中職有機化學課件-第8講 鐵、銅及其化合物

第8講鐵、銅及其化合物考綱定位選項示例1.了解鐵、銅及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解其應(yīng)用。2.了解合金的概念及其重要應(yīng)用。1.Fe3＋有氧化性，F(xiàn)eCl3溶液可用于回收廢舊電路板中的銅。(2012年廣東高考T12—D)2.Fe與S混合加熱生成FeS2。(2012年重慶高考T7—A)3.Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl2和FeCl3。(2012年天津高考T2—D)4.制備AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用將溶液直接蒸干的方法。(2011年山東高考T12—C)5.高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種新型的自來水處理劑，它的性質(zhì)和作用是：有強氧化性，可消毒殺菌，還原產(chǎn)物能吸附水中雜質(zhì)。(2011年上海高考T5—A)

一、鐵、銅

1．物理性質(zhì)

鐵是________色金屬，銅是________色金屬，二者都具有________的導電性、導熱性和延展性，其中______能被磁鐵吸引。銀白紫紅良好鐵2．化學性質(zhì)物質(zhì)化學性質(zhì)鐵銅與非金屬單質(zhì)反應(yīng)①與Cl2反應(yīng)_______________________________________②與O2反應(yīng)_______________________________________③與S反應(yīng)_______________________________________④與水反應(yīng)________________________________________不反應(yīng)3Fe＋4H2O(g)

Fe3O4＋4H2物質(zhì)化學性質(zhì)鐵銅與酸反應(yīng)⑤與非氧化性酸反應(yīng)(HCl)____________________不反應(yīng)⑥與氧化性酸反應(yīng)鐵在常溫下，遇到冷濃硫酸或冷濃硝酸會發(fā)生________，表面形成致密的__________與濃硫酸反應(yīng)：____________________________________________；與稀硝酸反應(yīng)：____________________________________________；與濃硝酸反應(yīng)：_____________________________________________鈍化氧化膜（續(xù)表）物質(zhì)化學性質(zhì)鐵銅與鹽溶液反應(yīng)⑦與FeCl3溶液反應(yīng)離子方程式：_____________________離子方程式：____________________⑧與CuCl2溶液反應(yīng)離子方程式：_____________________不反應(yīng)⑨與AgNO3溶液反應(yīng)離子方程式：_____________________離子方程式：______________________（續(xù)表）2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2AgCu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag二、鐵、銅的氧化物鐵紅磁性氧化鐵黑色紅棕色黑色黑色三、鐵、銅的氫氧化物氫氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2物理性質(zhì)顏色_________________________________水溶性均______溶于水化學性質(zhì)與鹽酸反應(yīng)(離子方程式)______________________________________________________________________________與稀硝酸反應(yīng)(離子方程式)___________________________________________________________________________________________受熱分解—____________________________________________________制備原理相應(yīng)的可溶性鹽與堿(如NaOH或氨水)反應(yīng)白色紅褐色藍色難Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O

Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2OCu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O3Fe(OH)2＋10H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋8H2OFe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2OCu(OH)2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O四、Fe、Fe2＋和Fe3＋的轉(zhuǎn)化關(guān)系Fe、Fe2＋和Fe3＋之間可相互轉(zhuǎn)化，相互間能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。圖2-8-11．Fe2＋具有較強的還原性，與氧化劑反應(yīng)生成Fe3＋(1)Fe2＋被氯氣氧化：_____________________________________。(2)Fe2＋被溴水氧化：_____________________________________。(3)Fe2＋被高錳酸鉀氧化：_________________________________。(4)Fe2＋被稀硝酸氧化：___________________________________。(5)Fe2＋被濃硝酸氧化：___________________________________。(6)Fe2＋被氧氣氧化：_____________________________________。2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋2Fe2＋＋Br2===2Br－＋2Fe3＋4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O2．Fe3＋有較強的氧化性，與還原劑反應(yīng)生成Fe2＋

(1)Fe3＋被Fe還原：_________________________________。

(2)Fe3＋被Cu還原：________________________________。

(3)FeCl3中滴加氫硫酸，溶液變渾濁：_____________________________________________________________________。

(4)Fe3＋能使淀粉－KI溶液變藍：____________________。

(5)SO2通入FeCl3

溶液中：__________________________。

_____________________________________________________2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2五、合金

合金是由兩種或兩種以上的金屬(或金屬跟非金屬)熔合而成的具有金屬特性的物質(zhì)。其特點是：________一般比它的各成分金屬大；多數(shù)合金的________一般比它的各成分金屬低；合金的化學性質(zhì)與成分金屬不同；物理、化學和機械性能均強于各成分金屬。硬度熔點

考點1

Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)與鑒別

1．Fe2＋和Fe3＋的性質(zhì)

Fe2＋和Fe3＋這兩種離子的鹽溶液因水解均呈現(xiàn)酸性，對應(yīng)的鹽溶液顏色通常分別為淺綠色、黃色(實際顏色與鹽溶液的濃度有關(guān))。Fe2＋的鹽溶液通常表現(xiàn)為還原性，F(xiàn)e3＋的鹽溶液則主要表現(xiàn)為較強的氧化性。2．Fe2＋和Fe3＋的常見鑒別方法

(1)觀察法：Fe3＋的鹽溶液呈棕黃色，F(xiàn)e2＋的鹽溶液呈淺綠色。

(2)SCN－法：滴入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液，呈血紅色的是Fe3＋的鹽溶液，不變色的是Fe2＋的鹽溶液。

(3)堿液法：分別加入堿液(如氨水)，生成紅褐色沉淀的是Fe3＋的鹽溶液，先生成白色絮狀沉淀，又迅速轉(zhuǎn)變?yōu)榛揖G色，最終變?yōu)榧t褐色的是Fe2＋的鹽溶液。

(4)H2S法：分別通入H2S氣體或加入氫硫酸，有淡黃色沉淀析出(或混濁)的是Fe3＋的鹽溶液，無此現(xiàn)象的是Fe2＋的鹽溶液。(5)苯酚法：分別滴入苯酚溶液，溶液呈紫色的是Fe3＋，不變色的是Fe2＋。

(6)淀粉－KI法：能使淀粉碘化鉀試紙變藍的溶液是Fe3＋，無此現(xiàn)象的是Fe2＋。

(7)KMnO4(或溴水)法：分別加入少量酸性KMnO4溶液(或溴水)，能使之褪色的是Fe2＋的鹽溶液，不能使之褪色的是Fe3＋的鹽溶液。

(8)銅片法：分別加入銅片，溶液逐漸變?yōu)樗{色的是Fe3＋的鹽溶液，不變色的是Fe2＋的鹽溶液。

【例1】將鐵粉、銅粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反應(yīng)(假定容器不參與反應(yīng))。試判斷下列情況下，溶液中存在的金屬離子和金屬單質(zhì)。(1)若鐵粉有剩余，則容器中不可能有的離子是：________；銅單質(zhì)______(填“一定”或“可能”)存在。

(2)若FeCl3和CuCl2都有剩余，則容器中不可能有的單質(zhì)________，F(xiàn)e2＋________(填“一定”或“可能”)存在。

(3)若要檢驗溶液中是否有Fe3＋，正確的操作：___________。思路指導：凡是相互間能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)就不可能大量共存；Fe、Cu均可與Fe3＋反應(yīng)，F(xiàn)e能與Cu2＋反應(yīng)。

解析：本題主要的化學反應(yīng)有：①Fe＋2FeCl3===3FeCl2；②Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2；③Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2。們能發(fā)生上述①、②反應(yīng)。(2)若FeCl3和CuCl2都有剩余，則容器中一定沒有Fe、Cu，一定有Fe2＋，發(fā)生的反應(yīng)為①、③。(3)物質(zhì)檢驗的基本步驟：取樣——加試劑——描述現(xiàn)象——下結(jié)論。(1)若鐵粉有剩余，則容器中不可能有Fe3＋、Cu2＋，因為它答案：(1)Fe3＋、Cu2＋一定(2)Fe、Cu一定(3)用小試管取1～2mL溶液，滴加1～2滴KSCN溶液，

若溶液變成血紅色，則有Fe3＋；否則無Fe3＋

【例2】(2013年東北三校聯(lián)考)下列檢驗試劑選用正確的是(

)。

A．用氯水、KSCN溶液檢驗FeCl3中是否有FeCl2

B．用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3中是否有FeCl2

C．用NaOH溶液檢驗MgCl2中是否有FeCl2

D．用硝酸檢驗?zāi)滁S色固體是純銅還是黃銅解析：A組中的Fe3＋產(chǎn)生的干擾無法消除；B組中酸性KMnO4溶液還能氧化Cl－；C組中雖然Mg2＋也能形成白色沉淀，但若有Fe2＋，則生成的白色沉淀顏色會發(fā)生變化，故C項正確；D組中純銅和黃銅均能溶解在硝酸中，不能達到目的。答案：C考點2金屬的通性及金屬的冶煉1．金屬的通性跟酸的反應(yīng)能置換出稀酸(如HCl、H2SO4)中的氫能置換出稀酸中的氫不能置換出稀酸中的氫反應(yīng)程度反應(yīng)劇烈程度依次減弱能跟濃硫酸、硝酸反應(yīng)能跟王水反應(yīng)跟鹽的反應(yīng)位于金屬活動性順序前面的金屬可以將后面的金屬從其鹽溶液中置換出來(K、Ca、Na除外)（續(xù)表）

2.金屬的冶煉

金屬冶煉的實質(zhì)是用還原的方法，使金屬化合物中的金屬陽離子得電子變成金屬原子。Mn＋＋ne－―→M，金屬活動性不同，冶煉方法也不同。

(1)熱分解法。 對于金屬活動性順序表中排在Hg后面的不活潑金屬，可以用熱分解法冶煉。例如：2Ag2O4Ag＋O2↑，2HgO2Hg＋O2↑。(2)熱還原法。

對于金屬活動性順序表中Zn～Cu段的金屬，可以采用加還原劑并加熱的方法進行冶煉，常見的還原劑有H2、CO、C(焦炭)和活潑金屬如鋁等。例如：Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2，F(xiàn)e2O3＋2Al

2Fe＋Al2O3。

(3)電解法。排在Zn前面的金屬，由于化學性質(zhì)非?；顫?，很難用還原劑將它們從化合物中還原出來，工業(yè)上用電解法冶煉。例如：2Al2O3(熔融)

4Al＋3O2↑，2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。

電解冰晶石電解【例3】下列關(guān)于鐵和合金的說法不正確的是()。

A．鐵及鐵合金是當今社會運用最廣泛的金屬材料

B．合金的硬度比其成分物質(zhì)的硬度大

C．因為形成了鐵碳合金，所以熔點變低

D．生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依次增加

思路指導：合金在生活中應(yīng)用很廣，要解這類題目，首先要了解常見的合金及應(yīng)用，了解合金的主要特點：(1)合金是混合物。(2)合金具有成分元素的性質(zhì)；但熔點低于成分金屬的熔點，硬度大于成分金屬的硬度。(3)合金中成分元素的含量影響合金的性質(zhì)?！ぁぁ?/p>

解析：鐵及鐵合金是當今社會運用最廣泛的金屬材料，且合金硬度大于成分金屬，熔點低于各成分物質(zhì)的熔點，A、B、C正確。生鐵、普通鋼和不銹鋼中的碳含量依次降低。答案：D【例4】下列說法正確的是()。

A．所有不銹鋼都只含有金屬元素

B．大多數(shù)金屬元素均以單質(zhì)形式存在于自然界

C．某省打撈的明代沉船上存在大量鋁制餐具

D．鎂合金的硬度和強度均高于純鎂

解析：不銹鋼中含有碳元素，A錯；大多數(shù)金屬元素以化合態(tài)存在于自然界中，只有Au等少數(shù)不活潑金屬以游離態(tài)存在于自然界中，B錯；鋁是一種活潑金屬，明代還沒有冶煉鋁的技術(shù)，其沉船上不可能有鋁制品，C錯；合金的特點是硬度大于成分金屬，熔點低于成分金屬，D正確。

解析：D的相互轉(zhuǎn)化，F(xiàn)e2＋的還原性、Fe3＋的強氧化性和強水解能力、實驗探究鐵及其化合物性質(zhì)的綜合考查

[考向分析]鐵和銅在生活生產(chǎn)中有廣泛用途，是高考的命題熱點。常見考查方式有離子共存(有色離子、形成沉淀、水解)、鐵銅實驗、化工工藝流程等，主要考查的物質(zhì)有Fe、Fe2＋、Fe3＋銅離子的水解等?！纠?】由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的幾種物質(zhì)組成的混合粉末，取樣進行下列實驗(部分產(chǎn)物略去)：(1)取少量溶液X，加入過量的NaOH溶液，有沉淀生成。質(zhì)是(填化學式)________________。(2)Z為一種或兩種氣體：

①若Z只為一種氣體，試劑a為飽和NaHCO3

溶液，則反應(yīng)Ⅰ中能同時生成兩種氣體的化學方程式是：______________。取上層清液，通入CO2，無明顯變化，說明樣品中不含有的物···②若Z為兩種氣體的混合物，試劑a為適量的水，則Z中兩種氣體的化學式為____________。(3)向Y中通入過量的Cl2，并不斷攪拌，充分反應(yīng)后，溶液中的陽離子是(填寫離子符號)____________。(4)取Y中的溶液，調(diào)節(jié)pH約為7，加入淀粉－KI溶液和共轉(zhuǎn)移3mol電子，該反應(yīng)的離子方程式是：_______________。

(5)另取原樣品，加入足量稀硫酸充分反應(yīng)，若溶液中一定不會產(chǎn)生Y中的紅色固體，則原樣品中所有可能存在的物質(zhì)組合是(各組合中物質(zhì)用化學式表示)______________。H2O2，溶液呈藍色并有紅褐色沉淀生成。當消耗2molI－時，····

解析：根據(jù)(1)中現(xiàn)象，可知樣品中不含Al；Y為亞鐵鹽溶液，固體為Cu和Fe；(2)Z為一種氣體時，濃酸為硫酸，化學方程式為：C＋2H2SO4(濃)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O，通過飽和NaHCO3溶液后，氣體只有CO2；若Z是兩種氣體時，濃酸為硝酸，化學方程式為：C＋4HNO3(濃)===CO2↑＋4NO2↑＋2H2O，通過水后，氣體為CO2和NO；(3)向Y中通入過量氯氣，生成的FeCl3逐漸與鐵粉和銅粉反應(yīng)生成CuCl2和FeCl3，溶液中陽離子為Cu2＋、Fe3＋和H＋；(4)FeCl2溶液中加淀粉碘化鉀和H2O2時，其反應(yīng)為：2Fe2＋＋3H2O2＋4I－===2Fe(OH)3↓＋2I2；(5)原樣品中加足量稀硫酸，Y溶液中一定不會出現(xiàn)紅色固體，則原樣品中不存在鐵和鋁，故其可能組合為：CuO和C或CuO、C和Fe2O3。

【例6】(2012年天津高考)信息時代產(chǎn)生的大量電子垃圾對環(huán)境構(gòu)成了極大的威脅。某“變廢為寶”學生探究小組將一批廢棄的線路板簡單處理后，得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金屬的混合物，并設(shè)計出如下制備硫酸銅和硫酸鋁晶體的路線：請回答下列問題：

(1)第①步Cu與酸反應(yīng)的離子方程式為：_____________________；得到濾渣1的主要成分為________。

(2)第②步加H2O2的作用是_________________________，使用H2O2的優(yōu)點是_______________________，調(diào)節(jié)溶液pH的目的是使________生成沉淀。(3)用第③步所得的CuSO4·5H2O制備無水CuSO4

的方法是________。(4)由濾渣2制取Al2(SO4)3·18H2O，探究小組設(shè)計了三種方案：上述三種方案中，________方案不可行，原因是________；從原子利用率角度考慮，________方案更合理。后，用cmol·L－1EDTA(H2Y2－)

標準溶液滴定至終點，平均消耗

(5)探究小組用滴定法測定CuSO4·5H2O(Mr＝250)的含量。取ag試樣配成100mL溶液，每次取20.00mL，消除干擾離子EDTA溶液bmL。滴定反應(yīng)如下：

Cu2＋＋H2Y2－===CuY2－＋2H＋。 寫出計算CuSO4·5H2O質(zhì)量分數(shù)的表達式：w＝_______；下列操作會導致CuSO4·5H2O含量的測定結(jié)果偏高的是________。 ①未干燥錐形瓶 ②滴定終點時滴定管尖嘴中產(chǎn)生氣泡 ③未除凈可與EDTA反應(yīng)的干擾離子

解析：(4)因濾渣2中含有Fe(OH)3沉淀，甲方案沒有除去酸浸時產(chǎn)生的Fe3＋，使制得晶體中含有大量雜質(zhì)Fe2(SO4)3，故甲方案不可?。环桨敢抑杏娩X與Fe3＋反應(yīng)，產(chǎn)品中生成的含鋁化合物增多，原子利用率高；丙中消耗的酸、堿多，原子利用率低。題組一鐵及其化合物1．下列有關(guān)純鐵的描述正確的是()。

A．熔點比生鐵的低

B．與相同濃度的鹽酸反應(yīng)生成氫氣的速率比生鐵的快

C．在潮濕的空氣中比生鐵容易被腐蝕

D．在冷的濃硫酸中可鈍化

解析：生鐵屬于合金，其熔點比純鐵的低；生鐵與鹽酸反應(yīng)及生鐵在潮濕空氣中的腐蝕，因形成原電池，故反應(yīng)速率均比純鐵的快；常溫下鐵在濃硫酸、濃硝酸中均發(fā)生鈍化。

答案：D2．下列化合物可通過化合反應(yīng)制備的是()。①Fe(OH)3；②CuS；③NaHCO3；④FeCl2；⑤FeCl3。A．全部C．除③外

B．除②外D．除④外

解析：①4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3；②Cu和S反應(yīng)只生成Cu2S；③Na2CO3＋CO2＋H2O===2NaHCO3；④2FeCl3＋Fe===3FeCl2；⑤2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。

答案：B3．下列物質(zhì)反應(yīng)后一定有＋3價鐵生成的是()。

①過量的Fe與Cl2反應(yīng)；②Fe與過量稀H2SO4反應(yīng)后，再向其中加KNO3；③Fe(NO3)2溶液中加少量鹽酸；④Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中。A．只有①C．只有①②③B．只有①②D．全部答案：C

解析：①中的Cl2氧化性強，它能將鐵氧化為＋3價，由于不是在溶液中反應(yīng)，因此過量的鐵不會將氯化鐵還原；②中Fe與稀硫酸反應(yīng)只能生成Fe2＋，但由于稀硫酸過量，加入KNO3后，HNO3能將Fe2＋氧化成Fe3＋；③發(fā)生了Fe2＋被HNO3氧化的反應(yīng)；④中發(fā)生Fe與鹽酸生成FeCl2、Fe2O3與鹽酸生成FeCl3的反應(yīng)，但題中未給出反應(yīng)物間相對量的關(guān)系，若鐵是足量的，則能將生成的FeCl3全部還原為FeCl2。

4．已知：2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋2Br－。向100mLFeBr2溶液中通入標準狀況下的Cl2

3.36L，充分反應(yīng)后測得溶液中Cl－

()。解析：利用原子守恒及電荷守恒原理，可知3.36L的Cl2

答案：A與Br－的物質(zhì)的量濃度相等，則原FeBr2溶液的物質(zhì)的量濃度為A．2mol·L－1

B．1mol·L－1

C．0.4mol·L－1

D．0