第33讲+铁铜及其化合物(一)

第33讲1四ⅧFe3+Fe2+课前体验1.回答下列问题(1)Fe位于第周期第族，属于过渡元素，地壳中金属元素含量居第位，常见离子有、。(2)写出下列反应方程式22Fe+3Cl22FeCl3、3Fe+2O2Fe3O4、Fe+SFeS、3Fe+4H2OFe3O4+4H2↑、Fe+2HClFeCl2+H2↑、2FeCl3+Fe3FeCl2、8HNO3(稀)+3Fe(过量)3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O、4HNO3(稀)+Fe(不足)Fe(NO3)3+NO↑+2H2O。①Fe分别与氯气、氧气、硫单质、水蒸气、盐酸、氯化铁溶液、稀硝酸反应：△△2四ⅧFe3+Fe2+课前体验1.回答下列问题(1)Fe位于第周期第族，属于过渡元素，地壳中金属元素含量居第位，常见离子有、。(2)写出下列反应方程式2②Cu分别与氯气、氧气、硫单质、浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸反应：Cu+Cl2CuCl2、2Cu+O22CuO、2Cu+SCu2S、Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O、Cu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O、3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。△△检测铁单质、铜单质的重要反应，是重要的基础知识，学生必须牢固掌握3课前体验2.下列物质不能通过化合反应得到的物质是A.CuCl2

B.FeCl2C.FeSD.CuS【解析】

Cu和S化合只能生成Cu2S。4课前体验3.将铁片投入下列溶液中，铁片溶解且可使溶液的质量增加的是①Na2SO4溶液②FeCl3溶液③Cu(NO3)2溶液④稀硫酸A.①②B.③④C.①③D.②④【解析】Fe与FeCl3溶液反应生成氯化亚铁溶液，没有沉淀和气体生成，所以溶液质量肯定变重；铁与稀硫酸反应也使溶液质量增加。5课前体验4.已知某混合金属粉末，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合金属粉末中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1mol/L硫酸、2mol/L硝酸、2mol/LNaOH溶液、20%KSCN溶液。完成以下实验探究过程：(1)提出假设：假设1：该混合金属粉末中除铝外还含有元素；假设2：该混合金属粉末中除铝外还含有元素；假设3：该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素；(2)设计实验方案基于假设3，设计出实验方案(本小题不需要作答)。(3)实验过程CuFe6根据(2)的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。课前体验编号实验操作预期现象和结论①用药匙取少许样品加入试管A中，再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中，充分反应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用。样品部分溶解，并有气体放出。②往试管A的剩余固体中加过量稀硫酸，充分反应后，静置。取上层清液于试管B中，剩余固体备用固体部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色，可能含铁。③往试管B中加入少许稀硝酸，再滴加KSCN溶液溶液先变黄色，加KSCN后显血红色，结合②可知，一定含铁。7课前体验编号实验操作预期现象和结论④往②剩余固体中加入稀硝酸，再滴加NaOH溶液固体溶解，有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色，溶液显蓝色，加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生，一定含铜。【解析】证明粉末中含有铁和铜，先排除干扰，加入碱将铝溶解除去；剩余粉末是铁和铜混合物，利用它们性质差异即可进一步鉴别。根据题中试剂可知必须将铁转化为铁离子，再用KSCN来检验；将铜转化为铜离子，再有NaOH检验。根据(2)的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。8典例精析【例1】某合金(仅含铜、铁)中铜和铁的物质的量之和为ymol,其中Cu的物质的量分数为a，将其全部投入50mLbmol·L−1的硝酸溶液中，加热使其充分反应(假设NO是唯一的还原产物)。下列说法正确的是（）

A.若金属有剩余，在溶液中再滴入硫酸后，金属又开始溶解

B.若金属全部溶解，则溶液中一定含有Fe3+

C.若金属全部溶解，且产生336mL气体(标准状况)，则b=0.3D.当溶液中金属离子只有Fe3+、Cu2+时，则a与b的关系为：b≥80y(1-a/3)AD【评注】熟悉铁的性质、氧化还原原理，电子守恒、元素守恒原理；定量考察化学反应。9典例精析【解析】

A中,滴加硫酸后,溶液中的NO3−在酸性条件下,能氧化剩余的金属；B中,当金属全部溶解时,铁元素可能以Fe2+的形式存在,不一定含Fe3+,B不正确。C中,当b=0.3时,参加反应的硝酸最多为0.05×0.3=0.015mol,而生成的NO的物质的量为336/22.4×1000=0.015mol,参加反应的硝酸的物质的量应该大于生成NO的物质的量,C不正确。D项中硝酸和金属反应,参加反应的硝酸由两方面构成,一方面作氧化剂生成NO,另外一方面体现酸性,生成硝酸盐。n(Cu)=aymol,n(Fe)=(1−a)ymol。作酸性的硝酸为2aymol+3(1−a)ymol=(3−ay)mol。由电子守恒可得,生成的NO的物质的量,即被还原的硝酸的量,n(NO)=[2aymol+(3−ay)mol]/3=(3−ay)/3mol。参加反应的硝酸n(HNO3)=(4−4ay/3)mol,所以有b×0.05≥(4−4ay/3)mol,得b≥80y(1−a/3)。10典例精析变式1在铁和铜的混合物中，加入一定量的稀硝酸，充分反应后剩余金属m1g,再向其中加入一定量的稀硫酸充分振荡后，剩余金属m2g，则m1与m2之间的关系是

()A.m1一定大于m2

B.m1可能等于m2C.m1一定等于m2

D.m1可能大于m2【解析】第一次反应后，溶液中必定生成了硝酸盐，当再加入稀硫酸后，相当于溶液中又有硝酸存在，无论是铁还是铜均能继续溶解。A11

NO(开始时为冷的稀HNO3)典例精析【例2】铁在热的稀HNO3中反应，其主要还原产物为N2O，而在冷HNO3中反应，其主要还原产物为NO，当溶液更稀时，其主要还原产物是NH4+。请分析下图，回答有关问题。(1)假设在任一曲线段内只有一种还原产物，试配平由b点到c点时反应的化学方程式：Fe+HNO3Fe(NO3)3++H2O(2)判断从O点到a点时的还原产物，应为。83083NH4NO3912典例精析(3)a点到b点产生还原产物为，其原因是。(4)已知到达d点时反应完全结束，此时溶液中的主要阳离子为。分析投入金属铁的物质的量之比nc(Fe)/nd(Fe)=。

N2O；反应为放热反应，当温度升高后，则生成N2OFe2+(及NH4+)2∶3【例2】铁在热的稀HNO3中反应，其主要还原产物为N2O，而在冷HNO3中反应，其主要还原产物为NO，当溶液更稀时，其主要还原产物是NH4+。请分析下图，回答有关问题。13典例精析【解析】图中有两条曲线，一条是溶液中H+浓度曲线，当反应进行到c点后，硝酸已经反应完全，cd段发生的反应是：Fe+2Fe(NO3)33Fe(NO3)2；另一条曲线是表示产生气体的示意图，反应进行到b点后气体不再增加，bc段还原产物是NH4+。反应开始时，溶液温度较低，还原产物是NO，随着反应进行，放出热量使溶液温度升高，还原产物变为N2O，最后溶液变稀，还原产物是NH4NO3。【评注】正确理解题意和看懂图中曲线表示的意义是解题基础；氧化还原方程式的配平方法也必须牢固掌握；本题的关键是cd段的反应要判断正确。14典例精析向含有0.8mol的稀硝酸溶液中慢慢加入22.4g的铁粉，假设反应分为两个阶段。第一阶段为Fe+HNO3Fe(NO3)3+NO↑+H2O变式2(1)写出这两个阶段反应的离子方程式。(2)求这两个阶段反应中，加入铁粉的物质的量和溶液中铁元素存在的形式。(3)在图中画出溶液中Fe2+、NO3−的物质的量随加入铁粉的物质的量变化的关系图像(纵坐标是溶液中离子的物质的量)。15典例精析答：(1)

Fe+4H++NO3−Fe3++NO↑+2H2O2Fe3++Fe3Fe2+。

(2)①加入Fe粉为0～0.2mol时，存在形式为Fe3+；②加入Fe粉为0.2～0.3mol时，存在形式为Fe2+和Fe3+；③加Fe粉为n(Fe)≥0.3mol时，存在形式为Fe2+。

(3)如下图。16典例精析【解析】铁与稀硝酸反应规律①Fe+4HNO3Fe(NO3)3+NO↑+2H2O②2Fe(NO3)3+Fe3Fe(NO3)2实际反应过程中先发生①后发生反应②。根据反应①可知硝酸耗尽时参加反应的铁粉为0.2mol,生成硝酸铁0.2mol,反应②最终消耗铁粉0.1mol。17典例精析【备选题】在100mL某混合酸中，c(HNO3)=0.4mol/L,c(H2SO4)=0.1mol/L,向其中加入1.92g铜粉微热，待充分反应后，溶液中Cu2+的浓度为（）

A.0.15mol/LB.0.30mol/L

C.0.225mol/LD.无法计算C【解析】铜与稀硝酸反应后生成的硝酸铜在稀硫酸存在时，相当于还有硝酸，会继续反应，因此要依据离子方程式进行计算。反应前溶液中含有氢离子0.06mol,硝酸根离子0.04mol,铜物质的量为0.03mol,据此可以判断氢离子不足，以氢离子物质的量计算溶解铜的物质的量和铜离子浓度。18方法指导一、几种金属与酸反应规律1.铁与稀硝酸反应规律①Fe+4HNO3Fe(NO3)3+NO↑+2H2O②3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O当n(Fe)/n(HNO3)≤1/4时，按反应①进行。当n(Fe)/n(HNO3)≥3/8时，按反应②进行。当1/4≤n(Fe)/n(HNO3)≤3/8时，则①②两反应都发生，且Fe、HNO3均反应完全。(1)上述反应可以认为先发生反应①，若Fe有剩余则发生:Fe+2Fe(NO3)33Fe(NO3)2。(2)通过上述分析可以得出，无论反应按照①还是②进行，被还原的硝酸都是参加反应的硝酸的1/4。19方法指导一、几种金属与酸反应规律2.Cu与浓硝酸反应当一定量的浓硝酸与足量金属铜反应时，随着反应进行，硝酸浓度下降，硝酸还原产物也发生改变。3.铜与硫酸的反应铜与浓硫酸在加热时才能发生反应生成硫酸铜、二氧化硫、水。当过量铜与一定量的浓硫酸反应时，随着硫酸浓度的减小，反应将停止，溶液中还有硫酸剩余。20方法指导二、金属的冶炼1.金属冶炼的实质用还原的方法,使金属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子.Mn++ne−M。21方法指导二、金属的冶炼2.金属冶炼方法金属依据其活泼性不同，采用不同的冶炼方法。2NaCl2Na+Cl2↑MgCl2Mg+Cl2↑2Al2O34Al+3O2↑4Al+3MnO22Al2O3+3Mn3CO+Fe2O32Fe+3CO2WO3+3H2W+3H2O22HgO2Hg+O22Ag2O4Ag+O222A.密闭容器中CuO和C高温反应的气体产物：B.Fe在Cl2中的燃烧产物：C.AlCl3溶液中滴加NaOH后铝的存在形式：D.氨水与SO2反应后溶液中的铵盐：高考回放1.研究反应物的化学计量数与产物之间的关系时，使用类似数轴的方法可以收到的直观形象的效果。下列表达不正确的是()12COCOCO2CO2n(CuO)n(C)11.5FeCl2FeCl2FeCl3FeCl3n(Cl2)n(Fe)Al(OH)3Al3+n(NaOH)n(AlCl3)34Al(OH)3AlO2−AlO2−NH4HSO3n(NH3·H2O)n(SO2)12NH4HSO3(NH4)2SO3(NH4)2SO3B铁在氯气中燃烧无论氯气是否过量均产生氯化铁，溶液中铁才能与氯化铁反应生成氯化亚铁23高考回放2.(2008·江苏)根据下列框图回答问题(答题时，方程式中的M、E用所对应的元素符号表示)：(1)写出M溶于稀H2SO4和H2O2混合液的化学方程式：(2)某同学取X的溶液，酸化后加入KI、淀粉溶液，变为蓝色。写出与上述变化过程相关的离子方程式：(3)写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式：Cu+H2O2+