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1、第22講鐵、銅的獲取及應(yīng)用,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,1.鐵、銅在自然界中的存在及性質(zhì) (1)鐵的存在、性質(zhì)及用途:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,(2)銅的存在、性質(zhì)及用途:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,2.鐵、銅的冶煉 (1)工業(yè)上鐵的冶煉:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,(2)工業(yè)上銅的冶煉:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,3.鐵的氧化物,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,4.鐵的氫氧化物,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,5.鐵三角及相互轉(zhuǎn)化,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,(1)判斷離子能否大量共存:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,(2)除雜方法(括號(hào)內(nèi)為雜
2、質(zhì)): Fe2+(Fe3+):加過(guò)量鐵粉過(guò)濾; FeCl3(FeCl2):加氯水或H2O2; FeCl2(CuCl2):加過(guò)量鐵粉過(guò)濾; Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2):加過(guò)量強(qiáng)堿溶液過(guò)濾。 (3)鹽溶液的配制與保存: Fe2+的鹽溶液:加少量鐵粉,防止Fe2+被氧化;加少量相應(yīng)的酸,抑制Fe2+水解。 Fe3+的鹽溶液:加少量相應(yīng)的酸抑制Fe3+水解。,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,(4)物質(zhì)制備: 制備無(wú)水FeCl3在HCl氣流中加熱蒸干FeCl3溶液。 制備Fe(OH)2:因Fe(OH)2在空氣中易氧化:4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,故在實(shí)驗(yàn)室制備
3、Fe(OH)2時(shí),一定要用新制的亞鐵鹽溶液和先加熱驅(qū)趕O2后的NaOH溶液反應(yīng),滴管末端插入試管中的液面以下,再擠壓膠頭,還可以在反應(yīng)液面上滴加植物油或苯等有機(jī)溶劑進(jìn)行液封,以減少Fe(OH)2和O2的接觸。 (5)Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn): 觀察溶液顏色法:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,KSCN溶液和氯水法:,NaOH溶液法:,淀粉-KI法:,酸性KMnO4溶液(或溴水)法:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,銅片法:,6.金屬的冶煉,(1)根據(jù)金屬活動(dòng)性順序,金屬的冶煉方法大致如下:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,(2)難熔金屬釩、鉻、錳,也可以利用鋁熱反應(yīng)冶煉,鋁熱反應(yīng)本身就會(huì)放出大量的熱
4、。,(3)鈉還原劑:鈦、鋯、鈮、鉭等金屬可采用金屬鈉的熱還原法制取。,(4)用鈉作還原劑冶煉金屬:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,難點(diǎn)釋疑 Fe粉與少量Cl2反應(yīng)的生成物是什么? Fe與足量S粉在加熱條件下反應(yīng)的生成物是什么? 提示:由于Cl2具有強(qiáng)氧化性,Fe粉與Cl2反應(yīng)的生成物是FeCl3,產(chǎn)物種類(lèi)與反應(yīng)物的量無(wú)關(guān);由于S的氧化性不夠強(qiáng),Fe與足量S粉在加熱條件下反應(yīng)的生成物是FeS,產(chǎn)物種類(lèi)與反應(yīng)物的量無(wú)關(guān)。,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,1.(20184浙江選考)某同學(xué)通過(guò)如下流程制備氧化亞銅: 已知:CuCl難溶于水和稀硫酸:Cu2O+2H+Cu2+Cu+H2O 下列說(shuō)法不正確的是
5、() A.步驟中的SO2可用Na2SO3替換 B.步驟中為防止CuCl被氧化,可用SO2水溶液洗滌 C.步驟發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2CuCl+2OH- Cu2O+2Cl-+H2O D.如果Cu2O試樣中混有CuCl和CuO雜質(zhì),用足量稀硫酸與Cu2O試樣充分反應(yīng),根據(jù)反應(yīng)前、后固體質(zhì)量可計(jì)算試樣純度,答案,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,2.(201711浙江選考)為了探究鐵、銅及其化合物的性質(zhì),某同學(xué)設(shè)計(jì)并進(jìn)行了下列實(shí)驗(yàn)。,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,(1)虛線(xiàn)框處宜選擇的裝置是(填“甲”或“乙”);實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將螺旋狀銅絲加熱,變黑后再趁熱迅速伸入所制得的純凈氫氣中,觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是。 (2
6、)實(shí)驗(yàn)后,取硬質(zhì)玻璃管中適量的固體,用一定濃度的鹽酸溶解,滴加KSCN溶液,沒(méi)有出現(xiàn)血紅色,說(shuō)明該固體中沒(méi)有+3價(jià)的鐵,判斷結(jié)論是否正確并說(shuō)明理由。,答案 (1)乙銅絲由黑變紅 (2)不正確;因?yàn)殍F過(guò)量時(shí),Fe+2Fe3+ 3Fe2+。,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,1.(2018杭州四中檢測(cè))在火星上工作的美國(guó)“勇氣號(hào)”“機(jī)遇號(hào)”探測(cè)車(chē)的一個(gè)重要任務(wù)就是收集有關(guān)Fe2O3及其硫酸鹽的信息,用以證明火星上存在或曾經(jīng)存在過(guò)水,以下敘述正確的是() A.Fe2O3與Fe3O4互為同素異形體 B.檢驗(yàn)從火星上帶回來(lái)的紅色物質(zhì)是否是Fe2O3的操作步驟為:樣品粉碎加水溶解過(guò)濾向?yàn)V液中滴加KSCN溶液
7、C.除去FeCl2溶液中的FeCl3雜質(zhì)可以向溶液中加入足量鐵粉,然后過(guò)濾 D.明礬屬硫酸鹽,含結(jié)晶水,是混合物,答案,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,2.(2018慶元中學(xué)月考)Na2FeO4是一種高效多功能水處理劑。一種制備N(xiāo)a2FeO4的方法可用化學(xué)方程式表示如下: A.Na2O2在上述反應(yīng)中只作氧化劑 B.氧化產(chǎn)物只有Na2FeO4 C.Na2FeO4處理水時(shí),既能殺菌,又能在處理水時(shí)產(chǎn)生膠體凈水 D.2 mol FeSO4發(fā)生反應(yīng)時(shí),共有8 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移,答案,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,3.(2018金華十校高三期末聯(lián)考)下列物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用關(guān)系不正確的是() A.常溫下,鐵
8、在濃硫酸中發(fā)生鈍化,可用鐵槽車(chē)貯運(yùn)濃硫酸 B.金屬銅具有良好的導(dǎo)電性,可用來(lái)制作導(dǎo)線(xiàn) C.MgO、Al2O3的熔點(diǎn)很高,可用做耐高溫材料 D.SO2具有漂白性,可用于木耳食品的漂白,答案,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,4.(2018浙江新高考研究聯(lián)盟第二次聯(lián)考)化合物X由兩種元素組成,為探究其組成和性質(zhì),設(shè)計(jì)并完成如下實(shí)驗(yàn): 請(qǐng)回答: (1)X的化學(xué)式是。 (2)溶液甲與足量氯氣反應(yīng)的離子方程式為。 (3)加熱條件下氨氣被固體2氧化成一種氣體單質(zhì),寫(xiě)出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:。,答案,解析,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,5.(2018天臺(tái)中學(xué)月考)銅是與人類(lèi)關(guān)系非常密切的有色金屬。已知常溫下Cu2
9、+在溶液中較穩(wěn)定,Cu+易在酸性條件下發(fā)生反應(yīng): (1)在CuCl2溶液中逐滴滴加過(guò)量的KI溶液可能發(fā)生如下反應(yīng): 為順利觀察到白色沉淀可以加入的最佳試劑是。 A.SO2 B.苯 C.NaOH溶液 D.乙醇 (2)一定條件下,CuSO4與NH5反應(yīng)生成氫化亞銅(CuH)。 已知NH5是離子化合物且所有原子都達(dá)到稀有氣體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),請(qǐng)寫(xiě)出NH5的電子式:; 寫(xiě)出CuH在過(guò)量稀鹽酸中有氣體生成的離子方程式:。,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,(3)納米級(jí)Cu2O具有特殊的光學(xué)、電學(xué)及光電化學(xué)性質(zhì),在太陽(yáng)能電池、傳感器、超導(dǎo)體等方面有著潛在的應(yīng)用,研究制備納米氧化亞銅的方法已成為當(dāng)前的熱點(diǎn)研究之一。
10、方法一:在新制Cu(OH)2濁液中滴入N2H4H2O水溶液,藍(lán)色沉淀逐漸轉(zhuǎn)化為磚紅色,同時(shí)產(chǎn)生無(wú)污染的無(wú)色氣體。 寫(xiě)出上述制備過(guò)程中的總反應(yīng)方程式:。 方法二:以銅作陽(yáng)極,石墨作陰極電解。已知:a.銅作陽(yáng)極時(shí),銅先被氧化生成Cu+,然后Cu+繼續(xù)氧化生成Cu2+;b.在堿性溶液中CuCl濁液易轉(zhuǎn)化為Cu2O。 以NaCl和含少量NaOH的溶液作為電解質(zhì)溶液,電解時(shí)陽(yáng)極區(qū)會(huì)產(chǎn)生白色沉淀,寫(xiě)出陽(yáng)極反應(yīng)方程式:。 電解一段時(shí)間后,溶液中可能產(chǎn)生的現(xiàn)象:, 寫(xiě)出轉(zhuǎn)化的離子方程式:。 這樣制得的Cu2O中往往含有CuCl,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明CuCl的存在: 。,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,基礎(chǔ)梳理,感悟選
11、考,對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練,解析 (1)碘水是棕褐色的,影響白色沉淀的觀察,可以用苯把碘單質(zhì)萃取出來(lái),由于酒精與水以任意比例混溶,因此不能用作萃取劑。 (2)NH5所有原子都達(dá)到稀有氣體的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),即氮原子最外層達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),所有氫原子達(dá)到2電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu),說(shuō)明NH5是由 和H-組成的離子化合物。CuH為難溶物質(zhì)保留化學(xué)式,根據(jù)題干信息知+1價(jià)的銅在酸性條件下發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu2+和Cu,反應(yīng)產(chǎn)生的氣體是CuH中的H-與鹽酸中H+發(fā)生歸中反應(yīng)生成的氫氣。 (3)藍(lán)色沉淀逐漸轉(zhuǎn)化為磚紅色,即氫氧化銅沉淀轉(zhuǎn)化成氧化亞銅;無(wú)污染的氣體只能是N2。銅作陽(yáng)極,先被氧化為Cu+,再與溶液中的Cl-結(jié)合生成CuCl
12、白色沉淀,據(jù)此可寫(xiě)出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式。根據(jù)方法二的信息b可知,CuCl在堿性條件下易轉(zhuǎn)化為Cu2O。得到的Cu2O中往往含有CuCl,可以通過(guò)檢驗(yàn)混合物中是否含有氯離子的方法來(lái)檢驗(yàn)是否含有CuCl,應(yīng)先用硝酸溶解,再檢驗(yàn)氯離子。,忽視反應(yīng)物的相對(duì)量大小 【易錯(cuò)題】 在硫酸鐵溶液中加入a g銅,完全溶解后,再加入b g鐵,充分反應(yīng)后得到c g殘余固體,且ac,則下列說(shuō)法正確的是() A.殘余固體全部是銅 B.殘余固體可能為鐵和銅的混合物 C.殘余固體是鐵,溶液中一定不含Cu2+ D.最后得到的溶液中可能含F(xiàn)e3+ 錯(cuò)因剖析:本題易忽視a與c的關(guān)系,僅憑主觀臆斷,就會(huì)錯(cuò)選B選項(xiàng),其原因是看到B中有
13、“可能”二字。 正確解答:殘留固體中一定含有Cu,由于ac,說(shuō)明溶液中一定含有Cu2+,故c g殘余固體中不可能含F(xiàn)e,溶液中也一定不含F(xiàn)e3+。 答案:A,糾錯(cuò)筆記解題時(shí),應(yīng)對(duì)題給的每一個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,尤其是數(shù)據(jù)間的定量關(guān)系。我們可以這樣認(rèn)為:加入的a g銅暫時(shí)不跟硫酸鐵反應(yīng),而是后加入的b g鐵直接跟硫酸鐵反應(yīng)。從a與c的比較可以發(fā)現(xiàn),加入的a g銅有一部分發(fā)生反應(yīng),從而明確溶液中一定含有Cu2+。運(yùn)用離子共存理論,固體中不可能含有Fe。從此題可以看出,對(duì)于試題中的“可能”二字,我們不能隨意相信,否則,可能會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤結(jié)論的產(chǎn)生。,2,3,4,1,6,5,1.(2018越州中學(xué)段考)下列除雜
14、操作不正確的是 () A.MgCl2溶液中混有少量FeCl3:加入足量鎂充分反應(yīng)后過(guò)濾 B.FeCl2溶液中混有少量FeCl3:加入過(guò)量鐵粉充分反應(yīng)后過(guò)濾 C.CuCl2溶液中混有少量FeCl3:加入NaOH溶液充分反應(yīng)后過(guò)濾 D.CuCl2溶液中混有少量FeCl2:先加入H2O2將Fe2+氧化成Fe3+,再加入CuO充分反應(yīng)后過(guò)濾,答案,2,3,4,1,6,5,2.(2018樂(lè)清中學(xué)月考)下列有關(guān)鐵及其化合物的說(shuō)法中正確的是() A.鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,所以鐵在自然界中全部以化合態(tài)存在 B.鐵在純氧中燃燒或在氯氣中燃燒所得產(chǎn)物中鐵的化合價(jià)均為+3價(jià) C.工業(yè)上可用鐵質(zhì)容器儲(chǔ)存濃硝酸和濃硫酸
15、,原因是鐵在常溫下與兩種酸不反應(yīng) D.工業(yè)上用CO在高溫條件下還原含F(xiàn)e2O3的鐵礦石煉鐵,答案,2,3,4,1,6,5,3.(2018臺(tái)州中學(xué)檢測(cè))有一塊鐵的“氧化物”樣品,用140 mL 5.0 molL-1鹽酸恰好將之完全溶解,所得溶液還能吸收0.025 mol Cl2,恰好使其中的Fe2+全部轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+,則該樣品可能的化學(xué)式為() A.Fe2O3B.Fe3O4 C.Fe4O5D.Fe5O7,答案,解析,2,3,4,1,6,5,4.(2018仙居中學(xué)段考)下列中學(xué)常見(jiàn)實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象或表述正確的是() A.過(guò)量的鐵投入到一定量的稀硝酸中,充分反應(yīng)后取上層清液于試管中,滴加KSCN溶液,溶液
16、顯紅色 B.制備氫氧化亞鐵時(shí),向硫酸亞鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液,邊加邊攪拌,即可制得白色的氫氧化亞鐵 C.檢驗(yàn)紅磚中的氧化鐵成分,向紅磚粉末中加入鹽酸,充分反應(yīng)后取上層清液于試管中,滴加KSCN溶液23滴,溶液顯紅色即可證明 D.向CuSO4溶液中滴入過(guò)量NaOH溶液充分反應(yīng)后,將混合液體倒入蒸發(fā)皿中加熱煮沸一會(huì),然后冷卻、過(guò)濾,濾紙上的物體為“藍(lán)色固體”,答案,解析,2,3,4,1,6,5,5.(2018桐鄉(xiāng)茅盾中學(xué)月考)有一種天然黃銅礦主要成分為CuFeS2(含SiO2),為了測(cè)定該黃銅礦的純度,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖1實(shí)驗(yàn): 稱(chēng)取研細(xì)的黃銅礦樣品1.150 g煅燒,生成Cu、Fe2O3、FeO
17、和SO2氣體,實(shí)驗(yàn)后取d中溶液的 置于錐形瓶中,用0.01 molL-1標(biāo)準(zhǔn)碘溶液進(jìn)行滴定,初讀數(shù)為0.10 mL,末讀數(shù)如圖2所示。完成下列填空:,圖1,圖2,2,3,4,1,6,5,(1)裝置c的作用是。 (2)上述反應(yīng)結(jié)束后,仍需通一段時(shí)間的空氣,其目的是。 (3)滴定時(shí),標(biāo)準(zhǔn)碘溶液所耗體積為 mL;用化學(xué)方程式表示滴定的原理:。 (4)計(jì)算該黃銅礦的純度。 (5)工業(yè)上利用黃銅礦冶煉銅產(chǎn)生的爐渣(含F(xiàn)e2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制備Fe2O3。 選用提供的試劑,設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證爐渣中含有FeO。 提供的試劑:稀鹽酸稀硫酸KSCN溶液KMnO4溶液NaOH溶液 所選試劑為;證明
18、爐渣中含有FeO的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為。,2,3,4,1,6,5,答案 (1)除去混合氣體中未反應(yīng)的氧氣 (2)將系統(tǒng)裝置中SO2全部排入d中充分吸收 (3)20.00I2+SO2+2H2O H2SO4+2HI (4)8%(5)稀硫酸、KMnO4溶液稀硫酸浸取爐渣所得溶液能使KMnO4溶液褪色,解析 (1)氣體通過(guò)裝置c中銅網(wǎng),加熱條件下和氣體中剩余氧氣反應(yīng),因此裝置c的作用是除去混合氣體中未反應(yīng)的氧氣;(2)黃銅礦受熱分解生成二氧化硫等一系列產(chǎn)物,分解完畢后仍然需要通入一段時(shí)間的空氣,以將系統(tǒng)中的二氧化硫全部排入d中充分吸收,使結(jié)果更加精確;(3)根據(jù)滴定管的液面可判斷讀數(shù)是20.10 mL,所以滴定
19、時(shí),標(biāo)準(zhǔn)碘溶液所消耗的體積為20.10 mL-0.10 mL=20.00 mL;反應(yīng)中碘被SO2還原,反應(yīng)的化學(xué)方程式為I2+SO2+2H2O H2SO4+2HI。,2,3,4,1,6,5,(4)根據(jù)硫原子守恒和電子守恒找出關(guān)系式:CuFeS22SO22I2,消耗掉0.01 molL-1標(biāo)準(zhǔn)碘溶液20.00 mL時(shí),即消耗的碘單質(zhì)的量為:0.01 molL-10.020 0 L=0.000 200 mol,所以黃銅礦的質(zhì)量是0.50.000 200 mol184 gmol-15=0.092 g,所以其純度是 8.0%;(5)若含有FeO,利用稀酸(非氧化性)溶解后生成的亞鐵離子具有還原性,而給
20、出的試劑中KMnO4溶液具有強(qiáng)氧化性,Fe2+可使KMnO4溶液褪色,則選擇試劑為稀硫酸、KMnO4溶液;操作為:取少量固體溶于稀硫酸,然后滴加KMnO4溶液,觀察到溶液褪色,則證明含有FeO。,2,3,4,1,6,5,6.(2018諸暨中學(xué)段考)鐵及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛。 (1)利用Fe2+、Fe3+的催化作用,常溫下可將SO2轉(zhuǎn)化為 ,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)SO2的治理。已知含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e2+、Fe3+的溶液時(shí),其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為 ,則另一反應(yīng)的離子方程式為。,2,3,4,1,6,5,(2)氧化鐵是重要的工業(yè)顏料,下面是制備氧化鐵的一種方法,其流程如下: 操作的名稱(chēng)是;操作為
21、洗滌,洗滌操作的具體方法為。 濾液A中加入稍過(guò)量的NH4HCO3溶液,生成沉淀的同時(shí)有一種氣體產(chǎn)生,寫(xiě)出其化學(xué)方程式:。,2,3,4,1,6,5,(3)如果煅燒不充分,產(chǎn)品中將有FeO存在,稱(chēng)取3.0 g氧化鐵產(chǎn)品,溶解,在250 mL容量瓶中定容;量取25.00 mL待測(cè)溶液于錐形瓶中,用酸化的0.010 00 molL-1 KMnO4溶液滴定至終點(diǎn),重復(fù)滴定23次,消耗酸性KMnO4溶液體積的平均值為20.00 mL。 該實(shí)驗(yàn)中的KMnO4溶液需要酸化,用于酸化的酸是(填序號(hào))。 a.稀硝酸b.稀鹽酸 c.稀硫酸d.濃硝酸 上述產(chǎn)品中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。,2,3,4,1,6,5,2,3,4,1,6,5,
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