高考化學一輪復習 第二單元 第8講 鐵、銅及其化合物課件

第8講 鐵、銅及其化合物考綱定位1.了解鐵、銅及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解其應用。2.了解合金的概念及其重要應用。一、鐵、銅1物理性質(zhì)銀白紫紅良好鐵鐵是_色金屬，銅是_色金屬，二者都具有_的導電性、導熱性和延展性，其中_能被磁鐵吸引。2化學性質(zhì)四23鐵是第_周期第_族元素，常見價態(tài)是_價和_價，_ ；銅是第四周期第_族元素，常見價態(tài)是_價和_價。常溫下遇濃硫酸或濃硝酸發(fā)生鈍化B12(1)與非金屬單質(zhì)反應。鐵與 Cl2 反應：_，現(xiàn)象：_；銅與 Cl2 反應：_，現(xiàn)象：通常保持紅熱，_。鐵與 O2反應：_，現(xiàn)象：_；銅與 O2 反應：2CuO22CuO，現(xiàn)象：_。鐵與 S 反應：_，現(xiàn)象：_ ；銅與 S 反應：_ ，現(xiàn)象：_。產(chǎn)生棕色的煙產(chǎn)生棕黃色的煙，溶于水時溶液呈藍色火星四射，生成黑色固體 劇烈燃燒，銅絲表面變黑固體保持紅熱，生成黑色固體銅絲表面變黑鐵與 I2 反應：_。(2)與水反應。3Fe4H2O(g)_，現(xiàn)象：_。銅通常不與水反應。(3)與酸反應。與非氧化性酸反應：Fe2HCl=FeCl2H2 ，銅與非氧化性酸不反應。銅與氧化性酸反應：Cu2H2SO4(濃)_；3Cu8HNO3(稀)=_；Cu4HNO3(濃)=_。Fe3O44H2固體產(chǎn)生，生成無色無味的可燃性氣體鐵粉表面有黑色+2H2OCuSO4SO23Cu(NO3)22NO4H2OCu(NO3)22NO22H2O(4)與鹽溶液反應。FeCu2=_；2Fe3Cu=_；Cu2Ag=_。CuFe22Fe2Cu2Cu22Ag氧化物FeOFe2O3Fe3O4CuO理性質(zhì)俗稱_顏色_水溶性均難溶于水化學性質(zhì)與鹽酸反應生成相應的鹽與 CO反應FexOyyCO xFeyCO2 CuOCO CuCO2用途紅色油漆和涂料用于電磁領域制銅鹽的原料二、鐵、銅的氧化物鐵紅 磁性氧化鐵 黑色紅棕色 黑色 黑色 氫氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2物理性質(zhì)顏色_水溶性均_溶于水化學性質(zhì)與鹽酸反應(離子方程式)與稀硝酸反應(離子方程式)受熱分解制備原理相應的可溶性鹽與堿(如 NaOH 或氨水)反應三、鐵、銅的氫氧化物白色紅褐色藍色難Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2OCu(OH)22H=Cu22H2OFe(OH)33H=Fe33H2OCu(OH)22H=Cu22H2O3Fe(OH)210H =3Fe3NO8H2O3NO圖 281四、Fe、Fe2和Fe3的轉(zhuǎn)化關系 Fe、Fe2和Fe3之間可相互轉(zhuǎn)化，相互間能發(fā)生氧化還原反應。1Fe2具有較強的還原性，與氧化劑反應生成Fe3(1)Fe2被氯氣氧化：_。(2)Fe2被溴水氧化：_。(3)Fe2被高錳酸鉀氧化：_。(4)Fe2被稀硝酸氧化：_。(5)Fe2被濃硝酸氧化：_。(6)Fe2被氧氣氧化：_。2Fe2Cl2=2Cl2Fe32Fe2Br2=2Br2Fe3 5Fe2MnO48H=5Fe3Mn24H2O4Fe2O24H=4Fe32H2O3Fe24H=3Fe3NO2H2O3NOFe2 2H=Fe3NO2H2O3NO2Fe3有較強的氧化性，與還原劑反應生成Fe2(1)Fe3被Fe還原：_。(2)Fe3被Cu還原：_。(3)FeCl3中滴加氫硫酸，溶液變渾濁：_。(4)Fe3能使淀粉KI溶液變藍：_。(5)SO2通入FeCl3溶液中：_。2Fe3Fe=3Fe22Fe3Cu=2Fe2Cu22Fe3H2S=2Fe2S2H2Fe32I=2Fe2I22Fe3SO22H2O=2Fe2 4H24SO五、合金合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。其特點是：_一般比它的各成分金屬大；多數(shù)合金的_一般比它的各成分金屬低；合金的化學性質(zhì)與成分金屬不同；物理、化學和機械性能均強于各成分金屬。硬度熔點考點1Fe2、Fe3的性質(zhì)與鑒別1Fe2和Fe3的性質(zhì)Fe2和Fe3這兩種離子的鹽溶液因水解均呈現(xiàn)酸性，對應的鹽溶液顏色通常分別為淺綠色、黃色 (實際顏色與鹽溶液的濃度有關)。Fe2的鹽溶液通常表現(xiàn)為還原性，F(xiàn)e3的鹽溶液則主要表現(xiàn)為較強的氧化性。2Fe2和Fe3的常見鑒別方法(1)觀察法：Fe3的鹽溶液呈棕黃色，F(xiàn)e2的鹽溶液呈淺綠色。(2)SCN法：滴入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液，呈血紅色的是Fe3的鹽溶液，不變色的是Fe2的鹽溶液。(3)堿液法：分別加入堿液(如氨水)，生成紅褐色沉淀的是Fe3的鹽溶液，先生成白色絮狀沉淀，又迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色的是Fe2的鹽溶液。(4)H2S法：分別通入H2S氣體或加入氫硫酸，有淡黃色沉淀析出(或混濁)的是Fe3的鹽溶液，無此現(xiàn)象的是Fe2的鹽溶液。(5)苯酚法：分別滴入苯酚溶液，溶液呈紫色的是Fe3，不變色的是Fe2。(6)淀粉KI法：能使淀粉碘化鉀試紙變藍的溶液是Fe3，無此現(xiàn)象的是Fe2。(7)KMnO4(或溴水)法：分別加入少量酸性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的鹽溶液。(8)銅片法：分別加入銅片，溶液逐漸變?yōu)樗{色的是Fe3的鹽溶液，不變色的是Fe2的鹽溶液?！纠?】將鐵粉、銅粉、FeCl3 溶液和 CuCl2 溶液混合于某容器中充分反應(假定容器不參與反應)。試判斷下列情況下，溶液中存在的金屬離子和金屬單質(zhì)。(1)若鐵粉有剩余，則容器中不可能有的離子是：_；銅單質(zhì)_(填“一定”或“可能”)存在。(2)若 FeCl3 和 CuCl2 都有剩余，則容器中不可能有的單質(zhì)_，F(xiàn)e2_(填“一定”或“可能”)存在。(3)若要檢驗溶液中是否有 Fe3，正確的操作：_。思路指導：凡是相互間能發(fā)生反應的物質(zhì)就不可能大量共存；Fe、Cu均可與Fe3反應，F(xiàn)e能與Cu2反應。解析：本題主要的化學反應有：Fe2FeCl3=3FeCl2；FeCuCl2=CuFeCl2；Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2。(1)若鐵粉有剩余，則容器中不可能有Fe3、Cu2，因為它們能發(fā)生上述、反應。(2)若FeCl3和CuCl2都有剩余，則容器中一定沒有Fe、Cu，一定有Fe2，發(fā)生的反應為、。(3)物質(zhì)檢驗的基本步驟：取樣加試劑描述現(xiàn)象下結論。答案：(1)Fe3、Cu2一定(2)Fe、Cu一定(3)用小試管取 12 mL 溶液，滴加 12 滴 KSCN 溶液，若溶液變成血紅色，則有 Fe3；否則無 Fe3【變式訓練】1(2012 年廣東廣州一模)下列說法正確的是()。AFe 在一定條件下與水反應生成 H2 和 Fe(OH)3BFe3O4 溶于鹽酸后加入幾滴 KSCN 溶液，溶液顯紅色CFeCl2 溶液蒸干灼燒后得到 FeCl2 固體DFeCl3 飽和溶液滴入 NaOH 溶液中可制備 Fe(OH)3 膠體解析：Fe 在高溫與水蒸氣反應生成H2和Fe3O4，A 錯誤；FeCl2 溶液蒸干過程中，會因為氧化、水解轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3 ，F(xiàn)e(OH)3 灼燒后得到Fe2O3 固體，C 錯誤；FeCl3 飽和溶液滴入NaOH 溶液中得到Fe(OH)3 沉淀，制備Fe(OH)3 膠體要把FeCl3飽和溶液滴入沸水中，D 錯誤。答案：B2現(xiàn)有濃度各為1 molL1的FeCl3、FeCl2、CuCl2混合溶液100 mL，加入一定量的鐵粉，對下列各情況填空(已知氧化性：Fe3 Cu2 Fe2 )。(1)反應完畢，鐵粉有剩余。反應后的溶液中一定含有的陽離子是_，檢驗方法：_ _。(2)反應完畢，有銅生成，鐵粉無剩余。反應后的溶液中一定含有的陽離子是_。(3)反應完畢后，無固體沉積物存在，反應后的溶液中一定含有的陽離子是_。解析：本題主要的化學反應有：Fe2FeCl3=3FeCl2；FeCuCl2=CuFeCl2。(1)如果有鐵粉有剩余，反應后的溶液中一定含F(xiàn)e2，由于鐵粉過量，溶液中只有Fe2，先加入KSCN不變色，加入新制氯水后變血紅色。(2)有銅生成，鐵粉無剩余，反應后的溶液中一定含F(xiàn)e2，可能有Cu2。(3)反應完畢后，無固體沉積物存在，反應后的溶液中一定含F(xiàn)e2和Cu2。答案：(1)Fe2用小試管取12 mL溶液，滴加12滴KSCN溶液，若溶液不變色，繼續(xù)滴加少量的新制氯水，溶液變成血紅色，則有Fe2(2)Fe2(3)Fe2、Cu2物理通性金屬單質(zhì)在常溫下除汞是液體外，其余都是固體；除金、銅等少數(shù)金屬具有特殊的顏色外，絕大多呈銀白色；易導電傳熱 ，有良好的延展性金屬活動性順序K Ca NaMgAl Zn Fe Sn Pb (H)Cu Hg AgPt Au金屬原子失電子能力依次減弱，還原性減弱空氣中跟氧氣的反應 易被氧化常溫時能被氧化加熱時能被氧化不能被氧化酸的反應能置換出稀酸(如HCl、H2SO4)中的氫能置換出稀酸中的氫不能置換出稀酸中的氫反應程度反應劇烈程度依次減弱能跟濃硫酸、硝酸反應能跟王水反應跟鹽的反應位于金屬活動性順序前面的金屬可以將后面的金屬從其鹽溶液中置換出來(K、Ca、Na 除外)考點2金屬的通性及金屬的冶煉1金屬的通性陽離子得電子變成金屬原子。Mn+ ne2.金屬的冶煉金屬冶煉的實質(zhì)是用還原的方法，使金屬化合物中的金屬M，金屬活動性不同，冶煉方法也不同。(1)熱分解法。對于金屬活動性順序表中排在 Hg 后面的不活潑金屬，可以 用 熱 分 解 法 冶 煉 。 例 如 ： 2Ag2O4Ag O2 ，2HgO2HgO2?！纠?】下列關于鐵和合金的說法不正確的是()。A鐵及鐵合金是當今社會運用最廣泛的金屬材料B合金的硬度比其成分物質(zhì)的硬度大C因為形成了鐵碳合金，所以熔點變低D生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依次增加思路指導：合金在生活中應用很廣，要解這類題目，首先要了解常見的合金及應用，了解合金的主要特點：(1)合金是混合物。(2)合金具有成分元素的性質(zhì)；但熔點低于成分金屬的熔點，硬度大于成分金屬的硬度。(3)合金中成分元素的含量影響合金的性質(zhì)。解析：鐵及鐵合金是當今社會運用最廣泛的金屬材料，且合金硬度大于成分金屬，熔點低于各成分物質(zhì)的熔點，A、B、C 正確。生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依次降低。答案：D【變式訓練】3下列說法正確的是()。A所有不銹鋼都只含有金屬元素B大多數(shù)金屬元素均以單質(zhì)形式存在于自然界C某省打撈的明代沉船上存在大量鋁制餐具D鎂合金的硬度和強度均高于純鎂解析：不銹鋼中含有碳元素，A 錯；大多數(shù)金屬元素以化合態(tài)存在于自然界中，只有Au 等少數(shù)不活潑金屬以游離態(tài)存在于自然界中，B 錯；鋁是一種活潑金屬，明代還沒有冶煉鋁的技術，其沉船上不可能有鋁制品，C 錯；合金的特點是硬度大于成分金屬，熔點低于成分金屬，D 正確。答案：D鐵及其化合物性質(zhì)的綜合考查考向分析鐵和銅在生活生產(chǎn)中有廣泛用途，是高考的命題熱點。常見考查方式有離子共存(有色離子、形成沉淀、水解)、鐵銅實驗、化工工藝流程等，主要考查的物質(zhì)有Fe、Fe2、Fe3的相互轉(zhuǎn)化，F(xiàn)e2的還原性、Fe3的強氧化性和強水解能力、銅離子的水解等?！镜淅繉嶒炇抑苽渖倭苛蛩醽嗚F晶體的實驗步驟如下：取過量潔凈的鐵屑，加入 20%30%的稀硫酸溶液，在 50 80 水浴中加熱至不再產(chǎn)生氣泡。將溶液趁熱過濾，濾液移至試管中，用橡膠塞塞緊試管口，靜置、冷卻一段時間后收集產(chǎn)品。(1)寫出該實驗制備硫酸亞鐵的化學方程式：_。(2)硫酸溶液過稀會導致_。(3)采用水浴加熱的原因是_。(4)反應時鐵屑過量的目的是(用離子方程式表示)_。(5)溶液趁熱過濾的原因是_。塞緊試管口的目的是_。(6)靜置冷卻一段時間后，在試管中觀察到的現(xiàn)象是_?？疾橐c：以無機制備實驗為載體，考查Fe、Fe2 、Fe3的性質(zhì)，特別是Fe2的強還原性及亞鐵鹽的保存方法。思路指導：依據(jù)Fe、Fe2、Fe3的重要性質(zhì)和相互轉(zhuǎn)化，掌握較為常見的化學方程式的書寫，加強文字表達的訓練。解析： (1) 鐵和稀硫酸反應的化學方程式為 ： Fe 5080 H2SO4(稀)=FeSO4H2。(2)硫酸如果濃度過稀，則反應時速率過慢；另外由于溶液中含有較多的水，也不利于硫酸亞鐵晶體的析出。(4)鐵屑過量的目的是防止Fe2被氧化成Fe3，即使被氧化，F(xiàn)e 可以使Fe3還原：Fe2Fe3=3Fe2。(6)硫酸亞鐵熱溶液在冷卻過程中，溶解度降低，在靜止冷卻一段時間后會有淺綠色硫酸亞鐵晶體析出。5080 答案：(1)FeH2SO4(稀)=FeSO4H2(2)反應速率慢，不利于晶體析出(3)水浴加熱受熱均勻，溫度容易控制(4)2Fe3Fe=3Fe2防止空氣進入試管將 Fe2氧化為Fe3(5)減少 FeSO4 的損失(6)有淺綠色晶體析出【實驗變式】1硫鐵礦燒渣(主要成分為 Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2 等)是生產(chǎn)硫酸的工業(yè)廢渣，其綜合利用對環(huán)境保護具有現(xiàn)實意義。利用硫鐵礦燒渣制備鐵紅等產(chǎn)品的實驗流程如下：圖 282已知幾種鹽的溶解度隨溫度變化的曲線如圖 283 所示：圖 283回答下列問題：(1)酸浸、過濾后濾液中的金屬陽離子是_。(2)煅燒 FeCO3 生成產(chǎn)品的化學反應方程式為：_。實驗室進行煅燒操作所需儀器除了酒精燈、泥三角、三腳架、玻璃棒外，還有_。(3) 產(chǎn)品的化學式為_ ，為了獲得產(chǎn)品，向(NH4)2SO4 溶液中加入 KCl 溶液后，還需要進行的操作是_。(4)檢驗產(chǎn)品中是否含有氯化物雜質(zhì)的實驗操作是取少量產(chǎn)品于試管中配成溶液，_。解析：(1)根據(jù)流程圖硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2等)加入還原劑焙燒得金屬鐵，酸浸后鐵被氧化為Fe2，過濾后濾液中的金屬陽離子是Fe2。(2)煅燒FeCO3后產(chǎn)品為Fe2O3，根據(jù)化合價變化，需要加氧化劑。(3)(NH4)2SO4加入 KCl中得到K2SO4，而K2SO4溶解度隨溫度變化不大，NH4Cl溶解度隨溫度變化大 ，所以得到K2SO4的實驗方法 蒸發(fā)濃縮結晶、趁熱過濾等。(2)4FeCO3O2=2Fe2O34CO2答案：(1)Fe2高溫坩堝、坩堝鉗(3)K2SO4蒸發(fā)結晶、趁熱過濾、洗滌、干燥(4)滴加過量 Ba(NO3)2 溶液，過濾后向濾液滴加 AgNO3 溶液，觀察是否有白色沉淀生成1下列有關純鐵的描述正確的是()。A熔點比生鐵的低B與相同濃度的鹽酸反應生成氫氣的速率比生鐵的快C在潮濕的空氣中比生鐵容易被腐蝕D在冷的濃硫酸中可鈍化解析：生鐵屬于合金，其熔點比純鐵的低；生鐵與鹽酸反應及生鐵在潮濕空氣中的腐蝕，因形成原電池，故反應速率均比純鐵的快；常溫下鐵在濃硫酸、濃硝酸中均發(fā)生鈍化。答案：D2下列化合物可通過化合反應制備的是()。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反應只生成Cu2S；Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3；2FeCl3Fe=3FeCl2；2FeCl2Cl2=2FeCl3。答案：B3下列物質(zhì)反應后一定有3 價鐵生成的是()。過量的Fe 與Cl2 反應；Fe與過量稀H2SO4反應后，再向其中加KNO3；Fe(NO3)2溶液中加少量鹽酸；Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中。A只有B只有C只有D全部答案：C解析：中的Cl2氧化性強，它能將鐵氧化為3價，由于不是在溶液中反應，因此過量的鐵不會將氯化鐵還原；中Fe與稀H2SO4反應只能生成Fe2，但由于稀H2SO4過量，加入KNO3后，HNO3能將Fe2氧化成Fe3；發(fā)生了Fe2被HNO3氧化的反應；中首先發(fā)生Fe與鹽酸生成FeCl2、Fe2O3與鹽酸生成FeCl3的反應，但題中未給出反應物間相對量的關系，若鐵是足量的，則能將生成的FeCl3全部還原為FeCl2。A2 mol/LB1 mol/LC0.4 mol/L D0.2 mol/L答案：A4已知2Fe2Br2=2Fe32Br。向100 mL FeBr2溶液中通入標準狀況下的Cl2 3.36 L，充分反應后測得溶液中Cl與Br的物質(zhì)的量濃度相等，則原FeBr2溶液的物質(zhì)的量濃度為()。5常溫條件下，相同的鈉粒在 30 mL 硫酸銅溶液中比在20 mL 純水中反應更劇烈。分析其原因，下列說法中最合理的是()。ACu2的氧化性比 H的強B硫酸銅溶液中的 c(H)比水中的大C硫酸銅溶液的體積比水的大解析：由題意可知，鈉反應的速率主要決定于c(H)，因此B 選項更趨向合理；A、C、D 均不合理。答案：B6用銅來制備等質(zhì)量的 Cu(NO3)2，下列方法中最合理的方案是()。ACu 與濃 HNO3 反應BCu 與稀 HNO3 反應CCuO與稀 HNO3 反應DCu(OH)2 與稀 HNO3 反應解析：A、B 中會有NO、 NO2 等有毒氣體生成污染環(huán)境；D 項中Cu(OH)2 的制備浪費了更多的原料。答案：C金屬NaCuAlFe熔點( )97.51 0836601 535沸點( )8832 5952 2003 0007所謂合金，就是不同種金屬(也包括一些非金屬)在熔融狀態(tài)下形成的一種熔合物，根據(jù)下列四種金屬的熔沸點：ACu 和 AlCFe 和 NaBFe 和 CuDAl 和 Na其中不能形成合金的是()。解析：形成合金必須滿足各成分金屬都要有共同的液態(tài)溫度范圍(即合金中一種金屬的熔點要高于另一種金屬的熔點但低于它的沸點)，這樣才能熔合在一起。當鐵熔化時，鈉已經(jīng)變成鈉蒸氣了，所以鐵和鈉不具備形成合金的條件。答案：C8(雙選)下列說法正確的是()。A有些活潑金屬如鋁可作熱還原法的還原劑B用電解 NaCl 溶液的方法來冶煉金屬鈉C可用焦炭或一氧化碳還原氧化鋁的方法來冶煉鋁D回收舊金屬可以重新制成金屬或它們的化合物答案：AD9(2012 年廣東廣州一模)綠礬(FeSO47H2O)的一種綜合利用工藝如下：圖 284(1)綠礬與 NH4HCO3 在溶液中按物質(zhì)的量之比 1 2 反應，有 CO2 生成，反應的離子方程式為：_。(2) 隔 絕 空 氣 進 行 “ 焙 燒 ” ， 鐵 元 素 的 轉(zhuǎn) 化 途 徑 是燒”過程中各步反應的化學方程式：_。(3)“除雜”步驟為：向母液中通入含臭氧的空氣、調(diào)節(jié) pH、過濾，除去的雜質(zhì)離子是_。(4)母液“除雜”后，欲得到(NH4)2SO4 粗產(chǎn)品，操作步驟依次為真空蒸發(fā)濃縮、冷卻結晶、_。濃縮時若溫度過高，產(chǎn)品中將混有 NH4HSO4，運用化學平衡移動原理解釋其原因_?？諝馔ㄈ肓?Ls1溫度/SO2 含量/%SO3 含量/%0.0285045.454.60.0685030.569.50.1085011.188.90.1081011.188.90.1089011.288.8(5)綠礬的另一種綜合利用方法是：綠礬脫水后在有氧條件下焙燒，F(xiàn)eSO4 轉(zhuǎn)化為 Fe2O3 和硫的氧化物。分析下表實驗數(shù)據(jù)，為了提高 SO3 的含量，可采取的措施是_。