铁、铜及其化合物.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,13,讲 铁、铜及其化合物,考纲定位,1.,了解铁、铜及其重要化合物的主要性质，了解其应用。,2.,了解合金的概念及其重要应用。,考点一铁及其重要化合物的性质,1,铁的性质,(1),物,理性质,铁具有导电、导热和延展性，具有能被,吸引的特性。,(2),化学性质,铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为,2,价和,3,价。,磁铁,与酸的反应：,a,与非氧化性酸反应的离子方程式：,。,b,与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸,，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无,H,2,产生。,与某些盐溶液的反应：,a,与,CuSO,4,溶液反应的离子方程式：,。,b,与,FeCl,3,溶液反应的离子方程式：,。,Fe,2H,=Fe,2,H,2,钝化,Fe,Cu,2,=Fe,2,Cu,Fe,2Fe,3,=3Fe,2,2,铁的氧化物和氢氧化物,(1),铁,的氧化物,化学式,FeO,Fe,2,O,3,Fe,3,O,4,俗名,铁红,磁性氧化铁,颜色状态,黑色粉末,红棕色粉末,黑色晶体,(,有磁性,),溶解性,难溶于水,难溶于水,难溶于水,铁的化合价,2,3,2,，,3,稳定性,不稳定,稳定,稳定,与,H,反应,的离子方程式,FeO,2H,=Fe,2,H,2,O,Fe,2,O,3,6H,=2Fe,3,3H,2,O,Fe,3,O,4,8H,=Fe,2,2Fe,3,4H,2,O,(2),铁,的氢氧化物,灰绿,【,互动思考,】,1,FeCl,3,、,FeCl,2,和,Fe(OH),3,是否都可以通过化合反应制取？若能，写出其对应的化学方程式。,2,写出下列反应的化学方程式：,(1)FeO,与稀硝酸反应的化学方程式：,_,。,(2)FeO,、,Fe,2,O,3,分别与,HI,溶液反应的化学方程式：,_,、,_,。,答案,(1)3FeO,10HNO,3,(,稀,)=3Fe(NO,3,),3,NO,5H,2,O,(2)FeO,2HI=FeI,2,H,2,O,Fe,2,O,3,6HI=2FeI,2,I,2,3H,2,O,示向题组,1,(2014,山东理综，,9,),等,质量的下列物质与足量稀硝酸反应，放出,NO,物质的量最多的是,(,),。,A,FeO B.Fe,2,O,3,C.FeSO,4,D,Fe,3,O,4,解析,Fe,2,O,3,不具有还原性，与稀,HNO,3,反应不生成,NO,，另外三种等质量的物质中，含,Fe,2,物质的量越多，与稀,HNO,3,反应失去的电子越多。根据得失电子守恒，则生成,NO,的物质的量越多，经计算比较等质量的,FeO,、,FeSO,4,、,Fe,3,O,4,中,FeO,含有,Fe,2,物质的量最多，故选,A,。,答案,A,3,(2013,天津理综，,9),FeCl,3,在,现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水,FeCl,3,，再用副产品,FeCl,3,溶液吸收有毒的,H,2,S,。,.,经查阅资料得知：无水,FeCl,3,在空气中易潮解，加热易升华。他们设计了制备无水,FeCl,3,的实验方案，装置示意图,(,加热及夹持装置略去,),及操作步骤如下：,检,验装置的气密性；,通入干燥的,Cl,2,，赶尽装置中的空气；,用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成；,体系冷却后，停止通入,Cl,2,，并用干燥的,N,2,赶尽,Cl,2,，将收集器密封。,请回答下列问题：,(1),装置,A,中反应的化学方程式为,_,。,(2),第,步加热后，生成的烟状,FeCl,3,大部分进入收集器，少量沉积在反应管,A,右端。要使沉积的,FeCl,3,进入收集器，第,步操作是,_,。,(3),操作步骤中，为防止,FeCl,3,潮解所采取的措施有,(,填步骤序号,)_,。,(4),装置,B,中冷水浴的作用为,_,；,装置,C,的名称为,_,；装置,D,中,FeCl,2,全部反应后，因失去吸收,Cl,2,的作用而失效，写出检验,FeCl,2,是否失效的试剂：,_,。,(5),在虚线框中画出尾气吸收装置,E,并注明试剂。,.,该组同学用装置,D,中的副产品,FeCl,3,溶液吸收,H,2,S,，得到单质硫；过滤后，再以石墨为电极，在一定条件下电解滤液。,(6)FeCl,3,与,H,2,S,反应的离子方程式为,_,。,(4),进入收集器的,FeCl,3,为气体，经装置,B,中的冷水冷却后而沉积下来，便于收集产品。,Fe,2,的检验可用,K,3,Fe(CN),6,溶液，,Fe,2,与,K,3,Fe(CN),6,溶液反应生成蓝色沉淀。,(5),由于尾气中含有未反应的有毒气体氯气，可用盛有,NaOH,溶液的装置吸收，并将导管插入液面下。,(6)Fe,3,具有氧化性，,H,2,S,具有还原性，二者发生氧化还原反应：,2Fe,3,H,2,S=2Fe,2,S,2H,。,【,考向揭示,】,由以上题组训练，可得出本考点的常见命题方向有：,1,铁及其化合物的性质及应用,2,有关铁及其化合物的实验探究,4,下,列各图示中能较长时间看到,Fe(OH),2,白色沉淀的是,_(,填序号,),。,解析,因为,Fe(OH),2,在空气中很容易被氧化为红褐色的,Fe(OH),3,，即,4Fe(OH),2,O,2,2H,2,O=4Fe(OH),3,，因此要较长时间看到,Fe(OH),2,白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。,、,原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的,Fe(OH),2,处在氢气的保护中；,的原理为铁作阳极产生,Fe,2,，与电解水产生的,OH,结合生成,Fe(OH),2,，且液面用汽油保护，能防止空气进入；,中液面加苯阻止了空气进入；,由于带入空气中的氧气，能迅速将,Fe(OH),2,氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。,答案,【,反思归纳,】,制备,Fe(OH),2,的关键与方法,由于,Fe(OH),2,具有很强的还原性，易被氧化为,Fe(OH),3,，在实验室中制备,Fe(OH),2,，并使,Fe(OH),2,长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。,制备原理：,Fe,2,2OH,=Fe(OH),2,(1),成功关键：,溶液中不含,Fe,3,和,O,2,等氧化性物质；,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。,(2),制备,Fe(OH),2,时常采用的方法,采用新制备的纯亚铁盐溶液,(Fe,2,易被空气中的氧气氧化成,Fe,3,),；,将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸,(,除去溶解的氧气,),；,将碱直接加到亚铁盐溶液的底部,使生成的,Fe(OH),2,与空气隔离,；,在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂,(,如加入苯等密度比水的小而又不溶于水的有机溶剂,),。,5,某,研究性学习小组请你参与,“,研究铁与水蒸气反应所得固体物质的成分、性质及再利用,”,实验探究，并共同解答下列问题：,探究一设计如图所示装置进行,“,铁与水蒸气反应,”,的实验。,(1),硬质玻璃管,B,中发生反应的化学方程式为,_,。,(2),反应前,A,中投放碎瓷片的目的是,_,。,(3),装置,E,中的现象是,_,。,探究二设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管,B,中黑色固体的成分。,(4),待硬质玻璃管,B,冷却后，取少许其中的固体物质溶于,_,后，将所得溶液分成两份。,(5),一份滴加几滴,KSCN,溶液。若溶液变血红色，推断硬质玻璃管,B,中固体物质的成分为,_(,选填序号，下同,),；若溶液未变血红色，推断硬质玻璃管,B,中固体物质的成分为,_,。,一定有,Fe,3,O,4,一定有,Fe,只有,Fe,3,O,4,只有,Fe,(6),另一份用,_(,填仪器名称,),加入,_,，可以证明溶液中存在,Fe,2,。,探究三设计如下流程测定反应后硬质玻璃管,B,中固体含铁元素的质量分数。,(7),试剂,b,的化学式是,_,。,(8),计算反应后,B,装置中铁元素的质量分数为,_,。,考点二,Fe,2,和,Fe,3,的性质及其检验方法,还原性,还原性,氧化性,氧化,(3)Fe,2,与,Fe,3,的相互转化,2,Fe,2,、,Fe,3,的检验方法,(1),直,接观察颜色,Fe,2,溶液呈,，,Fe,3,溶液呈,。,(2),利用显色反应,(,形成络离子,),浅绿色,棕黄色,(3),利,用铁的氢氧化物的颜色,(4),利,用,Fe,3,的氧化性,(5),利,用,Fe,2,的还原性,3,“,铁三角,”,及其重要应用,(1),“,铁,三角,”,中的转化关系,铁粉,(,或铁钉、铁屑,),示向题组,1,(2014,重庆理综，,4),茶,叶中铁元素的检验可经以下四个步骤完成，各步骤中选用的实验用品不能都用到的是,(,),。,A,将茶叶灼烧灰化，选用,、,和,B,用浓硝酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释，选用,、,和,C,过滤得到滤液，选用,、,和,D,检验滤液中的,Fe,3,，选用,、,和,答案,B,2,2012,新课标，,26(2)(3),(1),现,有一含有,FeCl,2,和,FeCl,3,的混合物样品，通过实验方法测得,n,(Fe),n,(Cl),1,2.1,，则该样品中,FeCl,3,的物质的量分数为,_,。在实验室中，,FeCl,2,可用铁粉和,_,反应制备，,FeCl,3,可用铁粉和,反应制备。,(2)FeCl,3,与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为,_,。,3,铁,及其化合物之间的相互转化可用下式表示：,(,高铁酸根离子,),回答下列有关问题：,(1),铁元素位于元素周期表的第四周期第,族，原子序数是,26,，最外层有,2,个电子。铁元素的原子结构示意图是,_,。,(2),检验硫酸铁溶液中是否存在,Fe,2,的方法是,_,。,铁及其化合物性质的综合考查,考向分析,铁和铜在生活生产中有广泛用途，是高考的命,题热点。常见考查方式有离子共存,(,有色离子、形成沉淀、水解,),、,铁铜实验、化工流程等，主要考查的物质有,Fe,、,Fe,2,、,Fe,3,的相互转化，,Fe,2,的还原性、,Fe,3,的强氧化性和强水解能力、铜离子的水解等。,【,典例,】,实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：,取过量洁净的铁屑，加入,20%,30%,的稀硫酸溶液，在,50,80,水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至,试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置,、冷却一段时间后收集产,品。,(1),写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：,_,_,。,(2),硫酸溶液过稀会导致,_,_,。,(3),采用水浴加热的原因是,_,。,(4),反应时铁屑过量的目的是,(,用离子方程式表示,)_,。,(5),溶液趁热过滤的原因是,_,。,塞紧试管口的目的是,_,。,(6),静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是,_,_,。,考查要点：,以无机制备实验为载体，考查,Fe,、,Fe,2,、,Fe,3,的性质，特别是,Fe,2,的强还原性及亚铁盐的保存方法。,思路指导：,依据,Fe,、,Fe,2,、,Fe,3,的重要性质和相互转化，,掌握较为常见的化学方程式的书写，加强文字表,达的训练。,解析：,(1),铁和稀硫酸反应的化学方程式为：,Fe,50,80,H,2,SO,4,(,稀,)=,=FeSO,4,H,2,。,(2),硫酸如果浓度过稀，则反,应时速率过慢；另外由于溶液中含有较多的水，也不利于硫酸,亚铁晶体的析出。,(4),铁屑过量的目的是防止,Fe,2,被氧化成Fe,3,，,即使被氧化，,Fe,可以使,Fe,3,还原：,Fe,2Fe,3,=3Fe,2,。,(6),硫,酸亚铁热溶液在冷却过程中，溶解度降低，在静止冷却一段时,间后会有浅绿色硫酸亚铁晶体析出。,50,80,答案：,(1,)Fe,H,2,SO,4,(,稀,)=FeSO,4,H,2,(2),反应速率慢，不利于晶体析出,(3),水浴加热受热均匀，温度容易控制,(4)2Fe,3,Fe=3Fe,2,防止空气进入试管将,Fe,2,氧化为,Fe,3,(5),减少,FeSO,4,的损失,(6),有浅绿色晶体析出,练习,(2012,年广东广州一模,),绿矾,(FeSO,4,7H,2,O),的一种综合利,用工艺如下：,图,2,8,4,(1),绿矾与,NH,4,HCO,3,在溶液中按物质的量之比,12,反应，,有,CO,2,生成，反应的离子方程式为：,_,。,(2),隔 绝 空 气 进 行“焙 烧”，铁 元 素 的 转 化 途 径 是,烧”过程中各步反应的化学方程式：,_,_,。,(3)“,除杂”步骤为：向母液中通入含臭氧的空气、调节,pH,、,过滤，除去的杂质离子是,_,。,(4),母液“除杂”后，欲得到,(NH,4,),2,SO,4,粗产品，操作步骤,依次为真空蒸发浓缩、冷却结晶、,_,。浓缩时若温,度过高，产品中将混有,NH,4,HSO,4,，运用化学平衡移动原理解释,其原因,_,。,空气通入量,/Ls,1,温度,/,SO,2,含量,/%,SO,3,含量,/%,0.02,850,45.4,54.6,0.06,850,30.5,69.5,0.10,850,11.1,88.9,0.10,810,11.1,88.9,0.10,890,11.2,88.8,(5),绿矾的另一种综合利用方法是：绿矾脱水后在有氧条件,下焙烧，,FeSO,4,转化为,Fe,2,O,3,和硫的氧化物。分析下表实验数据，,为了提高,SO,3,的含量，可采取的措施是,_,。,铜及其化合物金属材料,考点一铜及其重要化合物,1,铜的性质,(1),物,理性质：铜是,色金属，具有良好的,性、,性和延展性。,(2),化学性质,紫红,导电,导热,与盐溶液反应,a,与硝酸银溶液：,Cu,2Ag,=2Ag,Cu,2,；,b,与,FeCl,3,溶液：,Cu,2Fe,3,=2Fe,2,Cu,2,。,2,氧化铜和氧化亚铜,3.,氢氧化铜,(1),物,理性质：,色,溶于水的固体。,(2),化学性质及应用,蓝,不,4,CuSO,4,5H,2,O,CuSO,4,5H,2,O,为,晶体，俗称,。无水,CuSO,4,为,粉末，遇水变蓝色,(,生成,CuSO,4,5H,2,O),，可作为水的检验依据。,蓝色,蓝矾、胆矾,白色,【,互动思考,】,1,波尔多液是一种农业上应用广泛的杀菌剂，它是由硫酸铜、生石灰和水按一定比例配成的天蓝色胶状悬浊液，思考下列问题。,(1),波尔多液能否用铁桶盛放？为什么？,_,(2),波尔多液能杀菌的可能原因是什么？,_,答案,(1),不,能。原因是铁能置换波尔多液中的,Cu,2,，降低杀菌能力。,(2)CuSO,4,是重金属盐，能使蛋白质变性。,2,连线：把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来。,2,(2013,广东理综，,32),银,铜合金广泛用于航空工业，从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下：,(,注：,Al(OH),3,和,Cu(OH),2,开始分解的温度分别为,450,和,80,),【,考向揭示,】,由以上题组训练，可得出本考点的常见命题方向有：,1,铜及其化合物的性质及应用,2,有关以铜及其化合物化工生产为背景的工艺流程分析,3,工,业上由黄铜矿,(,主要成分,CuFeS,2,),冶炼铜的主要流程如下：,(1),气体,A,中的大气污染物可选用下列试剂中的,_,吸收。,a,浓,H,2,SO,4,b,稀,HNO,3,c,NaOH,溶液,d,氨水,(2),由泡铜冶炼粗铜的化学反应方程式为,_,。,(3),以,CuSO,4,溶液为电解质溶液进行粗铜,(,含,Al,、,Zn,、,Ag,、,Pt,、,Au,等杂质,),的电解精炼，下列说法正确的是,_,。,a,电能全部转化为化学能,b,粗铜接电源正极，发生氧化反应,c,溶液中,Cu,2,向阳极移动,d,利用阳极泥可回收,Ag,、,Pt,、,Au,等金属,(4),利用反应,2Cu,O,2,2H,2,SO,4,=2CuSO,4,2H,2,O,可制备,CuSO,4,，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为,_,。,【,思维建模,】,废铜综合利用的常见流程框图模式,考点二金属材料及金属矿物的利用,1,合金,(1),合,金,形成：是由两种或两种以上的金属,(,或金属与非金属,),熔合而成的。,性质特点：具有,。,(2),性能：合金具有不同于各成分金属的物理、化学或机械性能。,熔点：一般比它的各成分金属的,。,硬度和强度：一般比它的各成分金属的,。,如生铁的熔点比纯铁的熔点,。,金属特性,低,大,低,2,常见的金属材料,(1),2),重,要的黑色金属材料,钢：,是用量最大、用途最广的合金。,钢,金属,Na,Cu,Al,Fe,熔点,(),97.5,1 083,660,1 535,沸点,(),883,2 595,2 200,3 000,练习,1,所谓合金，就是不同种金属,(,也包括一些非金属,),在熔融,状态下形成的一种熔合物，根据下列四,种金属的熔沸点：,A,Cu,和,Al,C,Fe,和,Na,B,Fe,和,Cu,D,Al,和,Na,其中不能形成合金的是,(,),。,解析：,形成合金必须满足各成分金属都要有共同的液态温,度范围,(,即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点但,低于,它的沸点,),，这样才能熔合在一起。当铁熔化时，钠已经变,成钠蒸气了，所以,铁和钠不具备形成合金的条件。,答案：,C,3,金属冶炼的一般步骤,弱,不易,容易,较差,【,互动思考,】,1,判断下列有关金属冶炼的说法是否正确，如不正确请说明原因。,(1),制钛：用金属钠置换氯化钛,(TiCl,4,),溶液中的钛,_,(2),炼铁：用焦炭和空气反应产生的,CO,在高温下还原铁矿石中铁的氧化物,_,(3),制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的,NaCl,溶液,_,(4),炼铜：用黄铜矿经电解精炼得到纯度为,99.9%,的铜,_,答案,(1),错,误；不能用,TiCl,4,溶液，应用熔融态的,TiCl,4,(2),正确,(3),错误；电解,NaCl,溶液得到,NaOH,、,Cl,2,和,H,2,，应用熔融态的,NaCl,(4),错误；电解法精炼铜的原料是粗铜,2,由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此需采用不同的冶炼方法。,金属活动性顺序,K,、,Ca,、,Na,、,Mg,、,Al,Zn,、,Fe,、,Sn,、,Pb(H),、,Cu,Hg,、,Ag,冶炼方法,电解法,热还原法,热分解法,请各举一金属冶炼实例，写出对应反应的化学方程式。,(1),热分解法：,_,(2),电解法：,_,(3),热还原法,H,2,还原：,_,CO,还原：,_,Al,还原：,_,3,信,息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某,“,变废为宝,”,学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含,70%Cu,、,25%Al,、,4%Fe,及少量,Au,、,Pt,的合金，并设计出由合金制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：,请回答下列问题：,(1),第,步,Cu,与酸反应的离子方程式,_,；,得到滤渣,1,的主要成分为,_,。,(2),第,步加,H,2,O,2,的作用是,_,，使用,H,2,O,2,的优点是,_,；调溶液,pH,的目的是使,_,生成沉淀。,(3),用第,步所得,CuSO,4,5H,2,O,制备无水,CuSO,4,的方法是,_,。,(2),第,步操作中加,H,2,O,2,的目的是将,Fe,2,转化为,Fe,3,，从而将,Fe,3,转化为沉淀除去，防止对,CuSO,4,晶体的制备产生干扰。,H,2,O,2,的还原产物为,H,2,O,，不引入杂质，同时对环境没有污染，调节,pH,的目的是将,Fe,3,和,Al,3,转化为沉淀而除去。,(3),用,CuSO,4,5H,2,O,制备无水,CuSO,4,，只要除去结晶水即可。在加热过程中,CuSO,4,发生水解，但是因为硫酸不挥发，所以最终得到的仍然是,CuSO,4,，所以只要加热脱水即可。,