铁铜及其重要化合物高三一轮复习上课ppt课件.ppt

第三章金属元素及其化合物 第三节铁铜及其化合物 1 考纲要求1 掌握Fe在周期表中的位置 结构特点 主要化学性质2 掌握铁的氧化物 氢氧化物的主要性质3 掌握Fe Fe2 Fe3 的相互转化 并能正确写出有关的氧化还原反应的离子方程式4 掌握Fe2 Fe3 的检验方法5 了解炼铁和炼钢的原理6 了解铜及其重要化合物的性质 2 铁 铜在自然界中的存在 自然界中 铁和铜主要以 填 游离态 或 化合态 形式存在 也有少量的铁 铜单质存在 其中铁单质主要只存在于 中 化合态 陨铁 天石 含有铁的矿石主要有哪些 含有铜的矿石主要哪些 你知道吗 3 常见的铁矿石 磁铁矿 Fe3O4 赤铁矿 Fe2O3 褐铁矿 Fe2O3 nH2O 黄铁矿 FeS2 菱铁矿FeCO3 铁和铜的获取和应用 4 常见的铜矿石 黄铜矿 CuFeS2 蓝铜矿 Cu3 CO3 2 OH 2 孔雀石 Cu2 OH 2CO3 毛赤铜矿 Cu2O 斑铜矿Cu5FeS4 辉铜矿Cu S 5 铁 铜的物理性质 1 铁的物理性质 铁是一种可以被磁铁吸引的银白色金属 质软 有良好的导电 导热性 延展性 纯铁具有良好的抗腐蚀性 2 铜的物理性质 铜具有与众不同的紫红色 质软 具有良好的导电 比铁强 仅次于银 导热性 延展性 6 思考 1 铁在地壳中的含量 2 Fe Fe2 Fe3 的结构特点 3 铁在周期表中的位置 O Si Al Fe Ca 第四周期 族 单质铁 铁原子结构示意图 一 铁的位置及原子结构 7 8 第四周期第VIII族 还原性金属性 Fe 14 2 9 二 铁的化学性质 铁是比较活泼的金属单质 在化学反应中通常作还原剂 体现比较强的还原性 纯净的铁有抗腐蚀性 铁的显价规律 Fe Fe2 Fe3 Fe3O4 弱氧化剂 S H I2 Cu2 强氧化剂 Cl2 Br2 HNO3 浓H2SO4 O2水蒸气 Fe表现还原性 Fe3 比Fe2 稳定 10 1 铁与强氧化剂反应 Fe 4HNO3 稀 Fe NO3 3 NO 2H2O a 铁与氯气 硝酸 浓硫酸等强氧化剂反应可显 3价 b 常温下 铁遇浓硫酸和浓硝酸钝化 3 3 2Fe 6H2SO4 Fe2 SO4 3 3SO2 6H2O 热浓硫酸 但是 3Fe 过量 8HNO3 稀 3Fe NO3 2 2NO 4H2O 2 11 2 铁与弱氧化剂反应 Fe 2H Fe2 H2 稀HCl或稀H2SO4 2 Fe Cu2 Cu Fe2 与盐的反应 2 Fe 2Fe3 3Fe2 2 Fe3 的氧化性 a 铁与H Cu2 Fe3 等弱氧化剂反应可显 2价 3Fe 过量 8HNO3 稀 3Fe NO3 2 2NO 4H2O b Fe与过量HNO3 Fe3 Fe与少量HNO3 Fe2 2 12 4 与水的反应 对比 2Na 2H2O 2NaOH H2 3 与氧气反应 纯氧气 13 14 1 下列关于Fe的叙述正确的是 A 铁能被磁铁吸引 但纯铁易锈蚀B 人体内的血红蛋白中含有铁元素C 铁位于周期表中第四周期第 B族D 铁能在O2中剧烈燃烧 但不能在水蒸气中燃烧E 铁与HNO3反应的产物只能是Fe NO3 3 BD 2 向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉 反应结束后 下列结论不可能出现的是 A 烧杯中有铜无铁B 烧杯中有铁无铜C 烧杯中铁 铜都有D 烧杯中铁 铜都无 B 15 1 将铁屑溶于过量盐酸后 再加入下列物质 会有三价铁生成的是 A 硫酸B 氯水C 硝酸锌D 氯化铜 BC 2 清洗盛放过浓硫酸的铁桶时 为什么要远离火源 Fe H2SO4 FeSO4 H2 16 3 将铁粉撒入下列溶液中充分反应后 溶液的质量增加但无气体放出的是 A CuCl2B HClC 浓HNO3D FeCl3 4 一根质量为10g的铁钉 投入一定浓度的CuSO4溶液中 过一段时间后取出铁钉 洗净干燥后称其质量为11g 请计算生成的Cu的质量为多少 差量法 D 17 解 设生成的Cu的质量为x Fe CuSO4 FeSO4 Cu m56g64g8gx11g 10g 64g 8g x 1g解得 x 8g答 生成的Cu的质量为8g 18 1 铁的氧化物 三 铁的重要化合物 化学式 化学名 俗名 色态 溶解性 化合价 FeO Fe3O4 Fe2O3 氧化亚铁 四氧化三铁 三氧化二铁 磁性氧化铁 铁红 黑色粉末 黑色晶体 红棕色粉末 难溶于水 难溶于水 难溶于水 2 3 2 1 3 3 2 3 19 与H 反应 氧化还原性 FeO 2H Fe2 H2O Fe3O4 8H Fe2 2Fe3 4H2O Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 被还原 高温下 C H2 CO Al 被氧化 O2 HNO3 浓H2SO4 被还原 高温下 C H2 CO Al 被还原 高温下 C H2 CO Al 被氧化 HNO3等 20 请同学们写出铁的三种氧化物与稀硝酸反应的化学方程式 3FeO 10HNO3 3Fe NO3 3 NO 5H2OFe2O3 6HNO3 2Fe NO3 3 3H2O3Fe3O4 28HNO3 9Fe NO3 3 NO 14H2O 21 2 铁的氢氧化物性质比较 白色絮状 不溶于水 红褐色胶状 不溶于水 Fe OH 3 Fe OH 2 22 Fe OH 3 3H Fe3 3H2O2Fe OH 3 Fe2O3 3H2O Fe OH 2 2H Fe2 2H2O 1 弱碱性2 还原性3 不稳定性 1 弱碱性2 热不稳定性 受热易分解 沉淀颜色由白色 灰绿色 红褐色 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 可溶性碱与亚铁盐溶液反应Fe2 2OH Fe OH 2 可溶性碱与铁盐溶液反应Fe3 3OH Fe OH 3 23 对比 溶液中生成红褐色沉淀 白色絮状沉淀 迅速变为灰绿色 最后变为红褐色 FeCl3 3NaOH Fe OH 3 3NaCl 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 FeSO4 2NaOH Fe OH 2 Na2SO4 Fe3 3OH Fe OH 3 Fe2 2OH Fe OH 2 24 25 1 下列几种类推的结论中正确的是 D 26 思考1 制取Fe OH 2并使之能久存 可采取的操作 加入一些植物油 溶解FeSO4配成溶液 把蒸馏水加热煮沸并密封冷却 加入少量铁屑 加入少量CCl4 向FeSO4溶液中滴入足量氨水 把盛有氨水的滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水 其中必须进行的操作及其正确顺序是 A B C D 专题Fe OH 2制备 B 27 方法一 直接滴加法 28 方法二 微型混合法 1 将右边注射器中的NaOH溶液推入左边注射器 可观察到的现象是 2 若拔去连接管 将有白色沉淀的注射器抽入空气 振荡 则可观察到的现象是 有白色絮状沉淀生成 白色沉淀迅速转变为灰绿色 最后变为红褐色 其化学方程式为 4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 29 方法三 集气排液法 如何操作才可制备较纯的Fe OH 2 30 右图中 当容器A中的反应开始后 若分别进行下列操作 请回答有关问题 1 若弹簧夹C打开 B容器中有什么现象 容器B中的导管口有气泡冒出 容器A中溶液进入容器B有白色沉淀生成 沉淀迅速变为灰绿色 最后变为红褐色 2NaOH FeSO4 Fe OH 2 Na2SO4 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 2 若弹簧夹C一直关闭 容器A中的反应还在进行时 B容器中有什么现象发生 写出B容器中有关化学方程式 31 开始时容器B中的导管口有气泡冒出 弹簧夹关闭后容器A中溶液进入容器B 有白色沉淀生成 3 若先打开弹簧夹C一段时间 容器A中的反应还在进行时 再关闭弹簧夹C一会儿 B容器中有什么现象发生 32 方法四 电解法 如何设计电化学装置制备较纯的Fe OH 2 33 由于Fe OH 2极易被氧化 所以通常用电解法制纯净的Fe OH 2 两电极的材料分别为石墨和铁 如图所示 1 a电极材料为 电极反应式为 2 电解液c可以是 填编号 A 纯水B NaCl溶液C NaOH溶液D CuCl2溶液3 d为苯 其作用为 在加入苯之前 对c应作何简单处理 4 若c为Na2SO4溶液 当看到白色沉淀后 再反接电源 除看到冒气泡外 另一明显现象是 Fe Fe 2e Fe2 BC 隔绝氧气 防氧化 加热一段时间 赶走溶解的氧气 白色沉淀 灰绿色 红褐色 34 1 由于Fe OH 2在空气中易被氧化 同学们为了观察到白色的Fe OH 2固体想了很多方法 甲同学 在如图所示的装置中 用NaOH溶液 铁屑 稀H2SO4等制备 1 在试管I里加入的试剂是 2 II中的试剂加入前应如何处理 3 为了制得白色Fe OH 2沉淀 在试管I和II中加入试剂 打开止水夹 塞紧塞子后的实验步骤是 稀H2SO4和铁屑 煮沸 稍等片刻后关闭止水夹 练习题 35 乙同学 只是将甲同学所用药品中的铁屑改为FeS固体 其余都与甲相同 已知FeS H2SO4 FeSO4 H2S 5 对乙同学的这一改变请你作出评价 反应中生成的H2S也能防止Fe OH 2被氧化 白色沉淀能存在较长时间 但易产生空气污染 4 这样生成的Fe OH 2沉淀能较长时间保持白色 其理由是 试管 中反应生成的H2充满了试管 和试管 且外界空气不易进入 36 绿矾 FeSO4 7H2O 制法 铁屑加稀硫酸 浓缩 冷却 绿色晶体 用途 分析化学上常用作还原剂 制蓝黑墨水 染料 杀虫剂等 三氯化铁 FeCl3 制法 铁屑与氯气直接反应 2Fe 3Cl2 2FeCl3或Fe HCl再通Cl2 浓缩 冷却 FeCl3 6H2O问1 向FeCl3溶液中投入镁粉 可能发生的反应 问2 Fe3 能使淀粉 KI试纸变蓝 写出反应离子方程式 3 亚铁盐和铁盐 37 Fe3 的氧化性 Fe2 的还原性 Fe3 Fe2 2FeCl3 Fe 3FeCl2 氧化剂 还原剂 Fe2 Fe3 2FeCl2 Cl2 2FeCl3 还原剂 氧化剂 38 4 Fe2 Fe3 的检验 Fe2 1 先加硫氰酸钾溶液 无明显现象 再加氯水 溶液呈血红色 氯水和硫氰酸钾溶液 2 氢氧化钠溶液 加氢氧化钠溶液 生成白色沉淀 迅速变成灰绿色 最终变为红褐色 3 观察法 浅绿色溶液 39 Fe3 1 2 硫氰酸钾溶液 溶液呈血红色 氢氧化钠溶液 红褐色沉淀 3 苯酚溶液 溶液显紫色 4 观察法 棕黄色溶液 注意 1 生成Fe SCN 3是血红色溶液 不是沉淀 2 Fe3 与SCN 因能发生络合反应而不能共存 40 5 利用Fe3 的氧化性 有关离子反应方程式 2Fe3 Cu2Fe2 Cu2 41 有关离子反应方程式 2Fe3 2I 2Fe2 I2 42 6 利用Fe2 的还原性 有关离子反应方程式 2Fe2 Br22Fe3 2Br 43 使用强氧化剂 Cl2 Br2 HNO3 MnO4 H2O2 浓H2SO4 可将Fe2 Fe3 5 Fe2 和Fe3 的相互转变 1 Fe2 Fe3 44 2 Fe3 Fe2 使用还原剂可将Fe3 Fe2 若 中将铁粉改为锌粉 结果又将如何 写出有关的离子反应方程式 45 6 有关Fe2 Fe3 的性质及之间的转化经常应用在以下几个方面 1 判断离子共存 Fe2 Fe3 均水解 与等因水解相互促进在溶液中不能大量共存 Fe3 与S2 I HS Fe2 与 H ClO H 在溶液中因氧化还原反应不能大量共存 46 2 有关Fe2 Fe3 的性质及之间的转化经常应用在以下几个方面 2 盐溶液的配制与保存 Fe2 的盐溶液 加少量铁粉 防止Fe2 被氧化 加少量相应的酸 防止Fe2 水解 Fe3 的盐溶液 加少量相应的酸防止Fe3 水解 47 加Fe粉 过滤 加氯水或H2O2 加Fe粉 过滤 48 小结 Fe2 Fe3 的性质Fe2 既有氧化性又有还原性 主要表现还原性 Fe3 具有较强氧化性 Fe2 Fe3 较强氧化剂 较强还原剂 49 四 铁的冶炼 原料 C O2 CO2 CO2 C CO CO Fe2O3 Fe CO2 设备 高炉 铁矿石 焦碳 空气 石灰石等 原理 制备还原剂 氧化还原 产物 生铁 除碳 钢 50 Fe Fe2 Fe3 弱氧化剂 H Cu2 S I2 Fe3 等 强氧化剂 Cl2 Br2 HNO3等 Cl2 Br2 HNO3 O2等 Zn Fe Cu HI等 Zn H2 Al C等 Zn CO Al等 铁三角 51 1 FeFe2 弱氧化剂 H Cu2 S I2 Fe3 等 Fe 2H Fe2 H2 Fe Cu2 Fe2 Cu Fe S FeS Fe I2 FeI2 Fe 2Fe3 3Fe2 2 FeFe3 强氧化剂 Cl2 Br2 KMnO4 HNO3等 2Fe 3Cl2 2FeCl3 2Fe 3Br2 2FeBr3 Fe 4HNO3 稀 Fe NO3 3 NO 2H2O2Fe 6H2SO4 浓 Fe2 SO4 3 3SO2 6H2O5Fe 3MnO4 24H 5Fe3 3Mn2 12H2O 52 3 Fe2 Fe3 Cl2 Br2 KMnO4 HNO3 O2等 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 2Fe2 Br2 2Fe3 2Br 5Fe2 MnO4 8H 5Fe3 Mn2 4H2O3Fe2 4H NO3 Fe3 NO 2H2O 4 Fe3 Fe2 Zn Fe Cu H2S HI SO2 2Fe3 Zn 不足 2Fe2 Zn2 2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 2Fe3 H2S 2Fe2 2H S 2Fe3 2HI 2Fe2 2H I22Fe3 SO2 2H2O 2Fe2 4H SO42 53 5 Fe2 Fe Zn H2 Al C CO等 Fe2 Zn Fe Zn2 FeO H2 Fe H2O3FeO 2Al 3Fe Al2O32FeO C Fe CO2 高温 高温 高温 6 Fe3 Fe Zn CO Al等 2Fe3 3Zn 过量 2Fe 3Zn2 Fe2O3 3CO 2Fe 3CO2Fe2O3 2Al 2Fe Al2O3 高温 高温 54 1 将Fe投入过量盐酸中 再加入下列物质 会有三价铁生成的是 A H2SO4B 氯水C Zn NO3 2D CuCl2 BC 2 14gFe粉完全溶于1L某稀硝酸中 恰好完全反应 放出NO气体后 得到1L溶液 所得溶液比原稀硝酸增重8g 则 所得溶液中金属离子的物质的量浓度 稀硝酸的物质的量浓度 提示 本题关键是Fe价态的确定 生成NO 14g 8g 6g 合0 2mol 共得到0 6mol电子由电子守恒判断Fe价态 同时有 2 3价 c Fe2 0 15mol L c Fe3 0 1mol L 作氧化剂的硝酸为0 2mol 作酸的硝酸有 0 15 2 0 1 3 mol 所以c HNO3 0 8mol L 55 元素周期表 铜在周期表中的位置及其原子结构 29Cu铜3s23p63d104s1 56 1 在周期表中位置 第周期族 四 B 原子结构示意图 五 铜及其化合物 价态 1 不稳定 2 稳定 57 颜色 红色 紫红色 金属 质软 密度 8 92g cm3 熔点 1083OC沸点 2582OC导电性 热和电的良导体 仅次于Ag 2 物理性质 3 存在 游离态 自然铜 化合态 黄铜矿CuFeS2 辉铜矿Cu2S赤铜矿Cu2O 蓝铜矿2CuCO3 Cu OH 2 58 4 铜的冶炼 Fe Cu2 Fe2 Cu 氧化还原反应置换反应 氧化剂 还原剂 高温炼铜 原料 黄铜矿 Cu2 还原反应 Fe氧化反应 湿法炼铜 古代 电解 精铜 含量99 95 99 98 粗铜 59 1 与非金属反应 加热条件下 Cu Cl2 CuCl2 点燃 棕色的烟 溶于水 Cu O2 2CuO 黑色 2Cu S Cu2S 黑色 2 与酸反应 5 化学性质 点燃 Cu 2H2SO4 浓 CuSO4 SO2 H2OCu 4HNO3 浓 Cu NO3 2 2NO2 2H2O3Cu 8HNO3 稀 3Cu NO3 2 2NO 4H2O 加热 60 3 与盐溶液的反应 2FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl22FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2Cu 2AgNO3 Cu NO3 2 2Ag2Cu O2 CO2 H2O Cu2 OH 2CO3 加热 小结 a 铜与非氧化性酸 如盐酸 稀硫酸等 不反应 b 铜与强氧化性酸 如浓硫酸 硝酸等 能反应 但不生成氢气 61 6 铜的化合物 CuOCu2OCu OH 2CuSO4CuSO4 5H2O黑色红色蓝色白色蓝色晶体 62 三 铜的重要化合物 1 CuOCu2O 黑色 砖红色 2 Cu2 OH 2CO3铜绿 3 CuSO4及CuSO4 5H2O 硫酸铜晶体 CuSO4 5H2O 俗名胆矾或蓝矾 白色 蓝色 用来检验水的存在 63 1 氧化物 CuO 黑色 Cu2O 红色 CuO 碱性氧化物 高温分解 氧化性CuO H2SO4 CuSO4 H2O4CuO 2Cu2O O2CuO C CO H2 Cu CO2 CO2 H2O Cu2O 酸性条件下的歧化Cu2O H2SO4 CuSO4 Cu H2O 高温 对比 CuO 2H Cu2 H2OCu2O 2H Cu2 Cu H2O 64 2 氢氧化物 Cu OH 2不溶性弱碱 Cu OH 2 H2SO4 CuSO4 2H2O受热易分解 Cu OH 2 CuO H2O检验醛基 2Cu OH 2 R CHO RCOOH Cu2O 2H2O 3 铜盐胆矾波尔多液 65 弱氧化性新制氢氧化铜悬浊液反应 红色 配制新制的Cu OH 2悬浊液 2ml10 NaOH 2 CuSO44 8滴 蓝色絮状沉淀 0 5ml乙醛 加热 红色沉淀Cu2O Cu2 2OH Cu OH 2 该反应 可用于鉴定 CHO的存在 在碱性环境中进行 CHO与 Ag NH3 2 OH或Cu OH 2均以物质的量比1 2反应 氧化剂 还原剂 66 几种重要的铜化合物及其转化 Cu2 的检验 向CuSO4溶液中滴加NaOH溶液 Cu OH 2沉淀 然后加入浓氨水 再滴加NaOH溶液 四氨合铜离子 深蓝色 的特征颜色 这个实验可以用来检验铜离子的存在 67 Cl2 CuCuCl2 1 铜 1 物理性质 色 不能被磁铁吸引 2 化学性质 紫红 点燃 2Cu O22CuO 2Cu SCu2S 黑 棕黄 68 2 氧化铜和氢氧化铜 CuO Cu OH 2 黑 蓝 69 3 CuSO4 5H2OCuSO4 5H2O为色晶体 俗称 无水CuSO4为白色粉末 遇水变蓝色 生成CuSO4 5H2O 可作为的检验依据 指点迷津 溶液中的Cu2 常为蓝色 浓CuCl2溶液为绿色 稀CuCl2溶液为蓝色 可作为Cu2 的判定依据 如CuSO4溶液为蓝色 Cu2 与碱反应生成蓝色沉淀 Cu OH 2 这是鉴定Cu2 的原理之一 蓝 蓝矾 胆矾 水 70 铜及其化合物的相互转化关系 71 巩固练习 J 1 Fe2 在下列溶液中能大量存在的是 A H2O2B NH4NO3和NaHSO4的混合液C KMnO4溶液D 84 消毒液 NaClO E 新制的氯水F NaOH溶液G 浓氨水H KSCN溶液I Na2CO3溶液J pH 1的硫酸溶液 2 下列有关说法正确的是 A 配制FeCl3溶液应加少许HCl和少许Fe粉B 将饱和的FeCl3溶液滴加到沸水中 会形成红褐色的胶体 蒸干溶液并灼烧 得到Fe2O3C 明矾用于饮用水的净化 FeCl3用于工业净水 铁酸钠 Na2FeO4 也是一种很好的净水剂 D FeCl3溶液加入Zn粉 一定有Fe生成 BC 72 3 向铁 铜组成的混合粉末中加入一定量的稀HNO3 充分反应后剩余金属m1g 再向其中加入一定量的稀H2SO4 充分反应后剩余金属m2g 则 m1 m2之间的关系是 A 一定m1 m2B 可能m1 m2C 一定m1 m2D 可能m1 m2 A 4 在烧制砖瓦时 用粘土做成的坯经过焙烧后 铁的化合物转化成 而制得红色砖瓦 若烘热后期从窑顶向下慢慢浇水 窑内会产生大量的 气体 它们把该红色物质还原成黑色的化合物是 同时还原未烧的碳得青色砖瓦 Fe2O3 COH2 FeOFe3O4 73 5 在如图装置中 用NaOH溶液 铁屑 稀H2SO4等试剂制备 1 在试管 里加入的试剂是 2 在试管 里加入的试剂是 3 为了制得白色Fe OH 2沉淀 在试管 和 中加入试剂 打开止水夹 塞紧塞子后的实验步骤是 4 这样生成的Fe OH 2沉淀能较长时间保持白色 其理由是 稀H2SO4 铁屑 NaOH溶液 检验试管 出口处排出H2的纯度 当排出的氢气纯净时 再夹紧止水夹 试管 中反应生成的H2充满了试管 和 形成还原性环境 且外界O2不易进入 74 6 在Na2CO3溶液中滴加少量FeCl3溶液 可能会看到什么现象 为什么 你能写出有关的离子方程式吗 7 在FeCl3溶液中滴加少量Na2CO3溶液 可能又会看到什么现象 分析原因 8 Na2S也是强碱弱酸盐 它和Na2CO3相似 在Na2S水溶液