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2013届高考化学第一轮考点总复习课件40


第 元





常见无机物
第 17 讲 铁、铜及其化合物

?热点知识剖析 ?铁、铜的单质、合金及其化合物在生产和生 活中具有极其重要的用途,铁、铜单质及其 化合物知识历来都是高考考查的热点内容。 在这部分知识中,Fe、Fe2+和Fe3+相互转化 是命题的热点,它可与氧化还原反应、金属 腐蚀、盐的水解、离子共存、离子方程式等 知识相结合,考查物质鉴别、制取、推断、 计算、实验设计等问题。在复习中要从氧化 还原反应的规律上理解和掌握铁元素在不同 价态时的性质特点,从多角度来认识铁及其

?基础知识回顾 ?一、铁 ?1.铁在地壳中的含量仅次于铝,主要以化合态 形式存在(除陨铁)。我国在商代开始使用铁, 在春秋初期我国已掌握冶铁技术。铁位于元 素周期表中第四周期,第Ⅷ族。铁原子在化 学反应中容易失去2个或3个电子,因此,铁 的常见化合价是+2价和+3价。其化合物及其 水溶液往往带有颜色。 ?2.铁的性质 ?(1)物理性质 ?纯净的铁是银白色金属,能被磁铁吸引。

?(2)化学性质 ?常温下,铁单质比较活泼,具有较强的还 原性。主要表现: ?①铁在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成 点燃 黑色固体: 3Fe+2O2=Fe3O4。 ②铁跟氯气、硫的反应:
点燃

2Fe+3Cl2=2FeCl3(棕色的烟)、 △ Fe+S=FeS。

?③铁与非氧化性酸(如盐酸)反应: Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,常温下遇浓H2SO4、 浓HNO3会发生钝化作用,加热时会剧烈 反应,但不会有H2产生。 ?④铁与某些盐溶液反应: Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;Fe+2FeCl3=3FeCl2 。 *⑤铁与水蒸气的反应:
高温

3Fe+4H2O(g) =Fe3O4+4H2。

?3.铁的冶炼 高炉 ?(1)设备: 。 ?(2)原料: 铁矿石 焦炭 空气 石灰石 、 、 、 。 ?(3)反应原理 C+O2=CO2;CO2+C=2CO; Fe2O3+3CO2=Fe+3CO2。
高温 点燃 高温

(4)产品:生铁(含杂质较多),进一 步炼制得钢。 高温 *(5)炉渣的形成: CaCO3=CaO+CO2↑
高温

CaO+SiO2=CaSiO3。

?二、铜 ?1.铜元素在自然界中的存在状态 ?(1)游离态:天然铜 ?(2)化合态:黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石 [CuCO3· Cu(OH)2]等 ?2.铜单质的性质 ?(1)物理性质紫红色金属光泽,密度较 大,是热和电(仅次于Ag)的良导体。

?(2)化学性质 ?①与非金属反应 ?与O2的反应: △ ?2Cu+O2=2CuO(黑色); ?与Cl2的反应 △ ?:Cu+Cl2=CuCl2(棕黄色烟); ?与S的反应: △ ?2Cu+S=Cu2S。

②与强氧化性酸反应 与浓硫酸反应: △ Cu+2H2SO4(浓)=CuSO4+SO2↑+2H2O; 与浓硝酸反应: Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O; 与稀硝酸的反应: △ 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。 ③与盐反应 与AgNO3的反应:Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+; 与FeCl3的反应:Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+。

3.铜的冶炼 (1) Fe+CuSO4=FeSO4+Cu; (2) 2CuO+C=2Cu+CO2↑; △ H2+CuO=Cu+H2O。 ?(3)精炼铜(电解原理)。 ?4.铜单质的用途制作电器元件、导线、日 常生活用品等。
高温

?5.铜的重要化合物如氧化铜、氢氧化铜和 硫酸铜,其性质有 ?(1)CuO:黑色固体,难溶于水,是碱性氧 化物,能溶于酸,加热时能被还原剂还原。 Cu2O是红色难溶于水的固体。 ?CuO+H2SO4=CuSO4+H2O; △ ?2CuO+C=2Cu+CO2↑。 ?(2)Cu(OH)2:蓝色固体,难溶于水,能溶于 酸,受热易分解而变成氧化铜。 ?Cu(OH)2+H2SO=4CuSO4+2H2O; △ ?Cu(OH)2=CuO+H2O。

?(3)胆矾又称蓝矾,化学式为CuSO4· 2O, 5H 加热失去结晶水呈白色粉末。它常用于游 泳池消毒或与石灰配制成波尔多液杀菌, 是因为铜离子是重金属盐,能使蛋白质变 性,杀死细菌。无水CuSO4常常用于检验 水的存在。

?重点知识归纳 ?一、“铁三角”的转化关系

?铁及其化合物的氧化性与还原性 ?1.铁:有较强的还原性,与强氧化剂生成 三价的铁,与弱氧化剂生成二价的铁。如: ?Fe→Fe2+(弱氧化剂:I2、S、H+、Fe3+、 Cu2+等) ?Fe→Fe3+(强氧化剂:Cl2、HNO3、浓 H2SO4、Br2等) ?2.Fe2+:有氧化性,但主要表现还原性

?(1)还原性:与强氧化剂(Cl2、HNO3、KMnO4、 H2O2、Br2、HClO、O2等)反应生成Fe3+。如: ?2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl?(2)氧化性:与强还原剂反应生成Fe。如: ?Fe2++Zn=Fe+Zn2+ ?3.Fe3+:具有较强的氧化性,与I-、Cu、Fe、 H2S等能发生氧化还原反应,如: ?2Fe3++2I-=2Fe2++I2 ?Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+ ?2Fe3++Fe=3Fe2+

?二、铁的氧化物和氢氧化物的比较 ?1.铁的氧化物
FeO Fe2O3 化学式 色态 黑色粉末 红棕色固体 —— 俗称 铁红 价态 +2价 +3价 Fe3O4 黑色晶体 磁性氧化铁 1/3是+2价, 2/3是+3价

化学式

FeO Fe2O3

Fe3O4

与酸反 HCl Fe2+ 应产 HNO3 生的 Fe3+ 离子 (足量)

Fe3+
Fe3+

Fe2+、Fe3+
Fe3+
高温

与CO的反应 (炼铁原理)

FexOy+yCO=xFe+yCO2

?2.铁的氢氧化物
氢氧 化 物 化学 式 物理 性 质 氢氧化亚铁 Fe(OH)2 白色难溶固体 氢氧化铁 Fe(OH)3 红棕色固体, 不溶于水 Fe(OH)3+3H+=Fe3++3H2 O 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O

Fe(OH)2+2H+=Fe2++ 化学 2H O 2 性 质 4Fe(OH)2+O2+2H2O= 4Fe(OH)3



?三、Fe2+和Fe3+的检验
Fe2+ 溶液为浅绿色 滴 现 加入KSCN溶液无现象, 加 再通入Cl2后溶液变 象 血红色 K S C 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl原 N Fe3++3SCN因 =Fe(SCN)3 溶 液 方法 观察法 Fe3+ 溶液为棕黄色
溶液变血红色

Fe3++3SCN=Fe(SCN)3

方法 观察法

Fe2+ 溶液为浅绿色

Fe3+ 溶液为棕黄色

生成白色絮状沉淀,迅 现 滴加 速转化为灰绿色,最 象 终变为红褐色 NaOH Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓ 溶液 原 4Fe(OH)2+O2+2H2O= 因 4Fe(OH)3

产生红褐色沉 淀 Fe3++3OH-= Fe(OH)3↓

?四、铜及其化合物

?1.铜具有不活泼金属单质的共性(能被强氧 化剂氧化); ?2.氢氧化铜具有难溶氢氧化物的共性和弱 氧化性; ?3.铜盐[如CuSO4、Cu(NO3)2、CuCl2] 中的Cu2+具有弱碱阳离子的共性和氧化性。 ?4.铜及其化合物之间的转化常伴有颜色变 化 ?Cu(OH)2蓝色=CuO黑色+H2O △ ?CuSO4· 2O蓝色=CuSO4白色+5H2O 5H △

?五、铁与稀硝酸反应规律 ?①Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O ?②3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O ?1.当n(Fe)n(HNO3)≤14时,按反应①进行;当 n(Fe)n(HNO3)≥38,按反应②进行;当14< n(Fe)n(HNO3)<38时则①②反应均发生。

?2.上述反应可以认为先发生反应①,若Fe 剩余则发生2Fe(NO3)3+Fe=3Fe(NO3)2, 合并即可得反应②,所以反应①和反应②, 被还原HNO3均占参加反应的HNO3的14 (事实上,任何价态的金属与稀硝酸反应 生成NO,参加反应的硝酸与被还原的硝酸 均为4∶1)。

?

(考查铁、铜单质的化学性质)在 氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入 铁粉,待反应结束,所剩余的固体滤出后 能被磁铁吸引,则反应后溶液中存在较多 的阳离子是( ) C ?A.Cu2+ B.Fe3+ ?C.Fe2+ D.H+

?

反应所剩余的固体滤出后能被磁铁吸 引,证明铁粉过量,因而可推知H+、Cu2+、 Fe3+均完全反应。因铁单质与上述三种阳离 子不能大量共存。其中Fe被氧化为Fe2+;而 H+、Cu2+、Fe3+分别被还原为H2、Cu、Fe2+, 所以溶液中Fe2+最多。

方法指导:本题主要考查单质铁的还原性 和Fe3+ 、Cu2+ 、H+ 的氧化性。要从“剩余固体 能被磁铁吸引”得出铁过量这一信息,从而正 确解答此题。

?

(考查铁、铜性质的综合运用)电 子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷有铜箔的 绝缘板,制成印刷电路板。发生反应的化学 方程式为2FeCl3+Cu2=FeCl2+CuCl2。 ?(1)检验腐蚀后的溶液中是否含有Fe3+应选用 的试剂是 NH4SCN或KSCN ; ?(2)为了从使用过的废腐蚀液中回收铜,并重 新制得纯净的FeCl3溶液,采用下列实验步骤, 请在各空格内填上适当的分子式或化学式以 使实验达到预期目的。

FeCl2

Fe
Fe、Cu 盐酸

Cu Cl2 Fe3+的检验方法是加硫氰化 钾溶液或硫氰化铵溶液变血红色。

FeCl2

?要从废液中回收铜,需用Fe还原Cu2+,制 FeCl3需通入Cl2氧化FeCl2溶液。要注意两 点: FeCl3 FeCl2 ① 废液中含有FeCl3、 Fe FeCl2、CuCl2 完成 回收Cu ②特别注意:

显然D为FeCl2,通入Cl2,2FeCl2+Cl2=2FeCl3。

?(3)写出有关化学反应的离子方程式。 2Fe3++Fe=3Fe2+ Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2H+=Fe2++H2 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-

?方法指导:(1)本题涉及Fe3+检验、铁三角 关系和铜及其有关化合物的性质等知识点, 要注意运用好相关的知识点。 ?(2)解题的关键是审清题意,废液中含有成 分及实验目的(回收铜并重新制得纯净的 FeCl3溶液)必须明确,再利用铁的转化知 识完成实验设计。


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