浙江省新课标高考化学一轮复习 第2单元第8讲铁、铜的获取及其应用课件

一、铜、铁的物理性质一、铜、铁的物理性质 1铁是银白色金属，可以被磁铁吸引。而铜是紫红色金属。 2铁和铜都有良好的导电 性和 导热性。 3铁和铜的密度较大，熔沸点较高。 二、铜、铁的化学性质二、铜、铁的化学性质 1铜的化学性质 (1)与氧气反应：2CuO2=2CuO (2)与硫反应：2CuS=Cu2S(黑色物质) (3)与氯气反应：CuCl2=CuCl2(棕黄色的烟) 2铁的化学性质：铁是较活泼的金属，常显2、3价，且通常Fe3比Fe2稳定。 (1)与氯气反应：2Fe3Cl2=2FeCl3 (2)在氧气中燃烧：3Fe3O2 = Fe3O4 (3)与酸反应：Fe2H=Fe2H2 在冷的浓硝酸、浓硫酸中“钝化” (4)与水反应：3Fe4H2O(g) = Fe3O44H2 高温 三、铁的盐三、铁的盐 1亚铁盐和铁盐 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 2Fe2和Fe3离子的检验 Fe3的检验： 方法一：向FeCl3溶液中加入几滴KSCN溶液，溶液显血红色。 反应式：Fe33SCN=Fe(SCN)3 方法二：向FeCl3溶液加入NaOH溶液，有红褐色沉淀。 反应式：Fe33OH=Fe(OH)3 Fe2的检验： 方法一：向FeCl2溶液加入NaOH溶液，有白色沉淀，在空气中立刻转化成灰绿色，最后变成红褐色。 反应式：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(红褐色) 方法二：向盛有FeCl2溶液的试管中加入3滴KSCN溶液，溶液无明显现象，再滴加几滴新制的氯水后溶液变为血红色，说明有Fe2存在。 反应式：2Fe2Cl2=2Fe32Cl、Fe33SCN=Fe(SCN)3 3Fe2与Fe2的相互转化 Fe2既有氧化性又有还原性，但主要表现为 还原 性，当遇到较强氧化剂时，转化为Fe3。Fe3具有较强的氧化性，可被还原性较强的物质还原为Fe2。 2FeCl2Cl2=2FeCl3(溶液由浅绿色变为棕黄色) 2FeBr23Cl2(过量)=2FeCl32Br2 2FeSO42H2SO4(浓)= Fe2(SO4)3SO22H2O2FeCl3H2S=S2FeCl22HCl2FeCl32KI=I22FeCl22KCl2FeCl3Fe=3FeCl22FeCl3Cu=2FeCl2CuCl22FeCl3SO22H2O=H2SO42FeCl22HCl考点一 不同价态铁之间转化与讨论计算 例例1 将a g铁粉投入到200 mL 1.0 mol1的稀硝酸中，使其充分反应后，回答下列问题(假设硝酸的还原产物只有NO，反应后溶液体积变化忽略不计)。 ( 1 ) 写 出 可 能 发 生 反 应 的 离 子 方 程 式 ：_。Fe+4H+ =Fe3+NO+H2O、3Fe+8H+2 =3Fe2+2NO+4H2O -3NO-3NO (2)当a的取值不同时，充分反应后溶液中溶质的组成不同，经过讨论后填写下列表格：(表格可不填满)a的取值情况(g)溶液中存在的溶质 a2.8 g Fe(NO3)3和HNO3a=2.8 g Fe(NO3)3 2.8 ga4.2 gFe(NO3)2和Fe(NO3)3 a4.2 g Fe(NO3)2 (3)a3.5 g时，溶液中溶质是什么？并计算各溶质的物质的量浓度。(写出计算过程)cFe(NO3)3 0.125 mol/L，cFe(NO3)2 0.1875 mol/L0.0250.2molL0.03750.2molL 【解析】(1)由于铁可能被氧化为Fe3，也可能被氧化为Fe2，故对应的离子方程式可能有：Fe4H =Fe3NOH2O，3Fe8H2 =3Fe22NO4H2O；(2)根据上述反应可知当a2.8 g时只发生反应，此时溶液中存在的溶质为Fe(NO3)3和HNO3；当a2.8 g时也只发生反应，此时对应的溶质只有Fe(NO3)3；当2.8 ga4.2 g时发生反应，此时对应的溶质为Fe(NO3)2和Fe(NO3)3；当a4.2 g时只发生反应，对应的溶质为Fe(NO3)2；-3NO-3NO (3)当a3.5 g时发生的反应为，设发生反应的铁的物质的量为x，发生反应的铁的物质的量为y，根据质量守恒可得56(xy)3.5 g；根据硝酸守恒可得4x8y/30.2，联立以上两式解得x0.025 mol，y0.0375 mol，所以cFe(NO3)3 0.125 mol/L，cFe(NO3)2 0.1875 mol/L。 0.0250.2molL0.03750.2molL 【方法技巧点拨】本题考查铁的性质及硝酸的性质等。由于铁为变价金属，所以在与强的氧化剂反应时随量的不同对应的氧化产物可能不同，当铁足量时通常产生Fe2，当铁少量时则产生Fe3，也可能产生Fe2和Fe3的混合物；需要注意的是铁在溶液中发生置换反应时只能产生Fe2。考点二 金属的框图推断 例例2 化合物A是一种重要的光化学试剂，属不含结晶水的复盐。AH之间相互转化关系如下图所示：(部分反应物、生成物没有列出) 已知：A中含二种阳离子和一种带两个单位负电荷的阴离子，三种离子的个数比为3 1 3。阴离子中各元素的质量分数与C相同且相对分子质量是C的2倍。C、D都为气体且含有元素种类相同，C能使澄清石灰水变浑，E是一种红棕色的颜料，F的焰色反应呈紫色，I能使苯酚溶液显紫色。 回答下列问题： (1)C的电子式_。 (2)A的化学式_。 (3)DECG的方程式_。 ( 4 ) H H2O2 I 的 离 子 反 应 方 程 式_。 (5)在A的溶液中滴入酸性高锰酸钾溶液，高锰酸钾溶液紫色褪去，而在A的溶液中滴入硫氰化钾溶液，溶液呈红 色 。 产 生 上 述 现 象 的 主 要 原 因 是_。K3Fe(C2O4)3 2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O 因为溶液中的草酸根被高锰酸钾氧化，溶液中的Fe3+与SCN-离子反应3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 【解析】本题的突破口是I能使苯酚显紫色，说明I含有Fe3，结合题意I为FeCl3。E为红棕色的颜料，E为Fe2O3。结合Fe2Fe3相互转化关系，G为Fe，H为FeCl2。C能使澄清石灰水变浑浊，C、D含有相同元素种类，D和Fe2O3反应，D为CO、C为CO2。F焰色反应呈紫色，F为KCl，B为K2CO3(高温下不可能为KHCO3)。A中所含阳离子为Fe3、K，阴离子中各元素的质量分数与C相同且相对分子质量是C的2倍，阴离子为 (草酸根)，A为K3Fe(C2O4)3。2-24C O 【方法技巧点拨】推断题是反映某一知识点(如本题的铁及其化合物的转化)的推断过程，所以要以结构特征(元素)、性质特征(如高温置换反应铝热反应)、实验现象(如遇苯酚显色)等为主线，并以些为依据，找到解题的突破口，然后再根据性质的衍变关系、变化规律和反应事实进行推理。有时也可以在审清题意后，根据有关特征，提出假设，再根据元素结构特征及性质特征分析是否满足题意。 例例3 Fe是一种重要的金属，具有很多的重要用途 (1)电子工业用FeCl3腐蚀铜的原理制造印刷电路板 ， 写 出 F e C l3与 C u 反 应 的 离 子 方 程 式 ：_； (2)某校同学为测定FeCl3腐蚀铜后所得溶液的组成，进行了如下实验： 首先取少量待测溶液，滴入KSCN溶液呈血红色，则 溶 液 中 含 有 的 金 属 阳 离 子 是 ：_。 考点三 金属有关的实验探究 2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+ Fe2+、Cu2+、Fe3+ 在此基础上，又进行了定量组成的测定： 再取50.0 mL待测溶液，向其中加入过量稀硝酸，得到0.448 L(标准状况下)一种无色气体。写出反应的离子方程式：_。 待测溶液中c(Cu2+)=_ molL-1。(不考虑水解) (3)在光照条件下，乙醇被FeCl3氧化生成一种能发生银镜反应的物质，写出反应的化学方程式：_。0.6 2FeCl3+C2H5OH=2FeCl2+2HCl+CH3CHO 3Fe2+4H+ =3Fe3+NO+2H2O -3NO 【解析】本题主要考查了Fe和Fe3+的相关知识，Fe3+的氧化性强于Cu2+所以有：2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+由于Fe3+和Cu存在以上反应，在反应后往溶液中滴加KSCN溶液呈血红色，说明Fe3+没有被完全反应掉，溶液中应存在Fe2+、Cu2+、Fe3+由于溶液中存在Fe2+所以加入稀硝酸后会与Fe2+发生氧化还原反应把Fe2+氧化成Fe3+而本身被还原成NO所以离子方程式为：3Fe2+4H+ =3Fe3+NO+2H2O；根据 生 成 N O 的 量 计 算 出 溶 液 中 F e2 +的 量 再 根 据2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+中生成Fe2+、Cu2+的物质的量之比为2 1可算出c(Cu2+)=0.6 molL-1，能发生银镜反应说明乙 醇 被 氧 化 成 了 乙 醛 所 以 有 反 应 ：2FeCl3+C2H5OH=2FeCl2+2HCl+CH3CHO。-3NO 【方法技巧点拨】实验探究模式可概括为：问题实验事实科学抽象结论应用。 模式中的实验事实，既包括学生直接从实验中获得的直接实验事实，又包括限于中学化学教学的实际条件，学生无法从实验中获得而只能从书本上获得的间接实验事实。模式是实验探究教学的基本模式，很多元素化合物知识、化学概念、定律、原理等，都可以通过此模式来获得。 实验探究模式可概括为：问题实验事实假说及其验证结论应用。模式中的假说是指根据已知的实验事实和科学理论，对未知的自然现象及其规律所做的一种推理和解释。假说的形成一般要经过提出假说和验证假说两个阶段。假说的提出通常包括两个环节：一是根据为数不多的实验事实和科学理论提出假设；二是在假设的基础上进行推断和判断。假说的验证包括实验检验和理论检验，其中实验检验是最直接、最可靠、最有力的方式。 1.把金属铁加入氯化铁、氯化亚铁和氯化铜混合液中，反应后Fe有剩余，则溶液中浓度最大的阳离子是() ACu2+ BFe3+ CFe2+ DH+ 【解析】反应后生成的溶液为氯化亚铁溶液，所以溶液中浓度最大的阳离子是Fe2+。C 2. 下列关于铁的叙述正确的是() 铁能被磁铁吸引，但纯铁易锈蚀。在人体的血红蛋白中含有铁元素。铁是地壳中含量最高的金属铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中反应。能通过化合反应生成FeCl3和Fe(OH)3 A B C DC 【解析】纯净的铁抗腐蚀能力强，不易被腐蚀铝是地壳中含量最高的金属铁能在氧气中剧烈燃烧，也能在水蒸气中反应。Fe和C l2能 通 过 化 合 反 应 生 成 F e C l3， 而4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3也是化合反应。 3.将下列四种铁的化合物溶于稀HCl，滴加KSCN溶液没有颜色变化，再加入氯水呈红色的是() AFeO BFe2O3 CFeCl3 DFe2(SO4)3 【解析】Fe2O3、FeCl3、Fe(SO4)3三物质溶于酸后，溶液中均含Fe3+，滴加KSCN溶液后呈红色，而A溶于 盐 酸 后 所 得 F e C l2溶 液 在 加 入 氯 水 后 ，2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-，生成的Fe3+遇KSCN变红色。A 4.(2011山东山东) Al、Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是() A三者对应的氧化物均为碱性氧化物 B三者的单质放置在空气中均只生成氧化物 C制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法 D电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是阴极上依次析出Cu、Fe、AlC 【解析】铝对应的氧化物Al2O3属于两性氧化物，A不正确；铝属于活泼金属其表面易被空气中氧气氧化形成一层致密的氧化膜而使铝不易被腐蚀；铁放置在空气可以直接发生化学腐蚀，例如铁与氯气直接反应而被腐蚀；铜放置在空气中会和空气中氧气、二氧化碳和水缓慢的反应生成碱式碳酸铜即铜绿，方程式为2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3，因此选项B不正确；AlCl3、FeCl3、CuCl2均属于强酸弱碱盐，在溶液中会水解生成相应的氢氧化物和HCl，溶液在加热时会促进水解，同时生成的HCl挥发，进一步促进水解，当溶液蒸干后将最终将得到相应的氢氧化物，所以选项C正确；铝属于活泼的金属元素，在水溶液中Al3+不会放电生成铝单质；Fe3+在水溶液会放电但产物是Fe2+，而不是单质铁；只有Cu2+在阴极上得到电子生成单质铜。所以选项D也不正确。 5.(2011重庆重庆)下列叙述正确的是() AFe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同 BK、Zn分别与不足量的稀硫酸反应所得溶液均呈中性 CLi、Na、K的原子半价和密度随原子序数的增加而增大 DC、P、S、Cl的最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强D 【解析】铁属于变价金属，与强氧化剂反应生成Fe3+，与弱氧化剂反应生成Fe2+，氯气属于强氧化剂，盐酸属于非氧化性酸，A不正确；当硫酸不足时，Zn和K均过量，但过量的K会继续和水反应生成KOH而呈碱性，B不正确；同主族元素自上而下，随着核电荷数的增加电子层数逐渐增多，原子半径逐渐增大，密度也逐渐增大，但Na的密度大于K的，C不正确；C、P、S、Cl的非金属性逐渐增强，所以其最高价氧化物对应水化物的酸性逐渐增强，D正确。 6.已知A为常见的金属单质，根据下图所示的关系： 下列叙述中正确的是() AA为Fe，B为FeO BCD溶液的颜色变化：由浅绿色到黄色 C的离子方程式：Fe+Fe3+=2Fe2+ D的离子方程式：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 B 【解析】考查铁及其化合物综合应用能力，同时考查分析判断与逻辑推理能力。从最初条件看，框图很模糊，直接得不出结论，但找到“题眼”“红褐色固体F”，就可迅速得出F是Fe(OH)3。从而得出A为Fe，“黑色晶体”B为Fe3O4，继而推出C为FeCl2，D为FeCl3，E为Fe(OH)2。的离子方程式：Fe+2Fe3+=3Fe2+，的离子方程式：2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-。 7.(2011泸州模拟泸州模拟)已知金属镁与氯化铁和氯化铜溶液反应有多种实验假设。甲、乙两位同学分别设计合理实验步骤探究该反应的历程。 提出猜想： 甲：推测镁与氯化铁、氯化铜水解产生的H+反应，拉动水解平衡生成H2。 乙：推测镁与氯化铁、氯化铜发生氧化还原反应。 结合对试剂的选择两位同学做了如下实验： 实验过程：编号实验操作预期现象和结论将打磨过的镁条取加入经盐酸酸化的饱和氯化铁溶液，充分反应始终有大量气泡，颜色无明显变化，未见沉淀生成，反应完全后取出镁条，发现可被磁铁吸引将打磨过的镁条取加入0.1 mol/L氯化铁溶液，充分反应有少量气泡，颜色变浅，有红褐色沉淀生成，反应完全后取出镁条，发现不能被磁铁吸引 根据实验操作，实验现象，甲、乙再分别推测解释相应的结论。 ( 1 ) 与 甲 同 学 的 推 测 不 符 合 的 现 象 是_，_。 在实验的基础上甲进一步提出猜测：镁与H+反应拉动饱和氯化铁的水解平衡生成Fe(OH)3胶体，故未看到沉淀现象。 要验证甲的进一步猜想，还须补做的实验是_。未见沉淀生成 反应后的镁条发现可被磁铁吸引 对反应后的溶液用激光束照射，看是否有明亮的光路即是否能产生丁达尔效应 提出你的猜想_。(2)乙：根据实验可推测_。(3)结合甲，乙两位同学的推测，你能否谈谈对上述实验事实的认识：_。 水解和氧化还原反应在镁与饱和氯化铁是竞争反应，同时存在 Mg与FeCl3稀溶液只发生拉动水解平衡的反应，此时生成了Fe(OH)3沉淀 镁与浓、稀氯化铁溶液反应的现象和机理均有所不同，说明条件对化学反应的重要性，化学研究中必须以实验事实为依据，结合理论分析，创造性地求得新知。 【解析】 (1)分析实验过程以及实验现象，未见沉淀生成和反应后的镁条发现可被磁铁吸引不符合甲同学的推测，说明实验不能证明促进水解。补充做的实验就是验证胶体的存在，简单方法是丁达尔效应。 (2)根据实验的实验现象，为Mg与FeCl3稀溶液只发生拉动水解平衡的反应，此时生成了Fe(OH)3沉淀。 (3)镁与浓、稀氯化铁溶液反应的现象和机理均有所不同，说明条件对化学反应的重要性，化学研究中必须以实验事实为依据，结合理论分析，创造性地求得新知。