+2H+=Cu2+Cu+H2O,65,（2）氢氧化物：Cu(OH)2不溶性弱碱：Cu(OH)2+H2SO4=CuSO4+2H2O受热易分解：Cu(OH)2=CuO+H2O检验醛基：2Cu(OH)2+R-CHORCOOH+Cu2O+2H2O（3）铜盐胆矾波尔多液,66,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%CuSO448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)2OH或Cu(OH)2均以物质的量比1:2反应。,氧化剂,还原剂,67,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,Cl2+CuCuCl2,1.铜（1）物理性质：色，不能被磁铁吸引。（2）化学性质：,紫红,点燃,2Cu+O22CuO,2Cu+SCu2S,黑,棕黄,2.氧化铜和氢氧化铜,CuO,Cu(OH)2,黑,蓝,3.CuSO45H2OCuSO45H2O为色晶体，俗称。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色（生成CuSO45H2O）可作为的检验依据。指点迷津溶液中的Cu2+常为蓝色（浓CuCl2溶液为绿色，稀CuCl2溶液为蓝色），可作为Cu2+的判定依据。如CuSO4溶液为蓝色。Cu2+与碱反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，这是鉴定Cu2+的原理之一。,蓝,蓝矾、胆矾,水,71,铜及其化合物的相互转化关系,72,巩固练习,J,1.Fe2+在下列溶液中能大量存在的是（）A.H2O2B.NH4NO3和NaHSO4的混合液C.KMnO4溶液D.“84”消毒液（NaClO)E.新制的氯水F.NaOH溶液G.浓氨水H.KSCN溶液I.Na2CO3溶液J.pH=1的硫酸溶液,2.下列有关说法正确的是（）A.配制FeCl3溶液应加少许HCl和少许Fe粉B.将饱和的FeCl3溶液滴加到沸水中，会形成红褐色的胶体。蒸干溶液并灼烧，得到Fe2O3C.明矾用于饮用水的净化，FeCl3用于工业净水；铁酸钠（Na2FeO4）也是一种很好的净水剂。D.FeCl3溶液加入Zn粉，一定有Fe生成,BC,73,3.向铁、铜组成的混合粉末中加入一定量的稀HNO3，充分反应后剩余金属m1g，再向其中加入一定量的稀H2SO4，充分反应后剩余金属m2g，则：m1、m2之间的关系是（）A.一定m1m2B.可能m1=m2C.一定m1=m2D.可能m1m2,A,4.在烧制砖瓦时，用粘土做成的坯经过焙烧后，铁的化合物转化成而制得红色砖瓦；若烘热后期从窑顶向下慢慢浇水，窑内会产生大量的气体，它们把该红色物质还原成黑色的化合物是，同时还原未烧的碳得青色砖瓦。,Fe2O3,COH2,FeOFe3O4,74,5.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.,稀H2SO4、铁屑,NaOH溶液,检验试管出口处排出H2的纯度。当排出的氢气纯净时,再夹紧止水夹。,试管中反应生成的H2充满了试管和(形成还原性环境),且外界O2不易进入。,75,6.在Na2CO3溶液中滴加少量FeCl3溶液，可能会看到什么现象？为什么？你能写出有关的离子方程式吗？7.在FeCl3溶液中滴加少量Na2C