高考化学一轮Word版导学案第三章 学案15 铁铜及其重要化合物.docx
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高考化学一轮Word版导学案第三章学案15铁铜及其重要化合物
学案15 铁、铜及其重要化合物
[考纲要求] 1.了解铁、铜及其化合物的主要性质及应用。
2.以Fe2+、Fe3+为例理解变价金属元素的氧化还原反应。
知识点一 铁的化学性质
用化学方程式或离子方程式表示下列变化
问题思考
1.铁在有关的反应中,其产物价态为什么不同?
有什么规律?
知识点二 铁的重要化合物
1.铁的氧化物
铁元素的主要化合价为+2价和+3价,通常可以形成三种氧化物[氧化铁(Fe2O3)、氧化亚铁(FeO)、四氧化三铁(Fe3O4)]。
三种氧化物性质的比较如下表:
2.铁的氢氧化物和盐类
(1)用化学方程式或离子方程式表示下列变化
①________________________________________________________________________
②________________________________________________________________________
③________________________________________________________________________
④________________________________________________________________________
⑤________________________________________________________________________
⑥________________________________________________________________________
⑦________________________________________________________________________
(2)以上反应属于氧化还原反应的是______,说明+2价Fe与+3价Fe之间在氧化剂、还原剂的作用下可以________,Fe3+具有________性,Fe2+具有________性。
Fe(OH)2不稳定,
容易被空气中的_________________________________________________________。
(3)反应②、④说明Fe(OH)2、Fe(OH)3具有____性,能与____反应生成盐和水。
(4)反应③、⑤说明了Fe(OH)3、Fe(OH)2的_________________________________。
(5)FeCl2、FeCl3的水溶液显____性,说明了Fe2+、Fe3+具有________性。
(6)检验溶液中是否会有Fe3+的方法是:
向溶液中加入________溶液,现象是________________________________________________________________________。
(7)Fe(OH)2、Fe(OH)3的颜色分别是________、_______________________________,
Fe2+、Fe3+在水溶液中的颜色分别是__________、_____________________________。
问题思考
2.怎样保存铁盐和亚铁盐?
3.教材中有关Fe(OH)2的制备方法,实际上只能瞬间观察到的白色Fe(OH)2沉淀(几乎分辨不出来)。
为什么不能容易观察到白色的Fe(OH)2沉淀呢?
可采取哪些措施使Fe(OH)2沉淀能够维持较长时间不被氧化呢?
知识点三 铜及其化合物
1.单质铜
(1)物理性质:
________色固体,具有良好的延展性、导____性和导____性。
(2)化学性质
①与非金属反应:
在加热条件下,与______反应生成____色的______,与Cl2反应生成________。
②与盐溶液的反应:
与AgNO3、Hg(NO3)2发生置换反应;与FeCl3反应生成________和________。
③与稀硝酸、浓硝酸、浓硫酸反应生成Cu2+和NO、NO2、SO2等。
2.氧化铜和氧化亚铜
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
与酸反应(H+)
Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O
与H2反应
3.氢氧化铜
(1)物理性质:
____色____溶于水的固体。
(2)化学性质:
Cu(OH)2属于________性,能与____反应生成盐和水。
一、Fe3+的检验
1.如何证明一瓶FeSO4溶液是否变质?
2.用NaOH溶液和苯酚溶液是否能证明FeSO4溶液是否复原?
3.有两瓶显黄色的溶液,它们是溴水和FeCl3溶液。
(1)如何鉴别它们?
(至少说出两种方案)
(2)用铁片(或铁粉)能否鉴别?
典例导悟1
要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+进行如下实验操作时,最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液
A.①③B.③②C.③①D.①②③
听课记录:
二、Fe(OH)2的制备原理和方法
制备原理:
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
成功关键:
①溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质。
②制备过程中,保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
典例导悟2
用下面三种方法均可制得Fe(OH)2白色沉淀。
方法一 用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入__________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液,这样操作的理由是_______________________________
________________________________________________________________________。
方法二 在如图所示的装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是_____________________________________________。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是_______________________________________________。
(3)为了制得Fe(OH)2白色沉淀,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_________________________________________________________________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,理由是_____________________
________________________________________________________________________。
方法三 利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀,如右图所示,已知两电极的材料分别为石墨和铁。
(1)a电极的材料应为__________,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,其作用是________________,在加入苯之前对电解液c应作何简单处理?
________________________________________________________________________。
(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是
________(填编号)。
A.改用稀H2SO4作电解液
B.适当增大电源的电压
C.适当减小两极间的距离
D.适当降低电解液的温度
(5)若c用Na2SO4溶液,当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,另一明显现象为__________________________________________
________________________________________________________________________。
题组一 Fe及其化合物
1.判断正误
(1)向含有少量FeCl3的MgCl2溶液中加入足量Mg(OH)2粉末,搅拌一段时间后过滤,目的是除去MgCl2溶液中少量的FeCl3( )
(2010·江苏-10B)
(2)相同条件下,溶液中Fe3+、Cu2+、Zn2+的氧化性依次减弱( )
(2010·江苏-8D)
(3)铁溶于稀硝酸,溶液变黄:
3Fe+8H++2NO
===3Fe2++2NO↑+4H2O( )
(2010·北京理综-10C)
(4)用FeCl3溶液腐蚀铜线路板:
Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+( )
(2010·天津理综-5A)
(5)向氢氧化亚铁中加入足量的稀硝酸:
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O( )
(2010·四川理综-9B)
2.(2010·安徽理综,12)
上图是三种稀酸对Fe-Cr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果,下列有关说法正确的是( )
A.稀硝酸对Fe-Cr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱
B.稀硝酸和铁反应的化学方程式是:
Fe+6HNO3(稀)===Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O
C.Cr含量大于13%时,因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大,所以对Fe-Cr合金的腐蚀性最强
D.随着Cr含量增加,稀硝酸对Fe-Cr合金的腐蚀性减弱
3.(2010·全国理综Ⅰ,8)能正确表示下列反应的离子方程式的是( )
A.将铁粉加入稀硫酸中:
2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑
B.将磁性氧化铁溶于盐酸:
Fe3O4+8H+===3Fe3++4H2O
C.将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合:
Fe2++4H++NO
===Fe3++2H2O+NO↑
D.将铜屑加入Fe3+溶液中:
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
题组二 Fe2+、Fe3+的检验及相互转化
4.(2010·福建理综,25改编)工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。
为研究铁质材料与热浓硫酸的反应,某学习小组进行了以下探究活动:
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中,10分钟后移入硫酸铜溶液中,片刻后取出观察,铁钉表面无明显变化,其原因是________________________________。
(2)另称取铁钉6.0g放入15.0mL浓硫酸中,加热,充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
甲同学认为X中除含Fe3+外还可能含有Fe2+。
若要确认其中的Fe2+,应选用________(选填序号)。
a.KSCN溶液和氯水b.铁粉和KSCN溶液
c.浓氨水d.酸性KMnO4溶液
题组三 铜及其化合物
5.(2010·北京理综,11)自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透,遇到难溶的ZnS或PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS)。
下列分析正确的是( )
A.CuS的溶解度大于PbS的溶解度
B.原生铜的硫化物具有还原性,而铜蓝没有还原性
C.CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2++S2-===CuS↓
D.整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应
6.(2010·课标全国卷,26)物质A~G有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。
其中A为某金属矿的主要成分,经过一系列反应可得到B和C。
单质C可与E的浓溶液发生反应,G为红色沉淀。
请回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
B________、E__________、G________;
(2)利用电解可提纯C物质,在该电解反应中阳极物质是________,阴极物质是________,电解质溶液是_______________________________________________________________;
(3)反应②的化学方程式是________________________________________________。
题组一 铁及其化合物
1.在火星上工作的美国“勇气号”、“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及硫酸盐的信息,以证明火星上存在或曾经存在过水,以下叙述正确的是( )
A.铝热剂就是单指Fe2O3和铝粉的混合物
B.检验从火星上带回来的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤为:
样品―→粉碎―→加水溶解―→过滤―→向滤液中滴加KSCN溶液
C.分别还原amolFe2O3所需H2、Al、CO的物质的量之比为3∶2∶3
D.明矾属硫酸盐,含结晶水,是混合物
2.(2017·广州模拟)将1.12g铁粉加入25mL2mol·L-1的氯化铁溶液中,充分反应后,其结果是( )
A.铁粉有剩余,溶液呈浅绿色,Cl-基本保持不变
B.往溶液中滴入无色KSCN溶液,显红色
C.Fe2+和Fe3+物质的量之比为5∶1
D.氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5
题组二 Fe2+、Fe3+的检验及相互转化
3.某同学设计下列方案对A盐的水解液进行鉴定:
由此得出的结论中,不正确的是( )
A.D溶液中存在Fe(SCN)3
B.滤液中有Fe3+
C.B为AgBr
D.A一定为无氧酸盐FeBr2
4.FeCl3可通过多种途径转化成FeCl2。
(1)在FeCl3溶液中加入适量氢碘酸,发生反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。
(2)工业上常将无水FeCl3在氮气作保护气下加热至300~350℃,通入干燥H2而制得FeCl2。
该反应的化学方程式为_________________________________________________。
(3)工业上另一种制备FeCl2的方法是:
将无水的FeCl3与适量氯苯(C6H5Cl),在130℃持续加热约3小时,可发生如下反应:
2FeCl3+C6H5Cl
2FeCl2+C6H4Cl2+HCl
根据有机反应规律,该反应中氯苯发生的是________(填有机反应类型)。
(4)根据上述三个反应,下列有关说法正确的是________(填序号)。
①反应
(1)中,氢碘酸既表现了酸性,又表现了还原性
②反应(3)中,HCl为氧化产物
③上述三个反应中,FeCl2均为还原产物
(5)请另写一个FeCl3转化成FeCl2的化学方程式:
________________________________________________________________________。
题组三 铜及其化合物
5.(2010·金华期末)下列实验中,金属或固体可以完全溶解的是( )
A.在H2O2溶液中加入少量MnO2粉末
B.镀锌铁皮加入足量的NaOH溶液中
C.1mol铜片与含2molH2SO4的浓硫酸共热
D.常温下,1mol铜片投入含4molHNO3的浓硝酸中
6.足量铜与一定量浓硝酸反应得到硝酸铜溶液和NO2、N2O4、NO的混合气体,这些气体与1.68LO2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸。
若向所得硝酸铜溶液中加入5mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是( )
A.60mLB.45mLC.30mLD.15mL
7.(2017·北京理综,28)由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末,取样品进行下列实验(部分产物略去):
(1)取少量溶液X,加入过量的NaOH溶液,有沉淀生成。
取上层清液,通入CO2,无明显变化,说明样品中不含有的物质是(填写化学式)__________。
(2)Z为一种或两种气体:
①若Z只为一种气体,试剂a为饱和NaHCO3溶液,则反应I中能同时生成两种气体的化学方程式是___________________________________________________________;
②若Z为两种气体的混合物,试剂a为适量水,则Z中两种气体的化学式是__________。
(3)向Y中通入过量氯气,并不断搅拌,充分反应后,溶液中的阳离子是(填写离子符号)________________________________________________________________________。
(4)取Y中的溶液,调pH约为7,加入淀粉KI溶液和H2O2,溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。
当消耗2molI-时,共转移3mol电子,该反应的离子方程式是_____________
________________________________________________________________________。
(5)另取原样品,加入足量稀硫酸充分反应。
若溶液中一定不会产生Y中的红色固体,则原样品中所有可能存在的物质组合是(各组合中的物质用化学式表示)________________。
题组四 实验探究
8.(2017·广东,21)某种催化剂为铁的氧化物。
化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究:
将适量稀硝酸加入少许样品中,加热溶解;取少许溶液,滴加KSCN溶液后出现红色。
一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3的结论。
(1)请指出该结论是否合理并说明理由_____________________________________
________________________________________________________________________。
(2)请完成对铁元素价态的探究:
限选实验仪器与试剂:
烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹;3mol·L-1H2SO4、3%H2O2、6mol·L-1HNO3、0.01mol·L-1KMnO4、NaOH稀溶液、0.1mol·L-1KI、20%KSCN、蒸馏水。
①提出合理假设
假设1:
_______________________________________________________________;
假设2:
_________________________________________________________________;
假设3:
________________________________________________________________。
②设计实验方案证明你的假设
③实验过程
根据②的实验方案进行实验。
请在下表中写出实验操作步骤、预期现象与结论。
实验操作
预期现象与结论
步骤1:
步骤2:
步骤3:
……
学案15 铁、铜及其重要化合物
【课前准备区】
知识点一
(1)①3Fe+2O2
Fe3O4
②2Fe+3Cl2
2FeCl3
③Fe+S
FeS
(2)④3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2↑
(3)⑤Fe+2H+===Fe2++H2↑
⑥Fe+4H++NO
===Fe3++NO↑+2H2O
知识点二
1.
名称(俗名)
氧化亚铁
氧化铁(铁红)
四氧化三铁(磁性氧化铁)
颜色
黑色
红棕色
黑色
溶解性
都不溶于水,但溶于酸溶液
与H+反应
FeO+2H+===Fe2++H2O
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O
与CO反应
FeO+CO
Fe+CO2
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
Fe3O4+4CO
3Fe+4CO2
空气中的
稳定性
不稳定,空气中加热,生成Fe3O4
稳定
稳定
2.
(1)①4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
②Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
③Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
④Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
⑤Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
⑥2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
⑦2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+
(2)①、⑥、⑦ 相互转化 氧化 还原 O2氧化生成Fe(OH)3
(3)碱 酸 (4)制备方法 (5)酸 水解
(6)KSCN 溶液显红色
(7)白色 红褐色 浅绿色 棕黄色
知识点三
1.
(1)紫红 热 电
(2)①O2 黑 CuO CuCl2 ②CuCl2 FeCl2
2.
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
黑色
红色
与酸反应(H+)
CuO+2H+===Cu2++H2O
Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O
与H2反应
CuO+H2
Cu+H2O
Cu2O+H2
2Cu+H2O
3.
(1)蓝 不
(2)弱碱 酸
问题思考
1.由于铁是变价金属元素,它与氧化性不同的氧化剂反应时,其产物中铁元素的化合价不同:
(1)Fe被弱氧化剂如S、I2、H+、Fe3+、Cu2+等氧化为Fe2+;
(2)Fe被强氧化剂如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4(△)等氧化为Fe3+。
2.亚铁盐溶液中加少量铁屑以防止Fe2+被氧化,滴入少量相应的酸溶液以防止Fe2+水解。
铁盐溶液中加入少量相应的酸溶液以防止Fe3+水解。
3.Fe(OH)2极易被氧化,转化为Fe(OH)3。
要想长时间观察到白色沉淀的生成,关键是降低反应体系中氧气的存在量和操作过程中氧气的引入量。
就教材中的实验来说,常采用的方法有:
(1)采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2+易被空气中的氧气氧化成Fe3+);
(2)将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解在蒸馏水中的氧气);
(3)将碱直接加到亚铁盐溶液的底部(使Fe(OH)2与空气隔离);
(4)在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小,而又不溶于水的有机溶剂)。
【课堂活动区】
一、1.用洁净的试管取少量(1~2mL)的样品溶液,向其中滴入KSCN溶液(或NH4SCN溶液)1~2滴,若溶液立即显红色证明该溶液已被氧化。
2.NaOH不能证明,因为OH-与Fe2+反应生成的Fe(OH)2能够迅速被氧化为Fe(OH)3,不易观察现象。
苯酚溶液能证明,因为Fe3+与苯酚发生显色反应。
3.
(1)①用KSCN溶液或苯酚溶液
②用NaOH或其它碱溶液
③用AgNO3溶液
④用铜片
⑤用苯或CCl4
(2)不能,因为二者均与Fe反应生成Fe2+
典例导悟
1.C [在该溶液中先加入少量NH4SCN
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