(江苏专用)2019版高考化学一轮复习专题3从矿物到基础材料2第二单元铁、铜的获取及应用教案.doc
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1、1第二单元 铁、铜的获取及应用了 解 铁 、 铜 及 其 重 要 化 合 物 的 制 备 方 法 , 掌 握 其 主 要 性 质 及 其 应 用 。铁及其重要化合物的性质知识梳理一、单质铁1物理性质铁具有金属的共性,具有能被磁体吸引的特性。2化学性质(1)与非金属单质的反应(2)与水蒸气的反应3Fe4H 2O(g) Fe3O44H 2= = = = =高 温 (3)与酸、盐的反应钝化二、铁的冶炼1铁元素的存在铁元素在自然界主要以化合态的形式存在,常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为 Fe3O4)、2赤铁矿(主要成分为 Fe2O3)。2炼铁原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石。3完成下列化学方程式(1)一
2、氧化碳的生成:CO 2 CO2、CO 2C 2CO。= = = = =点 燃 = = = = = (2)铁矿石被还原:Fe 2O33CO 2Fe3CO 2。= = = = =高 温 (3)石灰石的作用:CaCO3 CaOCO 2、CaOSiO 2 CaSiO3。= = = = =高 温 = = = = =高 温 三、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 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FeO2H =Fe2H 2OFe2O36H =2Fe33H
3、 2OFe3O48H =Fe2 2Fe3 4H 2O四、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的离子方程式Fe(OH)22H =Fe2 2H 2OFe(OH)33H =Fe3 3H 2O受热分解 2Fe(OH)3= = = = = Fe2O33H 2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应:Fe2 2OH =Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应:Fe3 3OH =Fe(OH)3 二者的关系空气中,Fe(OH) 2能够非常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
4、(OH)3自我检测31判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)铁位于元素周期表中第 4 周期第B 族。( )(2)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。( )(3)将一定量的铁、铜的混合物加入到 100 mL 0.1 molL1 的 FeCl3溶液中,充分反应后,溶液中有固体剩余,则剩余的固体中一定含有铜,可能含有铁。( )(4)Fe 分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。( )(5)氢氧化铁与 HI 溶液仅发生中和反应。( )答案:(1) (2) (3) (4) (5)2将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。A具有较强的还原性(1)Fe2O3 a红褐色 B易被氧化成灰绿色,(2)Fe(O
5、H)2 b红棕色 最终变成红褐色(3)Fe(OH)3 c白色 C制作红色油漆、涂料(4)Fe2 d棕黄色 D受热分解成红棕色粉末(5)Fe3 e浅绿色 E具有较强的氧化性答案:(1)bC (2)cB (3)aD (4)eA(5)dEFe3O4中 2 个 Fe 为3 价,1 个 Fe 为2 价,可表示为 FeOFe2O3,平均价态为 价。83在发生氧化还原反应时,对应价态的铁参与相关反应,如 Fe3O4与 HNO3反应时只有2 价铁被氧化。(2015高考全国卷改编,10,6 分)下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( )选项 实验 现象 结论A将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反
6、应后滴加 KSCN 溶液有气体生成,溶液呈血红色稀硝酸将 Fe 氧化为 Fe3 B将铜粉加入 1.0 molL1 Fe2(SO4)3溶液中溶液变蓝、有黑色固体出现金属铁比铜活泼C 向 FeCl3、CuCl 2的混合溶 溶液中有固体存在 溶液中一定含有 Cu24液中加入铁粉,充分反应D相同质量、相同表面积的纯铁和生铁分别与相同浓度的盐酸反应生铁的反应速率比纯铁快原电池反应能加快化学反应速率解析 A稀硝酸与过量铁粉发生的反应分两步进行,先发生反应:Fe4HNO 3(稀)=Fe(NO3)3NO2H 2O,过量的铁粉再与 Fe(NO3)3发生反应:Fe2Fe(NO 3)3=3Fe(NO3)2,充分反应
7、后滴加 KSCN 溶液,溶液不会变为血红色,实验现象错误,故 A 不正确。B.铜粉与 Fe2(SO4)3溶液发生反应:CuFe 2(SO4)3=CuSO42FeSO 4,实验现象为溶液变蓝色,但是没有黑色固体出现,该实验能说明 Fe3 的氧化性比 Cu2 强,不能说明金属铁比铜活泼,因为铁没有置换出铜单质,故 B 不正确。C.Fe 3 的氧化性比 Cu2 的氧化性强,Fe 先与Fe3 反应生成 Fe2 ,再与 Cu2 反应生成单质 Cu。固体一定含 Cu,可能含 Fe;溶液中一定含 Fe2 ,可能含 Cu2 ,故 C 不正确。D.纯铁和稀盐酸不能构成原电池,生铁中铁、碳、盐酸构成原电池,能加快
8、反应速率,所以生铁反应速率比纯铁快,故 D 正确。答案 D下列物质反应后一定有3 价铁生成的是_。过量的 Fe 与 Cl2加热时发生反应 Fe 与过量稀 H2SO4反应后,再向其中加 KNO3 Fe 与过量的 S 加热时发生反应 Fe(NO 3)2溶液中加少量盐酸 Fe 和 Fe2O3的混合物溶于盐酸中解析:Fe 与 Cl2反应只生成 FeCl3;Fe Fe2 Fe3 ;Fe 与 S 反应只生成 过 量 稀 H2SO4 FeS;Fe 2 Fe3 ;Fe 2O3溶于盐酸生成 Fe3 ,当混合物中 Fe 不足时,溶液中仍有Fe3 ,当 Fe 足量时,溶液中无 Fe3 。答案:分析铁的化合物时的“两
9、分清”1价态要分清(1)要注意单质铁被不同氧化剂氧化时,产物不同。(2)要注意不同价态的化合物所表现的不同的化学性质,如 Fe3 以氧化性为主,Fe 2以还原性为主。2颜色要分清铁的化合物“五颜六色”,一定要记牢:Fe 2 溶液为浅绿色,Fe 3 溶液为棕黄色,Fe(SCN)3溶液为血红色,Fe(OH) 3胶体为红褐色,Fe(OH) 2沉淀在空气中的颜色变化为白色灰绿色红褐色,Fe(OH) 3沉淀为红褐色固体,Fe 2O3为红棕色,Fe 3O4、FeO、FeS 均为黑5色。 题组一 铁及其化合物的性质1下列叙述正确的是( )AFe 与稀 HNO3、稀 H2SO4反应均有气泡产生,说明 Fe 与
10、两种酸均发生置换反应B足量的 Fe 在 Cl2中燃烧生成 FeCl2和 FeCl3CFe 和 Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出DFe 2O3 FeCl3(aq) 无水 FeCl3,在给定的条件下能实现转化 HCl( aq) 解析:选 C。HNO 3具有强氧化性,与 Fe 发生氧化还原反应,产生的气体为 NO,A 项错;铁与 Cl2反应无论量的多少产物都是 FeCl3,B 项错;C 项中 Fe2O3溶解产生 Fe3 恰好将铁单质氧化,因而不能置换出 H2,正确;FeCl 3溶液加热时易水解,D 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
11、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 Fe 3O4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。题组二 有关铁及其化合物的实验探究3下列关于 FeCl3进行的实验,预测正确的是( )选项 实验 预测A 蒸发 FeCl3溶液 得到 FeCl3固体B在 FeCl3、CuCl 2混合液中,加入少量 Fe粉一定有
12、H2产生且有 Cu 析出C 用 FeCl3固体溶于水配制饱和溶液 会有 Fe(OH)3沉淀产生D 在 FeCl3溶液中加入 KHCO3溶液有 CO2产生,但无Fe(OH)3沉淀生成解析:选 C。蒸发 FeCl3溶液可促进 Fe3 水解,由于 HCl 易挥发,最后得到 Fe(OH)3,A 错;混合液中加入 Fe 粉时,不会有 H2产生且 Fe 应先和 Fe3 反应,再与 Cu2 反应,B 错;FeCl 3易水解生成 Fe(OH)3沉淀,C 对;Fe 3 与 HCO 发生水解相互促进的反应,有 3CO2和 Fe(OH)3沉淀生成,D 错。4用下列方法可制得白色的 Fe(OH)2沉淀:用不含 Fe3
13、 的 FeSO4溶液与用不含 O2的蒸馏水配制的 NaOH 溶液反应制备。6(1)用硫酸亚铁晶体配制上述 FeSO4溶液时还需加入_。(2)除去蒸馏水中溶解的 O2常采用_的方法。(3)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_。(4)下列各图示中,能较长时间观察到 Fe(OH)2白色沉淀的是_。解析:(1)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。(2)气体的溶解度随温度升高而降低,所以煮沸后的水中溶解的 O2较少。(4
14、)因为 Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的 Fe(OH)3,即发生 4Fe(OH)2O 22H 2O=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,因而不能较长时间观察到白色沉淀。答案:(1)稀硫酸、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的 Fe(OH)2沉淀接触 O2(4)
15、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 Fe3 和 O2等氧化性物质;7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 Fe3 );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
16、液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。Fe 2 和 Fe3 的性质及其检验方法知识梳理1Fe 2 、Fe 3 的性质及相互转化(1)Fe2 的氧化性和还原性Fe2 处于铁的中间价态,既有氧化性,又有还原性。在中学阶段接触 Fe2 的氧化还原反应中其主要表现还原性,如 Fe2 遇 Br2、Cl 2、H 2O2、NO (H )等均表现还原性。 3(2)Fe3 的氧化性Fe3 处于铁的高价态,表现较强的氧化性,如它能氧化 Fe、Cu、HI、H 2S 等。(3)Fe2 与 Fe3 的相互转化用离子方程式表示下列转化:Fe2 Fe32Fe 2 Cl 2=2Fe3 2Cl ;3
17、Fe 2 4H NO =3Fe3 2H 2ONO; 32Fe 3 Fe= =3Fe2 ;Cu2Fe 3 =Cu2 2Fe 2 。2Fe 2 、Fe 3 的检验(1)Fe2 的检验取出少量被检验的溶液,滴加 KSCN 溶液,无现象,再通入 Cl2,若变成血红色溶液,说明有 Fe2 存在(验证时不能先通氯气)。反应方程式:2Fe 2 Cl 2=2Fe3 2Cl ,Fe 3 3SCN =Fe(SCN)3(血红色)。取出少量被检验的溶液,加入 NaOH 溶液,产生白色絮状沉淀,白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,证明有 Fe2 存在。反应方程式:Fe 2 2OH =Fe(OH)2(白色沉淀),
18、4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)3(红褐色沉淀)。(2)Fe3 的检验8取出少量被检验的溶液,加入 KSCN 溶液,溶液呈血红色,证明有 Fe3 存在。反应方程式:Fe 3 3SCN =Fe(SCN)3(血红色)。取出少量被检验的溶液,加入 NaOH 溶液,产生红褐色沉淀,证明有 Fe3 存在。反应方程式:Fe 3 3OH =Fe(OH)3(红褐色沉淀)。自我检测1为了验证 Fe3 的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是_。解析:CuSO 4与 FeCl3不反应;生成 AgCl 白色沉淀,与 Fe3 无关。答案:2如何除去括号中的杂质:(1)F
19、e2 (Fe3 ):_;(2)FeCl3(FeCl2):_;(3)FeCl2(CuCl2):_;(4)Fe(Al):_;(5)Fe2O3(Al2O3、SiO 2):_。答案:(1)加过量铁粉,过滤 (2)加氯水(或 H2O2) (3)加过量铁粉,过滤 (4)加过量强碱溶液,过滤 (5)加过量强碱溶液,过滤检验 Fe2 和 Fe3 时的注意事项(1)检验 Fe2 时不能先加氯水后加 KSCN 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(新制氯水可以氧化 SCN )。(2)当溶液浓度较稀时,利用观察法或加 NaOH 溶液的方法都不宜检验 Fe2 和 Fe3 的存在。(3)Fe3
20、 、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)。(4)检验 Fe2 、Fe 3 的其他方法检验 Fe2 最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾 K3Fe(CN)6:3Fe 2 2Fe(CN) 63 =Fe3Fe(CN)62(蓝色) 。9检验 Fe3 也可用苯酚(C 6H5OH),在 FeCl3溶液中滴加苯酚,溶液显紫色。(2016高考全国卷,28,15 分)某班同学用如下实验探究 Fe2 、Fe 3 的性质。回答下列问题:(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成 0.1 mol/L 的溶液。在 FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的
21、是_。(2)甲组同学取 2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入 1 滴 KSCN 溶液,溶液变红,说明 Cl2可将 Fe2 氧化。FeCl 2溶液与氯水反应的离子方程式为_。(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在 2 mL FeCl2溶液中先加入 0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和 1 滴 KSCN 溶液,溶液变红,煤油的作用是_。(4)丙组同学取 10 mL 0.1 mol/L KI 溶液,加入 6 mL 0.1 mol/L FeCl3溶液混合。分别取 2 mL 此溶液于 3 支试管中进行如下实验:第一支试管中加入 1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl 4层
22、显紫色;第二支试管中加入 1 滴 K3Fe(CN)6 溶液,生成蓝色沉淀;第三支试管中加入 1 滴 KSCN 溶液,溶液变红。实验检验的离子是_(填离子符号);实验和说明:在 I 过量的情况下,溶液中仍含有_(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为_。(5)丁组同学向盛有 H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的 FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为_;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是_;生成沉淀的原因是_ (用平衡移动原理解释)。解析 (1)Fe 2 具有还原性,FeCl 2溶液易被氧化而变质,配制 FeCl2溶液时加入少量铁屑,目
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