高三化学复习课件(苏教版)铁铜的获取及其应用

铁、铜的获取及应用1.在元素周期表中，铁位于

周期第

族。铁的原子结构示意图为，在化学反应中能失去

个或

个电子而呈现

价、

价。铁在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝，居第四位。第4Ⅷ＋2＋323(2)Fe与稀盐酸：

Fe与CuSO4溶液：

Fe与FeCl3溶液：

Fe与水蒸气：

Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑Fe＋CuSO4===FeSO4＋CuFe＋2FeCl3===3FeCl23Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H23．铁的氧化物主要有FeO、Fe2O3、Fe3O4，其中具有磁性的是

；红棕色粉末，可用作油漆颜料的是

。完成下列化学方程式：(1)FeO在空气中加热：

(2)FeO和稀H2SO4反应：

(3)Fe2O3和稀H2SO4反应：

Fe3O4Fe2O34FeO＋O22Fe2O3FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2OFe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O4．铁的氢氧化物有

。铁的低价氢氧化物的颜色是

，

溶于水(难、易)，暴露在空气中会发生反应

。铁的高价氢氧化物呈

色，

溶于水，溶于盐酸的化学方程式为：

。Fe(OH)2、Fe(OH)3白色难4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3红褐难Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O5．Fe2＋和Fe3＋在水溶液中的颜色分别是

和

。为使Fe2＋转化为Fe3＋，可使用

剂，常见的有

等。要实现Fe3＋―→Fe2＋，可使用

剂，常用的物质有

等。浅绿色棕黄色氧化Cl2、KMnO4还原I－、Fe6．Fe3＋的鉴别(1)Fe3＋加入强碱溶液或氨水生成特有的红褐色沉淀。Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4＋，而Fe2＋加入强碱先出现

色沉淀，迅速转变为

色，最后变为

色沉淀。(2)Fe3＋中加入KSCN溶液，生成特有的

色溶液，而Fe2＋无明显现象。白灰绿红褐血红7．铁的冶炼1.铜是硬度较小的

色金属，具有良好的延展性、导热性，因其具有良好的导电性，在电器和电子工业中主要用于制造电线、通信电缆等。2．铜的化学性质(1)常温下铜在干燥的空气里性质稳定，但在潮湿的空气里易被腐蚀，在其表面生成一层绿色的铜锈：2Cu＋O2＋H2O＋CO2===

。紫红Cu2(OH)2CO3(2)在加热或点燃条件下，能与许多非金属反应2Cu＋O2

2Cu＋S

Cu＋Cl2

(3)与氧化性酸反应Cu＋4HNO3(浓)===

3Cu＋8HNO3(稀)===

Cu＋2H2SO4(浓)

2CuOCu2SCuCl2KCu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCuSO4＋SO2↑＋2H2O

(4)铜及其化合物之间的转化常伴有颜色变化蓝

黑

黑

红

蓝

白

3．合金(1)定义：一种金属跟另一种或几种金属(或非金属)，在一定温度下熔合在一起形成的具有金属特性的固体混合物就是合金，它们的性能往往优于纯金属。(2)特性(优点)：①合金的硬度比它的各成分金属的硬度大；②合金的熔点比它的各成分的熔点低。1．Fe2＋与Fe3＋的相互转化Fe2＋既有氧化性又有还原性，但主要表现为还原性，当遇到较强氧化剂时，转化为Fe3＋。Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原性较强的物质还原为Fe2＋。2FeCl2＋Cl2===2FeCl3(溶液由浅绿色变为棕黄色)2FeBr2＋3Cl2(过量)===2FeCl3＋2Br22FeCl3＋H2S===S↓＋2FeCl2＋2HCl2FeCl3＋2KI===I2＋2FeCl2＋2KCl2FeCl3＋Fe===3FeCl22FeCl3＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2FeCl2＋2HClFe、Fe2＋、Fe3＋的相互转化关系如下图所示。2．Fe3＋的颜色变化规律(1)在FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液，溶液呈红色。(2)石蕊试液滴入FeCl3溶液中呈红色(FeCl3水解，溶液显酸性)。(3)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，溶液呈红褐色[FeCl3水解生成Fe(OH)3胶体]。(4)FeCl3溶液与NaOH溶液混合，产生红褐色沉淀。(5)NaHCO3与FeCl3两溶液作用，既产生无色气体，又产生红褐色沉淀(双水解反应)。(6)向FeCl3溶液中通入H2S气体，产生淡黄色沉淀，溶液变淡绿色。(7)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀；加入过量Na2S溶液，又生成黑色沉淀。(8)将过量Fe粉加入FeCl3溶液中，溶液变浅绿色。(9)向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变蓝绿色。(10)将KI淀粉溶液加入FeCl3溶液中，得到蓝色溶液。(11)将FeCl3溶液滴入AgNO3溶液中，生成白色沉淀。(12)在FeCl3溶液中滴入苯酚溶液，形成紫色溶液。2．如何除去MgCl2溶液中少量的FeCl3?可以利用FeCl3的水解反应，向溶液中加入氧化镁、碳酸镁等，消耗FeCl3水解产生的H＋，促进FeCl3水解，生成MgCl2，这样既不引入新的杂质，又能将FeCl3转化为Fe(OH)3沉淀除去。3．FeCl3与CO32－、HCO3－、AlO2－、SiO32－等在溶液中发生双水解反应：Fe3＋＋3HCO3－===Fe(OH)3↓＋3CO2↑Fe3＋＋3AlO2－＋6H2O===Fe(OH)3↓＋3Al(OH)3↓[例1](2010·北京市东城区高三年级第一学期期末)铁单质及其化合物在生活、生产中应用广泛。请回答下列问题：(1)钢铁在空气中发生吸氧腐蚀时，正极的电极反应式为____________。(2)由于氧化性Fe3＋>Cu2＋，氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式是__________。(3)硫酸铁可作絮凝剂，常用于净水，其原理是____________(用离子方程式表示)。在使用时发现硫酸铁不能使酸性废水中的悬浮物沉降而除去，其原因是_______。选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断A铁是地壳中含量最高的金属元素铁是人类最早使用的金属材料Ⅰ对；Ⅱ对；有B常温下铁与稀硫酸反应生成氢气高温下氢气能还原氧化铁得到铁Ⅰ对；Ⅱ对；无C铁属于过渡元素铁和铁的某些化合物可用作催化剂Ⅰ错；Ⅱ对；无D在空气中铁的表面能形成致密的氧化膜铁不能与氧气反应Ⅰ对；Ⅱ对；有(4)1molFe3O4参与反应时，需4molCO，根据4molCO可得转移8mol电子，所以1.5molFe3O4参加反应时转移电子的物质的量为1.5×8mol＝12mol。(5)选项A，地壳中含量最高的金属元素是Al元素，而不是Fe元素，由于铁是活泼金属，需通过冶炼方法获得，所以Fe不是人类最早使用的金属材料，陈述Ⅰ、Ⅱ错误，且二者没有因果关系。选项B，Fe能与稀H2SO4发生置换反应而产生H2，但在高温条件下，H2还原性很强，又能还原Fe2O3而得Fe，所以Ⅰ、Ⅱ均正确，二者无因果关系。选项C，铁是过渡元素的说法正确。选项D，铁在空气中不能形成致密的氧化膜，且Fe可与纯净的O2反应生成Fe3O4。[答案](1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－(2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(3)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3H＋酸性环境中，H＋

抑制了铁离子的水解，无法生成氢氧化铁胶体(4)12mol

(5)B[方法点拨]Fe2＋、Fe3＋性质的应用(1)判断离子共存①Fe2＋、Fe3＋均水解，与HCO3－、AlO2－、CO32－等因水解相互促进在溶液中不能大量共存，Fe2＋与NO3－(H＋)、ClO－、MnO4－(H＋)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。②Fe3＋与S2－、HS－、I－、SO32－、HSO3－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。(2)盐溶液的配制与保存①Fe2＋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。②Fe3＋的盐溶液：加少量相应酸防止Fe3＋水解。(3)制备无水FeCl3(4)除杂方法①Fe2＋(Fe3＋)：加足量铁粉充分搅拌过滤。A～I分别表示中学化学中常见的物质，它们之间相互转化关系如下图所示(有部分反应物、生成物没有列出)：已知A、B、C、D、E、F六种物质中含有同一种元素，G为主族元素的固态氧化物。(1)写出物质的化学式：E________，F________，J________(2)写出反应的化学方程式：①________；②________；③________。[解析]由两条线索展开分析，一是G为主族元素的固态氧化物，既溶解于碱又可电解，可推知为Al2O3；二是E和F均是与碱反应后的产物，且E可被空气中的O2氧化成F，可推知E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3。[答案](1)Fe(OH)2

Fe(OH)3

NaAlO2(2)①Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3③Al2O3＋2NaOH===2NaAlO2＋H2O[例2]铜是重要的金属材料。(1)工业上可用Cu2S和O2反应制取粗铜，该反应中氧化剂为________。电解粗铜制取精铜，电解时，阳极材料是________，电解液中必须含有的阳离子是________。(2)在100mL18mol·L－1浓硫酸中加入过量的铜片，加热使之充分反应，反应中被还原的H2SO4<________mol。(3)电子工业曾用30%的FeCl3溶液腐蚀覆盖铜箔的绝缘板制印刷电路板，为了从使用过的废腐蚀液中回收铜，并重新得到FeCl3溶液，设计如下实验流程。上述流程中，所加试剂的化学式为：X________，Y________，Z________；第⑥步反应的离子方程式为______________________。[解析]用30%的FeCl3溶液腐蚀覆盖铜箔的绝缘板制印刷电路板时发生反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，废液中会含有Fe2＋、Cu2＋、Fe3＋；加入铁粉后，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋；滤渣中含有过量的Fe和Cu，加入盐酸，Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑；通入Cl2后，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。[答案](1)Cu2S、O2粗铜Cu2＋

(2)0.9

(3)Fe

HCl

Cl2

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－2．热还原法用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适用于金属活动性介于Al～Cu之间的大多数金属的冶炼(不包括Al)。如(2008·广东化学，22)铜在自然界存在于多种矿石中，如：

矿石名称黄铜矿斑铜矿辉铜矿孔雀石主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3·Cu(OH)2请回答下列问题：(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是________。(2)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2↑，反应的氧化剂是________。(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是________；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称：________。(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：________。(5)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是________(填字母)。选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Ⅰ对，Ⅱ对；有B铜表面易形成致密的氧化膜铜容器可以盛放浓硫酸Ⅰ对，Ⅱ对；有C铁比铜活泼铆在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈Ⅰ对，Ⅱ对；有D蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂Ⅰ错，Ⅱ对；无[解析]本题考查考生对金属腐蚀、原电池和电解池的工作原理以及氧化还原反应的本质的理解，考查考生环保意识，采用分析综合的方法解决简单化学问题的能力。(1)根据矿石的主要成分分析可知：每含1molCu的铜矿中所含有的其他元素的质量，Cu2S中最小，因此Cu2S中铜的质量分数最高。(2)根据反应方程式：可知Cu2O和Cu2S都作氧化剂。(3)SO2排放到大气中会造成酸雨，用氨水处理该尾气可得到有价值的化学品；硫酸或硫酸铵。(4)粗铜的精炼中，应将粗铜与电源的正极相连作阳极，而将纯铜与电源的负极相连作阴极，用铜盐CuSO4、CuCl2等盐溶液作电解质溶液。(5)铜绿的成分为Cu2(OH)2CO3，能与盐酸发生反应而除去，而Cu和盐酸不反应，A正确；铜在常温下和浓H2SO4不反应，因此B中前后无因果关系，B错误；在潮湿的空气中铁和铜形成原电池，铁作负极，铜作正极，铁易生锈，因此C也不正确；CuSO4·5H2O晶体转化为CuSO4白色粉末是化学变化，CuSO4为重金属盐，可以使蛋白质变性，因此可以作为消毒剂，D正确。[答案](1)Cu2S

(2)Cu2S和Cu2O

(3)形成酸雨，会对植物和建筑物造成严重危害硫酸、硫酸铵(4)以硫酸铜－硫酸溶液为电解液，电解时，粗铜(阳极)中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液，不如铜活泼的金属沉入电解槽形成“阳极泥”；溶液中的Cu2＋得到电子沉积在纯铜(阴极)上(5)AD1．下列物质充分反应后，滴入KSCN溶液，显红色的是(

)A．FeO＋HCl(溶液)

B．过量铁＋稀硫酸C．FeCl2(溶液)＋Cl2

D．Fe＋CuSO4(溶液)[解析]只要反应产物中含有Fe3＋，遇SCN－即显红色。[答案]C2．向含铜粉的硝酸亚铁溶液中滴加足量稀盐酸，下列说法正确的是 (

)A．能反应，但不产生气体B．铜粉完全溶解C．实验过程中溶液会变色D．铜粉不会溶解[解析]稀盐酸提供的H＋，而溶液中存在NO3－，故首先是浅绿色的Fe2＋被NO3－(H＋)氧化为Fe3＋，同时生成NO，如原溶液中的Fe2＋充足，生成的Fe3＋也充足的情况下可导致Cu完全溶解。综合上述，只有选项C符合。[答案]C3．(2010·上海，22,4分)由5molFe2O3、4molFe3O4和3molFeO组成的混合物中，加入纯铁1mol并在高温下和Fe2O3反应。若纯铁完全反应，则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是 (

)A．4∶3B．3∶2C．3∶1D．2∶1[解析]当Fe与Fe2O3反应生成FeO时：Fe＋Fe2O3===3FeO，反应后剩余n(Fe2O3)＝4mol，n(FeO)＝3mol＋3mol＝6mol，即反应后混合物中FeO与Fe2O3物质的量之比为3∶2。当Fe与Fe2O3反应生成Fe3O4时：Fe＋4Fe2O3===3Fe3O4，反应后剩余n(Fe2O3)＝1mol，n(FeO)＝3mol，则反应后混合物中FeO与Fe2O3物质的量之比为3∶1。故选B、C。[答案]BC4．(2010·山东省潍坊市高三年级测试)2009年10月1日，在天安门广场举行了隆重的国庆阅兵仪式，展现了我国强大的综合国力，其中坦克的展示无疑是一个巨大的亮点。坦克的制造材料主要是各种金属的合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中，正确的是(

)A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁的快[答案]A5．(2010年苏锡常镇四市高三教学情况调查(一))X、Y、Z是三种常见的单质，甲、乙是两种常见的化合物。下表各组物质之间通过一步反应不能实现如图所示转化的是 (

)选项XYZ甲乙AH2SiCl2SiCl4HClBMgCO2CO2MgOCZnFeCl2FeCl2ZnCl2DO2N2H2NH3H2O[解析]解答本题时，可将选项代入框图逐一验证，因为Fe与Cl2反应生成的是FeCl3而不是FeCl2，所以C项不符合。[答案]C6．(2009·北京)以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略)：Ⅰ.从废液中提纯并结晶出FeSO4·7H2O。Ⅱ.将FeSO4·7H2O配制成溶液。Ⅲ.FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO