2021版高考化学一轮复习专题3金属及其化合物3铁铜的获取及应用课件苏教版

第三单元铁、铜的获取及应用1.铁的主要性质及工业炼铁(a、b)(1)铁的物理性质颜色状态导电、导热性、延展性特性地壳含量及存在形式_____色固体良好被磁铁吸引占第__位,主要以_______存在银白4化合态(2)铁的化学性质铁元素性质活泼,单质有较强的还原性,主要化合价为+2价和+3价。①与非金属单质的反应化学方程式与S反应______________与I2反应_______________与O2反应__________________与Cl2反应2Fe+3Cl22FeCl3Fe+SFeSFe+I2FeI23Fe+2O2Fe3O4△====△====点燃====点燃====②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+4H2O(g)Fe3O4+4H2。高温====③与酸的反应酸化学方程式或现象稀硫酸Fe+H2SO4====FeSO4+H2↑稀硝酸Fe不足Fe+4HNO3====Fe(NO3)3+NO↑+2H2OFe过量3Fe+8HNO3====3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O浓硝酸、浓硫酸常温下_____钝化④与某些盐溶液的反应a.与CuSO4溶液反应的离子方程式:_________________。b.与FeCl3溶液反应的离子方程式:________________。Fe+Cu2+====Fe2++CuFe+2Fe3+====3Fe2+(3)铁的冶炼设备炼铁高炉原料___________________________反应原理___________________________、______________________铁矿石、焦炭、空气、石灰石C+O2CO2、C+CO22COFe2O3+3CO2Fe+3CO2点燃====△====高温====炉渣形成__________________________________________产品含碳2%～4.5%的_____,进一步炼制,可得到含碳0.03%～2%的钢CaCO3CaO+CO2↑、CaO+SiO2CaSiO3生铁高温====高温====2.铁的化合物(a、b)(1)铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名_____磁性氧化铁颜色状态___色粉末_____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红黑红棕化学式FeOFe2O3Fe3O4铁的化合价_____________与H+反应的离子方程式_________________________________________Fe3O4+8H+====Fe2++2Fe3++4H2O+2+3+2、+3FeO+2H+====Fe2++H2OFe2O3+6H+====2Fe3++3H2O(2)铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态____________________与盐酸反应________________________Fe(OH)3+3H+====Fe3++3H2O受热分解________________________白色固体红褐色固体Fe(OH)2+2H+====Fe2++2H2O2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O△====化学式Fe(OH)2Fe(OH)3制法可溶性亚铁盐与碱反应:______________________可溶性铁盐与碱反应:______________________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_____色,最后变成_____色,化学方程式为___________________________Fe2++2OH-====Fe(OH)2↓Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓灰绿红褐4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3(3)铁盐和亚铁盐①亚铁盐:含有Fe2+的溶液呈_____色,既有氧化性,又有还原性。a.氧化性:Fe2+与Zn反应的离子方程式:Zn+Fe2+====_______。浅绿Fe+Zn2+b.还原性2Fe2++Cl2====__________。Mn+5Fe2++8H+====______________。2Fe3++2Cl-5Fe3++Mn2++4H2O②铁盐:a.氧化性:含Fe3+的溶液呈___色,Fe3+具有较强的氧化性。2Fe3++Fe====_____。2Fe3++2I-====________。2Fe3++H2S====_____________。黄3Fe2+I2+2Fe2+2Fe2++S↓+2H+b.特性:含有Fe3+的盐溶液遇到_____时变成红色。c.FeCl3易水解:将其饱和溶液滴入沸水中制备胶体的化学方程式为_________________________________。KSCNFeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl△====③Fe2+、Fe3+的相互转化:Fe2+Fe3+上述转化关系中标号反应的离子方程式为a.______________________;b._________________c._____________________。2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-2Fe3++Fe====3Fe2+;2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+【典例精析】【典例1】将ag铁和氧化铁的混合物加入足量的盐酸中充分反应后,固体无剩余,测得参加反应的HCl为0.08mol,放出标准状况下的气体0.224L,已知氧化性Fe3+大于H+。则下列判断中正确的是()A.原混合物中n(Fe)∶n(Fe2O3)=2∶1B.向溶液中滴入KSCN溶液,显红色C.无法计算原混合物的质量D.此时溶液中Fe2+和Fe3+的物质的量之比为3∶1【解题思路】根据化学方程式Fe+2HCl====FeCl2+H2↑中H2的量来计算出Fe和HCl的量,再由Fe2O3+6HCl====2FeCl3+3H2O算出Fe2O3和FeCl3的量,由题目数据计算这个反应中消耗的HCl的量,得出n(FeCl3)、n(Fe2O3),最后由Fe+2Fe3+====3Fe2+中,根据铁离子的量算出消耗Fe的量即可。【解析】选A。因为Fe3+和H+的氧化性强弱顺序为Fe3+H+,所以当产生氢气时,Fe3+已经全部被还原为Fe2+,故向溶液中滴入KSCN溶液,溶液不变红,故B、D错误;根据化学方程式Fe+2HCl====FeCl2+H2↑中H2的量来计算出Fe和HCl的物质的量分别是n(Fe)=0.01mol,n(HCl)=0.02mol,由Fe2O3+6HCl====2FeCl3+3H2O算出Fe2O3和FeCl3的量,由题目可知,这个反应中消耗的HCl的量为0.08mol-0.02mol=0.06mol,得出n(FeCl3)=0.02mol,n(Fe2O3)=0.01mol,在反应Fe+2Fe3+====3Fe2+中,根据Fe3+的量0.02mol算出消耗Fe的量为0.01mol,故A正确,C错误。【考题变式】若将本题中的混合物在CO气体中加热并充分冷却,最后可得到固体的质量是多少?提示:2.24g。反应后铁元素已经全部被还原为Fe2+,即FeCl2,根据消耗的HCl为0.08mol,可知混合物中铁元素的物质的量为0.04mol。根据元素守恒,混合物在CO气体中加热并充分冷却,最后可得到固体Fe的物质的量是0.04mol。质量为2.24g。【典例2】下图中,固体A是铁锈的主要成分。请回答:(1)白色沉淀E的化学式__________。(2)写出A→B的化学方程式______________。(3)写出C→D在溶液中发生氧化还原反应的离子方程式______________________________________。【解析】铁锈的主要成分是Fe2O3,Fe2O3在高温下被CO还原成Fe,反应的化学方程式为Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。Fe在加热条件下和氯气反应生成FeCl3。FeCl3具有强氧化性,能够把SO2氧化成H2SO4,自身被还原成FeCl2,反应的离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O====2Fe2+++4H+。生成的和BaCl2溶液中的Ba2+反应生成BaSO4沉淀。高温====24SO24SO答案:(1)BaSO4(2)Fe2O3+3CO2Fe+3CO2(3)SO2+2H2O+2Fe3+====2Fe2+++4H+24SO高温====【强化训练】1.判断下列叙述的正误(正确的打“√”,错误的打“×”)(1)铁具有导电、导热、延展性及被磁体吸引的特性。()提示:√。(2)Fe与稀硝酸、稀硫酸反应均有气泡产生,说明Fe与两种酸均发生置换反应。()提示:×。Fe与稀硝酸发生氧化还原反应生成硝酸铁和NO,不是置换反应。(3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。()提示:×。Fe在Cl2中燃烧只能生成FeCl3,无FeCl2生成。(4)常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中,铁片不溶解,说明常温下,铁与浓硫酸不发生化学反应。()提示:×。常温下,铁片在浓硫酸中发生钝化,生成一层致密的氧化膜,为化学反应。(5)铁表面自然形成的氧化层能保护内层不被空气氧化。()提示:×。铁表面自然形成的氧化层为氧化铁,比较疏松,不能保护内层不被空气氧化。2.把22.4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中,若反应只收集到0.3molNO2和0.2molNO,下列说法正确的是()A.反应后生成的盐只为Fe(NO3)3B.反应后生成的盐只为Fe(NO3)2C.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为1∶3D.反应后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,其物质的量之比为3∶1【解析】选C。n(Fe)==0.4mol,Fe在反应的过程中失去的电子数应介于0.8mol(此时只产生Fe2+)和1.2mol(此时只产生Fe3+)之间,又产生0.3molNO2和0.2molNO,即反应过程中硝酸得电子物质的量为0.3mol×(5-4)+0.2mol×(5-2)=0.9mol,产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2,设前者的物质的量为x,后者的物122.4g56gmol质的量为y,则由铁原子守恒可得x+y=0.4mol,由得失电子守恒得3x+2y=0.9mol,解得x=0.1mol,y=0.3mol。3.(高考试题改编)下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。世纪金榜导学号【解析】因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即4Fe(OH)2+O2+2H2O====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。①、②原理一样,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;③的原理为铁作阳极产生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;⑤中液面加苯阻止了空气进入;④由于带入空气中的氧气,能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。答案:①②③⑤4.某小组在验证反应“Fe+2Ag+====Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。(1)检验产物①取出少量黑色固体,洗涤后,______________(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有__________。(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是__________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验:①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:序号取样时间