专题7铁铜及其化合物.docx
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专题7铁铜及其化合物
专题7铁、铜及其化合物
1.掌握铁的原子结构和化学性质,以Fe2+、Fe3+的相互转化为例,了解变价金属元素的氧化性和还原性。
2.了解铁的氧化物和氢氧化物的性质和制备,掌握Fe2+、Fe3+的检验方法。
3.了解铜及其重要化合物的性质。
4.了解金属冶炼的一般原理,了解铁和铜的冶炼方法。
1.铁和铜
(1)物理性质
铁是一种有金属光泽的银白色金属,有良好的导电导热性、延展性。
铁属于重金属、黑色金属、常见金属。
铁能被磁铁吸引。
铜一种有金属光泽的紫红色金属,粉末为紫红色。
具有良好的导电导热性、延展性。
(仅次于银)铜属于重金属、有色金属、常见金属。
不能被磁铁吸引。
(2)铁和铜的存在形态
铜在自然界以游离态和化合态形式存在,而铁只能以化合态形式存在。
(3)化学性质
Ⅰ.铁的化学性质
铁是较活泼的金属,发生化学反应时可生成+2、+3两种价态的化合物。
用化学方程式或离子方程式表示下列变化
Fe+
Fe+H2O(g)
④3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2
Fe—
Ⅱ.铜的化学性质
①与氧气反应:
2Cu+O2
2CuO
②与其他非金属反应:
2Cu+S
Cu2S
Cu+Cl2
CuCl2
③与氧化性酸
a.与
浓硫酸共热:
Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+SO2↑+2H2O;
b.与稀硝酸反应的离子方程式:
3Cu+8H++2NO
===3Cu2++2NO↑+4H2O。
④与盐溶液反应(写离子方程式)
a.与硝酸银溶液:
Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+;
b.与FeCl3溶液:
Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。
2.铁的氧化物的性质比较
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
—
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
价态
+2
+3
1/3正2价,2/3正3价
水溶性
不溶
不溶
不溶
与酸的反应
FeO+2H+==Fe2++H2O
遇氧化性酸生成Fe3+
盐
Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O
与CO反应
高温FexOy+yCO=xFe+yCO2
3.铁的氢氧化物的性质比较.
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
与H+反应
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
二者的关系
在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,反应方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
Fe(OH)2的制备与实验条件的控制
要制备氢氧化亚铁,并使氢氧化亚铁长时间保持白色沉淀的状态。
一是要减少溶液中
氧气的含量,防止溶液与空气的接触;二是要防止溶液中出现三价铁离子。
既要除去三价铁离子,又不引入新的杂质,一般选用铁粉来还原三价铁离子。
实验中一般采用新制的硫酸亚铁与NaOH溶液反应来制取Fe(OH)2沉淀。
4.Fe2+、Fe3+的鉴别
鉴别方法
Fe2+
Fe3+
直接观色
浅绿色
黄色
利用显色反应
与SCNK溶液
无现象
显红色
与苯酚
无现象
显紫色
利用Fe2+的氧化性
与铜片
无现象
铜溶解,溶液变蓝绿色
与淀粉碘化钾溶液
无现象
溶液变蓝
利用Fe3+的还原性
与溴水
溴水褪色
无现象
与酸性KMnO4
紫色褪去
无现象
利用沉淀反应
Fe2++2OH-==Fe(OH)2
白色-灰绿色-红褐色
Fe3++3OH-==Fe(OH)3红褐色沉淀
【典型例题1】铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止,得到红棕色残渣,上述沉淀和残渣分别是
A.Fe(OH)3Fe
2O3B.Fe(OH)2Fe2O3
C.Fe(OH)2Fe(OH)3D.Fe(OH)2Fe3O4
【答案】B
【迁移训练1】向一定量的Fe、FeO、Fe3O4的混合物中加人100mL1mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,生成224mL(标准状况)气体,向溶液中滴加KSCN溶液无红色出现。
若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,能得到铁的质量为
A.2.8gB.5.6gC.11.2gD.无法计算
【答案】A
【典型例题2】在含有Fe3+、Fe2+、Al3+、NH
的稀溶液中加入足量Na2O2固体,充分作用后,再加入过量稀盐酸,完全反应,则离子数目没有变化的是
A.Fe3+、Al3+B.Al3+
C.Fe2+、NH
D.Fe3+
【答案】B
【迁移训练2】铁和氧化铁的混合物共amol,加盐酸后固体全部溶解,共收集到bmol氢气,且向反应后的溶液中加入KSCN溶液不显红色,则原混合物中单质铁的物质的量为
A.
(a+b)molB.(a-b)molC.
(a-b)molD.(a+b)mol
【答案】A
【典型例题3】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:
在如右图所示的装置中,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。
【答案】方法一
(1)稀硫酸、铁屑
(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化
方法二
(1)稀硫酸、铁屑
(2)NaOH溶液(3)检验试管Ⅱ出口处排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹
(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界O2不易进入
方法三
(1)FeFe-2e-=Fe2+
(2)BC(3)隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2沉淀被氧化,加热煮沸,排出溶解的O2
(4)BC(5)白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变成红褐色
5.氧化铜、氧化亚铜和氢氧化铜比较
(1)CuO:
黑色难溶于水的固体,与酸可以反应,可以用H2、CO、Al还原出Cu。
(2)Cu(OH)2:
蓝色难溶物,与酸可以反应,与稀H2SO4反应的离子方程式为Cu(OH)2+2H+===Cu2++2H2O,受热分解为CuO和H2O。
(3)Cu2O:
红色难溶物,在酸性条件下发生:
Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O。
【典型例题4】下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
可用稀盐酸除铜器表面的铜绿
Ⅰ对;Ⅱ对;无
B
铜表面易形成致密的氧化膜
铜容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对;Ⅱ对;有
C
向硫酸铜溶液通入氨气,有深蓝色沉淀产生,过滤后灼烧滤渣,最后变成黑色固体
把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧,铜丝表面变黑
Ⅰ对;Ⅱ对;有
D
蓝色
硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化
硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
Ⅰ错;Ⅱ对;无
【答案】D
【迁移训练4】现有CuO和Fe2O3的混合物ag,向其中加入1mol·L-1的HNO3溶液200mL恰好完全反应,若将2ag该混合物用足量CO还原,充分反应后剩余固体质量为
A.(2a-1.6)gB.2(a-1.6)gC.(a-1.6)gD.3.2g
【答案】B
6.铁三角及其应用
“铁三角”转化关系
(1)一般是指Zn.Al.CO.H2.等还原剂。
FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe3FeCl2+2Al=2AlCl3+3Fe
FeO+CO
Fe+CO2FeO+H2
Fe+H2O
(2)是指H+.S.I2.Cu2+.Fe3+.等氧化剂。
Fe+2H+=Fe2++H2↑Fe+S
FeSFe+I2
FeI2
Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2Fe3+=3Fe2+
(3)(5)是指Cl2.Br2.O2.HNO3.KMnO4等氧化剂。
2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O
5Fe2++MnO4-+8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
(4)一般是指Fe.Cu.HI.H2S.等还原剂.
2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+Fe3++Fe=3Fe2+
2Fe3++2I-=2Fe2++I2↓2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+
(5)是指Cl2.Br2.O2.HNO3.KMnO4等氧化剂。
2Fe+3Cl2
2FeCl32Fe3++Br2==2FeBr3
Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O4Fe+3O2(纯)
2Fe2O3
(6)是指Zn.Al.CO.H2.等还原剂。
2Fe3++3Zn(足)=3Zn2+2FeFe3++Al=Al3++FeFe2O3+2Al
Al2O3+2Fe
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2Fe2O3+3H2
2Fe+3H2O
铁三角可以解决的问题:
(1)除杂:
主要物质
杂质
除杂方法
Fe2+
Fe3+
加过量铁屑后过滤
FeCl3
FeCl2
加氯水或H2O2
Fe2+
Cu2+
加过量铁屑后过滤
Fe
Al
加过量强碱溶液后过滤
Fe2O3
Al2O3、SiO2
加过量强碱溶液后过滤
(2)判断离子共存:
Fe2+
NO
(H+)、ClO-、MnO
(H+)。
Fe3+
S2-、I-、SO
。
Fe2+、Fe3+
HCO
、CO
等水解相互促进的离子
(3)盐溶液的配制与保存:
①Fe2+的盐溶液:
加少量铁粉,防止Fe2+被氧化;加少量相应的酸,防止Fe2+水解。
②Fe3+的盐溶液:
加少量相应的酸防止Fe3+水解。
【典型例题5】A、B、C是所学过的三种单质,A、B、C及其他物质之间的反应关系如图所示,其中B、D、E、F的水溶液呈酸性。
若D+C→E+F且常温下只有B为气态,则A、B、C分别为
A.Fe、Cl2、CuB.Fe、Cl2、H2
C.Cu、Cl2、FeD.Fe、Cl2、Mg
【答案】A
【迁移训练5】向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300mL1mol/L的HCl溶液,恰好使混合物完全溶解,所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现,若用过量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,固体的质量减少了
A.6.4gB.4.8gC.2.4gD.1.6g
【答案】C
7.金属冶炼的方法和原理
(1)冶炼原理:
利用金属矿物,将其中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料,这一过程在工业上称为金属的冶炼。
(2)冶炼步骤:
矿石的富集——冶炼——精炼
(3)冶炼方法:
(实质是还原的方法)
金属阳离子得电子变成金属原子,金属的化学活动性不同,金属阳离子得电子的能力也不同。
金属的活动顺序
KCaNaMgAl
ZnFeSnPb(H)Cu
HgAgPtAu
金属原子失电子能力
强→弱
金属离子得电子能力
弱→强
主要冶炼方法
电解法
热还原法
分解法
①热分解法
有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。
在金属活动性顺序表中,位于氢后面的某些金属的氧化物受热就能分解。
2HgO
2Hg+O2↑,HgS+O2
Hg+SO2,Ag2S+O2
2Ag+SO2
②热还原法
多数金属的冶炼过程属于热还原法常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等
③电解法
在金属活动性顺序中,钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强,这些金属都很容易失去电子,因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来,而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。
总结:
金属活泼性不同,金属冶炼的方法不同。
(补充)④湿法(炼铜):
Fe+CuSO4=FeSO4+Cu↓
⑤物理法:
Au、Pt在自然界中主要以游离态存在,利用密度。
铝热反应
(1)反应现象:
镁条剧烈燃烧,放出大量热,发出耀眼白光,纸漏斗内剧烈反应,纸漏斗被烧穿,有熔融物落入沙中。
(活泼金属——可作还原剂)
(2)原理:
Al是还原剂,另一种氧化物作氧化剂,是铝将氧化物中的金属置换出来的反应;其实质是铝将氧化物中化合态的金属还原为金属单质.
(3)反应特点
①高温条件;②剧烈燃烧,放出大量的热;③新生成的液态金属单质易与Al2O3(固态)分离.
【典型例题6】A、B、C为中学常见单质,其中一种为金属,通常情况下,A为固体,B为黄绿色气体,C为无色气体。
D、E、F、G、H、X均为化合物,其中X常温下是无色气体,其水溶液是一种强酸,E为黑色固体,H在常温下为液体。
它们之间的转化关系如下图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去)。
请回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:
A__________、D__________、E__________、X_________。
(2)在反应①~⑦中,不属于氧化还原反应的是__________(填编号)。
(3)反应④的离子方程式是_____________________________________________;
(4)反应⑦的化学方程式是_____________________________________________;
该反应中每消耗0.3mol的A,可转移电子______mol。
(5)写出D的溶液与小苏打溶液反应的离子方程式是_________________________________。
(6)除去D溶液中混有的少量G的方法是_____________________________________________________________。
(7)在D溶液中制备无水D固体的方法是____________________________________________________________。
【答案】
(1)FeCl3 (1分) HCl(1分)
(2)③⑥(1分)
(3)Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3;(2分)
(4)生成白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色。
(2分)
(5)3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2 (2分) 0.8(1分)
(6)向混合液中通入足量氯气(或加入足量H2O2)
(7)在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液
【迁移训练6】A—E是中学常见的5种化合物,A、B是氧化物,它们之间的转化关系如下图所示。
则下列说法正确的是
A.X与A反应的化学方程式是:
Al2O3+2FeFe2O3+2Al
B.向D溶液中滴加KSCN溶液,产生血红色沉淀
C.单质Y在一定条件下能与水发生置换反应
D.由于化合物B和C均既能与酸反应,又能与碱反应,所以均是两性化合物
【答案】C
考点基础练习
1.易误诊断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)铁元素性质活泼,自然界中的铁几乎都是以化合态形式存在,只有在陨石中有游离态的铁元素( )
(2)过量的铁与氯气反应,不会生成FeCl2,因为铁还原三价铁必须在水溶液中进行( )
(3)铁能被磁铁吸引,则任何金属都能被磁铁吸引( )
(4)过量的铁粉与稀硝酸溶液反应的离子方程式为
Fe+4H++NO
===Fe3++NO↑+2H2O( )
(5)将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,可以看到稳定的白色沉淀( )
(6)FeCl2溶液保存时加Fe粉的目的是防止Fe2+被还原( )
(7)FeCl2溶液中加入KSCN溶液不变红,加入氯水后溶液变红色( )
(8)FeCl3溶液中加入KSCN溶液变红,再加入足量Fe,红色消失( )
【答案】
(1)√
(2)√ (3)× (4)× (5)× (6)× (7)√ (8)√
2.下列物质反应后一定有+3价铁生成的是________。
(填序号)
①过量的Fe与Cl2加热时发生反应 ②Fe与过量稀H2SO4反应后,再向其中加KNO3 ③Fe与过量的S加热时发生反应 ④Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸 ⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
【答案】 ①②④
3.将Fe3O4投入过量的盐酸中,所得溶液中含的金属阳离子有________,向该溶液中投入足量的Fe粉,发生反应的离子方程式为_______________________________。
【答案】 Fe2+、Fe3+ Fe+2Fe3+===3Fe2+、Fe+2H+===Fe2++H2↑
习题训练
1.下列说法正确的是
A.铜的化学性质活泼,不宜用铜制作盛食品的器皿
B.铜的导电能力不如铝
C.由于Cu2+有氧化性,所以用CuSO4来配制农药
D.因为Cu2+能使蛋白质变性,所以铜盐溶液有毒
【答案】D
2.要除去MgCl2酸性溶液中少量的FeCl3,不宜选用的试剂是
A.MgOB.MgCO3C.NaOHD.Mg(OH)2
【答案】C
3.下列反应,其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是
①金属钠在纯氧中燃烧 ②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液,并在空气中放置一段时间
③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液④无水硫酸铜放入医用酒精中
A.②③①④B.③②①④
C.③①②④D.①②③④
【答案】B
4.将铁屑溶于过量盐酸后,再加下列物质,会有三价铁生成的是
A.稀硫酸B.氯气
C.氯化锌D.氯化铜
【答案】B
5.下列物质间的转化关系中不能全部通过一步反应完成的是
A.Na→NaOH→Na2CO3→NaClB.Mg→MgCl2→MgCO3→Mg(OH)2
C.Al→Al2O3→Al(OH)3→AlCl3D.Fe→FeCl3→Fe(OH)3→Fe2O3
【答案】C
6.下列各组物质中,满足表中图示物质在通常条件下一步转化关系的组合只有
序号
X
Y
Z
W
①[
Cu
CuSO4
Cu(OH)2
CuO
②
Na
NaOH
Na2CO3
NaCl
③
Cl2
Ca(ClO)2
HClO
HCl
④
Fe
FeCl3
FeCl2
Fe(OH)2
A.①②③ B.①③④ C.②③ D.①④
【答案】A
7.将质量相同的Na、Mg、Al、Fe、Zn分别投入足量的稀HCl中,则这些金属与酸反应生成H2的体积由大到小排列顺序是
A.Zn>Fe>Na>Mg>Al
B.Al>Mg>Na>Fe>Zn
C.Na>Mg>Al>Fe>ZnD.Fe>Zn>Mg>Al>Na
【答案】B
8.一定量的Fe和Fe2O3混合物投入1mol·L-1300mL的HNO3溶液中,反应完全后,无固体剩余,生成1.12LNO气体(标准
状况),再向反应后溶液中加入1mol·L-1的NaOH溶液,要使铁元素全部沉淀下来,所加NaOH溶液的体积最少是
A.200mLB.245mLC.250mLD.300Ml
【答案】C
9.已知下述三个实验均能发生化学反应:
①
②
③
将铁
钉放入硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水
将铜丝放入氯化铁溶液中
下列判断正确的是
A.实验①中铁钉只做还原剂
B.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性
C.实验③中发生的是置换反应
D.上述实验证明氧化性:
Fe3+>Fe2+>Cu2+
【答案】A
10.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是
A.磁铁矿的主要成分是Fe2O3
B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加过量铁粉,然后过滤
D.Fe3+与KSCN反应产生血红色沉淀
【答案】C
11.FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是
A.溶液中一定含Cu2+
B.溶液中一定含Fe2+
C.加入KSCN溶液一定不变血红色
D.剩余固体中一定含Cu
【答案】A
12.下列离子的检验方法合理的是
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色,说明不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变血红色,说明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得到红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+
【答案】C
13.有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液,用一种试剂就可把它们鉴别开来,这种试剂是
A.盐酸B.烧碱溶液C.氨水D.KSCN溶液
【答案】B
14.有FeO、Fe2O3的混合物若干克,在足量H2气流中加热充分反应,冷却后称得剩余固体比原混合物减轻0.8g;将等质量的原混合物与盐酸反应,欲使之完全溶解,至少需要1mol•L﹣1的盐酸的体积为
A.0.05LB.0.1LC.0.2LD.1L
【答案】B
15.一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中,收集到气体amol,向反应后的溶液中(存在Cu2+和SO42-)加入足量NaOH,产生蓝色沉淀,过滤,洗涤,灼烧,得到CuO固体120g,若上述气体为NO,则a可能为mol.
A.2.50B.4.00
C.7.50D.3.15
【答案】D
16.钛和钛的合金被誉为“2
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- 专题7 铁铜及其化合物 专题 及其 化合物