2021版江苏新高考选考化学(苏教版)一轮复习教师用书:专题3 1 第一单元 铁、铜的获取及应用 .doc
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1、第一单元铁、铜的获取及应用学习任务1铁及其重要化合物的性质一、铁元素及其原子结构1铁位于周期表中第4周期族,是一种应用最广泛的过渡金属元素;铁元素是一种典型的变价金属元素。2原子结构Fe 二、单质铁1.物理性质:纯铁具有金属的共性,如具有银白色金属光泽,具有导电性、导热性和延展性,具有能被磁铁吸引的特性。2.化学性质(1)与非金属单质的反应(2)与水蒸气的反应3Fe4H2O(g)Fe3O44H2(3)与酸、盐的反应3用途:用量最大、用途最广泛的合金是铁合金钢,可用于制造不锈钢、特种钢、钢板、钢管等。三、铁的冶炼1铁元素的存在铁元素在自然界主要以化合态的形式存在,常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为F
2、e3O4)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3)。2炼铁原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石。3完成下列化学方程式(1)一氧化碳的生成:CO2CO2、CO2C2CO。(2)铁矿石被还原:Fe2O33CO2Fe3CO2。(3)石灰石的作用:CaCO3CaOCO2、CaOSiO2CaSiO3。四、铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价232,3稳定性不稳定稳定稳定与盐酸反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O五、铁的氢氧化物化学式Fe
3、(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应的离子方程式Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应:Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应:Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O= 4Fe(OH)31判断正误,正确的打“”,错误的打“”。(1)铁位于元素周期表中第4周期第B族。()(2)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。()(3
4、)将一定量的铁、铜的混合物加入100 mL 0.1 molL1的FeCl3溶液中,充分反应后,溶液中有固体剩余,则剩余的固体中一定含有铜,可能含有铁。()(4)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。()(5)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。()答案:(1)(2)(3)(4)(5)2将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。(1)Fe2O3 a红褐色(2)Fe(OH)2 B红棕色(3)Fe(OH)3 c白色(4)Fe2 D棕黄色(5)Fe3 e浅绿色 A具有较强的还原性B易被氧化成灰绿色,最终变成红褐色C制作红色油漆、涂料D受热分解成红棕色粉末E具有较强的氧化性答案:(1)bC(2)cB(
5、3)aD(4)eA(5)dE3(双选)下列物质反应后一定有3价铁生成的是()A过量的Fe与Cl2加热时发生反应BFe与过量稀H2SO4反应后,再向其中加KNO3CFe与过量的S加热时发生反应DFe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中解析:选AB。Fe与Cl2反应只生成FeCl3;FeFe2Fe3;Fe与S反应只生成FeS;Fe2O3溶于盐酸生成Fe3,当混合物中Fe不足时,溶液中仍有Fe3,当Fe足量时,溶液中无Fe3。分析铁的化合物时的“两分清”1价态要分清(1)要注意单质铁被不同氧化剂氧化时,产物不同。(2)要注意不同价态的化合物所表现的不同的化学性质,如Fe3以氧化性为主,Fe2以还原性为主。
6、2颜色要分清铁的化合物“五颜六色”,一定要记牢:Fe2溶液为浅绿色,Fe3溶液为棕黄色,Fe(SCN)3溶液为血红色,Fe(OH)3胶体为红褐色,Fe(OH)2沉淀在空气中的颜色变化为白色灰绿色红褐色,Fe(OH)3沉淀为红褐色固体,Fe2O3为红棕色,Fe3O4、FeO、FeS均为黑色。 提升一铁及其化合物的性质与计算1下列叙述正确的是()AFe与稀HNO3、稀H2SO4反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应B足量的Fe在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3CFe和Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出DFe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3,在给定的条件下能实现转
7、化解析:选C。HNO3具有强氧化性,与Fe发生氧化还原反应,产生的气体为NO,A项错;铁与Cl2反应无论量的多少产物都是FeCl3,B项错;Fe2O3溶解产生Fe3恰好将等物质的量的铁单质氧化,因而不能置换出H2,C项正确;FeCl3溶液加热时易水解,D项错。2(2020营口质检)有一块铁的氧化物样品,用140 mL 5.0 molL1盐酸恰好将其完全溶解,所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2,恰好使其中的Fe2全部转变为Fe3,则该样品可能的化学式为()AFe2O3BFe3O4CFe4O5DFe5O7解析:选D。根据2Fe2Cl2=2Fe32Cl可知,铁的氧化物样品用盐酸溶解后所得溶液
8、中n(Fe2)0.025 mol20.05 mol,根据电荷守恒得2n(Fe2)3n(Fe3)n(Cl),则n(Fe3)0.2 mol,故 n(Fe2)n(Fe3)0.050.214,故该氧化物可表示为FeO2Fe2O3,即Fe5O7。确定铁的氧化物组成的基本方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为mn,则氧化物中n(Fe)n(O)ab,若ab11,则铁的氧化物为FeO;若ab23,则铁的氧化物为Fe2O3;若ab34,则铁的氧化物为Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为11的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为11,Fe3O4为任意
9、值)。 提升二有关铁及其化合物的实验探究3下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是()选项实验现象结论A将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液有气体生成,溶液呈血红色稀硝酸将Fe氧化为Fe3B将铜粉加入1.0 molL1 Fe2(SO4)3溶液中溶液变蓝、有黑色固体出现金属铁比铜活泼C向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应溶液中有固体存在溶液中一定含有Cu2D相同质量、相同表面积的纯铁和生铁分别与相同浓度的盐酸反应生铁的反应速率比纯铁快原电池反应能加快化学反应速率解析:选D。A.稀硝酸与过量铁粉发生的反应分两步进行,先发生反应:Fe4HNO3(稀)
10、=Fe(NO3)3NO2H2O,过量的铁粉再与Fe(NO3)3发生反应:Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2,充分反应后滴加KSCN溶液,溶液不会变为血红色,实验现象错误,故A不正确。B.铜粉与Fe2(SO4)3溶液发生反应:CuFe2(SO4)3=CuSO42FeSO4,实验现象为溶液变蓝色,但是没有黑色固体出现,该实验能说明Fe3的氧化性比Cu2强,不能说明金属铁比铜活泼,因为铁没有置换出铜单质,故B不正确。C.Fe3的氧化性比Cu2的氧化性强,Fe先与Fe3反应生成Fe2,再与Cu2反应生成单质Cu。固体一定含Cu,可能含Fe;溶液中一定含Fe2,可能含Cu2,故C不正确。D.纯铁
11、和稀盐酸不能构成原电池,生铁中铁、碳、盐酸构成原电池,能加快反应速率,所以生铁反应速率比纯铁快,故D正确。4用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:用不含Fe3的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的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_。(4)下列各图示中,能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是_。解析:(1)Fe2易水解,要加入稀硫酸防止其水解;Fe2易被空气中
12、的O2氧化,要加Fe粉防止Fe2被氧化。(2)气体的溶解度随温度升高而降低,所以煮沸后的水中溶解的O2较少。(4)因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。、原理相同,都是先用氢气将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;的原理为铁做阳极产生Fe2,与电解水产生的OH结合生成 Fe(OH)2,且液面用汽油保护,能防止空气进入;中液面加苯阻止了空气进入;由于带入空气中的氧气,能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间观察到白色沉淀
13、。答案:(1)稀硫酸、铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2(4)制备Fe(OH)2的关键与方法由于Fe(OH)2具有很强的还原性,易被氧化为Fe(OH)3,在实验室中制备Fe(OH)2,并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成为物质制备实验探究的热点。制备原理:Fe22OH=Fe(OH)2。(1)成功关键溶液中不含Fe3和O2等氧化性物质; 制备过程中,保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。(2)制备Fe(OH)2时常采用的方法采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2易被空气中的氧气氧化成Fe3);将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气);将碱直接加到亚铁盐溶液的
14、底部使生成的Fe(OH)2与空气隔离;在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。学习任务2Fe2和Fe3的性质及其检验方法1Fe2、Fe3的性质及相互转化(1)Fe2的氧化性和还原性Fe2处于铁的中间价态,既有氧化性,又有还原性。在中学阶段接触Fe2的氧化还原反应中其主要表现还原性,如Fe2遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H)等均表现还原性。(2)Fe2可水解Fe(OH)2是弱碱,含Fe2的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2的水解,加少量铁粉防止Fe2被氧化。(3)Fe3的氧化性Fe3处于铁的高价态,表现较强的氧化性,如它能
15、氧化Fe、Cu、HI、H2S等。(4)Fe3易水解Fe(OH)3是很弱的碱,且溶度积很小,因而Fe3极易水解,只能存在于酸性较强的溶液中。利用Fe3易水解的性质,实验室可将FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体,反应的化学方程式为FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl。利用Fe3易水解的性质,工业上常用调节pH的方法除去溶液中的铁离子。利用Fe3易水解的性质,实验室配制氯化铁溶液,通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中,然后再稀释至所需浓度。Fe3与HCO、AlO、CO、ClO等水解呈碱性的离子不能大量共存。(5)Fe2与Fe3的相互转化用离子方程式表示下列转化:Fe2Fe32Fe2Cl2
16、=2Fe32Cl;3Fe24HNO=3Fe32H2ONO;2Fe3Fe=3Fe2;Cu2Fe3=Cu22Fe2。2Fe2、Fe3的检验(1)Fe2的检验取少量被检验的溶液,滴加KSCN溶液,无现象,再通入Cl2,若变成血红色溶液,说明有Fe2存在(验证时不能先通氯气)。反应方程式:2Fe2Cl2=2Fe32Cl,Fe33SCN=Fe(SCN)3(血红色)。取少量被检验的溶液,加入NaOH溶液,产生白色絮状沉淀,白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最终变为红褐色,证明有Fe2存在。反应方程式:Fe22OH=Fe(OH)2(白色沉淀),4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(红褐色沉淀)。(2)F
17、e3的检验取出少量被检验的溶液,加入KSCN溶液,溶液呈血红色,证明有Fe3存在。反应方程式:Fe33SCN=Fe(SCN)3(血红色)。取出少量被检验的溶液,加入NaOH溶液,产生红褐色沉淀,证明有Fe3存在。反应方程式:Fe33OH=Fe(OH)3(红褐色沉淀)。1为了验证Fe3的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是_。解析:CuSO4与FeCl3不反应;生成AgCl白色沉淀,与Fe3无关。答案:2检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁,可使用的试剂是()ANaOHBKMnO4CKSCN D解析:选B。A.若加入NaOH,硫酸亚铁发生反应产生的白色F
18、e(OH)2会被硫酸铁发生反应产生的红褐色的Fe(OH)3遮挡,不容易观察到,因此不能检验,错误。B.KMnO4有氧化性,硫酸亚铁有还原性,会发生氧化还原反应,使KMnO4的紫色褪去,而硫酸铁不能与KMnO4发生反应,因此可以作为检验试剂,正确。C.KSCN与硫酸铁会发生反应,使溶液变血红色,而硫酸亚铁不能反应,因此无论硫酸亚铁是否存在,溶液都变血红色,因此无法检验,错误。D.苯酚与硫酸铁溶液发生显色反应,使溶液变为紫色,而与硫酸亚铁不能发生反应,无论硫酸亚铁是否存在,溶液都变紫色,所以不能作为检验试剂,错误。检验Fe2和Fe3时的注意事项(1)检验Fe2时不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能
19、将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可以氧化SCN)。(2)当溶液浓度较稀时,利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2和Fe3的存在。(3)Fe3、Fe2、Cl同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2(Cl能还原酸性KMnO4,有干扰)。(4)检验Fe2、Fe3的其他方法检验Fe2最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K3Fe(CN)6:3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62(蓝色)。检验Fe3也可用苯酚(C6H5OH),在FeCl3溶液中滴加苯酚,溶液显紫色。 提升一Fe2、Fe3的性质及相互转化1在含有Fe3、Fe2、Al3、NH的稀溶液中加入足量Na2O2
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