浙江省新課標(biāo)高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第2單元第8講鐵、銅的獲取及其應(yīng)用課件

一、銅、鐵的物理性質(zhì)一、銅、鐵的物理性質(zhì) 1鐵是銀白色金屬，可以被磁鐵吸引。而銅是紫紅色金屬。 2鐵和銅都有良好的導(dǎo)電 性和 導(dǎo)熱性。 3鐵和銅的密度較大，熔沸點較高。 二、銅、鐵的化學(xué)性質(zhì)二、銅、鐵的化學(xué)性質(zhì) 1銅的化學(xué)性質(zhì) (1)與氧氣反應(yīng)：2CuO2=2CuO (2)與硫反應(yīng)：2CuS=Cu2S(黑色物質(zhì)) (3)與氯氣反應(yīng)：CuCl2=CuCl2(棕黃色的煙) 2鐵的化學(xué)性質(zhì)：鐵是較活潑的金屬，常顯2、3價，且通常Fe3比Fe2穩(wěn)定。 (1)與氯氣反應(yīng)：2Fe3Cl2=2FeCl3 (2)在氧氣中燃燒：3Fe3O2 = Fe3O4 (3)與酸反應(yīng)：Fe2H=Fe2H2 在冷的濃硝酸、濃硫酸中“鈍化” (4)與水反應(yīng)：3Fe4H2O(g) = Fe3O44H2 高溫 三、鐵的鹽三、鐵的鹽 1亞鐵鹽和鐵鹽 綠礬(FeSO47H2O)，制法：鐵屑加稀硫酸濃縮冷卻綠色晶體。 用途：分析化學(xué)上常用作還原劑，制藍(lán)黑墨水、染料，殺蟲劑等。 三氯化鐵(FeCl3)，制法：鐵屑與氯氣直接反應(yīng) 2Fe2和Fe3離子的檢驗 Fe3的檢驗： 方法一：向FeCl3溶液中加入幾滴KSCN溶液，溶液顯血紅色。 反應(yīng)式：Fe33SCN=Fe(SCN)3 方法二：向FeCl3溶液加入NaOH溶液，有紅褐色沉淀。 反應(yīng)式：Fe33OH=Fe(OH)3 Fe2的檢驗： 方法一：向FeCl2溶液加入NaOH溶液，有白色沉淀，在空氣中立刻轉(zhuǎn)化成灰綠色，最后變成紅褐色。 反應(yīng)式：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(紅褐色) 方法二：向盛有FeCl2溶液的試管中加入3滴KSCN溶液，溶液無明顯現(xiàn)象，再滴加幾滴新制的氯水后溶液變?yōu)檠t色，說明有Fe2存在。 反應(yīng)式：2Fe2Cl2=2Fe32Cl、Fe33SCN=Fe(SCN)3 3Fe2與Fe2的相互轉(zhuǎn)化 Fe2既有氧化性又有還原性，但主要表現(xiàn)為 還原 性，當(dāng)遇到較強氧化劑時，轉(zhuǎn)化為Fe3。Fe3具有較強的氧化性，可被還原性較強的物質(zhì)還原為Fe2。 2FeCl2Cl2=2FeCl3(溶液由淺綠色變?yōu)樽攸S色) 2FeBr23Cl2(過量)=2FeCl32Br2 2FeSO42H2SO4(濃)= Fe2(SO4)3SO22H2O2FeCl3H2S=S2FeCl22HCl2FeCl32KI=I22FeCl22KCl2FeCl3Fe=3FeCl22FeCl3Cu=2FeCl2CuCl22FeCl3SO22H2O=H2SO42FeCl22HCl考點一 不同價態(tài)鐵之間轉(zhuǎn)化與討論計算 例例1 將a g鐵粉投入到200 mL 1.0 mol1的稀硝酸中，使其充分反應(yīng)后，回答下列問題(假設(shè)硝酸的還原產(chǎn)物只有NO，反應(yīng)后溶液體積變化忽略不計)。 ( 1 ) 寫 出 可 能 發(fā) 生 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 ：_。Fe+4H+ =Fe3+NO+H2O、3Fe+8H+2 =3Fe2+2NO+4H2O -3NO-3NO (2)當(dāng)a的取值不同時，充分反應(yīng)后溶液中溶質(zhì)的組成不同，經(jīng)過討論后填寫下列表格：(表格可不填滿)a的取值情況(g)溶液中存在的溶質(zhì) a2.8 g Fe(NO3)3和HNO3a=2.8 g Fe(NO3)3 2.8 ga4.2 gFe(NO3)2和Fe(NO3)3 a4.2 g Fe(NO3)2 (3)a3.5 g時，溶液中溶質(zhì)是什么？并計算各溶質(zhì)的物質(zhì)的量濃度。(寫出計算過程)cFe(NO3)3 0.125 mol/L，cFe(NO3)2 0.1875 mol/L0.0250.2molL0.03750.2molL 【解析】(1)由于鐵可能被氧化為Fe3，也可能被氧化為Fe2，故對應(yīng)的離子方程式可能有：Fe4H =Fe3NOH2O，3Fe8H2 =3Fe22NO4H2O；(2)根據(jù)上述反應(yīng)可知當(dāng)a2.8 g時只發(fā)生反應(yīng)，此時溶液中存在的溶質(zhì)為Fe(NO3)3和HNO3；當(dāng)a2.8 g時也只發(fā)生反應(yīng)，此時對應(yīng)的溶質(zhì)只有Fe(NO3)3；當(dāng)2.8 ga4.2 g時發(fā)生反應(yīng)，此時對應(yīng)的溶質(zhì)為Fe(NO3)2和Fe(NO3)3；當(dāng)a4.2 g時只發(fā)生反應(yīng)，對應(yīng)的溶質(zhì)為Fe(NO3)2；-3NO-3NO (3)當(dāng)a3.5 g時發(fā)生的反應(yīng)為，設(shè)發(fā)生反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量為x，發(fā)生反應(yīng)的鐵的物質(zhì)的量為y，根據(jù)質(zhì)量守恒可得56(xy)3.5 g；根據(jù)硝酸守恒可得4x8y/30.2，聯(lián)立以上兩式解得x0.025 mol，y0.0375 mol，所以cFe(NO3)3 0.125 mol/L，cFe(NO3)2 0.1875 mol/L。 0.0250.2molL0.03750.2molL 【方法技巧點撥】本題考查鐵的性質(zhì)及硝酸的性質(zhì)等。由于鐵為變價金屬，所以在與強的氧化劑反應(yīng)時隨量的不同對應(yīng)的氧化產(chǎn)物可能不同，當(dāng)鐵足量時通常產(chǎn)生Fe2，當(dāng)鐵少量時則產(chǎn)生Fe3，也可能產(chǎn)生Fe2和Fe3的混合物；需要注意的是鐵在溶液中發(fā)生置換反應(yīng)時只能產(chǎn)生Fe2。考點二 金屬的框圖推斷 例例2 化合物A是一種重要的光化學(xué)試劑，屬不含結(jié)晶水的復(fù)鹽。AH之間相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示：(部分反應(yīng)物、生成物沒有列出) 已知：A中含二種陽離子和一種帶兩個單位負(fù)電荷的陰離子，三種離子的個數(shù)比為3 1 3。陰離子中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與C相同且相對分子質(zhì)量是C的2倍。C、D都為氣體且含有元素種類相同，C能使澄清石灰水變渾，E是一種紅棕色的顏料，F(xiàn)的焰色反應(yīng)呈紫色，I能使苯酚溶液顯紫色。 回答下列問題： (1)C的電子式_。 (2)A的化學(xué)式_。 (3)DECG的方程式_。 ( 4 ) H H2O2 I 的 離 子 反 應(yīng) 方 程 式_。 (5)在A的溶液中滴入酸性高錳酸鉀溶液，高錳酸鉀溶液紫色褪去，而在A的溶液中滴入硫氰化鉀溶液，溶液呈紅 色 。 產(chǎn) 生 上 述 現(xiàn) 象 的 主 要 原 因 是_。K3Fe(C2O4)3 2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O 因為溶液中的草酸根被高錳酸鉀氧化，溶液中的Fe3+與SCN-離子反應(yīng)3CO+Fe2O3=2Fe+3CO2 【解析】本題的突破口是I能使苯酚顯紫色，說明I含有Fe3，結(jié)合題意I為FeCl3。E為紅棕色的顏料，E為Fe2O3。結(jié)合Fe2Fe3相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，G為Fe，H為FeCl2。C能使澄清石灰水變渾濁，C、D含有相同元素種類，D和Fe2O3反應(yīng)，D為CO、C為CO2。F焰色反應(yīng)呈紫色，F(xiàn)為KCl，B為K2CO3(高溫下不可能為KHCO3)。A中所含陽離子為Fe3、K，陰離子中各元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)與C相同且相對分子質(zhì)量是C的2倍，陰離子為 (草酸根)，A為K3Fe(C2O4)3。2-24C O 【方法技巧點撥】推斷題是反映某一知識點(如本題的鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化)的推斷過程，所以要以結(jié)構(gòu)特征(元素)、性質(zhì)特征(如高溫置換反應(yīng)鋁熱反應(yīng))、實驗現(xiàn)象(如遇苯酚顯色)等為主線，并以些為依據(jù)，找到解題的突破口，然后再根據(jù)性質(zhì)的衍變關(guān)系、變化規(guī)律和反應(yīng)事實進(jìn)行推理。有時也可以在審清題意后，根據(jù)有關(guān)特征，提出假設(shè)，再根據(jù)元素結(jié)構(gòu)特征及性質(zhì)特征分析是否滿足題意。 例例3 Fe是一種重要的金屬，具有很多的重要用途 (1)電子工業(yè)用FeCl3腐蝕銅的原理制造印刷電路板 ， 寫 出 F e C l3與 C u 反 應(yīng) 的 離 子 方 程 式 ：_； (2)某校同學(xué)為測定FeCl3腐蝕銅后所得溶液的組成，進(jìn)行了如下實驗： 首先取少量待測溶液，滴入KSCN溶液呈血紅色，則 溶 液 中 含 有 的 金 屬 陽 離 子 是 ：_。 考點三 金屬有關(guān)的實驗探究 2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+ Fe2+、Cu2+、Fe3+ 在此基礎(chǔ)上，又進(jìn)行了定量組成的測定： 再取50.0 mL待測溶液，向其中加入過量稀硝酸，得到0.448 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)一種無色氣體。寫出反應(yīng)的離子方程式：_。 待測溶液中c(Cu2+)=_ molL-1。(不考慮水解) (3)在光照條件下，乙醇被FeCl3氧化生成一種能發(fā)生銀鏡反應(yīng)的物質(zhì)，寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。0.6 2FeCl3+C2H5OH=2FeCl2+2HCl+CH3CHO 3Fe2+4H+ =3Fe3+NO+2H2O -3NO 【解析】本題主要考查了Fe和Fe3+的相關(guān)知識，F(xiàn)e3+的氧化性強于Cu2+所以有：2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+由于Fe3+和Cu存在以上反應(yīng)，在反應(yīng)后往溶液中滴加KSCN溶液呈血紅色，說明Fe3+沒有被完全反應(yīng)掉，溶液中應(yīng)存在Fe2+、Cu2+、Fe3+由于溶液中存在Fe2+所以加入稀硝酸后會與Fe2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)把Fe2+氧化成Fe3+而本身被還原成NO所以離子方程式為：3Fe2+4H+ =3Fe3+NO+2H2O；根據(jù) 生 成 N O 的 量 計 算 出 溶 液 中 F e2 +的 量 再 根 據(jù)2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+中生成Fe2+、Cu2+的物質(zhì)的量之比為2 1可算出c(Cu2+)=0.6 molL-1，能發(fā)生銀鏡反應(yīng)說明乙 醇 被 氧 化 成 了 乙 醛 所 以 有 反 應(yīng) ：2FeCl3+C2H5OH=2FeCl2+2HCl+CH3CHO。-3NO 【方法技巧點撥】實驗探究模式可概括為：問題實驗事實科學(xué)抽象結(jié)論應(yīng)用。 模式中的實驗事實，既包括學(xué)生直接從實驗中獲得的直接實驗事實，又包括限于中學(xué)化學(xué)教學(xué)的實際條件，學(xué)生無法從實驗中獲得而只能從書本上獲得的間接實驗事實。模式是實驗探究教學(xué)的基本模式，很多元素化合物知識、化學(xué)概念、定律、原理等，都可以通過此模式來獲得。 實驗探究模式可概括為：問題實驗事實假說及其驗證結(jié)論應(yīng)用。模式中的假說是指根據(jù)已知的實驗事實和科學(xué)理論，對未知的自然現(xiàn)象及其規(guī)律所做的一種推理和解釋。假說的形成一般要經(jīng)過提出假說和驗證假說兩個階段。假說的提出通常包括兩個環(huán)節(jié)：一是根據(jù)為數(shù)不多的實驗事實和科學(xué)理論提出假設(shè)；二是在假設(shè)的基礎(chǔ)上進(jìn)行推斷和判斷。假說的驗證包括實驗檢驗和理論檢驗，其中實驗檢驗是最直接、最可靠、最有力的方式。 1.把金屬鐵加入氯化鐵、氯化亞鐵和氯化銅混合液中，反應(yīng)后Fe有剩余，則溶液中濃度最大的陽離子是() ACu2+ BFe3+ CFe2+ DH+ 【解析】反應(yīng)后生成的溶液為氯化亞鐵溶液，所以溶液中濃度最大的陽離子是Fe2+。C 2. 下列關(guān)于鐵的敘述正確的是() 鐵能被磁鐵吸引，但純鐵易銹蝕。在人體的血紅蛋白中含有鐵元素。鐵是地殼中含量最高的金屬鐵能在氧氣中劇烈燃燒，但不能在水蒸氣中反應(yīng)。能通過化合反應(yīng)生成FeCl3和Fe(OH)3 A B C DC 【解析】純凈的鐵抗腐蝕能力強，不易被腐蝕鋁是地殼中含量最高的金屬鐵能在氧氣中劇烈燃燒，也能在水蒸氣中反應(yīng)。Fe和C l2能 通 過 化 合 反 應(yīng) 生 成 F e C l3， 而4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3也是化合反應(yīng)。 3.將下列四種鐵的化合物溶于稀HCl，滴加KSCN溶液沒有顏色變化，再加入氯水呈紅色的是() AFeO BFe2O3 CFeCl3 DFe2(SO4)3 【解析】Fe2O3、FeCl3、Fe(SO4)3三物質(zhì)溶于酸后，溶液中均含F(xiàn)e3+，滴加KSCN溶液后呈紅色，而A溶于 鹽 酸 后 所 得 F e C l2溶 液 在 加 入 氯 水 后 ，2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-，生成的Fe3+遇KSCN變紅色。A 4.(2011山東山東) Al、Fe、Cu都是重要的金屬元素。下列說法正確的是() A三者對應(yīng)的氧化物均為堿性氧化物 B三者的單質(zhì)放置在空氣中均只生成氧化物 C制備AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用將溶液直接蒸干的方法 D電解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是陰極上依次析出Cu、Fe、AlC 【解析】鋁對應(yīng)的氧化物Al2O3屬于兩性氧化物，A不正確；鋁屬于活潑金屬其表面易被空氣中氧氣氧化形成一層致密的氧化膜而使鋁不易被腐蝕；鐵放置在空氣可以直接發(fā)生化學(xué)腐蝕，例如鐵與氯氣直接反應(yīng)而被腐蝕；銅放置在空氣中會和空氣中氧氣、二氧化碳和水緩慢的反應(yīng)生成堿式碳酸銅即銅綠，方程式為2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3，因此選項B不正確；AlCl3、FeCl3、CuCl2均屬于強酸弱堿鹽，在溶液中會水解生成相應(yīng)的氫氧化物和HCl，溶液在加熱時會促進(jìn)水解，同時生成的HCl揮發(fā)，進(jìn)一步促進(jìn)水解，當(dāng)溶液蒸干后將最終將得到相應(yīng)的氫氧化物，所以選項C正確；鋁屬于活潑的金屬元素，在水溶液中Al3+不會放電生成鋁單質(zhì)；Fe3+在水溶液會放電但產(chǎn)物是Fe2+，而不是單質(zhì)鐵；只有Cu2+在陰極上得到電子生成單質(zhì)銅。所以選項D也不正確。 5.(2011重慶重慶)下列敘述正確的是() AFe分別與氯氣和稀鹽酸反應(yīng)所得氯化物相同 BK、Zn分別與不足量的稀硫酸反應(yīng)所得溶液均呈中性 CLi、Na、K的原子半價和密度隨原子序數(shù)的增加而增大 DC、P、S、Cl的最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性逐漸增強D 【解析】鐵屬于變價金屬，與強氧化劑反應(yīng)生成Fe3+，與弱氧化劑反應(yīng)生成Fe2+，氯氣屬于強氧化劑，鹽酸屬于非氧化性酸，A不正確；當(dāng)硫酸不足時，Zn和K均過量，但過量的K會繼續(xù)和水反應(yīng)生成KOH而呈堿性，B不正確；同主族元素自上而下，隨著核電荷數(shù)的增加電子層數(shù)逐漸增多，原子半徑逐漸增大，密度也逐漸增大，但Na的密度大于K的，C不正確；C、P、S、Cl的非金屬性逐漸增強，所以其最高價氧化物對應(yīng)水化物的酸性逐漸增強，D正確。 6.已知A為常見的金屬單質(zhì)，根據(jù)下圖所示的關(guān)系： 下列敘述中正確的是() AA為Fe，B為FeO BCD溶液的顏色變化：由淺綠色到黃色 C的離子方程式：Fe+Fe3+=2Fe2+ D的離子方程式：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 B 【解析】考查鐵及其化合物綜合應(yīng)用能力，同時考查分析判斷與邏輯推理能力。從最初條件看，框圖很模糊，直接得不出結(jié)論，但找到“題眼”“紅褐色固體F”，就可迅速得出F是Fe(OH)3。從而得出A為Fe，“黑色晶體”B為Fe3O4，繼而推出C為FeCl2，D為FeCl3，E為Fe(OH)2。的離子方程式：Fe+2Fe3+=3Fe2+，的離子方程式：2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-。 7.(2011瀘州模擬瀘州模擬)已知金屬鎂與氯化鐵和氯化銅溶液反應(yīng)有多種實驗假設(shè)。甲、乙兩位同學(xué)分別設(shè)計合理實驗步驟探究該反應(yīng)的歷程。 提出猜想： 甲：推測鎂與氯化鐵、氯化銅水解產(chǎn)生的H+反應(yīng)，拉動水解平衡生成H2。 乙：推測鎂與氯化鐵、氯化銅發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 結(jié)合對試劑的選擇兩位同學(xué)做了如下實驗： 實驗過程：編號實驗操作預(yù)期現(xiàn)象和結(jié)論將打磨過的鎂條取加入經(jīng)鹽酸酸化的飽和氯化鐵溶液，充分反應(yīng)始終有大量氣泡，顏色無明顯變化，未見沉淀生成，反應(yīng)完全后取出鎂條，發(fā)現(xiàn)可被磁鐵吸引將打磨過的鎂條取加入0.1 mol/L氯化鐵溶液，充分反應(yīng)有少量氣泡，顏色變淺，有紅褐色沉淀生成，反應(yīng)完全后取出鎂條，發(fā)現(xiàn)不能被磁鐵吸引 根據(jù)實驗操作，實驗現(xiàn)象，甲、乙再分別推測解釋相應(yīng)的結(jié)論。 ( 1 ) 與 甲 同 學(xué) 的 推 測 不 符 合 的 現(xiàn) 象 是_，_。 在實驗的基礎(chǔ)上甲進(jìn)一步提出猜測：鎂與H+反應(yīng)拉動飽和氯化鐵的水解平衡生成Fe(OH)3膠體，故未看到沉淀現(xiàn)象。 要驗證甲的進(jìn)一步猜想，還須補做的實驗是_。未見沉淀生成 反應(yīng)后的鎂條發(fā)現(xiàn)可被磁鐵吸引 對反應(yīng)后的溶液用激光束照射，看是否有明亮的光路即是否能產(chǎn)生丁達(dá)爾效應(yīng) 提出你的猜想_。(2)乙：根據(jù)實驗可推測_。(3)結(jié)合甲，乙兩位同學(xué)的推測，你能否談?wù)剬ι鲜鰧嶒炇聦嵉恼J(rèn)識：_。 水解和氧化還原反應(yīng)在鎂與飽和氯化鐵是競爭反應(yīng)，同時存在 Mg與FeCl3稀溶液只發(fā)生拉動水解平衡的反應(yīng)，此時生成了Fe(OH)3沉淀 鎂與濃、稀氯化鐵溶液反應(yīng)的現(xiàn)象和機理均有所不同，說明條件對化學(xué)反應(yīng)的重要性，化學(xué)研究中必須以實驗事實為依據(jù)，結(jié)合理論分析，創(chuàng)造性地求得新知。 【解析】 (1)分析實驗過程以及實驗現(xiàn)象，未見沉淀生成和反應(yīng)后的鎂條發(fā)現(xiàn)可被磁鐵吸引不符合甲同學(xué)的推測，說明實驗不能證明促進(jìn)水解。補充做的實驗就是驗證膠體的存在，簡單方法是丁達(dá)爾效應(yīng)。 (2)根據(jù)實驗的實驗現(xiàn)象，為Mg與FeCl3稀溶液只發(fā)生拉動水解平衡的反應(yīng)，此時生成了Fe(OH)3沉淀。 (3)鎂與濃、稀氯化鐵溶液反應(yīng)的現(xiàn)象和機理均有所不同，說明條件對化學(xué)反應(yīng)的重要性，化學(xué)研究中必須以實驗事實為依據(jù)，結(jié)合理論分析，創(chuàng)造性地求得新知。