高三化學(xué)復(fù)習(xí)課件(蘇教版)鐵銅的獲取及其應(yīng)用

鐵、銅的獲取及應(yīng)用1.在元素周期表中，鐵位于

周期第

族。鐵的原子結(jié)構(gòu)示意圖為，在化學(xué)反應(yīng)中能失去

個(gè)或

個(gè)電子而呈現(xiàn)

價(jià)、

價(jià)。鐵在地殼中的含量僅次于氧、硅和鋁，居第四位。第4Ⅷ＋2＋323(2)Fe與稀鹽酸：

Fe與CuSO4溶液：

Fe與FeCl3溶液：

Fe與水蒸氣：

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

；紅棕色粉末，可用作油漆顏料的是

。完成下列化學(xué)方程式：(1)FeO在空氣中加熱：

(2)FeO和稀H2SO4反應(yīng)：

(3)Fe2O3和稀H2SO4反應(yīng)：

Fe3O4Fe2O34FeO＋O22Fe2O3FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2OFe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O4．鐵的氫氧化物有

。鐵的低價(jià)氫氧化物的顏色是

，

溶于水(難、易)，暴露在空氣中會(huì)發(fā)生反應(yīng)

。鐵的高價(jià)氫氧化物呈

色，

溶于水，溶于鹽酸的化學(xué)方程式為：

。Fe(OH)2、Fe(OH)3白色難4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3紅褐難Fe(OH)3＋3HCl===FeCl3＋3H2O5．Fe2＋和Fe3＋在水溶液中的顏色分別是

和

。為使Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，可使用

劑，常見的有

等。要實(shí)現(xiàn)Fe3＋―→Fe2＋，可使用

劑，常用的物質(zhì)有

等。淺綠色棕黃色氧化Cl2、KMnO4還原I－、Fe6．Fe3＋的鑒別(1)Fe3＋加入強(qiáng)堿溶液或氨水生成特有的紅褐色沉淀。Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓或Fe3＋＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4＋，而Fe2＋加入強(qiáng)堿先出現(xiàn)

色沉淀，迅速轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

色，最后變?yōu)?/p>

色沉淀。(2)Fe3＋中加入KSCN溶液，生成特有的

色溶液，而Fe2＋無明顯現(xiàn)象。白灰綠紅褐血紅7．鐵的冶煉1.銅是硬度較小的

色金屬，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性，因其具有良好的導(dǎo)電性，在電器和電子工業(yè)中主要用于制造電線、通信電纜等。2．銅的化學(xué)性質(zhì)(1)常溫下銅在干燥的空氣里性質(zhì)穩(wěn)定，但在潮濕的空氣里易被腐蝕，在其表面生成一層綠色的銅銹：2Cu＋O2＋H2O＋CO2===

。紫紅Cu2(OH)2CO3(2)在加熱或點(diǎn)燃條件下，能與許多非金屬反應(yīng)2Cu＋O2

2Cu＋S

Cu＋Cl2

(3)與氧化性酸反應(yīng)Cu＋4HNO3(濃)===

3Cu＋8HNO3(稀)===

Cu＋2H2SO4(濃)

2CuOCu2SCuCl2KCu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2OCuSO4＋SO2↑＋2H2O

(4)銅及其化合物之間的轉(zhuǎn)化常伴有顏色變化藍(lán)

黑

黑

紅

藍(lán)

白

3．合金(1)定義：一種金屬跟另一種或幾種金屬(或非金屬)，在一定溫度下熔合在一起形成的具有金屬特性的固體混合物就是合金，它們的性能往往優(yōu)于純金屬。(2)特性(優(yōu)點(diǎn))：①合金的硬度比它的各成分金屬的硬度大；②合金的熔點(diǎn)比它的各成分的熔點(diǎn)低。1．Fe2＋與Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化Fe2＋既有氧化性又有還原性，但主要表現(xiàn)為還原性，當(dāng)遇到較強(qiáng)氧化劑時(shí)，轉(zhuǎn)化為Fe3＋。Fe3＋具有較強(qiáng)的氧化性，可被還原性較強(qiáng)的物質(zhì)還原為Fe2＋。2FeCl2＋Cl2===2FeCl3(溶液由淺綠色變?yōu)樽攸S色)2FeBr2＋3Cl2(過量)===2FeCl3＋2Br22FeCl3＋H2S===S↓＋2FeCl2＋2HCl2FeCl3＋2KI===I2＋2FeCl2＋2KCl2FeCl3＋Fe===3FeCl22FeCl3＋SO2＋2H2O===H2SO4＋2FeCl2＋2HClFe、Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示。2．Fe3＋的顏色變化規(guī)律(1)在FeCl3溶液中加幾滴KSCN溶液，溶液呈紅色。(2)石蕊試液滴入FeCl3溶液中呈紅色(FeCl3水解，溶液顯酸性)。(3)將飽和FeCl3溶液滴入沸水中，溶液呈紅褐色[FeCl3水解生成Fe(OH)3膠體]。(4)FeCl3溶液與NaOH溶液混合，產(chǎn)生紅褐色沉淀。(5)NaHCO3與FeCl3兩溶液作用，既產(chǎn)生無色氣體，又產(chǎn)生紅褐色沉淀(雙水解反應(yīng))。(6)向FeCl3溶液中通入H2S氣體，產(chǎn)生淡黃色沉淀，溶液變淡綠色。(7)向FeCl3溶液中加入幾滴Na2S溶液，生成淡黃色沉淀；加入過量Na2S溶液，又生成黑色沉淀。(8)將過量Fe粉加入FeCl3溶液中，溶液變淺綠色。(9)向FeCl3溶液中加入過量Cu粉，溶液變藍(lán)綠色。(10)將KI淀粉溶液加入FeCl3溶液中，得到藍(lán)色溶液。(11)將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的水解反應(yīng)，向溶液中加入氧化鎂、碳酸鎂等，消耗FeCl3水解產(chǎn)生的H＋，促進(jìn)FeCl3水解，生成MgCl2，這樣既不引入新的雜質(zhì)，又能將FeCl3轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去。3．FeCl3與CO32－、HCO3－、AlO2－、SiO32－等在溶液中發(fā)生雙水解反應(yīng)：Fe3＋＋3HCO3－===Fe(OH)3↓＋3CO2↑Fe3＋＋3AlO2－＋6H2O===Fe(OH)3↓＋3Al(OH)3↓[例1](2010·北京市東城區(qū)高三年級第一學(xué)期期末)鐵單質(zhì)及其化合物在生活、生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。請回答下列問題：(1)鋼鐵在空氣中發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為____________。(2)由于氧化性Fe3＋>Cu2＋，氯化鐵溶液常用作印刷電路銅板腐蝕劑，反應(yīng)的離子方程式是__________。(3)硫酸鐵可作絮凝劑，常用于凈水，其原理是____________(用離子方程式表示)。在使用時(shí)發(fā)現(xiàn)硫酸鐵不能使酸性廢水中的懸浮物沉降而除去，其原因是_______。選項(xiàng)陳述Ⅰ陳述Ⅱ判斷A鐵是地殼中含量最高的金屬元素鐵是人類最早使用的金屬材料Ⅰ對；Ⅱ?qū)?；有B常溫下鐵與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣高溫下氫氣能還原氧化鐵得到鐵Ⅰ對；Ⅱ?qū)?；無C鐵屬于過渡元素鐵和鐵的某些化合物可用作催化劑Ⅰ錯(cuò)；Ⅱ?qū)Γ粺oD在空氣中鐵的表面能形成致密的氧化膜鐵不能與氧氣反應(yīng)Ⅰ對；Ⅱ?qū)?；?4)1molFe3O4參與反應(yīng)時(shí)，需4molCO，根據(jù)4molCO可得轉(zhuǎn)移8mol電子，所以1.5molFe3O4參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為1.5×8mol＝12mol。(5)選項(xiàng)A，地殼中含量最高的金屬元素是Al元素，而不是Fe元素，由于鐵是活潑金屬，需通過冶煉方法獲得，所以Fe不是人類最早使用的金屬材料，陳述Ⅰ、Ⅱ錯(cuò)誤，且二者沒有因果關(guān)系。選項(xiàng)B，F(xiàn)e能與稀H2SO4發(fā)生置換反應(yīng)而產(chǎn)生H2，但在高溫條件下，H2還原性很強(qiáng)，又能還原Fe2O3而得Fe，所以Ⅰ、Ⅱ均正確，二者無因果關(guān)系。選項(xiàng)C，鐵是過渡元素的說法正確。選項(xiàng)D，鐵在空氣中不能形成致密的氧化膜，且Fe可與純凈的O2反應(yīng)生成Fe3O4。[答案](1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－(2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(3)Fe3＋＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3H＋酸性環(huán)境中，H＋

抑制了鐵離子的水解，無法生成氫氧化鐵膠體(4)12mol

(5)B[方法點(diǎn)撥]Fe2＋、Fe3＋性質(zhì)的應(yīng)用(1)判斷離子共存①Fe2＋、Fe3＋均水解，與HCO3－、AlO2－、CO32－等因水解相互促進(jìn)在溶液中不能大量共存，F(xiàn)e2＋與NO3－(H＋)、ClO－、MnO4－(H＋)在溶液中因發(fā)生氧化還原反應(yīng)不能大量共存。②Fe3＋與S2－、HS－、I－、SO32－、HSO3－等因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。(2)鹽溶液的配制與保存①Fe2＋的鹽溶液：加少量鐵粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相應(yīng)的酸，防止Fe2＋水解。②Fe3＋的鹽溶液：加少量相應(yīng)酸防止Fe3＋水解。(3)制備無水FeCl3(4)除雜方法①Fe2＋(Fe3＋)：加足量鐵粉充分?jǐn)嚢柽^濾。A～I(xiàn)分別表示中學(xué)化學(xué)中常見的物質(zhì)，它們之間相互轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(有部分反應(yīng)物、生成物沒有列出)：已知A、B、C、D、E、F六種物質(zhì)中含有同一種元素，G為主族元素的固態(tài)氧化物。(1)寫出物質(zhì)的化學(xué)式：E________，F(xiàn)________，J________(2)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：①________；②________；③________。[解析]由兩條線索展開分析，一是G為主族元素的固態(tài)氧化物，既溶解于堿又可電解，可推知為Al2O3；二是E和F均是與堿反應(yīng)后的產(chǎn)物，且E可被空氣中的O2氧化成F，可推知E為Fe(OH)2，F(xiàn)為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]銅是重要的金屬材料。(1)工業(yè)上可用Cu2S和O2反應(yīng)制取粗銅，該反應(yīng)中氧化劑為________。電解粗銅制取精銅，電解時(shí)，陽極材料是________，電解液中必須含有的陽離子是________。(2)在100mL18mol·L－1濃硫酸中加入過量的銅片，加熱使之充分反應(yīng)，反應(yīng)中被還原的H2SO4<________mol。(3)電子工業(yè)曾用30%的FeCl3溶液腐蝕覆蓋銅箔的絕緣板制印刷電路板，為了從使用過的廢腐蝕液中回收銅，并重新得到FeCl3溶液，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)流程。上述流程中，所加試劑的化學(xué)式為：X________，Y________，Z________；第⑥步反應(yīng)的離子方程式為______________________。[解析]用30%的FeCl3溶液腐蝕覆蓋銅箔的絕緣板制印刷電路板時(shí)發(fā)生反應(yīng)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，廢液中會(huì)含有Fe2＋、Cu2＋、Fe3＋；加入鐵粉后，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋；濾渣中含有過量的Fe和Cu，加入鹽酸，F(xiàn)e＋2HCl===FeCl2＋H2↑；通入Cl2后，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。[答案](1)Cu2S、O2粗銅Cu2＋

(2)0.9

(3)Fe

HCl

Cl2

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－2．熱還原法用還原劑(C、CO、H2、Al等)還原金屬氧化物，適用于金屬活動(dòng)性介于Al～Cu之間的大多數(shù)金屬的冶煉(不包括Al)。如(2008·廣東化學(xué)，22)銅在自然界存在于多種礦石中，如：

礦石名稱黃銅礦斑銅礦輝銅礦孔雀石主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3·Cu(OH)2請回答下列問題：(1)上表所列銅化合物中，銅的質(zhì)量百分含量最高的是________。(2)工業(yè)上以黃銅礦為原料，采用火法熔煉工藝生產(chǎn)銅。該工藝的中間過程會(huì)發(fā)生反應(yīng)：2Cu2O＋Cu2S===6Cu＋SO2↑，反應(yīng)的氧化劑是________。(3)SO2尾氣直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后果是________；處理該尾氣可得到有價(jià)值的化學(xué)品，寫出其中1種酸和1種鹽的名稱：________。(4)黃銅礦熔煉后得到的粗銅含少量Fe、Ag、Au等金屬雜質(zhì)，需進(jìn)一步采用電解法精制。請簡述粗銅電解得到精銅的原理：________。(5)下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關(guān)系的判斷都正確的是________(填字母)。選項(xiàng)陳述Ⅰ陳述Ⅱ判斷A銅綠的主要成分是堿式碳酸銅可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠Ⅰ對，Ⅱ?qū)?；有B銅表面易形成致密的氧化膜銅容器可以盛放濃硫酸Ⅰ對，Ⅱ?qū)?；有C鐵比銅活潑鉚在銅板上的鐵釘在潮濕空氣中不易生銹Ⅰ對，Ⅱ?qū)?；有D藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是物理變化硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑Ⅰ錯(cuò)，Ⅱ?qū)?；無[解析]本題考查考生對金屬腐蝕、原電池和電解池的工作原理以及氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)的理解，考查考生環(huán)保意識，采用分析綜合的方法解決簡單化學(xué)問題的能力。(1)根據(jù)礦石的主要成分分析可知：每含1molCu的銅礦中所含有的其他元素的質(zhì)量，Cu2S中最小，因此Cu2S中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。(2)根據(jù)反應(yīng)方程式：可知Cu2O和Cu2S都作氧化劑。(3)SO2排放到大氣中會(huì)造成酸雨，用氨水處理該尾氣可得到有價(jià)值的化學(xué)品；硫酸或硫酸銨。(4)粗銅的精煉中，應(yīng)將粗銅與電源的正極相連作陽極，而將純銅與電源的負(fù)極相連作陰極，用銅鹽CuSO4、CuCl2等鹽溶液作電解質(zhì)溶液。(5)銅綠的成分為Cu2(OH)2CO3，能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)而除去，而Cu和鹽酸不反應(yīng)，A正確；銅在常溫下和濃H2SO4不反應(yīng)，因此B中前后無因果關(guān)系，B錯(cuò)誤；在潮濕的空氣中鐵和銅形成原電池，鐵作負(fù)極，銅作正極，鐵易生銹，因此C也不正確；CuSO4·5H2O晶體轉(zhuǎn)化為CuSO4白色粉末是化學(xué)變化，CuSO4為重金屬鹽，可以使蛋白質(zhì)變性，因此可以作為消毒劑，D正確。[答案](1)Cu2S

(2)Cu2S和Cu2O

(3)形成酸雨，會(huì)對植物和建筑物造成嚴(yán)重危害硫酸、硫酸銨(4)以硫酸銅－硫酸溶液為電解液，電解時(shí)，粗銅(陽極)中的銅以及比銅活潑的金屬失去電子進(jìn)入溶液，不如銅活潑的金屬沉入電解槽形成“陽極泥”；溶液中的Cu2＋得到電子沉積在純銅(陰極)上(5)AD1．下列物質(zhì)充分反應(yīng)后，滴入KSCN溶液，顯紅色的是(

)A．FeO＋HCl(溶液)

B．過量鐵＋稀硫酸C．FeCl2(溶液)＋Cl2

D．Fe＋CuSO4(溶液)[解析]只要反應(yīng)產(chǎn)物中含有Fe3＋，遇SCN－即顯紅色。[答案]C2．向含銅粉的硝酸亞鐵溶液中滴加足量稀鹽酸，下列說法正確的是 (

)A．能反應(yīng)，但不產(chǎn)生氣體B．銅粉完全溶解C．實(shí)驗(yàn)過程中溶液會(huì)變色D．銅粉不會(huì)溶解[解析]稀鹽酸提供的H＋，而溶液中存在NO3－，故首先是淺綠色的Fe2＋被NO3－(H＋)氧化為Fe3＋，同時(shí)生成NO，如原溶液中的Fe2＋充足，生成的Fe3＋也充足的情況下可導(dǎo)致Cu完全溶解。綜合上述，只有選項(xiàng)C符合。[答案]C3．(2010·上海，22,4分)由5molFe2O3、4molFe3O4和3molFeO組成的混合物中，加入純鐵1mol并在高溫下和Fe2O3反應(yīng)。若純鐵完全反應(yīng)，則反應(yīng)后混合物中FeO與Fe2O3的物質(zhì)的量之比可能是 (

)A．4∶3B．3∶2C．3∶1D．2∶1[解析]當(dāng)Fe與Fe2O3反應(yīng)生成FeO時(shí)：Fe＋Fe2O3===3FeO，反應(yīng)后剩余n(Fe2O3)＝4mol，n(FeO)＝3mol＋3mol＝6mol，即反應(yīng)后混合物中FeO與Fe2O3物質(zhì)的量之比為3∶2。當(dāng)Fe與Fe2O3反應(yīng)生成Fe3O4時(shí)：Fe＋4Fe2O3===3Fe3O4，反應(yīng)后剩余n(Fe2O3)＝1mol，n(FeO)＝3mol，則反應(yīng)后混合物中FeO與Fe2O3物質(zhì)的量之比為3∶1。故選B、C。[答案]BC4．(2010·山東省濰坊市高三年級測試)2009年10月1日，在天安門廣場舉行了隆重的國慶閱兵儀式，展現(xiàn)了我國強(qiáng)大的綜合國力，其中坦克的展示無疑是一個(gè)巨大的亮點(diǎn)。坦克的制造材料主要是各種金屬的合金，鋼鐵便是其中十分重要的一種。下列關(guān)于鐵的說法中，正確的是(

)A．鐵元素屬于過渡元素，其原子序數(shù)為26B．單質(zhì)鐵與濃硫酸在常溫下不反應(yīng)C．鐵單質(zhì)只具有還原性，其陽離子只具有氧化性D．與相同濃度的鹽酸反應(yīng)生成氫氣的速率，純鐵比生鐵的快[答案]A5．(2010年蘇錫常鎮(zhèn)四市高三教學(xué)情況調(diào)查(一))X、Y、Z是三種常見的單質(zhì)，甲、乙是兩種常見的化合物。下表各組物質(zhì)之間通過一步反應(yīng)不能實(shí)現(xiàn)如圖所示轉(zhuǎn)化的是 (

)選項(xiàng)XYZ甲乙AH2SiCl2SiCl4HClBMgCO2CO2MgOCZnFeCl2FeCl2ZnCl2DO2N2H2NH3H2O[解析]解答本題時(shí)，可將選項(xiàng)代入框圖逐一驗(yàn)證，因?yàn)镕e與Cl2反應(yīng)生成的是FeCl3而不是FeCl2，所以C項(xiàng)不符合。[答案]C6．(2009·北京)以富含硫酸亞鐵的工業(yè)廢液為原料生產(chǎn)氧化鐵的工藝如下(部分操作和條件略)：Ⅰ.從廢液中提純并結(jié)晶出FeSO4·7H2O。Ⅱ.將FeSO4·7H2O配制成溶液。Ⅲ.FeSO4溶液與稍過量的NH4HCO3溶液混合，得到含F(xiàn)eCO