考点37铁和铁的化合物.docx
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考点37铁和铁的化合物
铁和铁的化合物
复习要求
1.铁单质的化学性质
2.铁的重要化合物的氧化还原性;
3.Fe(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)的相互转化
知识梳理
一、铁的结构和性质
1.铁的原子结构和在元素周期表中的位置
2.铁的主要物理性质
3.铁的化学性质
①跟非金属反应:
②跟水反应:
③跟酸作用:
④与部分盐溶液反应
二、铁的氧化物和氢氧化物
1.铁的氧化物的比较
铁的氧
化物
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
--
铁红
磁性氧化铁
色、态
铁的价态
水溶性
稳定性
与酸的反应
与CO的反应
制取
2.铁的氢氧化物的比较
Fe(OH)2
Fe(OH)3
物理性质
白色,难溶于水的固体
红褐色,难溶于水的固体
化学性质
(1)与非氧化性强酸反应
(2)与氧化性酸反应
(3)空气中放置被氧化
(1)与酸反应
(2)受热分解
制备
三、Fe、Fe2+和Fe3+之间相互转化及检验
Fe2+和Fe3+的检验
(1)Fe2+的检验:
(2)Fe3+的检验:
四、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
2.金属冶炼的一般方法:
(必修二P83)
例1.把铜粉和过量的铁粉加入到热的浓硝酸中,充分反应后,溶液中大量存在的金属阳离子是A.只有Fe2+B.只有Fe3+C.有Fe2+和Cu2+D.有Fe3+和Cu2+
例2.mg铁粉与一定量的HNO3在一定条件下充分反应,将生成的气体与标准状况nL氧气混合,恰好能被水完全吸收,m和n的关系是什么?
例3.某铁的“氧化物”样品,用5mol/L的盐酸140mL恰好完全溶解,所得溶液还能吸收标准状况下0.56L氯气,使其中Fe2+全部转化为Fe3+。
该样品可能的化学式是
A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7
例4.将8gFe2O3投入150mL某浓度的稀硫酸中,再投入7g铁粉收集到1.68LH2(标准状况),同时,Fe和Fe2O3均无剩余,为了中和过量的硫酸,且使溶液中铁元素完全沉淀,共消耗4mol/L的NaOH溶液150mL。
则原硫酸的物质的量浓度为
A.1.5mol/LB.0.5mol/LC.2mol/LD.1.2mol/L
例5.氯化铜(CuCl2·2H2O)中含FeCl2杂质.为制得纯净氯化铜晶体,首先将其制成水溶液,然后按下面所示操作步骤进行提纯.
↓蒸发结晶
CuCl2·2H2O(纯)
(1)加入氧化剂X的目的是
(2)下列氧化剂中最适合本实验的是
A.H2O2B.KMnO4C.NaClOD.K2Cr2O7
(3)物质Y和沉淀Z的化学式分别是和.
(已知完全成氢氧化物所需PH值:
Fe3+为3.7,Cu2+为6.4,Fe2+为9.6.)
练习
1.成语、谚语、歇后语、缩语等都是中华民族几千年传统文化的积淀,其中一些包含丰富的化学知识。
下列各项中只发生物理变化的是
A.烈火炼真金B.只要功夫深,铁杵磨成针C.火树银花D.雷雨肥庄稼
2.请你运用所学的化学知识判断,下列有关化学观念的叙述错误的是
A几千万年前地球上一条恐龙体内的某个原子可能在你的身体里
B用斧头将木块一劈为二,在这个过程中个别原子恰好分成更小微粒
C一定条件下,金属钠可以成为绝缘体
D一定条件下,水在20℃时能凝固成固体
3.离子检验的常用方法有三种:
检验方法
沉淀法
显色法
气体法
含义
反应中有沉淀产生或溶解
反应中有颜色变化
反应中有气体产生
下列离子检验的方法不合理的是
ANH4+-气体法BI--沉淀法CFe3+-显色法DCa2+-气体法
4.下列有关实验的说法正确的是
A.除去铁粉中混有的少量铝粉.可加人过量的氢氧化钠溶液,完全反应后过滤
B.为测定熔融氢氧化钠的导电性,可在瓷坩埚中熔化氢氧化钠固体后进行测量
C.制备Fe(OH)3胶体,通常是将Fe(OH)3固体溶于热水中
D.某溶液中加入盐酸产生使澄清石灰水变浑浊的气体,则该溶液中一定含有CO32-
5.向存在大量Na+、Cl-的溶液通入足量的NH3后,该溶液中还可能大量存在的离于组是
A.K+、Br-、CO32-B.Al3+、H+、MnO4-
C.NH4+、Fe3+、SO42-D.Ag+、Cu2+、NO3-
6.不需要化学变化就能够从海水中获得的物质是
A氯、溴、碘B钠、镁、铝C烧碱、氢气D食盐、淡水
7.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=0.3
D.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)
8.钢铁工业是国家工业的基础。
2006年我国粗钢产量突破4亿吨,居世界首位。
某中学社会实践活动小组利用假期对当地钢铁厂进行了调研,对从矿石开始到钢铁产出的工艺流程有了全面的感性认识。
请您对社会实践活动小组感兴趣的问题进行计算:
(1)将6.62g铁矿石样品投入适量的盐酸中(充分反应),过滤,然后在滤液中加过量的NaOH溶液,充分反应后,过滤、洗涤、灼烧得4.80gFe2O3。
现以该铁矿石为原料炼铁,若生产过程中铁元素损失4%,计算每生产1.00t生铁(含铁96%),至少需要这种铁矿石多少吨?
(保留两位小数)
(2)取某钢样粉末28.12g(假设只含Fe和C),在氧气流中充分反应,得到CO2气体224mL(标准状况)。
①计算此钢样粉术中铁和碳的物质的量之比。
②再取三份不同质量的钢样粉末分别加到100mL相通浓度的H2SO4溶液中,充分反应后,
测得的实验数据如下表所示:
计算硫酸溶液的物质的量浓度。
③若在实验Ⅱ中继续加入mg钢样粉末,计算反应结束后剩余的固体质量为多少?
(用含m的代数式表示)
作业一
1.在FeCl3,CuCl2,FeCl2的混合溶液中,Fe3+,Cu2+和Fe2+的物质的量之比为3∶2∶1,现加入适量铁粉,使溶液中三种离子物质的量浓度之比变化为1∶2∶4,则参加反应的铁粉与原溶液Fe3+的物质的量之比为A.2∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4
2.在浓度均为3 mol·L-1的盐酸和硫酸各100 mL中,分别加入等质量的铁粉,反应完毕后生成气体的质量比为3∶4,则加入铁粉的质量为
A.5.6gB.8.4gC.11.2gD.1.8g
3.把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中,加入过量NaOH溶液。
过滤出沉淀,经洗涤、干燥、灼烧,得到的红色粉末的质量仍为ag,则原合金中铁的质量分数为
A.70%B.52.4%C.47.6%D.30%
4.某溶液中含有大量的Fe2+、Fe3+、Mg2+和NH
,其c(H+)=10-2mol·L-1,在该溶液中可以大量存在的阴离子是
A.SO
B.NO
C.SCN-D.CO
5.某强酸性溶液中可能存在NO
、Cl-、I-、Fe3+中的一种或几种。
向该溶液中加入溴水,单质溴被还原,由此推断溶液中
A.不含NO
、也不含Fe3+B.含有NO
、I-、Cl-
C.含I-,但不能确定是否含Cl-D.含有Fe3+
6.FeSO4·7H2O加入含Cr(Ⅵ)的废水中,在PH〈4时Fe2+还原Cr(Ⅵ)为Cr(Ⅲ),调节溶液PH8-10,使溶液中的Fe(Ⅱ)Fe(Ⅲ)Cr(Ⅲ)析出组成相当于
FeⅡ[FexⅢ·Cr2-xⅢ]O4,(磁性材料铁氧体的组成)沉淀,试回答:
(1)如若废水中六价铬以Cr2O72-存在.试写出在酸性条件下硫酸亚铁还原Cr2O72-的离子反应方程式并配平。
(2)由结果
(1)可确定铁氧磁体中x=
(3)据
(2)的结果,若废水中Cr(Ⅵ)按CrO3计。
则加人的FeSO4·7H2O与CrO3
的质量比为多少才能除去水中的Cr(Ⅵ)
7.室温下,单质A、B、C分别为固体、黄绿色气体、无色气体,在合适反应条件下,它们可以按下图进行反应。
又知E溶液是无色的,请回答:
(1)A是,B是,
C是。
(请填化学式)
(2)反应①的化学方程式为:
。
(3)反应③的化学方程式为:
。
(4)反应④的化学方程式为:
。
8.某无色透明溶液可能含有下列离子:
K+、Al3+、Fe3+、Ba2+、NO3―、SO42―、HCO3―、Cl―等,取该溶液进行如下实验:
①将溶液滴在蓝色石蕊试纸上,试纸显红色;②取溶液少许,加入铜片和稀硫酸共热,产生无色气体,该气体遇到空气立即变成红棕色;③取溶液少许,加入氨水有沉淀生成,继续加入氨水,沉淀不消失;④取溶液少许,滴入氯化钡产生白色沉淀;⑤取实验④后的澄清溶液,滴入硝酸银溶液产生白色沉淀,再加入过量稀硝酸,沉淀不消失.请回答下列问题:
(1)根据上述判断原溶液中肯定存在的离子是,肯定不存在的离子是.
(2)写出②③④三个实验有关的离子方程式:
②③;④
9.已知某混合金属粉末,除铝处还含有铁、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物金属粉末中铁、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
(3)实验过程根据
(2)的实验方案,叙述实验操作、预期现象和结论。
编号
实验操作
预期现象和结论
①
②
③
④
作业二
1.下列物质中,长久露置于空气中会发生颜色变化的是
①绿矾②氢氧化亚铁③氯水④石炭酸⑤亚硫酸钠⑥过氧化钠
A.全部B.①②③④⑥C.只有①②③D.只有②③④
2.下列离子方程式正确的是
A.硫酸铝溶液中加入过量氨水:
Al3++4OH-=AlO-2+2H2O
B.向硅酸钠溶液中通入过量的CO2:
SiO2-3+2CO2+2H2O=H2SiO3↓+2HCO-3
C.过量铁粉与一定量稀硝酸反应:
Fe+4H++NO-3=Fe3++NO↑+2H2O
D.向NH4HSO4稀溶液中逐滴加入Ba(OH)2稀溶液至刚好溶液完全:
Ba2++2OH-+NH+4+H++SO2-4=BaSO4↓+NH3·H2O+H2O
3.为测定某一铁矿石样品中铁元素的质量分数,取3.702g该铁矿石(铁以Fe2O3形式存在,其余物质不含铁)溶于浓热盐酸中,稀释至250mL,从中取出25mL溶液作如下处理:
加入过量的氨水,使铁以氢氧化铁的形式沉淀,将沉淀过滤,洗净并在灼烧,使之完全转变为氧化铁。
有关实验数据:
坩埚质量:
15.286lg第一次灼烧后坩埚和固体质量:
15.6209g
第二次灼烧后坩埚和固体质量:
15.6205g第三次灼烧后坩埚和固体质量:
15.6205g
则铁矿石中铁元素的质量分数为A.63.2%B.90.3%C.6.32%D.34.4%
140℃
4.下列实验操作、目的、结论正确的是
滴加少量H2O2
KSCN
A.浓H2SO4与乙醇的混合液制乙烯气体
pH试纸浸入溶液
B.试液颜色无明显变化溶液变血红色,证明试液中含Fe2+
烧碱溶液振荡、静置、分液
C.稀HNO3溶液对照比色卡,pH为0.5
D.乙酸乙酯与乙酸的混合物弃去上层,除去杂质乙酸
5.摩尔盐[(NH4)2SO4·FeSO4·6H2O]在空气中比一般亚铁盐稳定,是分析化学中常用的还原剂。
某研究性学习小组设计了下面的实验装置来制备摩尔盐。
实验步骤:
(1)把30%NaOH溶液和废铁屑混合、煮沸、冷却,用清水洗净废铁屑,将洗涤铁屑后的NaOH溶液装入F中。
(2)在E中用处理过的Fe屑和稀H2SO4反应制取FeSO4。
(3)将硫酸亚铁溶液与硫酸按溶液混合结晶得摩尔盐。
试回答下列问题:
(1)F中的NaOH溶液的主要作用是______________________________。
(2)Fe屑和稀H2SO4反应产生的氢气可赶走装置中的氧气及(NH4)2SO4溶液中的溶解氧,操作时应先关闭活塞________,并同时打开活塞__________。
请写出Fe屑和稀H2SO4反应产生的氢气的另外一个作用_____________。
(3)使摩尔盐结晶可采取两种方法:
①蒸发溶液、再自然冷却结晶;②不蒸发溶液、直接自然冷却结晶。
你认为较好的方法是_________。
(填序号)
(4)原料利用率高,副产品少,产生的有害废物少,保护环境是“绿色化学”的主要内涵。
请写出此实验中能体现“绿色化学”的具体做法(至少写出两点):
______________________、________________________。
6.在下列物质的转化关系(某些物质已经略去)中,常温下A、C、D为无色气体;H是一种常见金属;Y可与苯酚溶液发生显色反应。
请回答以下问题:
(1)H元素在周期表中位于族,原子的最外层电子数是;
(2)反应
⑤⑥中,属于氧化还原反应的有(填反应序号);
(3)按要求写出下列反应的方程式:
②的化学方程式;
⑦的化学方程式;
⑧的离子方程式。
7.为测试一铁片中铁元素的含量,某课外活动小组提出下面两种方案并进行了实验(以下数据为多次平行实验测定结果的平均值):
方案一:
将ag铁片完全溶解于过量稀硫酸中,测得生成氢气的体积为580 mL(标况);
方案二:
将
g铁片完全溶解于过量稀硫酸中,将反应后得到的溶液用0.02000 mol·L-1
的KMnO4溶液滴定,达到终点时消耗了25.00 mLKMnO4溶液。
请回答下列问题:
(1)配平下面的化学方程式(将有关的化学计量数填入答题卡的横线上):
□KMnO4+□FeSO4+□H2SO4=□Fe2(SO4)3+□MnSO4+□K2SO4+□H2O
(2)在滴定实验中不能选择 式滴定管,理由是 ;
(3)根据方案一和方案二测定的结果计算,铁片中铁的质量分数依次为 和
;(铁的相对原子质量以55.9计)
(4)若排除实验仪器和操作的影响因素,试对上述两种方案测定结果的准确性做出判断和分析。
①方案一 (填“准确”“不准确”“不一定准确”),理由是 ;
②方案二 (填“准确”“不准确”“不一定准确”),理由是 。
铜及化合物
复习目标
1.了解铜的物理性质和重要用途;
2.通过演绎法去分析铜及其重要化合物的化学性质;
知识梳理
一、铜的物理性质和用途
铜是色的固体,导电,据此性质,铜可以用作。
铜有许多重要的合金
二、铜的化学性质
基态铜原子的核外电子排布和在周期表中的位置
1.与氧气反应:
2.在潮湿空气中发生腐蚀生成绿色的铜锈:
3.与其它非金属的反应(S,Cl2):
4.与酸的反应
非氧化性酸(如盐酸、磷酸等)不反应。
与强氧化性酸(如浓硫酸、硝酸等)能反应
5.与盐溶液的反应(Fe3+,Ag+)
三、铜的重要化合物
(一)铜的氧化物
CuO为黑色而Cu2O为红色,氧化铜可作为铜盐的原料,氧化亚铜可作为制造玻璃、搪瓷的红色颜料。
与酸反应,与乙醇反应。
(二)铜盐
Cu2(OH)2CO3
CuSO4及CuSO4·5H2O硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O)俗名或。
例1.铜是生命必需的元素,也是人类最早使用的金属之一,铜的生产对国计民生各个方面都产生了深远的影响。
请完成下列各题:
(1)在化学反应中,铜元素可表现为0、+1、+2价。
①在西汉古籍中有记载:
曾青得铁则化为铜(即曾青CuSO4跟铁反应就生成铜)。
试写出该反应的化学方程式。
②铜器表面有时会生成铜绿Cu2(OH)2CO3,这层铜绿可用化学方法除去。
试写出一个除去铜绿而不损坏器物的化学方程式。
(2)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币,试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。
(铜的熔点是1183.4℃,铁的熔点是1534.8℃)
(3)历史上的“青铜器时期”早于“铁器时期”,而近百年才大量使用铝制品,试分析人类使用这些金属的时间的事实与金属活泼性及冶炼难易的联系
例2.铜粉放入稀硫酸溶液中,加热后无明显现象发生,当加入下列一种物质后,铜粉的质量减少,溶液呈蓝色,同时有气体逸出,该物质是
A.Fe2(SO4)3B.Na2CO3C.
D.FeSO4
例3.1.6gCu与50ml8mol/L的
充分反应,硝酸的还原产物有NO和
,反应后混合溶液中H+浓度为amol/L(生成水的体积忽略不计),则此时溶液中所含NO3—的物质的量为(mol)A.(a+1)B.(0.4+0.05a)C.(a+0.05)D.0.05(a+1)
练习
1.下列物质中,属于纯净物的是
A.生铁B.青铜C.漂白粉D.胆矾
2.下列金属不能由电解其盐的水溶液来获得的是
A.NaB.MgC.CuD.Ag
3.下列生产胆矾的实验设计能体现“经济、高效、环保”精神的是
A.铜与浓硫酸共热后用水稀释
B.用铜片为阳极,石墨为阴极,电解稀硫酸
C.先灼烧铜生成氧化铜,然后再用稀硫酸溶解
D.适当温度下,使铜片在持续通入空气的稀硫酸中加快腐蚀
4.为了避免青铜器生成铜绿,以下方法正确的是
A将青铜器放在银质托盘上B将青铜器保存在干燥的环境中
C将青铜器保存在潮湿的空气中D在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
5.下列说法正确的是
A硫酸、纯碱、醋酸钠和生石灰分别属于酸、碱、盐和氧化物
B蔗糖、硫酸钡和水分别属于非电解质、强电解质和弱电解质
CMg、Al、Cu可以分别用置换法、直接加热法和电解法冶炼得到
D天然气、沼气和水煤气分别属于化石能源、可再生能源和二次能源
6.将1.92g铜放入100ml含有0.2mol/L
与1mol/L
的混合溶液中,充分反应后生成的NO的体积是多少?
(标准状况)
作业
1.下列金属不能由电解其盐的水溶液来获得的是A.NaB.MgC.CuD.Ag
2.只用一种试剂即可区分下列化合物,该试剂可以是。
AlCl3、MgCl2、FeCl2、CuCl2、FeCl3、NaCl
3.在含有Cu(NO3)2、Mg(NO3)2和AgNO3的溶液里加入适量锌粉,首先置换出的是
4.被严重腐蚀了的铜和铁共同放入盐酸中充分反应后,剩余残渣中只有铜,则溶液中含有的金属阳离子为
A.可能只含有Fe2+B.可能只含Cu2+C.一定有Fe2+和Cu2+D.可能有Cu2+和Fe2+
5、铜的冶炼大致可分为:
⑴富集,将硫化物矿进行浮选;⑵焙烧,主要反应为:
2CuFeS2+4O2==Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣);⑶制粗铜,在1200℃发生的主要反应为:
2Cu2S+3O2==2Cu2O+2SO2;2Cu2O+Cu2S==6Cu+SO2↑;⑷电解精炼下列说法正确的是
A、上述灼烧过程的尾气均可直接排空
B、由6molCuFeS2生成6molCu,上述共消耗15molO2
C、在反应2Cu2O+Cu2S==6Cu+SO2↑中,作氧化剂的只有Cu2O
D、电解精炼时,粗铜应与外电源正极相连
6.将40ml1.5mol/L的CuSO4溶液与30ml3mol/L的NaOH溶液混合,生成浅蓝色沉淀,假如溶液中c(Cu2+)或c(OH—)都已变得很小,可忽略,则生成沉淀的组成可表示为
A.Cu(OH)2B.CuSO4·Cu(OH)2C.CuSO4·2Cu(OH)2D.CuSO4·3Cu(OH)2
7.氢化亚铜(CuH)是一种难溶的物质,用铜或铜的某些化合物和“另一物质A”在一定条件下反应可生成它。
CuH不稳定易分解;在氯气中能燃烧;与稀盐酸反应能生成气体;Cu+在酸性条件下可发生反应2Cu+===Cu2++Cu.根据以上信息,结合自己所掌握的知识,回答下列问题:
⑴在溶液和“另一物质A”制CuH的反应中,用氧化还原观点分析,这“另一物质A”在反应中所起的作用是____________________(填氧化剂或还原剂)。
若A的化学式为NH5,它所有原子最外层电子都达到稀有气体的稳定结构,它的电子为______________,A溶于水后,溶液显_________________(填酸性、碱性、中性)。
⑵写出CuH在氯气中燃烧的化学方程式_____________________________________.
⑶CuH溶解在稀HCl中,产生的现象有_____________________________________.
⑷如果把CuH溶解在足量的稀硝酸中产生的气休只有NO,请写出反应的离子方程式_____________________________.
8.铜在自然界存在于多种矿石中,如:
矿石名称
黄铜矿
斑铜矿
辉铜矿
孔雀石
主要成分
CuFeS2
Cu5FeS4
Cu2S
CuCO3·Cu(OH)2
请回答下列问题:
(1)上表所列铜化合物中,铜的质量百分含量最高的是 。
(2)工业上以黄铜矿为原料。
采用火法溶炼工艺生产铜。
该工艺的中间过程会发生反应:
2Cu2O+Cu2S
6Cu+SO2↑,反应的氧化剂是 。
(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是 ;处理该尾气可得到有价值的化学品,写出其中1种酸和1种盐的名称 。
(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质,需进一步采用电解法精制。
请简述粗铜电解得到精铜的原理:
。
(5)下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是 (填字母)。
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主成分是碱酸铜
可用稀盐酸除铜器表面的铜绿
Ⅰ对;Ⅱ 对;有
B
铜表易形成致密的氧化膜
铜容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对;Ⅱ 对;有
C
铁比铜活泼
例在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈
Ⅰ对;Ⅱ 对;有
D
蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化
硫酸铜溶液可