高考化学一轮复习 第二单元 第8讲 铁、铜及其化合物课件

第8讲 铁、铜及其化合物考纲定位1.了解铁、铜及其重要化合物的主要性质，了解其应用。2.了解合金的概念及其重要应用。一、铁、铜1物理性质银白紫红良好铁铁是_色金属，铜是_色金属，二者都具有_的导电性、导热性和延展性，其中_能被磁铁吸引。2化学性质四23铁是第_周期第_族元素，常见价态是_价和_价，_ ；铜是第四周期第_族元素，常见价态是_价和_价。常温下遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化B12(1)与非金属单质反应。铁与 Cl2 反应：_，现象：_；铜与 Cl2 反应：_，现象：通常保持红热，_。铁与 O2反应：_，现象：_；铜与 O2 反应：2CuO22CuO，现象：_。铁与 S 反应：_，现象：_ ；铜与 S 反应：_ ，现象：_。产生棕色的烟产生棕黄色的烟，溶于水时溶液呈蓝色火星四射，生成黑色固体 剧烈燃烧，铜丝表面变黑固体保持红热，生成黑色固体铜丝表面变黑铁与 I2 反应：_。(2)与水反应。3Fe4H2O(g)_，现象：_。铜通常不与水反应。(3)与酸反应。与非氧化性酸反应：Fe2HCl=FeCl2H2 ，铜与非氧化性酸不反应。铜与氧化性酸反应：Cu2H2SO4(浓)_；3Cu8HNO3(稀)=_；Cu4HNO3(浓)=_。Fe3O44H2固体产生，生成无色无味的可燃性气体铁粉表面有黑色+2H2OCuSO4SO23Cu(NO3)22NO4H2OCu(NO3)22NO22H2O(4)与盐溶液反应。FeCu2=_；2Fe3Cu=_；Cu2Ag=_。CuFe22Fe2Cu2Cu22Ag氧化物FeOFe2O3Fe3O4CuO理性质俗称_颜色_水溶性均难溶于水化学性质与盐酸反应生成相应的盐与 CO反应FexOyyCO xFeyCO2 CuOCO CuCO2用途红色油漆和涂料用于电磁领域制铜盐的原料二、铁、铜的氧化物铁红 磁性氧化铁 黑色红棕色 黑色 黑色 氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2物理性质颜色_水溶性均_溶于水化学性质与盐酸反应(离子方程式)与稀硝酸反应(离子方程式)受热分解制备原理相应的可溶性盐与碱(如 NaOH 或氨水)反应三、铁、铜的氢氧化物白色红褐色蓝色难Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2OCu(OH)22H=Cu22H2OFe(OH)33H=Fe33H2OCu(OH)22H=Cu22H2O3Fe(OH)210H =3Fe3NO8H2O3NO图 281四、Fe、Fe2和Fe3的转化关系 Fe、Fe2和Fe3之间可相互转化，相互间能发生氧化还原反应。1Fe2具有较强的还原性，与氧化剂反应生成Fe3(1)Fe2被氯气氧化：_。(2)Fe2被溴水氧化：_。(3)Fe2被高锰酸钾氧化：_。(4)Fe2被稀硝酸氧化：_。(5)Fe2被浓硝酸氧化：_。(6)Fe2被氧气氧化：_。2Fe2Cl2=2Cl2Fe32Fe2Br2=2Br2Fe3 5Fe2MnO48H=5Fe3Mn24H2O4Fe2O24H=4Fe32H2O3Fe24H=3Fe3NO2H2O3NOFe2 2H=Fe3NO2H2O3NO2Fe3有较强的氧化性，与还原剂反应生成Fe2(1)Fe3被Fe还原：_。(2)Fe3被Cu还原：_。(3)FeCl3中滴加氢硫酸，溶液变浑浊：_。(4)Fe3能使淀粉KI溶液变蓝：_。(5)SO2通入FeCl3溶液中：_。2Fe3Fe=3Fe22Fe3Cu=2Fe2Cu22Fe3H2S=2Fe2S2H2Fe32I=2Fe2I22Fe3SO22H2O=2Fe2 4H24SO五、合金合金是由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。其特点是：_一般比它的各成分金属大；多数合金的_一般比它的各成分金属低；合金的化学性质与成分金属不同；物理、化学和机械性能均强于各成分金属。硬度熔点考点1Fe2、Fe3的性质与鉴别1Fe2和Fe3的性质Fe2和Fe3这两种离子的盐溶液因水解均呈现酸性，对应的盐溶液颜色通常分别为浅绿色、黄色 (实际颜色与盐溶液的浓度有关)。Fe2的盐溶液通常表现为还原性，Fe3的盐溶液则主要表现为较强的氧化性。2Fe2和Fe3的常见鉴别方法(1)观察法：Fe3的盐溶液呈棕黄色，Fe2的盐溶液呈浅绿色。(2)SCN法：滴入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液，呈血红色的是Fe3的盐溶液，不变色的是Fe2的盐溶液。(3)碱液法：分别加入碱液(如氨水)，生成红褐色沉淀的是Fe3的盐溶液，先生成白色絮状沉淀，又迅速转变为灰绿色，最后变为红褐色的是Fe2的盐溶液。(4)H2S法：分别通入H2S气体或加入氢硫酸，有淡黄色沉淀析出(或混浊)的是Fe3的盐溶液，无此现象的是Fe2的盐溶液。(5)苯酚法：分别滴入苯酚溶液，溶液呈紫色的是Fe3，不变色的是Fe2。(6)淀粉KI法：能使淀粉碘化钾试纸变蓝的溶液是Fe3，无此现象的是Fe2。(7)KMnO4(或溴水)法：分别加入少量酸性KMnO4溶液(或溴水)，能使之褪色的是Fe2溶液，不能使之褪色的是Fe3的盐溶液。(8)铜片法：分别加入铜片，溶液逐渐变为蓝色的是Fe3的盐溶液，不变色的是Fe2的盐溶液。【例1】将铁粉、铜粉、FeCl3 溶液和 CuCl2 溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有的离子是：_；铜单质_(填“一定”或“可能”)存在。(2)若 FeCl3 和 CuCl2 都有剩余，则容器中不可能有的单质_，Fe2_(填“一定”或“可能”)存在。(3)若要检验溶液中是否有 Fe3，正确的操作：_。思路指导：凡是相互间能发生反应的物质就不可能大量共存；Fe、Cu均可与Fe3反应，Fe能与Cu2反应。解析：本题主要的化学反应有：Fe2FeCl3=3FeCl2；FeCuCl2=CuFeCl2；Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2。(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3、Cu2，因为它们能发生上述、反应。(2)若FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中一定没有Fe、Cu，一定有Fe2，发生的反应为、。(3)物质检验的基本步骤：取样加试剂描述现象下结论。答案：(1)Fe3、Cu2一定(2)Fe、Cu一定(3)用小试管取 12 mL 溶液，滴加 12 滴 KSCN 溶液，若溶液变成血红色，则有 Fe3；否则无 Fe3【变式训练】1(2012 年广东广州一模)下列说法正确的是()。AFe 在一定条件下与水反应生成 H2 和 Fe(OH)3BFe3O4 溶于盐酸后加入几滴 KSCN 溶液，溶液显红色CFeCl2 溶液蒸干灼烧后得到 FeCl2 固体DFeCl3 饱和溶液滴入 NaOH 溶液中可制备 Fe(OH)3 胶体解析：Fe 在高温与水蒸气反应生成H2和Fe3O4，A 错误；FeCl2 溶液蒸干过程中，会因为氧化、水解转化为Fe(OH)3 ，Fe(OH)3 灼烧后得到Fe2O3 固体，C 错误；FeCl3 饱和溶液滴入NaOH 溶液中得到Fe(OH)3 沉淀，制备Fe(OH)3 胶体要把FeCl3饱和溶液滴入沸水中，D 错误。答案：B2现有浓度各为1 molL1的FeCl3、FeCl2、CuCl2混合溶液100 mL，加入一定量的铁粉，对下列各情况填空(已知氧化性：Fe3 Cu2 Fe2 )。(1)反应完毕，铁粉有剩余。反应后的溶液中一定含有的阳离子是_，检验方法：_ _。(2)反应完毕，有铜生成，铁粉无剩余。反应后的溶液中一定含有的阳离子是_。(3)反应完毕后，无固体沉积物存在，反应后的溶液中一定含有的阳离子是_。解析：本题主要的化学反应有：Fe2FeCl3=3FeCl2；FeCuCl2=CuFeCl2。(1)如果有铁粉有剩余，反应后的溶液中一定含Fe2，由于铁粉过量，溶液中只有Fe2，先加入KSCN不变色，加入新制氯水后变血红色。(2)有铜生成，铁粉无剩余，反应后的溶液中一定含Fe2，可能有Cu2。(3)反应完毕后，无固体沉积物存在，反应后的溶液中一定含Fe2和Cu2。答案：(1)Fe2用小试管取12 mL溶液，滴加12滴KSCN溶液，若溶液不变色，继续滴加少量的新制氯水，溶液变成血红色，则有Fe2(2)Fe2(3)Fe2、Cu2物理通性金属单质在常温下除汞是液体外，其余都是固体；除金、铜等少数金属具有特殊的颜色外，绝大多呈银白色；易导电传热 ，有良好的延展性金属活动性顺序K Ca NaMgAl Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg AgPt Au金属原子失电子能力依次减弱，还原性减弱空气中跟氧气的反应 易被氧化常温时能被氧化加热时能被氧化不能被氧化酸的反应能置换出稀酸(如HCl、H2SO4)中的氢能置换出稀酸中的氢不能置换出稀酸中的氢反应程度反应剧烈程度依次减弱能跟浓硫酸、硝酸反应能跟王水反应跟盐的反应位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来(K、Ca、Na 除外)考点2金属的通性及金属的冶炼1金属的通性阳离子得电子变成金属原子。Mn+ ne2.金属的冶炼金属冶炼的实质是用还原的方法，使金属化合物中的金属M，金属活动性不同，冶炼方法也不同。(1)热分解法。对于金属活动性顺序表中排在 Hg 后面的不活泼金属，可以 用 热 分 解 法 冶 炼 。 例 如 ： 2Ag2O4Ag O2 ，2HgO2HgO2。【例2】下列关于铁和合金的说法不正确的是()。A铁及铁合金是当今社会运用最广泛的金属材料B合金的硬度比其成分物质的硬度大C因为形成了铁碳合金，所以熔点变低D生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加思路指导：合金在生活中应用很广，要解这类题目，首先要了解常见的合金及应用，了解合金的主要特点：(1)合金是混合物。(2)合金具有成分元素的性质；但熔点低于成分金属的熔点，硬度大于成分金属的硬度。(3)合金中成分元素的含量影响合金的性质。解析：铁及铁合金是当今社会运用最广泛的金属材料，且合金硬度大于成分金属，熔点低于各成分物质的熔点，A、B、C 正确。生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次降低。答案：D【变式训练】3下列说法正确的是()。A所有不锈钢都只含有金属元素B大多数金属元素均以单质形式存在于自然界C某省打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具D镁合金的硬度和强度均高于纯镁解析：不锈钢中含有碳元素，A 错；大多数金属元素以化合态存在于自然界中，只有Au 等少数不活泼金属以游离态存在于自然界中，B 错；铝是一种活泼金属，明代还没有冶炼铝的技术，其沉船上不可能有铝制品，C 错；合金的特点是硬度大于成分金属，熔点低于成分金属，D 正确。答案：D铁及其化合物性质的综合考查考向分析铁和铜在生活生产中有广泛用途，是高考的命题热点。常见考查方式有离子共存(有色离子、形成沉淀、水解)、铁铜实验、化工工艺流程等，主要考查的物质有Fe、Fe2、Fe3的相互转化，Fe2的还原性、Fe3的强氧化性和强水解能力、铜离子的水解等。【典例】实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入 20%30%的稀硫酸溶液，在 50 80 水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集产品。(1)写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：_。(2)硫酸溶液过稀会导致_。(3)采用水浴加热的原因是_。(4)反应时铁屑过量的目的是(用离子方程式表示)_。(5)溶液趁热过滤的原因是_。塞紧试管口的目的是_。(6)静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是_。考查要点：以无机制备实验为载体，考查Fe、Fe2 、Fe3的性质，特别是Fe2的强还原性及亚铁盐的保存方法。思路指导：依据Fe、Fe2、Fe3的重要性质和相互转化，掌握较为常见的化学方程式的书写，加强文字表达的训练。解析： (1) 铁和稀硫酸反应的化学方程式为 ： Fe 5080 H2SO4(稀)=FeSO4H2。(2)硫酸如果浓度过稀，则反应时速率过慢；另外由于溶液中含有较多的水，也不利于硫酸亚铁晶体的析出。(4)铁屑过量的目的是防止Fe2被氧化成Fe3，即使被氧化，Fe 可以使Fe3还原：Fe2Fe3=3Fe2。(6)硫酸亚铁热溶液在冷却过程中，溶解度降低，在静止冷却一段时间后会有浅绿色硫酸亚铁晶体析出。5080 答案：(1)FeH2SO4(稀)=FeSO4H2(2)反应速率慢，不利于晶体析出(3)水浴加热受热均匀，温度容易控制(4)2Fe3Fe=3Fe2防止空气进入试管将 Fe2氧化为Fe3(5)减少 FeSO4 的损失(6)有浅绿色晶体析出【实验变式】1硫铁矿烧渣(主要成分为 Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2 等)是生产硫酸的工业废渣，其综合利用对环境保护具有现实意义。利用硫铁矿烧渣制备铁红等产品的实验流程如下：图 282已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如图 283 所示：图 283回答下列问题：(1)酸浸、过滤后滤液中的金属阳离子是_。(2)煅烧 FeCO3 生成产品的化学反应方程式为：_。实验室进行煅烧操作所需仪器除了酒精灯、泥三角、三脚架、玻璃棒外，还有_。(3) 产品的化学式为_ ，为了获得产品，向(NH4)2SO4 溶液中加入 KCl 溶液后，还需要进行的操作是_。(4)检验产品中是否含有氯化物杂质的实验操作是取少量产品于试管中配成溶液，_。解析：(1)根据流程图硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2等)加入还原剂焙烧得金属铁，酸浸后铁被氧化为Fe2，过滤后滤液中的金属阳离子是Fe2。(2)煅烧FeCO3后产品为Fe2O3，根据化合价变化，需要加氧化剂。(3)(NH4)2SO4加入 KCl中得到K2SO4，而K2SO4溶解度随温度变化不大，NH4Cl溶解度随温度变化大 ，所以得到K2SO4的实验方法 蒸发浓缩结晶、趁热过滤等。(2)4FeCO3O2=2Fe2O34CO2答案：(1)Fe2高温坩埚、坩埚钳(3)K2SO4蒸发结晶、趁热过滤、洗涤、干燥(4)滴加过量 Ba(NO3)2 溶液，过滤后向滤液滴加 AgNO3 溶液，观察是否有白色沉淀生成1下列有关纯铁的描述正确的是()。A熔点比生铁的低B与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快C在潮湿的空气中比生铁容易被腐蚀D在冷的浓硫酸中可钝化解析：生铁属于合金，其熔点比纯铁的低；生铁与盐酸反应及生铁在潮湿空气中的腐蚀，因形成原电池，故反应速率均比纯铁的快；常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中均发生钝化。答案：D2下列化合物可通过化合反应制备的是()。Fe(OH)3；CuS；NaHCO3；FeCl2；FeCl3。A全部C除外B除外D除外解析：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3；Cu和S反应只生成Cu2S；Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3；2FeCl3Fe=3FeCl2；2FeCl2Cl2=2FeCl3。答案：B3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H2SO4反应后，再向其中加KNO3；Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸；Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中。A只有B只有C只有D全部答案：C解析：中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原；中Fe与稀H2SO4反应只能生成Fe2，但由于稀H2SO4过量，加入KNO3后，HNO3能将Fe2氧化成Fe3；发生了Fe2被HNO3氧化的反应；中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。A2 mol/LB1 mol/LC0.4 mol/L D0.2 mol/L答案：A4已知2Fe2Br2=2Fe32Br。向100 mL FeBr2溶液中通入标准状况下的Cl2 3.36 L，充分反应后测得溶液中Cl与Br的物质的量浓度相等，则原FeBr2溶液的物质的量浓度为()。5常温条件下，相同的钠粒在 30 mL 硫酸铜溶液中比在20 mL 纯水中反应更剧烈。分析其原因，下列说法中最合理的是()。ACu2的氧化性比 H的强B硫酸铜溶液中的 c(H)比水中的大C硫酸铜溶液的体积比水的大解析：由题意可知，钠反应的速率主要决定于c(H)，因此B 选项更趋向合理；A、C、D 均不合理。答案：B6用铜来制备等质量的 Cu(NO3)2，下列方法中最合理的方案是()。ACu 与浓 HNO3 反应BCu 与稀 HNO3 反应CCuO与稀 HNO3 反应DCu(OH)2 与稀 HNO3 反应解析：A、B 中会有NO、 NO2 等有毒气体生成污染环境；D 项中Cu(OH)2 的制备浪费了更多的原料。答案：C金属NaCuAlFe熔点( )97.51 0836601 535沸点( )8832 5952 2003 0007所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔沸点：ACu 和 AlCFe 和 NaBFe 和 CuDAl 和 Na其中不能形成合金的是()。解析：形成合金必须满足各成分金属都要有共同的液态温度范围(即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点但低于它的沸点)，这样才能熔合在一起。当铁熔化时，钠已经变成钠蒸气了，所以铁和钠不具备形成合金的条件。答案：C8(双选)下列说法正确的是()。A有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂B用电解 NaCl 溶液的方法来冶炼金属钠C可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝D回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物答案：AD9(2012 年广东广州一模)绿矾(FeSO47H2O)的一种综合利用工艺如下：图 284(1)绿矾与 NH4HCO3 在溶液中按物质的量之比 1 2 反应，有 CO2 生成，反应的离子方程式为：_。(2) 隔 绝 空 气 进 行 “ 焙 烧 ” ， 铁 元 素 的 转 化 途 径 是烧”过程中各步反应的化学方程式：_。(3)“除杂”步骤为：向母液中通入含臭氧的空气、调节 pH、过滤，除去的杂质离子是_。(4)母液“除杂”后，欲得到(NH4)2SO4 粗产品，操作步骤依次为真空蒸发浓缩、冷却结晶、_。浓缩时若温度过高，产品中将混有 NH4HSO4，运用化学平衡移动原理解释其原因_。空气通入量/Ls1温度/SO2 含量/%SO3 含量/%0.0285045.454.60.0685030.569.50.1085011.188.90.1081011.188.90.1089011.288.8(5)绿矾的另一种综合利用方法是：绿矾脱水后在有氧条件下焙烧，FeSO4 转化为 Fe2O3 和硫的氧化物。分析下表实验数据，为了提高 SO3 的含量，可采取的措施是_。