化学高考化学金属元素及其化合物 铁铜及其重要化合物

第10讲铁、铜及其重要化合物考点1“铁三角”及其应用由于Fe是变价元素，在反应中可以失去2个电子，也可以失去3个电子，所以呈不同的价态。铁遇弱氧化剂(如S、H+、Cu2+、I2等)时，铁只能失去最外层的电子，而生成价铁的化合物，当遇到强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)时，铁原子可以再失去次外层上的电子而生成价铁的化合物。并且价比价稳定。“铁三角”指的是Fe、Fe2+、Fe3+三者相互转化的三角关系，具体应用有以下几个方面：1共存问题（1）Fe2+在酸性条件下不能与强氧化性离子共存，如：等。不能与发生复分解和双水解反应的离子共存，如：等。（2）Fe3+：不能与还原性离子共存，如：等。不能与发生复分解和双水解反应的离子共存，如：等；不能与SCN-共存；不能与苯酚共存。2分离与提纯（1）FeCl2（杂质FeCl3），加入或后过滤。（2）FeCl3（杂质FeCl2），通入或滴加或加入“绿色”氧化剂：。3制备物质（1）工业冶炼铁，如：Fe3O4+4CO3Fe+4CO2（2）制取氢氧化亚铁实验原理：实验现象：。要制得白色的Fe(OH)2沉淀，要注意以下几点：硫酸亚铁溶液中不能含有Fe3+，因此，硫酸亚铁溶液应是。实验用的氢氧化钠溶液，溶解亚铁盐的蒸馏水应煮沸，以。实验时，用长胶头滴管吸取氢氧化钠溶液后，把滴管插入硫酸亚铁溶液的，再轻轻挤胶头滴管的胶头，逐滴加入氢氧化钠溶液，这时就会析出Fe(OH)2白色絮状沉淀。特别提醒：Fe(OH)2制备的方法很多，核心问题两点，一是溶液中的溶解氧必须除去，二是反应过程必须与O2隔绝。 例1（2008 届金湖中学第二次质量检测）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。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。（5）对乙同学的这一改变请你作出评价：_。丙同学：认为甲乙两同学所用的装置太复杂，难以组装，该同学应用试管取了一些不含Fe3+的FeSO4溶液，然后向其中加入经煮沸并冷却的NaHCO3溶液，结果也制得了白色沉淀并较长时间保持白色。（6）请你解释原因并写出相关反应的离子方程式：_。解析用FeSO4溶液与NaOH溶液反应制备Fe(OH)2并观察沉淀的颜色变化是必修重要的演示实验。Fe(OH)2、FeSO4均易被氧化，FeSO4又易水解，应避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2，可得答案。乙同学将药品中的铁屑改为FeS固体，与稀H2SO4反应生成H2S，H2S有强还原性。答案（1）稀H2SO4和铁屑（2）煮沸 （3）稍等片刻后关闭止水夹（4）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。（5）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。（6）因双水解反应：Fe2+2HCO3Fe(OH)2+2CO2，CO2既能排净试管中的空气，也能防止空气进入试管。【规律总结】制备方法探究在液面上加隔氧剂：用密度比水小的且不溶于水的有机溶剂，如汽油、苯等物质滴加在反应液面上进行液封，以减少Fe(OH)2与O2接触。（不能用四氯化碳，因为四氯化碳比水密度大，加入它后会处于试管底部，起不到隔离空气的作用。）用右图装置向试管中加入煮沸过的稀硫酸，加入稍过量的还原铁粉，充分反应后得到FeSO4溶液，静置。液面上充满氢气。打开止水夹可见白色沉淀。用电解实验电极材料：石墨碳棒和铁片，（注：铁片表面氧化膜要去掉）将铁片与直流电源的正极连接，石墨棒与直流电源的负极连接。电解液：可选择Na2SO4溶液或NaOH溶液。方法：在进行电解前应对电解液进行简单处理：加热一段时间驱赶溶液中氧气，然后再向电解液中加入苯，隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧化。考点2金、银、铜等金属材料1物理性质特性：金是色金属；银是色金属；铜是色金属。共性：硬度较小，熔点较高，密度较大，有金属光泽、良好的延展性、导电和导热性。2化学性质：金、银、铜都属于金属，相对而言，其活泼程度依次。金：金是最稳定的金属之一，在高温下与氧气反应，被硝酸等强氧化性酸氧化。但金溶解在王水中。银：银虽然不能与盐酸、稀硫酸反应，但却能溶解在硝酸等强氧化性酸中：Ag2HNO3 (浓)；3Ag4HNO3 (稀)铜：a与非金属单质反应：2CuO22CuO；2CuS；CuCl2CuCl2b与酸反应：与银相似，铜不能与盐酸、稀硫酸反应，但却能溶解在硝酸等强氧化性酸中：Cu2H2SO4(浓)Cu4HNO3(浓)。c与盐溶液反应：Cu2FeCl3CuCl22FeCl2d铜的锈蚀：铜在干燥空气中性质稳定，但在潮湿空气中会被腐蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈：2CuO2H2OCO2Cu2(OH)2CO33铜的常见化合物颜色、溶解性：CuO色、难溶；Cu2O色、难溶；Cu2S色、难溶；CuSO4色、易溶；CuSO45H2O色、易溶；Cu2(OH)2CO3色、难溶；Cu(OH)2色、难溶。 例2（南通市2008届高三第一次调研测试）研究性学习小组做铜与浓硫酸反应实验时，发现试管底部有白色固体并夹杂有少量黑色物质。倒去试管中的浓硫酸，将剩余固体（含少量浓硫酸）倒入盛有少量水的烧杯中，发现所得溶液为蓝色，黑色固体未溶解。过滤、洗涤后，向黑色固体中加入过量浓硝酸，黑色固体溶解，溶液呈蓝色，所得溶液加BaCl2溶液后有白色沉淀生成。下列所得结论正确的是 （ ）A铜与浓硫酸反应所得白色固体是CuSO4B加BaCl2溶液后所得白色沉淀是BaSO3C白色固体中夹杂的少量黑色物质可能是CuOD白色固体中夹杂的少量黑色物质中含元素Cu、S解析黑色物质不可能是CuO，原因是烧杯中有硫酸，黑色固体不溶于硫酸；加BaCl2溶液用硝酸酸化后所得白色沉淀是BaSO4。答案AD 铁、铜及其重要化合物参考答案考点1“铁三角”及其应用两个+2一个+3 3 21（1）NO3-、MnO4-、ClO-OH-、CO32-、HCO3-、S2-、SO32-（2）I-、S2-、SO32-OH-、CO32-、HCO3-、AlO2-2（1）铁钉 铁粉 （2）Cl2 氯水 H2O22Fe2+H2O2+2H+2 Fe3+2H2O3（2）FeSO4 + 2NaOHFe(OH)2+ Na2SO4生成灰白色沉淀，迅速转化为灰绿色，最后变成红褐色新制备的除去溶解在水中的氧气底部考点2金、银、铜等金属材料1黄白紫红2不活泼增强也不能不能能AgNO3NO2H2O3AgNO3NO2H2OCu2SCuSO4SO22H2OCu(NO3)2+2NO2+2H2O 3黑红黑白蓝绿蓝内容总结（1）第10讲铁、铜及其重要化合物考点1“铁三角”及其应用由于Fe是变价元素，在反应中可以失去2个电子，也可以失去3个电子，所以呈不同的价态（2）（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，塞紧后的实验步骤是（3）共性：硬度较小，熔点较高，密度较大，有金属光泽、良好的延展性、导电和导热性（4）金：金是最稳定的金属之一，在高温下与氧气反应，被硝酸等强氧化性酸氧化