化学高考化学 金属元素及其化合物 铁铜及其重要化合物

化学高考化学 金属元素及其化合物 铁铜及其重要化合物

第10讲 铁、铜及其重要化合物 考点1 “铁三角”及其应用 由于Fe是变价元素，在反应中可以失去2个电子，也可以失去3个电子，所以呈不同的价态。铁遇弱氧化剂(如S、H+、Cu2+、I2等)时，铁只能失去最外层的 电子，而生成 ‎ 价铁的化合物，当遇到强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3等)时，铁原子可以再失去次外层上的 电子而生成 价铁的化合物。并且 价比 价稳定。‎ ‎“铁三角”指的是Fe、Fe2+、Fe3+三者相互转化的三角关系，具体应用有以下几个方面：‎ ‎1．共存问题 ‎（1）Fe2+在酸性条件下不能与强氧化性离子共存，如： 等。不能与发生复分解和双水解反应的离子共存，如： 等。‎ ‎（2）Fe3+：不能与还原性离子共存，如： 等。不能与发生复分解和双水解反应的离子共存，如： 等；不能与SCN-共存；不能与苯酚共存。‎ ‎2．分离与提纯 ‎（1）FeCl2（杂质FeCl3），加入 或 后过滤。‎ ‎（2）FeCl3（杂质FeCl2），通入 或滴加 或加入“绿色”氧化剂 ： ‎ ‎ 。‎ ‎3．制备物质 ‎（1）工业冶炼铁，如：Fe3O4+4CO3Fe+4CO2‎ ‎（2）制取氢氧化亚铁 实验原理： ‎ 实验现象： 。‎ 要制得白色的Fe(OH)2沉淀，要注意以下几点：‎ ‎①硫酸亚铁溶液中不能含有Fe3+，因此，硫酸亚铁溶液应是 。‎ ‎ ②实验用的氢氧化钠溶液，溶解亚铁盐的蒸馏水应煮沸，以 。‎ ‎ ③实验时，用长胶头滴管吸取氢氧化钠溶液后，把滴管插入硫酸亚铁溶液的 ，再轻轻挤胶头滴管的胶头，逐滴加入氢氧化钠溶液，这时就会析出Fe(OH)2白色絮状沉淀。‎ ‎[特别提醒]：Fe(OH)2制备的方法很多，核心问题两点，一是溶液中的溶解氧必须除去，二是反应过程必须与O2隔绝。‎ ‎ [例1]（2008 届金湖中学第二次质量检测）由于Fe(OH)2在空气中易被氧化，同学们为了观察到白色的Fe(OH)2固体想了很多方法。甲同学：在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等制备。‎ ‎（1）在试管I里加入的试剂是 。‎ ‎（2）II中的试剂加入前应如何处理： 。‎ ‎（3）为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管I和II中加入试剂，打开止水夹，塞紧后的实验步骤是 。‎ ‎（4）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是 。‎ 乙同学：只是将甲同学所用药品中的铁屑改为FeS固体，其余都与甲相同。‎ ‎（5）对乙同学的这一改变请你作出评价：__________________________________。‎ 丙同学：认为甲乙两同学所用的装置太复杂，难以组装，该同学应用试管取了一些不含Fe3+的FeSO4溶液，然后向其中加入经煮沸并冷却的NaHCO3溶液，结果也制得了白色沉淀并较长时间保持白色。‎ ‎（6）请你解释原因并写出相关反应的离子方程式：______________________________。‎ ‎[解析]用FeSO4溶液与NaOH溶液反应制备Fe(OH)2并观察沉淀的颜色变化是必修Ⅰ重要的演示实验。Fe(OH)2、FeSO4均易被氧化，FeSO4又易水解，应避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2，可得答案。‎ 乙同学将药品中的铁屑改为FeS固体，与稀H2SO4反应生成H2S，H2S有强还原性。‎ ‎[答案]（1）稀H2SO4和铁屑 （2）煮沸 （3）稍等片刻后关闭止水夹 ‎（4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不易进入。‎ ‎（5）反应中生成的H2S也能防止Fe(OH)2被氧化，白色沉淀能存在较长时间，但易产生空气污染。（6）因双水解反应：Fe2++2HCO3–Fe(OH)2↓+2CO2↑，CO2既能排净试管中的空气，也能防止空气进入试管。‎ ‎【规律总结】制备方法探究 ‎①在液面上加隔氧剂：用密度比水小的且不溶于水的有机溶剂，如汽油、苯等物质滴加在反应液面上进行液封，以减少Fe(OH)2与O2接触。（不能用四氯化碳，因为四氯化碳比水密度大，加入它后会处于试管底部，起不到隔离空气的作用。）‎ ‎ ②用右图装置 向试管中加入煮沸过的稀硫酸，加入稍过量的还原铁粉，充分反应后得到FeSO4溶液，静置。液面上充满氢气。打开止水夹可见白色沉淀。 ‎ ‎③用电解实验 电极材料：石墨碳棒和铁片，（注：铁片表面氧化膜要去掉）将铁片与直流电源的正极连接，石墨棒与直流电源的负极连接。‎ 电解液：可选择Na2SO4溶液或NaOH溶液。 　　方法：在进行电解前应对电解液进行简单处理：加热一段时间驱赶溶液中氧气，然后再向电解液中加入苯，隔绝空气，防止Fe(OH)2被氧化。‎ 考点2 金、银、铜等金属材料 ‎1．物理性质 ‎①特性：金是 色金属；银是 色金属；铜是 色金属。‎ ‎②共性：硬度较小，熔点较高，密度较大，有金属光泽、良好的延展性、导电和导热性。‎ ‎2．化学性质：金、银、铜都属于 金属，相对而言，其活泼程度依次 。‎ ‎①金：金是最稳定的金属之一，在高温下 与氧气反应， 被硝酸等强氧化性酸氧化。但金 溶解在王水中。‎ ‎②银：银虽然不能与盐酸、稀硫酸反应，但却能溶解在硝酸等强氧化性酸中：‎ Ag＋2HNO3 (浓)＝ ；3Ag＋4HNO3 (稀)＝ ‎ ‎③铜：a．与非金属单质反应：2Cu＋O22CuO；2Cu＋S ；Cu＋Cl2CuCl2‎ b．与酸反应：与银相似，铜不能与盐酸、稀硫酸反应，但却能溶解在硝酸等强氧化性酸中：Cu＋2H2SO4(浓) Cu＋4HNO3(浓)＝ 。‎ c．与盐溶液反应：Cu＋2FeCl3＝CuCl2＋2FeCl2‎ d．铜的锈蚀：铜在干燥空气中性质稳定，但在潮湿空气中会被腐蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈：2Cu＋O2＋H2O＋CO2＝Cu2(OH)2CO3‎ ‎3．铜的常见化合物颜色、溶解性：CuO—— 色、难溶；Cu2O—— 色、难溶；Cu2S——‎ ‎ 色、难溶；CuSO4—— 色、易溶；CuSO4·5H2O—— 色、易溶；Cu2(OH)2CO3——‎ ‎ 色、难溶；Cu(OH)2—— 色、难溶。‎ ‎ [例2]（南通市2008届高三第一次调研测试）研究性学习小组做铜与浓硫酸反应实验时，发现试管底部有白色固体并夹杂有少量黑色物质。倒去试管中的浓硫酸，将剩余固体（含少量浓硫酸）倒入盛有少量水的烧杯中，发现所得溶液为蓝色，黑色固体未溶解。过滤、洗涤后，向黑色固体中加入过量浓硝酸，黑色固体溶解，溶液呈蓝色，所得溶液加BaCl2溶液后有白色沉淀生成。下列所得结论正确的是 （ ）‎ A．铜与浓硫酸反应所得白色固体是CuSO4‎ B．加BaCl2溶液后所得白色沉淀是BaSO3‎ C．白色固体中夹杂的少量黑色物质可能是CuO D．白色固体中夹杂的少量黑色物质中含元素Cu、S ‎[解析]黑色物质不可能是CuO，原因是烧杯中有硫酸，黑色固体不溶于硫酸；加BaCl2溶液用硝酸酸化后所得白色沉淀是BaSO4。‎ ‎[答案]AD ‎ 铁、铜及其重要化合物参考答案 考点1 “铁三角”及其应用 两个 +2 一个 +3 ＋3 ＋2‎ ‎1．（1）NO3-、MnO4-、ClO- OH-、CO32-、HCO3-、S2-、SO32- ‎（2）I-、S2-、SO32- OH-、CO32-、HCO3-、AlO2- ‎2．（1）铁钉 铁粉 （2）Cl2 氯水 H2O2 2Fe2++H2O2+2H+2 Fe3++2H2O ‎3．（2）FeSO4 + 2NaOHFe(OH)2↓+ Na2SO4 生成灰白色沉淀，迅速转化为灰绿色，最后变成红褐色 ①新制备的 ②除去溶解在水中的氧气 ③底部 考点2 金、银、铜等金属材料 ‎1．①黄 白 紫红 2．不活泼 增强 ①也不能 不能 能 ②AgNO3＋NO2↑＋H2O ‎3AgNO3＋NO↑＋2H2O ③Cu2S CuSO4＋SO2↑＋2H2O Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O ‎ 3．黑 红 黑 白 蓝 绿 蓝