(江苏专版)2020版高考化学一轮复习专题二第九讲铁、铜及其化合物讲义(含解析).doc
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1、1铁、铜及其化合物江苏考纲要求1理解并能应用常见金属的活动顺序。2了解常见金属铁、铜及其重要化合物的主要性质和重要应用。3认识化学在金属矿物等自然资源综合利用和实现物质间转化等方面的实际应用。4了解金属材料在生产和生活中的重要应用。认识常见无机物在生产中的应用和对生态环境的影响。教材基础自热身1铁的单质(1)原子结构铁位于元素周期表中第四周期、第族。(2)物理性质铁是银白色金属,熔、沸点高,抗腐蚀性强,能被磁铁吸引,具有金属的通性。(3)化学性质铁元素性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为2 价和3 价。与非金属单质的反应O2常温下:铁被腐蚀生成铁锈,其主要成分为 Fe2O3点燃时:3Fe2O
2、 2 Fe3O4= = = = =点 燃 Cl2 2Fe3Cl2 2FeCl3= = = = =点 燃 S FeS FeS= = = = = 与水的反应常温下铁与水不反应,在高温条件下与水蒸气反应:3Fe4H 2O(g) Fe3O44H 2。= = = = =高 温 与酸的反应铁的单质、氧化物及氢氧化物 2酸 化学方程式或现象稀 H2SO4 FeH 2SO4=FeSO4H 2Fe 不足 Fe4HNO 3=Fe(NO3)3NO2H 2O稀 HNO3Fe 过量 3Fe8HNO 3=3Fe(NO3)22NO4H 2O浓 HNO3、浓 H2SO4常温下钝化与某些盐溶液 CuSO4、FeCl 3的反应与
3、 CuSO4溶液反应的离子方程式:FeCu 2 =Fe2 Cu。与 FeCl3溶液反应的离子方程式:2Fe 3 Fe= =3Fe2 。2铁的氧化物化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4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 不溶于水铁的化合价 2 3 2、3与 H 反应的离子方程式FeO2H =Fe2 H 2OFe2O36H =2Fe3 3H 2OFe3O48H =Fe2 2Fe 3 4H 2O3铁的氢氧化物化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3色态 白色固体 红褐色固体与盐酸反应 Fe(OH)22H =Fe2 2H 2O Fe(OH)33H =Fe3
4、3H 2O受热分解 2Fe(OH)3 Fe2O33H 2O= = = = = 制法可溶性亚铁盐与碱(如 NaOH 溶液)反应:Fe 2 2OH =Fe(OH)2可溶性铁盐与碱(如 NaOH 溶液)反应:Fe3 3OH = Fe(OH)3二者的关系空气中,Fe(OH) 2能够迅速地被氧气氧化成 Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,化学方程式为 4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)3知能深化扫盲点提能点 一 Fe 与稀 HNO3反应产物的判断(1)当稀 HNO3过量时反应原理:Fe4HNO 3=Fe(NO3)3NO2H 2O,铁元素的存在形式为 Fe3 ,铁元
5、素的3价态为3 价。(2)当 Fe 过量时反应原理:Fe 与稀 HNO3反应生成 Fe(NO3)3,生成的 Fe(NO3)3与 Fe 反应生成 Fe(NO3)2。Fe4HNO 3=Fe(NO3)3NO2H 2O,2Fe(NO3)3Fe= =3Fe(NO3)2。总反应:3Fe8HNO 3=3Fe(NO3)22NO4H 2O,铁元素的存在形式为 Fe2 ,铁元素的价态为2 价。(3)当 时14 n Fen HNO3 38铁元素的存在形式为 Fe2 和 Fe3 ,铁元素的价态为2、3 价。可以用数轴表示:总之,Fe 与 HNO3、Cl 2、Br 2等强氧化剂反应时,氧化剂的量不管是否过量,总是先生成
6、 Fe3 ,然后 Fe3 再与 Fe 反应生成 Fe2 。对点练1.在一定量的稀 HNO3中慢慢加入铁粉,得到的 Fe2 的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。Fe 3 Fe 2 Fe、Fe 2 Fe 2 、Fe 3(1)AB 段铁元素以_形式存在。(2)BC 段铁元素以_形式存在。(3)CD 段铁元素以_形式存在。解析:向稀 HNO3中加入铁粉,开始时稀 HNO3过量应生成 Fe3 ,随加入铁粉量的增加,HNO3反应完全后,发生反应 2Fe3 Fe= =3Fe2 ,最后全部转化为 Fe2 。答案:(1) (2) (3)提能点 二
7、 制备 FeOH 2(1)注意事项Fe(OH)2具有还原性,易被空气中的 O2氧化为 Fe(OH)3。实验室制备 Fe(OH)2并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成功的关键有以下两点:溶液中不含 Fe3 和 O2等氧化性物质;制备过程中,保证生成的 Fe(OH)2在密闭隔绝空气的体系中。4(2)制备 Fe(OH)2常用的 3 种方法方法 1:有机覆盖层法将吸有 NaOH 溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用 CCl4),以防止空气与 Fe(OH)2接触发生反应,如图所示方法 2:还原性气体保护法 用 H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与 NaOH 溶液混合,
8、这样可长时间观察到白色沉淀,如图所示方法 3:电解法用铁作阳极,电解 NaCl(或 NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯或煤油,如图所示对点练2(1)下列各图示中,能较长时间观察到 Fe(OH)2白色沉淀的是_。(2)用下列方法可制得白色的 Fe(OH)2沉淀:用不含 Fe3 的 FeSO4溶液与用不含 O2的蒸馏水配制的 NaOH 溶液反应制备。用硫酸亚铁晶体配制上述 FeSO4溶液时还需加入_。除去蒸馏水中溶解的 O2常采用_的方法。生成白色 Fe(OH)2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_。解析:(1)
9、因为 Fe(OH)2在空气中容易被氧化为红褐色的 Fe(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。、原理相同,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Fe2 ,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5较长时间看到白色沉淀。(2)Fe 2 易水解,要加入稀硫酸防止其水解;Fe 2 易被空气中的 O2氧化,要加 Fe 粉防止 Fe2 被氧化。气体的溶解度随温度升高而降低,所以
10、煮沸后的水中溶解的 O2较少。答案:(1) (2)稀硫酸、铁屑 煮沸 避免生成的 Fe(OH)2沉淀接触O2题点全练过高考题点一 铁及其化合物的性质1下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )A铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态存在B铁在纯氧中燃烧或在氯气中燃烧所得产物中铁的化合价均为3 价C工业上可用铁质容器储存浓硝酸和浓硫酸,原因是铁在常温下与两种酸不反应D工业上用 CO 在高温条件下还原含 Fe2O3的铁矿石炼铁解析:选 D 自然界中有少量铁以单质形式存在(如陨铁),A 错;铁在纯氧中燃烧产物是 Fe3O4,其中铁的化合价有2 价和3 价两种价态,B 错;铁在常温下遇浓硫
11、酸或浓硝酸钝化,形成了致密的氧化膜隔绝铁与酸的接触,C 项错。2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( )AFe(OH) 3 Fe 2O3 BFe(OH) 2 Fe 2O3CFe(OH) 2 Fe(OH) 3 DFe(OH) 2 FeO解析:选 B 铁与稀硫酸反应生成 FeSO4,再与过量氨水反应生成白色沉淀 Fe(OH)2,在空气中加热 Fe(OH)2,铁元素被氧化为3 价,最后所得红棕色残渣为 Fe2O3。3(2019南京高中联考)在通风橱中进行下列实验:步骤现象Fe 表面产生大量
12、无色气泡,液面上方变为红棕色Fe 表面产生少量红棕色气泡后,迅速停止Fe、Cu 接触后,其表面均产生红棕色气泡下列说法不正确的是( )A中气体由无色变红棕色的化学方程式:2NOO 2=2NO2B中的现象说明 Fe 表面形成致密的氧化层,阻止 Fe 进一步反应C对比、中现象,说明稀 HNO3的氧化性强于浓 HNO3D针对中现象,在 Fe、Cu 之间连接电流计,可判断 Fe 是否被氧化解析:选 C A 项,铁放入稀 HNO3中发生反应 Fe4HNO 3=Fe(NO3)3NO2H 2O,NO6逸出,遇到 O2生成 NO2,气体由无色变为红棕色;B 项,铁放入浓 HNO3中,在常温下会钝化,即在 Fe
13、 表面形成致密的氧化层,阻止 Fe 进一步反应;C 项,浓 HNO3的氧化性强于稀HNO3;D 项,在铁、铜之间加一个电流计,根据电子的流向,可判断铁是否被氧化。若电子由铁移动到铜,则铁被氧化。题点二 用守恒思想判断氧化物的组成4铁的常见化合价有2 价和3 价。据研究,铁在浓 HNO3中发生钝化时,可生成一种化学式为 Fe8O11的化合物,它可以看作由 FeO 和 Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为( )AFeO3Fe 2O3 B2FeO3Fe 2O3CFeO2Fe 2O3 D2FeOFe 2O3解析:选 B 化合物 Fe8O11可以看作由 FeO 和 Fe2O3组成的复杂氧化物,
14、设化学式为nFeOmFe2O3,则Error!解得 n2, m3,该化合物可以表示为 2FeO3Fe2O3。5一定质量的某铁的氧化物 FexOy,与足量的 4 molL1 硝酸溶液充分反应,消耗硝酸溶液 700 mL,生成 2.24 L NO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为( )AFeO BFe 2O3CFe 3O4 DFe 4O5解析:选 C 铁的氧化物 FexOy与足量的 4 molL1 硝酸溶液充分反应,生成 Fe(NO3)3,硝酸被还原生成 NO,NO 的物质的量为 0.1 mol,根据氮原子守恒,2.24 L22.4 Lmol 13nFe(NO3)3 n(NO) n(HNO3)
15、,故 3nFe(NO3)30.1 mol0.7 L4 molL1 ,解得nFe(NO3)30.9 mol,令氧化物 FexOy中 Fe 元素的平均化合价为 a,根据得失电子守恒,则 0.9 mol(3 a)0.1 mol(52),解得 a ,由化合物中正负化合价代数和为 0 可83得 x2 y,则 x y34,故该氧化物的化学式为 Fe3O4。83教材基础自热身1亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐含有 Fe2 的溶液,呈浅绿色,既有氧化性,又有还原性。铁盐、亚铁盐的化学性质 铁及其化合物的综合应用7氧化性:Fe 2 与 Zn 反应的离子方程式:ZnFe 2 =FeZn 2 。还原性:Fe 2 与 Cl2
16、反应的离子方程式:2Fe2 Cl 2=2Fe3 2Cl 。Fe2 在酸性条件下被 H2O2氧化的离子方程式:2Fe2 2H H 2O2=2Fe3 2H 2O。(2)铁盐氧化性:含 Fe3 的溶液,呈黄色,Fe 3 具有较强的氧化性。Fe 3 与 Cu、I 反应的离子方程式:2Fe3 Cu= =Cu2 2Fe 2 ,2Fe3 2I =2Fe2 I 2。特性:含有 Fe3 的盐溶液遇到 KSCN 时变成血红色。FeCl 3易水解:将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为 FeCl33H 2OFe(OH)3(胶体)3HCl。= = = = = (3)Fe2 、Fe 3 的相互转化Fe2 Fe3
17、强 氧 化 剂 , 如 HNO3 还 原 剂 , 如 Fe上述转化中标号反应的离子方程式:3Fe 2 4H NO =3Fe3 NO2H 2O; 32Fe 3 Fe= =3Fe2 。2Fe 2 、Fe 3 的检验(1)Fe2 的检验方法 1 无现象 溶液变红色,证明含有样 品 溶 液 滴 加 KSCN溶 液 滴 加 氯 水 或 双 氧 水Fe2方法 2 产生白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,样 品 溶 液 加 入 氢 氧 化 钠 溶 液 最终变为红褐色,证明有 Fe2方法 3 生成蓝色沉淀,证明有 Fe2样 品 溶 液 加 入 K3Fe CN 6溶 液 (2)Fe3 的检验方法 1 溶液变红色,证明
18、含有 Fe3样 品 溶 液 滴 加 KSCN溶 液 方法 2 产生红褐色沉淀,证明有 Fe3 存样 品 溶 液 加 入 氢 氧 化 钠 溶 液 在(3)含 Fe2 、Fe 3 的混合溶液中 Fe3 、Fe 2 的检验8方法 1:混合溶液 溶液变红色,说明含有 Fe3 滴 加 KSCN溶 液 Fe3的检验 方法 2:混合溶液 试纸变蓝色,说明含有 Fe3 淀 粉 KI试 纸 方法 1:混合溶液 酸性 KMnO4溶液紫红色褪去,说明含有 滴 加 酸 性 KMnO4溶 液Fe2Fe2的检验方法 2:混合溶液 溴水褪色,说明含有 Fe2 滴 加 溴 水 注意 (1)检验 Fe2 时不能先加氯水后加 K
19、SCN 溶液,也不能将加 KSCN 后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化 SCN )。(2)Fe3 、Fe 2 、Cl 同时存在时不能用酸性 KMnO4溶液检验 Fe2 (Cl 能还原酸性KMnO4,有干扰)。3Fe 2 、Fe 3 的除杂问题主要成分 杂质 除杂方法FeCl3(aq) FeCl2(aq) 加入氯水或 H2O2FeCl2(aq) FeCl3(aq) 加过量铁粉后过滤FeCl2(aq) CuCl2(aq) 加过量铁粉后过滤知能深化扫盲点1 “铁三角”的转化2 “铁三角”的应用(1)判断离子共存与 Fe2 不共存的离子 NO (H )、ClO 、MnO (H ) 3
20、 4与 Fe3 不共存的离子 S2 、I 、SO _23与 Fe2 、Fe 3 不共存的离子 HCO 、CO _等水解相互促进的离子 3 23(2)盐溶液的配制与保存Fe2 的溶液 加少量铁粉,防止 Fe2 被氧化9加少量相应的酸,防止 Fe2 水解Fe3 的溶液 加少量相应的酸,防止 Fe3 水解(3)物质的制备制备无水 FeCl3 在 HCl 气流中加热蒸干 FeCl3溶液制备 Fe(OH)3胶体向沸水中加入饱和 FeCl3溶液并煮沸至溶液呈红褐色,停止加热对点练用 FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜,所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是( )A若无固体剩余,则溶液中
21、一定有 Fe3B若有固体存在,则溶液中一定有 Fe2C若溶液中有 Cu2 ,则一定没有固体析出D若溶液中有 Fe2 ,则一定有 Cu 析出解析:选 B 若无固体剩余,说明铜全部以 Cu2 形式存在,加入的铁粉完全反应,溶液中一定含有 Fe2 ,可能含有 Fe3 ,A 错误;若有固体存在,固体中一定有铜,可能有铁,溶液中一定含有 Fe2 ,B 正确;若溶液中有 Cu2 ,有可能加入铁粉的量少,只有部分 Cu2与 Fe 反应,所以可能有固体析出,C 错误;当加入的铁粉较少时,只发生Fe2Fe 3 =3Fe2 时,不会有铜析出,D 错误。题点全练过高考题点一 铁盐、亚铁盐的性质1下列关于 Fe2(S
22、O4)3溶液的叙述正确的是( )A该溶液中,K 、Fe 2 、I 、Br 可以大量共存B用该溶液溶解一定量铜粉,向所得溶液中再加入铁粉,若溶液中有 Cu2 ,则一定没有固体析出C将该溶液蒸干,得到的固体中混有氢氧化铁D100 mL 0.1 molL 1 该溶液和足量的 Zn 充分反应,生成 1.12 g Fe解析:选 D A 项,该溶液中,Fe 3 与 I 不能大量共存,错误;B 项,用该溶液溶解一定量铜粉,向所得溶液中再加入铁粉,若溶液中有 Cu2 ,可能是 Cu2 未参加反应,也可能是 Cu2 部分参加反应,可能有固体铜析出,错误;C 项,由于硫酸难挥发,将该溶液蒸干得到固体 Fe2(SO
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- 江苏 专版 2020 高考 化学 一轮 复习 专题 第九 及其 化合物 讲义 解析 DOC
