苏教版《铁铜的获取及应用》思维过程素材

第二单元铁、铜的获取及应用思维过程一通过现象看本质，打造坚实的知识链节1．金属氧化物一般能溶于酸形成相应价态的盐和水，当然这不包括金属氧化物与酸发生氧化还原反应的情况，例如：FeO＋4HNO3Fe（NO3）3＋NO2↑＋2H2O。MgO溶于盐酸得五色溶液。MgO＋2HClMgCl2＋H2OFe2O3溶于盐酸得棕黄色溶液。Fe2O3＋6HCl2FeCl3＋3H2OCuO溶于盐酸得淡蓝色溶液。CuO＋2HClCuCl2＋H2O棕黄色和淡蓝色分别是水合三价铁离子和水合二价铜离子的颜色。若将CuO溶于浓盐酸中则会得到绿色溶液，发生反应的化学方程式仍然是CuO＋2HClCuCl2＋H2O。若逐渐加水稀释，则溶液颜色将逐步经历绿色蓝绿色浅蓝色的变化，其原因比较复杂。如果你想知道其中原因，可查查资料。Al2O3是一种较特殊的氧化物——两性氧化物，它既可以与酸反应生成盐和水，也可以与碱反应而生成盐和水。Al2O3＋6H＋2Al3＋＋3H2OAl2O3＋2OH－2AlO＋H2O既能与酸反应生成盐和水，又能和碱反应生成盐和水的氧化物称为两性氧化物。与Al2O3相类似的两性氧化物还有ZnO。ZnO＋2H＋Zn2＋＋H2OZnO＋2OH－ZnO＋H2O2．在含有Fe3＋的溶液（如FeCl3）中滴加强碱溶液（如NaOH溶液），会得到红褐色的Fe（OH）3沉淀。FeCl3＋3NaOHFe（OH）3↓＋3NaCl相应的离子方程式为：Fe3＋＋3OH－Fe（OH）3↓那么加入弱碱溶液能否发生反应呢?可以。FeCl3＋3NH3·H2O＝Fe（OH）3↓＋3NH4Cl向含有Fe2＋的溶液（如FeSO4溶液）中滴加碱溶液（如NaOH溶液）。会立即得到白色的Fe（OH）2沉淀。FeSO4＋2NaOH＝Fe（OH）2↓＋Na2SO4相应的离子方程式为：Fe2＋＋2OH－＝Fe（OH）2↓但Fe（OH）2的还原性很强，极不稳定，很容易被空气中的O2氧化而变为Fe（OH）3。4Fe（OH）2＋O2＋2H2O＝4Fe（OH）3反应过程中迅速经历的颜色变化：白色灰绿色红褐色。其中的灰绿色是一种中间过渡色。既然Fe（OH）2是如此容易被氧化，那么我们在化学实验中如何才能得到可保存较长一些时间的Fe（OH）2呢?明白了这一道理，做好以下几项工作就能达到目的。①使用新配制的FeSO4和NaOH溶液。②把配制溶液用的蒸馏水事先加热煮沸一下。（想想这是为什么?）③加入NaOH溶液的胶头滴管的尖端插入FeSO4溶液液面以下。（想想这是为什么?在一般的实验操作中允许这样做吗?为什么?）④如果在试管中FeSO4溶液的液面上预先注入一层植物油，则生成的Fe（OH）2保存的时间会更长一些。（这又是为什么呢?）Fe（OH）2和Fe（OH）3都是不溶性的碱，但都可以与酸反应而生成盐和水。Fe（OH）2＋2H＋vFe2＋＋2H2OFe（OH）3＋3H＋Fe3＋＋3H2OFe（OH）3受热分解会生成红棕色的Fe2O3粉末2Fe（OH）3Fe2O3＋3H2O↑但Fe（OH）2受热分解的情况可没有这么简单，有以下两种情况：（1）干态Fe（OH）2FeOFe3O4（2）湿态Fe（OH）2Fe（OH）3Fe2O33．向含有Al3＋的溶液〔如Al2（SO4）3，溶液、AlCl3溶液等〕中加入碱溶液均能生成Al（OH）3沉淀。但若碱是强碱，则在碱过量的情况下生成的Al（OH）3会被溶解：Al3＋＋3OH－Al（OH）3↓Al（OH）3＋OH－＝AlO＋2H2O若是使用弱碱（如NH3·H2O），则过量的弱碱不会溶解生成的Al（OH）3。Al2（SO4）3＋6NH3·H2O＝2Al（OH）3↓＋3（NH4）2SO4相应的离子方程式为：Al3＋＋3NH3·H2OAl（OH）3↓＋3NH[试想一下实验室一般采用什么样的方法制取Al（OH）3，为什么?]4．Al（OH）3是一种两性氢氧化物，可以溶于强酸，也可以溶于强碱溶液，因此Al（OH）3有时候也写成H3AlO3（铝酸）的形式。但太弱的酸（如H2CO3）或太弱的碱（如NH3·H2O）与Al（OH）3是不发生反应的。有关反应的离子方程式有：Al（OH）3＋3H＋Al3＋＋3H2OAl（OH）3＋OH－＝AlO＋2H2OAl（OH）3具有两性的原因是Al（OH）3在水中存在两种电离趋势：AL3＋＋3OH－Al（OH）3H＋＋AlO＋H2O当它沿向左的方向进行电离时，是不是很像一种碱，而当它沿向右的方向进行电离时，是不是又很像一种酸呢?我们常遇到的两性氢氧化物除Al（OH）3外还有Zn（OH）2。Zn（OH）2＋2H＋＝Zn2＋＋2H2OZn（OH）2＋2OH－＝ZnO＋2H2OAl（OH）3可用于治疗胃酸过多，因为它可以与胃中的盐酸发生反应。（想一想为什么是盐酸而不是硫酸呢?）但人体摄入的Al3＋过多确实有损身体健康。5．金属的单质、化合物或含有金属离子的溶液在火焰上灼烧时往往能呈现某种特征的颜色，化学上称之为焰色（不是“颜色”）反应，实际上是一种物理变化的过程。利用焰色反应实验可以鉴别化合物（如KCl和NaCl）、溶液（如KOH溶液和NaOH溶液）或是检验溶液中是否有某种金属离子存在。需要明确的是焰色反应是“金属元素”的性质。焰色反应的步骤可归纳为三烧：“灼烧蘸烧洗烧”，其含义分别为：（1）灼烧：将铂丝（或光洁无锈的铁丝）放在酒精灯的外焰里（用煤气灯较好，因为其火焰本身的颜色很浅）灼烧，直到与原来火焰的颜色相同时为止。（2）蘸烧：用铂丝（或铁丝）蘸取要检测的试样或试液，放在酒精灯的火焰上灼烧，观察火焰的颜色。（做钾的焰色反应实验时，要透过蓝色的钴玻璃来观察火焰的颜色，其作用是滤去钠黄光以免产生干扰）（3）洗烧：测试完毕，将铂丝（或铁丝）用稀盐酸洗净（不用稀硫酸，因为金属氯化物受热更容易挥发除去），在火焰上灼烧到没有颜色为止，以备下次再用。现在你明白为什么家里炒菜时菜汁溅到煤气火焰上会使火焰呈现很黄的颜色了吧!如果你有兴趣还可以尝试用口诀法记忆常见金属的焰色。钾紫铷也紫钠黄锂紫红铜绿钡黄绿钙砖锶洋红思维过程二积极学习，勤于探究1．Na2CO3俗名纯碱或苏打，为白色的晶体，易溶于水，溶液呈碱性，能使酚酞变红，较稳定，受热难分解。Na2CO3＋H2O＋CO22NaHCO3（若在NaHCO3溶液中混有少量Na2CO3杂质，应如何除去Na2CO3呢?）碳酸氢钠俗名小苏打，细小白色晶体，易溶于水（但比Na2CO3溶解度小），溶液呈碱性（酚酞变浅红），受热易分解。2NaHCO3Na2CO3＋H2O＋CO2↑（若Na2CO3粉末中混有NaHCO3，应怎样除去NaHCO3呢?若让你设计实验鉴别Na2CO3和NaHCO3两种粉末，你能想出几种方法?用CaCl2溶液可以吗?）Na2CO3和NaHCO3溶液都显碱性，那种“只有碱溶液才显示碱性”的说法显然是错误的。盐的溶液可以显碱性、中性或者是酸性。2．溶液中的Fe3＋遇到SCN－会发生反应而得到血红色溶液：Fe3＋＋3SCN－Fe（SCN）3血红色物质因此我们常利用KSCN、NaSCN、NH4SCN等在溶液中可以电离出SCN－的物质来检验溶液中Fe3＋的存在，反应很灵敏，即使很微量的Fe3＋也能检验出来。Fe2＋在溶液中虽然也能与SCN－发生反应，但没有什么明显的现象。当一种溶液中加入含SCN－的溶液没有明显现象，再加入较强的氧化剂有血红色出现时，则证明原溶液中有Fe2＋存在。如：2FeCl2＋Cl22FeCl3FeCl3＋3NH4SCNFe（SCN）3＋3NH4Cl血红色Fe3＋和Fe2＋之间是可以相互转化的，见下图。3．铝盐和铁盐可以净水，因为当可溶性铁盐或铝盐溶于水时，其电离出的Fe3＋、Al3＋可以在水中反应生成胶状的Fe（OH）3和Al（OH）3，二者均可以吸附水中悬浮的杂质，经聚沉可使水质澄清。这是一个兼有化学变化和物理变化的过程，但此过程中没有进行对有害细菌的杀灭。思维过程三学以致用【例1】若．L－1硫酸铝溶液和氢氧化钠溶液反应得到沉淀，则需．L－1的NaOH溶液（）A．130MlB．100mLC．90mLD．50mL思路：设所需NaOH溶液的体积为mL若Al3＋过量：Al3＋＋3OH－Al（OH）3↓3mol78g1．17g解得＝90mL若OH—过量：A13＋＋30H—A1（OH）3↓1mol3mol78gA1（OH）3＋OH—A10＋2H2O78g1mol（—）g则，＝130mL，所以，答案选A、C。答案：AC【例2】有一块Fe、Al合金，将其全部溶于盐酸中，并通人足量的Cl2，再加入过量的NaOH溶液，过滤，将沉淀充分灼烧，得到的固体粉末跟原合金质量相等，求合金中铝的质量分数。思路：各步反应原理如下图所示：由已知，所得固体粉末的质量与原合金质量相等，根据Fe元素的质量守恒，可得合金中Fe的质量等于Fe2O3中Fe的质量，则合金中Al的质量应等于Fe2O3中O的质量，即Al的质量分数等于：。新题解答【例1】如图表示A～E五种物质间的相互转化关系，其中A为淡黄色固体，B为单质。试推出各物质的化学式，并写出B→C、C→D、D→E反应的离子方程式。解析：本题是较为基础的推断题，解答好此类题目的关键是找准答题的突破口，并对所学物质的性质转化关系熟练运用。A是淡黄色固体，可知是Na2O2；B是单质可制取A，知B是Na；A与CO2反应生成D，知D为Na2CO3；B与Cl2反应生成E，知E为NaCl；Na2O2、Na都能生成C，知C为NaOH。答案：A：Na2O2B：NaC：NaOHD：Na2CO3E：NaClB→C：2Na＋2H2O2Na＋＋2OH－＋H2↑C→D：2OH—＋CO2CO＋H20D→E：CO＋2H＋CO2↑十H2O点评：推断题是中学化学练习题中的一种重要题型，能训练推理能力等，在练习中要逐渐积累推断技巧，提高推断能力。【例2】用下面两种方法可以制得白色的Fe（OH）2沉淀。方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸溜水配制的NaOH溶液反应制备。（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_______。方法二：在如图3－2装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀NaSO4等试剂制备。（1）在试管I里加入的试剂是________。（2）在试管Ⅱ里加入的试剂是________。（3）为了制得白色Fe（OH）2沉淀，在试管工和Ⅱ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_____________________。解析：方法一中根据FeSO4具有易被氧化和易水解的特点，在配制其溶液时还需加入稀H2SO4和铁屑；蒸馏水中若溶有O2，则会加速Fe（OH）2氧化，因此可采用煮沸法除去O2。为避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2，可用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液方可达到目的。方法二的原理是利用稀H2SO4和铁屑产生氢气，先赶净装置中空气。确定赶净空气后再夹紧止水夹，通过H2产生的压强将FeSO4压入NAOH溶液中去，从而使产生的白色Fe（OH）2沉淀在H2的还原性气氛中得以较长时间保持。答案：方法一：（1）稀H2SO4、铁屑（2）煮沸（3）避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2方法二：（1）稀H2SO4、铁屑（2）NaOH溶液（3）检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹（4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管I和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入点评：这是一道与Fe（OH）2的制备原理有关的题目，采用了创新的实验手法。对此类题目的完美解答，有赖于对基础知识的扎实掌握，对有关实验原理和仪器的熟知程度，并需要大胆的开拓和创新精神。突破思路在物质分类中有一类物质叫金属化合物。如金属氧化物、氢氧化物、含金属