第7讲 金属及其化合物(3)——“铁”和“铜”(目)
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铁及其化合物知识点一.物理性质:银白色,具有金属光泽;质地较软,有良好的导电性、延展性。
密度7.86 g/cm3,熔沸点较高。
位置:第四周期,第Ⅷ族二.化学性质:1.与非金属反应1)Fe+S(I2) FeS(FeI2) 2)4Fe+3O2 2Fe3O4 3)2Fe+3Cl2(Br2) 2FeCl3弱氧化剂Fe3+、H+、I2、S、铁后的金属阳离子(置换)…Fe2+Fe3+2.与水反应3Fe + 4H2O(g) Fe3O4 + 4 H2↑(置换)注意:铁在常温下不会和水发生反应,但在水和空气中O2和CO2的共同作用下,铁却很容易被腐蚀(生锈/电化学腐蚀)3 与酸反应1)与非氧化性酸反应 Fe +2H+== Fe2+ + H22)与氧化性酸反应a)常温下,铁在冷浓硫酸,浓硝酸中发生钝化b)与浓硫酸反应:2Fe +6 H2SO4(浓)Fe2(SO4)3 +3SO2 +6 H2Oc)与稀硝酸反应:①当Fe少量时,离子方程式为:Fe + 4H+ + NO3-== Fe3++NO↑+2H2O②当Fe过量时,,离子方程式为:3Fe+8H++2NO3-== 3Fe2++2NO↑+4H2O③当1:4<n( Fe) :n (HNO3)<3:8 时,此情况下,Fe3+ 和Fe2+共存。
4.与盐溶液反应2Fe 3++ Cu = 2Fe 2++ Cu 2+Fe + 2Fe3+ = 3 Fe2+Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu三、铁的化合物1、铁的氧化物Fe+CO+3CO+8Al注:3FeO+10HNO3(稀)=3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O2、铁的氢氧化物(1)Fe(OH)2的制备Fe(OH)2易被氧化,在制备时应注意:⑴ FeS O4晶体中不能有 Fe3+;⑵配制后的FeSO4溶液中要加入少量铁粉;⑶配制溶液的蒸馏水以及所用NaOH溶液均须煮沸以除去其中溶解的氧气;实验:FeSO4溶液中加NaOH.①现象:生成白色沉淀,后又迅速转变为灰绿色,最后生成红褐色②Fe2+容易被氧化,所以FeSO4溶液要新配制.③为了防止滴加NaOH时带入空气,可将吸收NaOH的长滴管伸入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液.④为了防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量煤油或其它密度比水小但不溶于水的有机物以隔绝空气.化学方程式: FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2↓+Na2SO4 Fe2++ 2OH -= Fe(OH)2↓(白色)4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3(红褐色)(白色→灰绿色→红褐色)(2)Fe(OH)3的制备实验:FeCl3溶液中加NaOH溶液.①现象:生成红褐色沉淀②化学方程式:FeCl3+3NaOH= Fe(OH)3↓+3NaCl Fe 3++ 3OH -= Fe(OH)3↓(红褐色)③热稳性:Fe(OH)3对热不稳定,受热能失去水生成红棕色的Fe2O3粉末.化学方程式: 2Fe(OH)3 Fe2O3 +3H2O[小结]难溶性或微溶性的碱受热不稳定,容易分解。
第07讲铁及其化合物1.能从物质类别和铁元素化合价的角度认识铁及其化合物的性质,理清铁元素不同价态之间的转化关系,增强证据推理与模型认知的能力。
2.会设计实验制备氢氧化亚铁,检验Fe3+,探究Fe3+、Fe2+的氧化性与还原性,增强科学探究与创新意识。
【核心素养分析】1.宏观辨识与微观探析:认识铁及其化合物的性质及应用,能以“铁三角”转化关系理解变价元素的转化条件。
2.科学态度与社会责任:利用铁及其化合物的性质,科学认识铁及其化合物的提纯和制备工艺流程,形成严谨求实的科学态度和崇尚真理的意识。
3.科学探究与创新意识:能提出有价值的氢氧化亚铁及其他铁的化合物的制备方案,并进行实验探究。
知识点一铁及其重要化合物的性质1.铁铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ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。
(1)结构(2)铁的物理性质银白色固体,熔点较高,具有良好的导热、导电、延展性,能被磁铁吸引。
(3)铁的化学性质铁元素性质活泼,有较强的还原性,主要化合价为+2价和+3价。
①与非金属单质的反应与O 2反应常温铁锈(成分为Fe 2O 3·x H 2O)点燃3Fe +2O 2=====点燃Fe 3O 4与Cl 2反应点燃2Fe +3Cl 2=====点燃2FeCl 3与S 、I 2反应Fe +S=====△FeS 、Fe +I 2=====△FeI 2②与水的反应常温下铁与水不反应,在高温条件下与水蒸气反应:3Fe +4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4+4H 2。
③与酸的反应④与某些盐溶液反应Fe +Cu 2+===Fe 2++Cu 、Fe +2Fe 3+===3Fe 2+【归纳总结】①Fe 与Cl 2反应无论用量多少都生成FeCl 3,而Fe 与盐酸反应生成FeCl 2。
②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe 2O 3,而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe 3O 4。
③铁与一般氧化剂(如S 、HCl 、FeCl 3、CuSO 4、I 2等)反应时被氧化为Fe 2+,铁与强氧化剂(如Cl 2、Br 2、HNO 3、浓H 2SO 4等)反应时被氧化为Fe 3+。
高三化学知识点:铁、铜及其重要化合物
课本,是教与学的根据。
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预习是为了使听课心中有数,提高听课效率。
课后第一件事不是做练习,而是阅读课文。
课后复习,是消化阶段,是自己进行深入理解、分析综合的积极思维过程,必须及时地、仔细地、逐字逐句地阅读课本,并在此基础上,动脑动手,积极消化。
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浙教版9年级上册科学考点全突破第7讲金属的性质(金属活动顺序和金属的防护)一、金属活动性顺序(1)金属活动性顺序:经过许多实验,人们总结出一些金属的活动性顺序如下:K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、H、Cu、Hg、Ag、Pt、Au金属活动性由强逐渐减弱金属活动性顺序的应用规律:①金属跟酸反应:在金属活动性顺序中,只有排在氢前面的金属可以把酸中的氢置换出来。
①金属跟盐溶液的反应:在金属活动性顺序中,只有一种活动性较强的金属才能把另一种活动性较弱的金属从它的盐溶液中置换出来。
(2)置换反应:①由一种单质跟一种化合物起反应生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。
①通式: A +BC ====AC +B(单质) (化合物) (生成) (另一种化合物) (另一种单质)指组成化合物的某种元素被组成单质的元素所替代(3)置换反应与氧化还原反应的关系①在反应物之间电子发生转移的反应称为氧化还原反应。
或:在化学反应前后,相关元素的化合价发生改变发生升降的变化,均为氧化还原反应。
①判断氧化还原反应的最基本的方法:判断反应前后同一元素的化合价是否发生升降变化。
①所有置换反应都是氧化还原反应。
(4)置换反应的原则①一种金属可以置换出没有它活泼的金属(在非金属单质中也可使用这一原则);①活动性在氢之前的金属元素,其单质可与强酸发生置换反应,之后的不可反应(另:在金属活泼性前3的金属可直接与水反应);①化学元素的活泼性,是指元素与其他物质反应的难易程度。
越易和别的物质反应,元素越活泼。
越难与其他物质反应,元素越不活泼,即越稳定;①铁与酸和盐发生置换反应,生成铁的化合物中铁元素的化合价都是+2价。
(5)置换反应的分类①金属与酸的置换反应:金属单质+ 酸→ 盐+ 氢气a.锌和稀硫酸反应:Zn + H2SO4 ==ZnSO4 + H2↑b.镁和稀硫酸反应:Zn + 2HCl == ZnCl2 + H2↑①金属与盐溶液的置换反应:金属单质+ 盐(溶液)→另一种金属+ 另一种盐a.铁与硫酸铜反应:Fe + CuSO4 == FeSO4 + Cu现象:铁条表面覆盖一层红色的物质,溶液由蓝色变成浅绿色。
第7讲铁及其化合物【练基础】1.春秋初年,我国已掌握了冶铁技术。
下列有关铁的化学反应的叙述正确的是A.室温下,过量Fe与浓硫酸反应生成FeSO4B.加热时,过量Fe与氯气反应生成FeCl2C.高温下,铁与水蒸气反应有Fe3O4生成D.高温下,铁粉与氧化铝粉末反应生成单质铝【答案】C【解析】室温下,Fe在浓硫酸中钝化,无法持续反应,A错误;氯气氧化性较强,无论Fe是否过量与氯气加热反应都只生成FeCl3,B错误;高温条件下,Fe与水蒸气反应得到Fe3O4和氢气,C正确;Fe的活动性不如Al,不能从氧化铝中置换出Al单质,D错误;综上所述答案为C。
2.我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”:“粤中洋行有舶上铁丝,……日久起销,用刀刮其销,……,所刮下之销末,名铁线粉”。
这里的“铁线粉”是指()A.Fe B.FeCl3C.FeO D.Fe2O3【答案】D【解析】铁在空气中容易发生吸氧腐蚀,根据题意“舶上铁丝,……日久起销”,说明销是铁锈,铁锈的主要成分为Fe2O3,D项正确。
3.将铁钉投入热的浓硝酸中,一段时间后,下列说法错误的是A.铁钉表面形成致密的氧化膜B.溶液可能呈棕黄色C.铁钉会溶解D.产生红棕色的气体【答案】A【解析】常温下铁钉在浓硝酸中会发生钝化现象,在铁钉表面形成致密的氧化膜阻碍反应进行,但在热的浓硝酸中不会产生钝化,故A错误;铁钉与过量的热浓硝酸反应生成棕黄色的硝酸铁,则溶液可能呈棕黄色,故B正确;铁钉在浓硝酸中会钝化,但在热的浓硝酸中不会钝化,会发生反应而溶解,故C正确;铁钉能与热的浓硝酸反应,反应中浓硝酸被还原为红棕色的二氧化氮气体,故D正确;故选A。
4.下列物质的用途与氧化还原反应无关..的是A.浓盐酸用于实验室制备氯气B.铁粉用作暖贴发热剂C.干冰用作制冷剂D.镁粉用于炼铁脱硫【答案】C【解析】浓盐酸和二氧化锰发生氧化还原反应,可用于实验室制备氯气,与氧化还原反应有关,A不符合;铁粉用作暖贴发热剂过程中发生铁的腐蚀,铁被氧化,与氧化还原反应有关,B不符合;干冰易升华,升华过程中吸收大量的热,因此可以做制冷剂,与氧化还原反应没有关系,C符合;镁粉用于炼铁脱硫,过程中镁被氧化,与氧化还原反应有关,D不符合;答案选C。
高考要求内容要求层次具体要求ⅠⅡⅢ金属及其化合物√能应用金属的活动顺序判断反应并解释相关现象√根据研究物质的思路和方法,掌握常见金属单质及其重要化合物的主要性质和应用√通过生活中常见合金的组成及其重要应用,了解合金与金属在性能上的主要差异北京高考解读年次2010 2011 2012题号7、25 9、11、27 7、10分值17 11 12解析以金属元素及其化合物知识为依托的无机推断仍是主要考查方式。
此外也会与基本实验,现象解释、定性推测、反应原理、定量计算、元素周期律等其他方面结合,试题形式多变。
Cu与合金的性质这部分内容有所增加,需要重视起来。
满分晋级新课标剖析第7讲金属及其化合物(3)——“铁”和“铜”元素化合物2级常见金属铝和铁元素化合物7级铝、铁及其化合物元素化合物15级金属元素——铁、铜一、铁及其化合物的转化二、铜及其化合物的转化7.1 铁和铜单质的性质性质铁铜物理性质 银白色金属光泽,有良好的导电导热能力,粉末为黑色。
能被磁铁吸引。
紫红色金属光泽,粉末为紫红色。
质软,具有良好的导电导热能力(仅次于银)和延展性。
不能被磁铁吸引。
常见化合价 +2、+3 +1、+2化学性与非金属反应 与氧气的反应 234 3Fe+2O Fe O 点燃 只在氧气中点燃才能发生反应,现象:剧烈反应,火星四射,有黑色固2 2Cu+O 2CuO 在干燥空气中比较稳定,但在潮湿的空气中易被腐蚀 知识网络知识点拨8.2 铁的化合物的性质一、铁的氧化物的性质比较与非氧化性酸反应FeO2H++22Fe H O++碱性氧化物23Fe O6H++322Fe3H O++碱性氧化物34Fe O8H++232Fe2Fe4H O++++复杂氧化物与氧化性酸反应33FeO10HNO+(稀)333Fe(NO)2NO5H O++↑同上3433Fe O28HNO+(稀)339Fe(NO)+2NO14H O+↑共性高温时,都能被C、CO、2H、Al等还原剂还原,还原过程中铁的化合价逐渐降低,最终都生成铁二、铁的氢氧化物的性质比较2Fe(OH)3Fe(OH)制备22Fe2OH Fe(OH)+-+↓要将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,或在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用4CCl),以防止空气与2Fe(OH)接触发生反应。
或用其他方法(如用2H)将试管内空气排净后再将亚铁盐与NaOH溶液混合。
33Fe3OH Fe(OH)+-+↓Fe3+水解可形成胶体3Fe(OH)将少量饱和的FeCl3溶液滴加到沸腾的蒸馏水中,继续加热至液体呈红褐色,就得到了浓度较大的3Fe(OH)胶体。
性质白色絮状沉淀红褐色沉淀在空气中迅速被2O氧化:2224Fe(OH)O2H O++34Fe(OH)加热易分解:32322Fe(OH)Fe O3H O+△222Fe(OH)2H Fe2H O++++332Fe(OH)3H Fe3H O++++转化常温下,白色沉淀迅速变成灰绿色,后成为红褐色。
此知识点经常作为铁元素存在的检验方法和推断题的重要突破口。
(1)直径为1nm~100nm的分散质分散在分散剂中形成的分散系。
可分为:气溶胶、液溶胶、固溶胶。
(2)胶体的物理性质:丁达尔效应;布朗运动;电泳现象;(凝聚)介稳性;胶体微粒不能透过半透膜,能透过滤纸。
(3)使胶体聚沉的措施:加热;加电解质;加带异性电荷的胶粒。
三、“铁三角”(Fe、2Fe+、3Fe+之间)的相互转化铁的盐类有亚铁盐(溶液常显浅绿色)和铁盐(溶液常显黄色)。
3Fe+有一定的氧化性,在某些还原剂作用下,可以还原成2Fe+;2Fe+有一定的还原性,在某些氧化剂作用下,可以被氧化成3Fe+。
“铁三角”比较全面地反映了铁及其化合物的性质,以及Fe、2Fe+、3Fe+之间的相互转化规律,如下图所示。
转化方向发生反应举例2Fe Fe +−−→铁与氧化性比较弱的非金属(如S 、2I )、非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)、不活泼金属的盐溶液(如4CuSO 溶液)或铁盐反应32Fe 2Fe 3Fe +++ Fe SFeS △+2FeFe +−−→比较活泼的金属(如Al 、Zn )能从亚铁盐溶液中置换出铁来。
同时较强还原剂(CO 等)可以将Fe 2+还原为Fe 。
22FeCl Zn ZnCl Fe ++ 3Fe Fe +−−→铁与强氧化剂(如2Cl 、3HNO 、浓硫酸)在一定条件下反应 3332Fe 4HNO ()Fe(NO )NO 2H O +++稀↑3Fe Fe +−−→铁盐溶液与活泼的金属(K 、Na 、Ca 除外)反应时,铁可被还原。
同时较强还原剂(Al 、CO 、H 等)可以将Fe 3+还原为Fe 。
322FeCl 3Zn()2Fe 3ZnCl ++足量 23Fe Fe ++−−→ 亚铁盐与强氧化剂反应 2232FeCl Cl 2FeCl + 32Fe Fe ++−−→ 铁盐溶液与还原剂的反应3222FeCl Cu2FeCl CuCl ++四、2Fe +、3Fe +的鉴别(用于区分Fe 2+和Fe 3+的溶液,而不能用于证明某溶液中一定含有Fe 3+或者Fe 2+)方法实验现象直接观察颜色2Fe +溶液呈浅绿色,3Fe +的溶液呈黄色利用显色反应Fe 3+:向溶液中滴入KSCN 溶液,若溶液呈红色,则证明有Fe 3+存在。
Fe 2+:向溶液中滴入KSCN 溶液,不变色;再向其中滴加H 2O 2溶液(或者通入少量Cl 2),若溶液呈血红色,则证明有Fe 2+存在。
(不适用于检验Fe 3+溶液中是否混有杂质Fe 2+)Fe 3+:向溶液中滴入苯酚溶液,若溶液呈紫色,则证明有Fe 3+存在。
利用沉淀的颜色Fe 2+:向溶液中滴入NaOH 溶液,若观察到有白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色,则证明有Fe 2+存在。
Fe 3+:向溶液中滴入NaOH 溶液,若直接观察到有红褐色沉淀,则证明有Fe 3+存在。
利用3Fe +的氧化性Fe 3+:向溶液中加入铜片,一段时间后,观察铜片被腐蚀,则证明溶液中含有Fe 3+。
Fe 3+:将溶液滴在淀粉碘化钾试纸上,若观察到试纸变蓝,则证明溶液中有Fe 3+存在。
利用2Fe +的还原性Fe 2+:向溶液中滴入溴水,若观察到溴水褪色,则证明溶液中是Fe 2+。
Fe 2+:向溶液中滴入几滴KMnO 4溶液,若观察到紫色褪去,则证明溶液中的是Fe 2+。
【例1】在含有FeCl 3、FeCl 2、AlCl 3、NaCl 的溶液中,加入足量的Na 2O 固体,在空气中充分搅拌反应后再加入过量的稀盐酸,溶液中离子数目变化最小的是( ) A.Na + B.Al 3+ C.Fe 3+ D.Fe 2+【答案】B【例2】能正确表示下列反应的离子方程式是( )A .将铜屑加入Fe 3+溶液中:2Fe 3++Cu=2Fe 2++Cu 2+B .将磁性氧化铁溶于盐酸:Fe 3O 4+8H +=3Fe 3++4H 2OC .将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合:Fe 2++4H ++NO 3-=Fe 3++2H 2O+NO↑D .将铁粉加入稀硫酸中:2Fe+6H +=2Fe 3++3H 2↑【答案】A【例3】用高铁酸钠(Na 2FeO 4)对未来河湖的淡水消毒是城市饮用水处理新技术,下列对Na 2FeO 4例题精讲用于饮用水消毒处理的分析正确的是(多选)()A.Na2FeO4在溶液中显强酸性,能消毒杀菌B.在Na2FeO4中Fe为+6价,具有强氧化性,能消毒杀菌C.Na2FeO4的还原产物Fe3+易水解为Fe(OH)3胶体,可使水中悬浮物凝聚沉降D.Na2FeO4的还原产物Fe2+易水解为Fe(OH)2胶体,可使水中悬浮物凝聚沉降【答案】BC【例方案现象或产物①将铁片置于CuSO4溶液中铁片上有亮红色物质析出②将铁丝和铜丝分别在氯气燃烧产物分别为FeCl3和CuCl2③将铁片和铜片分别放入热浓硫酸中产物分别为Fe2(SO4)3和CuSO4④将铜片置于FeCl3溶液中铜片逐渐溶解⑤将铁片和铜片置于盛有稀硫酸的烧杯中,并用导线连接铁片溶解,铜片上有气泡产生A.2种B.3种C.4种D.5种【答案】A【例5】(11山东)Al,Fe,Cu都是重要的金属元素。
下列说法正确的是()A.三者对应的氧化物均为碱性氧化物B.三者的单质放置在空气中只生成氧化物C.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法D.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu,Fe,Al【答案】C【例6】下图是氧气氧化某浓度Fe2+生成Fe3+过程的实验结果,下列有关说法正确的是( )A.pH=1.5时氧化率一定比pH=2.5时大B.其他条件相同时,80 ℃的氧化率比50 ℃大C.Fe2+的氧化率仅与溶液的pH和温度有关D.该氧化过程的离子方程式为:Fe2++O2+4H+===Fe3++2H2O【答案】B【例7】(08江苏)研究反应物的化学计量数与产物之间的关系时,使用类似数轴的方法可以收到直观形象的效果。
下列表达不正确的是()A.密闭容器中CuO和C高温反应的气体产物:12CO22n(CuO)n(C)B.Fe在Cl2中的燃烧产物:1 1.522FeCl33n(Cl2)n(Fe)C.AlCl3溶液中滴加NaOH后铝的存在形式:343Al3+3AlO2-2-n(NaOH)n(AlCl3)D.氨水与SO2反应后溶液中的铵盐:【答案】B【例8】(12海淀二模)高炉炼铁的主要反应是:Fe2O3 + 3CO 2Fe + 3CO2。
下列说法正确的是()O C OA.CO2的电子式为B.Fe2O3分别与浓硝酸和稀硝酸反应,二者产物不同C.在高炉炼铁过程中,若增加炼铁高炉的高度能提高CO的转化率D.在高炉炼铁过程中,将铁矿石粉碎后投入高炉可以提高该反应的化学反应速率【答案】D【例9】(12海淀二模)甲、乙、丙、丁、戊是中学常见的无机物,其中甲、乙均为单质,它们的转化关系如下图所示(某些条件和部分产物已略去)。
下列说法不正确...的是()A. 若甲既能与盐酸反应又能与NaOH溶液反应,则丙可能属于两性氧化物B. 若甲为短周期中原子半径最大的主族元素的单质,且戊为碱,则丙只能为Na2O2C. 若丙、丁混合产生白烟,且丙为18电子分子,丁为10电子分子,则乙的水溶液可能具有漂白作用D. 若甲、丙、戊含有同一种元素,则三种物质中,该元素的化合价由低到高的顺序可能为:甲< 丙< 戊【答案】B【例10】孔雀石的主要成分为xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O,为测定其中CuCO3的质量分数,称取a g 样品进行实验。
下列实验方案可行的是A. 充分加热样品,用碱石灰吸收逸出气体,增重b gB. 加热至样品质量不再发生变化,称得其质量为b gC. 向样品中加入足量的稀盐酸,用排水法收集逸出气体,得b mL气体D. 向样品中加入足量的稀盐酸,充分反应,将生成的气体全部通入到足量Ba(OH)2溶液中,过滤、洗涤、烘干,得b g固体【答案】D【例11】(08西城)已知2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-。