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2019版高考化学总复习第6章铁铜及其化合物课件

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考点17   铁及其化合物

 考点18   铜及其化合物
考点17    铁及其化合物
考法1   金属的存在、冶炼

考法2   铁及其化合物之间的转化

 考法3   铁与稀HNO3的反应

 考法4   Fe(OH)2制备方案的选择
考法5   Fe2+、Fe3+的检验
 1.铁
 (1)铁的存在
 铁是一种应用最为广泛的过渡金属元素;主要化合价:0、
 +2和+3价。
 (2)铁的性质
                      与非金属反应:如O2、S、Cl2等
   银白色的金属,
                      与H2O(g)反应:
                Fe
比较活泼,具有较              与酸反应:氧化性酸、非氧化性酸
强的还原性。                与盐反应:如Cu2+、      Fe3+等

      【注意】铁与一般的氧化剂反应时被氧化为
      Fe2+,与强氧化剂反应时被氧化为Fe3+。
2.铁的氧化物
3.Fe2+与Fe3+


  【注意】在配制Fe2+溶液时,应在水溶液中放入少
  量的相应的酸和铁屑,防止Fe2+水解和被氧化。
 4.铁的氢氧化物

(1)Fe(OH)2和Fe(OH)3的性质比较
(2)Fe(OH)2的制备原理和方法
原理:
   ①要确保Fe2+溶液中无Fe3+,故需加Fe粉,把Fe3+转化
为Fe2+。

   ②要尽量减少与O2的接触。
常用的方法有两种:


  胶头滴管插入反应溶液              加隔氧剂
 考法1    金属的存在、冶炼
 1.金属的性质


工业上常利用
一氧化碳还原                                     铝常用电
氧化铁的方法                                     解氧化铝
炼铁。                                        的方法来
                                           制得。
•2.铝热反应
 考法2   铁及其化合物之间的转化
 1. 铁及其化合物的颜色

   2+            3+
 Fe  (aq)浅绿色、Fe    (aq)棕黄色、Fe(OH)2白色、

 Fe(OH)3红褐色、FeO和Fe3O4黑色、Fe2O3红棕色、

 Fe(SCN)3血红色。
 2.Fe2+、Fe3+、Fe的相互转化——“铁三角”
3.Fe2+、Fe3+在离子共存中的综合考查

       2+    3+               -      -      2-
(1)Fe    、Fe   均能水解,与HCO3       、AlO2  、CO3   等因发生双
  水解反应而在溶液中不能大量共存。

       3+   2-  -     -     2-    2+     -   +        -
(2)Fe    与S   、I 、HS   、SO3   ,Fe   与NO3  (H   )、ClO   、
       -   +
  MnO4  (H  )在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存。

4.含铁物质的分离与提纯

  考法3  铁与稀HNO3的反应

                                        【突破要诀】先
                                        根据题意判断出
                                        铁元素的存在形
                                        式,再根据铁原
                                        子守恒、得失电
                                        子守恒或溶液中
                                        的电荷守恒,来
                                        寻找守恒式,然
                                        后列式计算。

  考法4    Fe(OH)2制备方案的选择
  方案一:电化学法


                       方案二:还原性气体保护法
考法5     Fe2+、Fe3+的检验
  1.根据溶液颜色来检验
   含有Fe2+的溶液显浅绿色,含有Fe3+的溶液显棕黄色。
  2.用KSCN溶液和氯水来检验


  3.用NaOH溶液来检验
4.含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验
(1)Fe3+的检验
              溶液变血红色,说明含有Fe3+
             试纸变蓝色,说明含有Fe3+
(2)Fe2+的检验

           滴加酸性KMnO4溶液溶液紫红色褪去,说
明含有Fe2+
            溴水褪色,说明含有Fe2+
【注意】此检验方法一般在流程图或实验题中,前提
是可能含有Fe2+、Fe3+的混合溶液。
例1
例1

【解析】先将烧渣用酸溶解,然后应用FeS2的还原性,将酸
                3+       2+
溶后所得溶液中的Fe       还原为Fe    ,得到FeSO4溶液,对溶液
进行结晶操作,得到绿矾晶体,最后在氨水与空气的混合体
系中将绿矾晶体转化为产品,由于中间产物是硫酸亚铁,所

以溶解的酸应该用稀硫酸,A项正确;加入的FeS2作还原剂,
还原溶液中的Fe3+,而FeSC中的硫元素被氧化为SO             2-,离子
                    2                  4
             3+          2+     2-    +
反应为FeS2+14Fe  +8H2O ═ 15Fe +2 SO4 +16H ,B项正确;
在空气中加热亚铁盐溶液会造成Fe2+被氧化,C项错误;若溶

液的碱性太强,则会生成Fe(OH)3,所以需要控制反应条件,
D项正确。
  例2    [北京理综2015·12,6分]在通风橱中进行下列实验:
下列说法不正确的是(   )
A.Ⅰ中气体由无色变
红棕色的化学方程式:

2NO+O2==2NO2
B.Ⅱ中的现象说明Fe表面形成致密的氧化层,阻止Fe进一步反
应

C.对比Ⅰ、Ⅱ中现象,说明稀HNO3的氧化性强于浓HNO3
D.针对Ⅲ中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断
Fe是否被氧化
例2

【解析】

铁与稀硝酸反应生成NO,NO接触空气反应生成NO2,A正确;
铁在冷浓硝酸中钝化,表面生成致密的氧化膜,阻止反应继续
进行,B正确,C错误;
Ⅲ中Fe、Cu之间连接电流计可观察到电流方向,因此可判断出C
形成的原电池的正、负极,从而可判断铁是否被氧化,D正确。
 例3

[课标Ⅲ理综2017·26,14分]绿矾是含有一定量结晶水的硫酸
亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿
矾的一些性质进行探究。回答下列问题:
(1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加KSCN溶液,
溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐渐变红。由
此可知:___________。
  例3

(2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关K1

和K2)(设为装置A)称重,记为m1           g。将样品装入石英玻璃管

中,再次将装置A称重,记为m2           g。按图连接好装置进行实验。


①仪器B的名称是___________ 。
   例3

②将下列实验操作步骤正确排序(填标号)                ______ ;重复上述操

作步骤,直至A恒重,记为m3          g。
a.点燃酒精灯,加热           b.熄灭酒精灯        c.关闭K1和K2 

d.打开K1和K2,缓缓通入N2        e.称量A             f.冷却至室温
③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目x= ______ (列式
表示)。若实验时按a、d次序操作,则使x ______ (填“偏大”
“偏小”或“无影响”)。
   例3
(3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置A

接入如图所示的装置中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。
实验后反应管中残留固体为红色粉末。


①C、D中的溶液依次为______(填标号)。C、D中有气泡冒
出,并可观察到的现象分别为______。

a.品红   b.NaOH    c.BaCl2 d.Ba(NO3)2 e.浓H2SO4
②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式:______。
例3
 例3

【解析】

(3)①实验后残留的红色粉末为Fe2O3,根据得失电子守恒可知
可能有SO2和SO3生成,则检验试剂应选择品红溶液和BaCl2溶
液,不能选择Ba(NO3)2溶液,因为SO2会与Ba(NO3)2溶液反应
生成白色沉淀。SO2不和BaCl2溶液反应,SO3可以与BaCl2溶液
反应产生白色沉淀,故先将气体通入BaCl2溶液中,产生白色
沉淀即可证明有SO3生成;再将气体通入品红溶液中,品红溶
液褪色,即可证明有SO2生成。由以上分析可知FeSO4受热分解
的化学方程式为                              。
  例4
[课标Ⅱ理综2016·28,15分]某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+
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0.1mol·L-1

的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是_______。

(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴
                               2+
KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe            氧化。FeCl2溶液与氯
水反应的离子方程式为________________________。
  例4
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2mL 

FeCl2溶液中先加入0.5mL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 mL0.1mol·L-1KI溶液,加入6mL0.1mol·L-1 

FeCl3溶液混合。分别取2mL此混合溶液于3支试管中进行如下

实验:①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置,CCl4层

显紫色;②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉
淀;③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。
 例4
实验②检验的离子是           (填离子符号);实验①和③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)。
   例4

【解析】
(1)Fe2+具有还原性,能被空气中的氧气氧化为Fe3+,所以在配
                                   2+
制的FeCl2溶液中应加入少量铁屑,以防止Fe              被空气氧化。
             2+       3+                -
(2)Cl2可将Fe    氧化成Fe     ,自身得电子生成Cl       ,反应的离子
          2+          3+    -
方程式为2Fe     +Cl2===2Fe  +2Cl  。
(3)煤油的作用是隔绝空气,以防止空气中的氧气将Fe2+氧化,
对实验产生干扰。

(4)实验②向溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀,说明
               2+                             3+
溶液中一定含有Fe        ;碘易溶于CCl4,CCl4层呈紫色,Fe         遇
KSCN溶液显血红色;在I-过量的情况下,溶液中仍含有Fe3+,说
明该反应进行得不彻底,是可逆反应。
 例4

【解析】

(5)向H2O2溶液中加入酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,
        3+             +                   2+    +
说明有【答案】Fe 生成,发生反应的离子方程式为(1)防止Fe2 被氧化 H2O2+2Fe +2H
===2Fe3++2H2+O;Fe3+可以催化3+  H O-的分解反应,使H      O 分
     (2)2Fe2  +Cl2===2Fe  +2Cl2 2            2 2
解放出(O32)隔绝空气(排除氧气对实验的影响),产生气泡;H2O2的分解反应放出热量,同时溶液中
c(H+()降低,促进4)Fe2+ FeFe3+3+的水解平衡正向移动,生成红褐色的可逆反应
Fe(OH)   沉淀。      2+   +       3+         3
     (5)3 H2O2+2Fe +2H   ===2Fe +2H2O   Fe
     +
      催化H2O2分解产生O2      H2O2分解反应放热,促
     进Fe3+的水解平衡正向移动
考点18   铜及其化合物

   考法6   铜及其化合物的性质与应用
 1.单质铜
  (1)物理性质
  紫红色金属,具有良好的延展性、导电导热性,广泛
  应用于电器和电子工业中。
  (2)化学性质
①与非金属单质反应:
②与酸反应:
③与盐溶液反应:
④铜的锈蚀:
2.氧化铜和氧化亚铜
3.氢氧化铜

 (1)物理性质:蓝色不溶于水的固体。

 (2)化学性质及应用
4.硫酸铜

 无水CuSO4为白色粉末,遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O),可
 作为水的检验依据。CuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称蓝矾、
 胆矾。
 【注意】铜的常见化合物颜色、溶解性
 CuO——黑色、难溶;Cu2O——砖红色、难溶;Cu2S——黑色、
 难溶;CuSO4——白色、易溶;CuSO4·5H2O——蓝色、易溶;
 Cu2(OH)2CO3——绿色、难溶;Cu(OH)2——蓝色、难溶。
 5.金、银的性质
 金可溶解在王水中,在电化学中可作惰性电极。
 银能溶解在硝酸等强氧化性酸中。
考法6       铜及其化合物的性质与应用

   1.含铜物质之间的转化关系


   【注意】难溶性金属氢氧化物、碳酸盐,受热一般易分解;
   易溶性金属氢氧化物、碳酸盐,受热一般难分解。
考法6     铜及其化合物的性质与应用

 2.铜及其化合物的应用

   (1)原电池:铜可作为铜锌原电池中的正极材料。

   (2)电解池:电解CuCl2溶液,即CuCl2          Cu+Cl2↑。

   (3)铜的精炼:以粗铜为阳极,纯铜为阴极,CuSO4溶液为
电解液进行电解,可        将粗铜提纯。
   (4)铜生锈:铜在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀生成铜绿。
   (5)氧化铜在其与醇的反应中作氧化剂,并可实现从CuO
至Cu的转化。
 考法6     铜及其化合物的性质与应用
2.铜及其化合物的应用

(6)用新制氢氧化铜悬浊液来检验醛基,并实现从Cu(OH)2至

Cu2O的转化。
(7)Cu2+作为重金属离子能使蛋白质变性,可利用此性质来配制
农药。

(8) 在制取乙炔的实验中,用CuSO4溶液除去乙炔中的杂质H2S等。
    2+
(9)Cu 能作H2O2分解制O2的催化剂,加快其分解速率。

(10)可用白色的无水CuSO4粉末遇水变蓝的特性检验水或水蒸气
的存在。
  例5
[新疆生产建设兵团二中2017月考]已知酸性条件下有如下反应:
2Cu+Cu2++Cu,由于反应温度不同,用氢气还原氧化铜时,可能产

生Cu或Cu2O,两者都是红色固体。一位同学对某次用氢气还原氧
化铜实验所得的红色固体产物做了验证,实验操作和实验现象记
录如下:
 加入试剂     稀硫酸      浓硫酸加热       稀硝酸         浓硝酸
 实验现象    红色固体和       无色      无色气体和蓝     红棕色气体和绿
          蓝色溶液       气体        色溶液         色溶液

由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是(  )          

A.Cu                       B.Cu2O 
C.一定有Cu,可能有Cu2O     D.一定有Cu2O,可能有Cu
例5

 【解析】根据题中信息,可推出原红色固体里一定有

 Cu2O;溶液中的红色固体铜,可能是原来固体中含
 有铜,也可能是由Cu2O和硫酸反应生成的。
                   D
  例6    [浙江选考化学2017年11月·28,4分]为了探究铁、铜及其化合
物的性质,某同学设计并进行了下列实验。


请回答:(1)虚线框处宜选择的装置是_______(填“甲”或“乙”);实验
时应将螺旋状铜丝加热,变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中,观
察到的实验现象是_______ 。
(2)实验后,取硬质玻璃管中适量的固体,用一定浓度的盐酸溶解,滴
加KSCN溶液,没有出现血红色,说明该固体中没有+3价的铁,判断结论
是否正确并说明理由:_______。
例6
【解析】根据实验装置图可知,图中进行的是铁与水蒸气反
应的实验,再利用生成的氢气还原氧化铜。
            【答案】(1)乙铜丝由黑色变
            红色,试管壁有水珠生成
(1)氢气的密度小于空气,应采用向下排空气法收集氢气,虚
线框处宜选择的装置是乙;氢气能够还原氧化铜,实验时应
            (2)不正确,过量的铁可以将
将螺旋状铜丝加热,变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢
            Fe3+还原成Fe2+而不能使KSCN溶
气中,可以看到铜丝由黑色变红色,试管壁有水珠生成。
            液变红

(2)根据反应:3Fe(s)+4H2O(g)        Fe3O4(s)+4H2(g),实验后,
铁粉可能剩余,用一定浓度的盐酸溶解时,过量的铁可以将
Fe3+还原成Fe2+:Fe+2Fe3+ ═ 3Fe2+,导致滴加KSCN溶液后没
有出现血红色。
后续更加精彩…
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