第8講：鐵、銅及其化合物【內(nèi)容與解析】本節(jié)課要復(fù)習(xí)的內(nèi)容是了解金屬鐵及其化合物的主要性質(zhì)及應(yīng)用。鐵位于元素周期表中的第四周期，第Ⅷ族。Fe的原子序數(shù)是26，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鐵為變價(jià)金屬，通常顯＋2和＋3價(jià)【教學(xué)目標(biāo)與解析】1．教學(xué)目標(biāo)(1)鐵的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(2)鐵的物理性質(zhì)（2）．鐵的化學(xué)性質(zhì)2．目標(biāo)解析(1)鐵的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)就是指鐵位于元素周期表中的第四周期，第Ⅷ族。Fe的原子序數(shù)是26，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鐵為變價(jià)金屬，通常顯＋2和＋3價(jià)。(2)鐵的物理性質(zhì)就是指：純凈的鐵是光亮的銀白色金屬，密度較大，熔、沸點(diǎn)較高，純鐵的抗腐蝕性強(qiáng)，有較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性。鐵能被磁鐵吸引。（2）．鐵的化學(xué)性質(zhì)就是指：(1)鐵與非金屬的反應(yīng)(2)鐵與水蒸氣的反應(yīng)(3)鐵與酸反應(yīng)(4)鐵與鹽溶液的反應(yīng)【問(wèn)題診斷分析】本節(jié)的復(fù)習(xí)學(xué)習(xí)是高中知識(shí)的重要組成部分，本節(jié)中難在鐵的兩性上，再就是鐵熱反應(yīng)與鐵的計(jì)算問(wèn)題。其重點(diǎn)是化學(xué)方程式與離子方程式的書(shū)寫(xiě)?！緩?fù)習(xí)過(guò)程】自主復(fù)習(xí)一、鐵的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)1．鐵的原子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)(1)鐵的原子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)鐵位于元素周期表中的第四周期，第Ⅷ族。Fe的原子序數(shù)是26，其原子結(jié)構(gòu)示意圖為。鐵為變價(jià)金屬，通常顯＋2和＋3價(jià)。(2)鐵的物理性質(zhì)純凈的鐵是光亮的銀白色金屬，密度較大，熔、沸點(diǎn)較高，純鐵的抗腐蝕性強(qiáng)，有較好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱、延展性。鐵能被磁鐵吸引。2．鐵的化學(xué)性質(zhì)(1)鐵與非金屬的反應(yīng)①鐵和氯氣的反應(yīng)化學(xué)方程式：2Fe＋3Cl22FeCl3。②鐵和氧氣的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)步驟：把細(xì)鐵絲在火柴桿上盤(pán)成螺旋狀，點(diǎn)燃火柴，然后迅速伸入盛有O2的集氣瓶中，觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鐵絲在O2中劇烈燃燒，火星四射，生成黑色固體物質(zhì)?；瘜W(xué)方程式：3Fe＋2O2Fe3O4。③鐵和其他非金屬的反應(yīng)2Fe＋3Br2=2FeBr3Fe＋SFeS(黑色固體)Fe＋I(xiàn)2FeI2(2)鐵與水蒸氣的反應(yīng)實(shí)驗(yàn)步驟：在玻璃管中放入還原鐵粉或石棉絨的混合物，加熱，并通入水蒸氣。用試管收集產(chǎn)生的經(jīng)干燥的氣體，并靠近火焰點(diǎn)火。觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：紅熱的鐵與水蒸氣起反應(yīng)，放出氣體。用試管收集氣體，將氣體靠近火焰點(diǎn)火，能燃燒或發(fā)出爆鳴聲。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。(3)鐵與酸反應(yīng)①鐵與非氧化性酸(如稀H2SO4、HCl等)反應(yīng)生成Fe2＋，放出H2。離子方程式：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。②鐵與氧化性酸(如稀HNO3)反應(yīng)時(shí)，不放出H2。a．HNO3(稀)過(guò)量時(shí)生成Fe3＋Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O。b．鐵粉過(guò)量時(shí)生成Fe2＋3Fe＋8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(4)鐵與鹽溶液的反應(yīng)①鐵能與比它活動(dòng)性弱的金屬的鹽溶液反應(yīng)，置換出這種金屬。Fe＋CuSO4=Cu＋FeSO4。②鐵能與FeCl3溶液反應(yīng)生成FeCl2。離子方程式：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋。二、鐵的重要化合物1．鐵的氧化物化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4名稱氧化亞鐵氧化鐵(俗名鐵紅)四氧化三鐵(俗名磁性氧化鐵)鐵的價(jià)態(tài)＋2＋3＋2、＋3顏色和狀態(tài)黑色固體紅棕色固體黑色晶體類別堿性氧化物堿性氧化物堿性氧化物與還原劑的反應(yīng)(如H2、CO、Al)H2＋FeOFe＋H2O3CO＋Fe2O32Fe＋3CO28Al＋3Fe3O44Al2O3＋9Fe與酸(H＋)的反應(yīng)FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O2.鐵的氫氧化物氫氧化物氫氧化亞鐵氫氧化鐵化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3物理性質(zhì)白色固體，不溶于水紅棕色固體，不溶于水化學(xué)性質(zhì)Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2O4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O制法可溶性堿與亞鐵鹽溶液反應(yīng)Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓3.Fe2＋和Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化及Fe3＋的檢驗(yàn)比較Fe2＋Fe3＋顏色淺綠色棕黃色主要化學(xué)性質(zhì)還原性：Fe2＋Fe3＋與堿反應(yīng)：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓水解性：水溶液顯酸性氧化性：Fe3還原劑還原劑與堿反應(yīng)：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓水解性：水溶液顯酸性檢驗(yàn)方法(1)加KSCN溶液不變色，再加氯水溶液變紅色(2)加堿反應(yīng)產(chǎn)生白色沉淀，迅速變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色遇含SCN－的溶液顯紅色，與堿反應(yīng)生成紅褐色沉淀保存方法加Fe防止氧化，密封無(wú)特殊要求溶液配制加酸防變渾濁，加Fe防止氧化加酸防止變渾濁轉(zhuǎn)化關(guān)系三、銅及其化合物1．銅的物理性質(zhì)紫紅色固體，符合金屬的通性，具有導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。2．銅的化學(xué)性質(zhì)銅在金屬活動(dòng)性順序表中排在H后，活動(dòng)性較弱，不能從酸中置換H。但能與非金屬發(fā)生反應(yīng)，一定條件下也能與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)。銅的化學(xué)性質(zhì)簡(jiǎn)表銅的性質(zhì)化學(xué)方程式及有關(guān)反應(yīng)現(xiàn)象與O2反應(yīng)2Cu＋O22CuO；表面變黑與S反應(yīng)2Cu＋SCu2S；劇烈燃燒，銅絲紅熱，生成黑色物質(zhì)與Cl2反應(yīng)Cu＋Cl2CuCl2；劇烈燃燒，產(chǎn)生棕色煙生成銅銹2Cu＋O2＋CO2＋H2O=Cu2(OH)2CO3；生成綠色固體與濃H2SO4反應(yīng)Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；Cu溶解，溶液變黑，有刺激性氣味氣體生成，反應(yīng)液加水稀釋呈藍(lán)色與HNO3反應(yīng)Cu＋4HNO3(濃)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O；Cu溶解，生成藍(lán)綠色溶液與Fe3＋溶液反應(yīng)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋；棕黃色溶液轉(zhuǎn)化為綠色3.銅的化合物(1)氧化物物質(zhì)性質(zhì)Cu2OCuOCu的化合價(jià)＋1＋2對(duì)應(yīng)的水化物CuOHCu(OH)2物理性質(zhì)紅色粉末、不溶于水黑色粉末、不溶于水主要化學(xué)性質(zhì)Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2OCu2O＋H22Cu＋H2OCuO＋2H＋=Cu2＋＋H2OCuO＋H2Cu＋H2O(2)氫氧化銅和硫酸銅①Cu(OH)2：藍(lán)色固體，難溶于水，是一種弱堿，與強(qiáng)酸反應(yīng)的離子方程式：Cu(OH)2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O。②CuSO4：其無(wú)水鹽為白色粉末，遇少量水時(shí)轉(zhuǎn)化成藍(lán)色晶體，化學(xué)式為CuSO4·5H2O，俗名膽礬。CuSO4和CuSO4·5H2O均易溶于水，在水溶液中，Cu2＋呈現(xiàn)藍(lán)色。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建1.鐵及其重要化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系2．銅及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系CuClCuCl2CuCuOCU(OH)2Cu2OCuSO4CuSO4·5H2O熱點(diǎn)典例突破熱點(diǎn)考向1.以鐵及其化合物為載體考查基本概念、理論。2．與實(shí)驗(yàn)推斷相結(jié)合考查Fe(OH)2的制備、Fe2＋與Fe3＋的檢驗(yàn)等知識(shí)。3．以鐵元素的轉(zhuǎn)化關(guān)系考查化學(xué)方程式的計(jì)算。熱點(diǎn)探究熱點(diǎn)1鐵及其化合物的相互轉(zhuǎn)化鐵是常見(jiàn)的還原劑，在參與化學(xué)反應(yīng)時(shí)，一般可失去2e－或3e－而變成Fe2＋或Fe3＋。鐵元素的原子在化學(xué)反應(yīng)中，當(dāng)遇弱氧化劑(如S、H＋、Cu2＋、I2等)時(shí)，鐵只能失去最外層的兩個(gè)電子，而生成＋2價(jià)鐵的化合物，當(dāng)遇到強(qiáng)氧化劑(如Cl2、Br2、HNO3等)時(shí)，鐵原子可以再失去次外層上的一個(gè)電子而生成＋3價(jià)鐵的化合物，F(xiàn)e、Fe2＋、Fe3＋形成三角關(guān)系：Fe→Fe3＋和Fe2＋→Fe3＋需要較強(qiáng)的氧化劑。如O2、Cl2、HNO3(濃、稀)、H2SO4(濃)、KMnO4(H＋)溶液等。2Fe＋3Cl22FeCl3；Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3；2FeCl2＋Cl2=2FeCl3。(2)Fe→Fe2＋需要較弱的氧化劑，如S、Cu2＋(CuSO4)、H＋(稀H2SO4、鹽酸)等。Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu；Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑Fe＋SFeS；Fe＋I(xiàn)2FeI2(3)Fe2＋→Fe，在金屬活動(dòng)性順序表中排在Fe前的金屬，如Zn、Al等，可以將Fe2＋還原成Fe。Zn＋FeSO4=ZnSO4＋Fe注意：K、Ca、Na等活潑金屬，由于它們?cè)谒芤褐邢雀磻?yīng)，所以不能作為還原劑來(lái)完成Fe2＋→Fe的轉(zhuǎn)化。(4)Fe3＋→Fe2＋需要較強(qiáng)的還原劑。如Fe、Zn、H2S(S2－)、KI(I－)、Na2SO3(SOeq\o\al(2－,3))等，Cu雖不是強(qiáng)還原劑，但因Fe3＋具有較強(qiáng)的氧化性，可被Cu還原成Fe2＋。Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2；H2S＋2FeCl3=2FeCl2＋S↓＋2HCl；2KI＋2FeCl3=2FeCl2＋I(xiàn)2＋2KCl。(5)Fe3＋→Fe常發(fā)生在金屬的熱還原反應(yīng)中。如高溫下用CO還原鐵礦石中的鐵。Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2鋁熱反應(yīng)也是這種轉(zhuǎn)化的實(shí)例。如：Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe?！纠?】下列物質(zhì)反應(yīng)后一定有＋3價(jià)鐵生成的是()①過(guò)量的Fe與Cl2加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)；②Fe與過(guò)量稀H2SO4反應(yīng)后，再向其中加KNO3；③Fe與過(guò)量的S加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)；④Fe(NO3)2溶液中加少量鹽酸；⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中。A．只有①②⑤B．只有②④C．只有①②④D．只有②③④[解析]明確哪些氧化劑能將Fe2＋氧化為Fe3＋，以及哪些還原劑能將Fe3＋還原為Fe2＋是正確解題的關(guān)鍵。Fe2＋、Fe3＋常見(jiàn)的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系歸納如下：①中的Cl2氧化性強(qiáng)，它能將鐵氧化為＋3價(jià)，由于不是在溶液中反應(yīng)，因此過(guò)量的鐵不會(huì)將氯化鐵還原。②中Fe與稀H2SO4反應(yīng)只能生成Fe2＋，但要注意，由于稀H2SO4過(guò)量，加入KNO3后，H＋、NOeq\o\al(－,3)能將Fe2＋氧化成Fe3＋。③S的氧化性不強(qiáng)，與Fe發(fā)生反應(yīng)只能生成FeS。④H＋和NOeq\o\al(－,3)會(huì)將Fe2＋氧化為Fe3＋。⑤中未給出反應(yīng)物間相對(duì)量的關(guān)系，若鐵是足量的，則能將生成的FeCl3全部還原為FeCl2。[答案]C變式1根據(jù)下列框圖回答問(wèn)題(答題時(shí)，方程式中的M、E用所對(duì)應(yīng)的元素符號(hào)表示)：(1)寫(xiě)出M溶于稀H2SO4和H2O2混合液的化學(xué)方程式：______________________________________。(2)某同學(xué)取X的溶液，酸化后加入KI—淀粉溶液，變?yōu)樗{(lán)色。寫(xiě)出與上述變化過(guò)程相關(guān)的離子方程式：__________________________，____________________________。(3)寫(xiě)出Cl2將Z氧化為K2EO4的化學(xué)方程式：__________________________________________。(4)將M、E、ECl3溶液、ECl2溶液、MCl2溶液混合于某容器中充分反應(yīng)(容器不參與反應(yīng))，試判斷下列情況下容器中存在的金屬離子和金屬單質(zhì)。①若E有剩余，則容器中不可能有________。②若MCl2有剩余，則容器中還可能有________，一定有________。解析：M為紅色金屬，與酸反應(yīng)生成藍(lán)色溶液，推知M為Cu。由Y中加KSCN得紅色溶液，確定Y中含有Fe3＋，從而確定E為Fe。M為Cu，X為FeSO4，Y為Fe2(SO4)3，Z為Fe(OH)3，K2EO4為K2FeO4。(2)FeSO4溶液酸化后加入KI－淀粉溶液變藍(lán)色，說(shuō)明有I2生成。其變化過(guò)程中相關(guān)離子方程式為4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O,2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I(xiàn)2。(4)該題屬物質(zhì)共存問(wèn)題，解答該題應(yīng)首先弄清物質(zhì)間可能發(fā)生的反應(yīng)，凡相互間能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，就不可能(大量)共存。該題涉及的反應(yīng)有：2FeCl3＋Fe=3FeCl2①Fe＋CuCl2=FeCl2＋Cu②2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2③①若鐵粉有剩余，則容器中就不可能有Fe3＋、Cu2＋，因?yàn)樗鼈兡馨l(fā)生上述①②反應(yīng)；②若CuCl2有剩余，則容器中不可能有Fe，可能有Fe3＋或Cu，一定有Fe2＋。答案：(1)Cu＋H2O2＋H2SO4=CuSO4＋2H2O(2)4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I(xiàn)2(3)10KOH＋3Cl2＋2Fe(OH)3=2K2FeO4＋6KCl＋8H2O(4)①Fe3＋、Cu2＋②Fe3＋或CuFe2＋熱點(diǎn)2鐵的氫氧化物的制備Fe(OH)2沉淀的制備1．堿液沉淀法(1)操作：將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插入新制備的亞鐵鹽溶液(或FeSO4溶液)的液面下，緩慢擠出NaOH溶液。(2)原理：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓。(3)改進(jìn)方法：為了防止Fe(OH)2被O2氧化，在制備Fe(OH)2時(shí)可采取如下改進(jìn)措施：①微熱FeSO4溶液、煮沸NaOH溶液(除去溶解的O2)、滴加植物油或苯(隔絕空氣)等。②在FeSO4溶液中通入N2或CO2趕出裝置中的O2。③在FeSO4溶液中不斷通入H2形成還原性氛圍。2．電解法以鐵棒作陽(yáng)極，石墨作陰極，用NaOH溶液或NaCl溶液作電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解。如下圖原理：陽(yáng)極：Fe－2e－=Fe2＋陰極：2H＋＋2e－=H2↑Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓為了加速電解，可增大電源電壓、縮短兩極間距離或增大離子濃度?！纠?】下面是制備Fe(OH)2白色沉淀的幾種方案，請(qǐng)回答下列各問(wèn)題：(1)用不含F(xiàn)e3＋的FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。①用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時(shí)還需要加入________；②除去蒸餾水中溶解的O2常采用________的方法。③生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用長(zhǎng)滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是____________________________________________________(2)在如圖所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。①在試管Ⅰ里加入的試劑是________。②在試管Ⅱ里加入的試劑是________。③為了制得Fe(OH)2白色沉淀，在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開(kāi)止水夾，塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。④這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長(zhǎng)時(shí)間保持白色，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)利用電解實(shí)驗(yàn)可以制得純凈的Fe(OH)2白色沉淀，如圖所示，已知兩電極的材料分別為石墨和鐵。①a電極的材料應(yīng)為_(kāi)_______，電極反應(yīng)式為_(kāi)_________________________________________。②電解液c可以是________(填編號(hào))。A．純水B．NaCl溶液C．NaOH溶液D．CuCl2溶液③d為苯，其作用是____________，在加入苯之前對(duì)電解液c應(yīng)作何簡(jiǎn)單處理？______________________________。④為了在較短時(shí)間內(nèi)看到白色沉淀，可采取的措施是________(填編號(hào))。A．改用稀H2SO4作電解液B．適當(dāng)增大電源的電壓C．適當(dāng)減小兩極間的距離D．適當(dāng)降低電解液的溫度⑤若c用Na2SO4溶液，當(dāng)電解一段時(shí)間后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接電源電解，除了電極上看到氣泡外，另一明顯現(xiàn)象為_(kāi)_______________________________________________________________________。[解析](1)Fe2＋易水解，要加入稀H2SO4防止其水解；Fe2＋易被空氣中的O2氧化，要加鐵粉，將被氧化的Fe3＋還原成Fe2＋，氣體的溶解度隨著溫度升高而降低，所以煮沸后的蒸餾水中溶解的O2變少。(2)兩支試管，試管Ⅱ是開(kāi)口式，無(wú)法用產(chǎn)生的氣體將試液壓入試管Ⅰ中，所以制取FeSO4應(yīng)放在試管Ⅰ中，而在試管Ⅱ中盛不含O2的NaOH溶液。當(dāng)Fe與稀H2SO4放入試管Ⅰ后，產(chǎn)生的H2可以從試管Ⅰ內(nèi)短管處排出，從而排盡試管Ⅰ內(nèi)空氣。再經(jīng)過(guò)止水夾通入試管Ⅱ中，排盡試管Ⅱ內(nèi)空氣。然后關(guān)閉止水夾，試管Ⅰ內(nèi)產(chǎn)生的H2無(wú)法逸出，造成管內(nèi)壓強(qiáng)增大，將試管Ⅰ內(nèi)FeSO4溶液通過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)管壓入試管Ⅱ內(nèi)，在此過(guò)程中，液體都處于H2環(huán)境，從而避免了被空氣中O2的氧化，使得Fe(OH)2能保存更長(zhǎng)時(shí)間。(3)電解時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)Fe－2e－=Fe2＋，陰極反應(yīng)2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，或電解質(zhì)溶液能直接提供OH－，F(xiàn)e2＋與OH－發(fā)生反應(yīng)Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓，當(dāng)電解液選用NaOH溶液時(shí)，在陽(yáng)極處立即產(chǎn)生白色沉淀，選其他溶液時(shí)，只有遷移后兩者相遇時(shí)才能產(chǎn)生沉淀(大約在電解池中部)；當(dāng)反接電源后，陽(yáng)極反應(yīng)4OH－－4e－=2H2O＋O2↑，產(chǎn)生的O2立即把Fe(OH)2氧化為Fe(OH)3。[答案](1)①稀H2SO4、鐵屑②煮沸③避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2而被氧化(2)①稀H2SO4和鐵屑②NaOH溶液③檢驗(yàn)試管Ⅱ出口處排出的H2的純度，當(dāng)排出的H2已經(jīng)純凈時(shí)再夾緊止水夾④試管Ⅰ中反應(yīng)生成的H2充滿了試管Ⅰ和試管Ⅱ，且外界O2不易進(jìn)入(3)①FeFe－2e－=Fe2＋②BC③隔絕空氣，防止生成的Fe(OH)2被氧化加熱煮沸，排出溶解的O2④BC⑤白色沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變成紅褐色變式2有人設(shè)計(jì)了如圖制備氫氧化亞鐵的改進(jìn)實(shí)驗(yàn)：(1)按圖所示組裝儀器；向一支小的具支試管中加入2mL左右稀鹽酸，再加入2mL左右的煤油；玻璃管下端粘住鈉粒(用濾紙吸干表面煤油，切去氧化層)。(2)將鐵絲浸入鹽酸，反應(yīng)放出氫氣，待試管內(nèi)空氣排盡后，向上提拉鐵絲，使鐵絲脫離液面。并關(guān)閉彈簧夾；用另一根細(xì)鐵絲沿玻璃管內(nèi)將鈉粒搗入液體中。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)寫(xiě)出該實(shí)驗(yàn)中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________________。(2)如何檢驗(yàn)試管內(nèi)空氣已排盡(回答具體操作)?_____________________________________。(3)搗入鈉粒后，預(yù)測(cè)具支試管中的現(xiàn)象：___________________________________。(4)已知鈉粒的質(zhì)量約0.05g，現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室有以下兩種不同濃度的鹽酸，你選擇(填A(yù)或B)__________。A．1.1mol/LB．10mol/L答案：(1)Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，2Na＋2H2O＋FeCl2=Fe(OH)2↓＋2NaCl＋H2↑(也可寫(xiě)成3個(gè)：Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑，2Na＋2H2O=2NaOH＋H2↑，2NaOH＋FeCl2=Fe(OH)2↓＋2NaCl)(2)在具支試管的出口處用向下排空氣法收集滿一試管氣體，用拇指堵住管口，移向酒精燈火焰，松開(kāi)拇指，若聽(tīng)到“噗”的一聲，則說(shuō)明空氣已排盡(3)鈉不停地上下移動(dòng)，并有氣泡產(chǎn)生，很快有白色沉淀出現(xiàn)(答其他現(xiàn)象如：熔化成閃亮的小球，在煤油與界面間上下移動(dòng)，鈉粒最后消失等的不扣分)(4)A(估算，B選項(xiàng)中鹽酸的量太大，溶液呈酸性，不能生成氫氧化亞鐵，也不符合節(jié)約藥品的原則)熱點(diǎn)3Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)鑒別方法Fe2＋Fe3＋直接觀色淺綠色棕黃色利用顯色反應(yīng)與KSCN溶液不顯紅色顯紅色與苯酚不顯紫色顯紫色利用Fe3＋的氧化性與銅片無(wú)現(xiàn)象Cu溶解，溶液變?yōu)樗{(lán)綠色與KI淀粉溶液無(wú)現(xiàn)象溶液變藍(lán)利用Fe2＋的還原性與溴水溴水褪色無(wú)現(xiàn)象與KMnO4(H＋)紫色褪去無(wú)現(xiàn)象利用沉淀反應(yīng)Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓沉淀顏色：白色→灰綠色→紅褐色Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓紅褐色沉淀【例3】張老師做了一個(gè)如圖所示實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)燒杯中酸性KMnO4溶液褪色，若將燒杯中的溶液換成含有少量KSCN的FeCl2溶液，溶液顯紅色，判斷下列說(shuō)法正確的是()A．該條件下生成的水分子化學(xué)性質(zhì)比較活潑B．該條件下H2被冷卻為液態(tài)氫，液氫的水溶液具有還原性C．該條件下H2燃燒生成了只具有氧化性的物質(zhì)D．該條件下H2燃燒的產(chǎn)物中可能含有一定量的H2O2[解析]生成的物質(zhì)既可使KMnO4(H＋)褪色，又可將Fe2＋氧化為Fe3＋，則既有氧化性又有還原性。[答案]D變式3要證明某溶液中不含F(xiàn)e3＋，而可能含有Fe2＋，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作時(shí)最佳順序?yàn)?)①加入足量氯水；②加入足量酸性KMnO4溶液；③加入少量KSCN溶液。A．①③B．③②C．③①D．①②③解析：KMnO4能氧化Fe2＋，但KMnO4本身為紫色，使溶液顯色不易觀察。答案：C熱點(diǎn)4銅及其化合物1.銅是第29號(hào)元素，位于周期表中第四周期、第ⅠB族，最外層有1個(gè)e－，常見(jiàn)化合價(jià)為＋1和＋2價(jià)。2．銅的物理性質(zhì)：紅色，有金屬光澤，密度8.92g/cm3，導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、延展性良好，焰色反應(yīng)呈綠色。3．銅的化學(xué)性質(zhì)：銅是一種較不活潑的金屬。(1)與非金屬單質(zhì)反應(yīng)①銅在常溫下不和干燥空氣反應(yīng)，加熱時(shí)發(fā)生氧化，在潮濕空氣中可銹蝕。2Cu＋O22CuO(黑色)用此反應(yīng)可除去混在氫氣、一氧化碳中的少量O2。2Cu＋O2＋CO2＋H2O=Cu2(OH)2CO3(綠色)。②Cu＋Cl2CuCl2(棕黃色)2Cu＋SCu2S(黑色)。(2)與酸的反應(yīng)①與稀鹽酸、稀H2SO4溶液不反應(yīng)。②與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2OCu＋4HNO3(濃)Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O3Cu＋8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O(3)與鹽溶液反應(yīng)Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2AgCu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋(印刷電路板反應(yīng)原理)(4)作催化劑：銅能催化醇氧化為醛或酮的反應(yīng)，如2CH3CH2OH＋O2△Cu或Ag2CH3△Cu或Ag實(shí)際反應(yīng)過(guò)程為2Cu＋O22CuOCH3CH2OH＋CuOCH3CHO＋H2O＋Cu4．銅的化合物(1)氧化物①CuO是不溶于水的堿性氧化物，具有較強(qiáng)氧化性，在加熱時(shí)能被CO、H2、C等還原，可與酸反應(yīng)。CuO＋H2Cu＋H2O2CuO＋C2Cu＋CO2↑CuO＋COCu＋CO2CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O②Cu2O呈磚紅色，可用于制紅色玻璃，Cu2O本身較穩(wěn)定，但在酸液中易發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu和Cu2＋。(2)Cu(OH)2：藍(lán)色固體，不穩(wěn)定，常溫或稍加熱即分解生成黑色CuO。Cu(OH)2的懸濁液用來(lái)檢驗(yàn)醛基的存在和多羥基化合物的存在，如含醛基化合物遇Cu(OH)2懸濁液時(shí)(加熱)可生成紅色沉淀(Cu2O)，多羥基化合物遇Cu(OH)2懸濁液時(shí)，則變?yōu)榻{藍(lán)色溶液。Cu(OH)2＋2H＋=Cu2＋＋2H2OCu(OH)2CuO＋H2OCH3CHO＋2Cu(OH)2CH3COOH＋Cu2O↓＋2H2O(3)CuSO4：白色粉末，有吸水性，吸水后由白色粉末變?yōu)樗{(lán)色晶體。利用這一性質(zhì)常用于檢驗(yàn)反應(yīng)生成物中是否有水，也可用作干燥劑。CuSO4＋5H2O=CuSO4·5H2OCuSO4·5H2O：藍(lán)色晶體，俗稱膽礬、藍(lán)礬。膽礬受熱可失去結(jié)晶水變成白色粉末，過(guò)熱時(shí)，CuSO4會(huì)進(jìn)一步分解出CuO。CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O(4)Cu2(OH)2CO3(堿式碳酸銅)：銅銹的主要成分，為綠色(俗稱銅綠)。(5)可溶性銅鹽能與H2S或S2－反應(yīng)生成黑色的CuS沉淀，它難溶于強(qiáng)酸，常用于Cu2＋的檢驗(yàn)?！纠?】銅在自然界存在于多種礦石中，如：礦石名稱黃銅礦斑銅礦輝銅礦孔雀石主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3·Cu(OH)2請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)上表所列銅化合物中，銅的質(zhì)量百分含量最高的是__________。(2)工業(yè)上以黃銅礦為原料，采用火法熔煉工藝生產(chǎn)銅。該工藝的中間過(guò)程會(huì)發(fā)生反應(yīng)：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑，反應(yīng)的氧化劑是__________。(3)SO2尾氣直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后果是_________________________________________；處理該尾氣可得到有價(jià)值的化學(xué)品，寫(xiě)出其中1種酸和1種鹽的名稱______________________________。(4)黃銅礦熔煉后得到的粗銅含少量Fe、Ag、Au等金屬雜質(zhì)，需進(jìn)一步采用電解法精制。請(qǐng)簡(jiǎn)述粗銅電解得到精銅的原理：______________________________________________________________________。(5)下表中，對(duì)陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無(wú)因果關(guān)系的判斷都正確的是__________。(填字母)選項(xiàng)陳述Ⅰ陳述Ⅱ判斷A銅綠的主要成分是堿式碳酸銅可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)?；有B銅表面易形成致密的氧化膜銅容器可以盛放濃硫酸Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)?；有C鐵比銅活潑鉚在銅板上的鐵釘在潮濕空氣中不易生銹Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)?；有D藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是物理變化硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑Ⅰ錯(cuò)；Ⅱ?qū)?；無(wú)[解析](1)根據(jù)礦石的主要成分分析可知：每1molCu中含有的其他元素的質(zhì)量Cu2S中最小，因此Cu2S中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高。(2)根據(jù)反應(yīng)方程式：，可知Cu2O和Cu2S都作氧化劑。(3)SO2排放到大氣中會(huì)造成酸雨，處理該尾氣可得到有價(jià)值的化學(xué)品：H2SO4或Na2SO4。(4)粗銅的精煉中，應(yīng)將粗銅與電源的正極相連作陽(yáng)極，而將純銅與電源的負(fù)極相連作陰極，用銅鹽CuSO4、CuCl2等鹽溶液作電解質(zhì)溶液。(5)銅綠的成分為Cu2(OH)2CO3，能與鹽酸發(fā)生反應(yīng)而除去，而Cu和鹽酸不反應(yīng)，A正確；銅在常溫下和濃H2SO4不反應(yīng)，因此B中前后無(wú)因果關(guān)系，B錯(cuò)誤；在潮濕的空氣中鐵和銅形成原電池，鐵作負(fù)極，銅作正極，鐵易生銹，因此C也不正確；CuSO4·5H2O晶體轉(zhuǎn)化為CuSO4白色粉末是化學(xué)變化，CuSO4為重金屬鹽，可以使蛋白質(zhì)變性，因此可以作為消毒劑，因此D正確。[答案](1)Cu2S(2)Cu2S和Cu2O(3)形成酸雨，會(huì)對(duì)植物和建筑物等造成嚴(yán)重危害硫酸、硫酸鈉(4)以硫酸銅—硫酸溶液為電解液。電解時(shí)，粗銅(陽(yáng)極)中的銅以及比銅活潑的金屬失去電子進(jìn)入溶液，不如銅活潑的金屬沉入電解槽形成“陽(yáng)極泥”；溶液中的Cu2＋得到電子沉積在純銅(陰極)上(5)AD變式4某紅色固體的成分可能是氧化亞銅、銅或三氧化二鐵中的一種或幾種。某學(xué)?；瘜W(xué)研究小組欲探究該紅色固體的成分。請(qǐng)你參與該活動(dòng)，并完成相關(guān)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。查資料知道，氧化亞銅是一種堿性氧化物，溶于稀硫酸生成銅和硫酸銅，在空氣中加熱生成氧化銅。(1)甲同學(xué)認(rèn)為，取少量固體，加入足量稀硫酸，充分?jǐn)嚢韬?，取該溶液少量，置于一潔凈的試管中，滴加硫氰化鉀溶液，如溶液不變紅色，證明原固體中一定不含三氧化二鐵。你認(rèn)為這種說(shuō)法合理嗎？__________。簡(jiǎn)述你的理由(不需寫(xiě)出反應(yīng)的化學(xué)方程式)：______________________________________________。(2)乙同學(xué)認(rèn)為，取少量固體溶于稀硫酸，若固體全部溶解，就說(shuō)明一定沒(méi)有銅和氧化亞銅。這種說(shuō)法不合理。在此實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，可能發(fā)生如下反應(yīng)(用離子方程式表示)：__________________________________________。(3)丙同學(xué)經(jīng)分析確知該固體的成分是氧化亞銅和銅。他想通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定兩種物質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。請(qǐng)你幫他設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)涉及到反應(yīng)的化學(xué)方程式；以a、b、c……代表實(shí)驗(yàn)測(cè)出的相應(yīng)數(shù)據(jù)，寫(xiě)出氧化亞銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式?；瘜W(xué)方程式：____________________。氧化亞銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式：__________。答案：(1)不合理因?yàn)镕e3＋能與Cu反應(yīng)轉(zhuǎn)化為Fe2＋，F(xiàn)e2＋與SCN－不反應(yīng)，2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(2)Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O，F(xiàn)e2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O,2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(3)a、b分別為反應(yīng)前后固體的總質(zhì)量方案一：Cu2O＋H2SO4=Cu＋CuSO4＋H2Oω%＝[9(a－b)/5a]×方案二：Cu2O＋H22Cu＋H2Oω%＝[9(a－b)/a]×100%方案三：2Cu2O＋O24CuO2Cu＋O22CuOω%＝[(45a－36b)/5a]方法規(guī)律技巧鐵與硝酸反應(yīng)的計(jì)算①Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；②3Fe(過(guò)量)＋8HNO3=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。1．當(dāng)eq\f(n(Fe),n(HNO3))≤eq\f(1,4)，按反應(yīng)①進(jìn)行；當(dāng)eq\f(n(Fe),n(HNO3))≥eq\f(3,8)，按反應(yīng)②進(jìn)行；當(dāng)eq\f(3,8)>eq\f(n(Fe),n(HNO3))>eq\f(1,4)，則①②兩反應(yīng)都發(fā)生。2．上述反應(yīng)可以認(rèn)為先發(fā)生反應(yīng)①，若Fe有剩余則發(fā)生2Fe(NO3)3＋Fe=3Fe(NO3)2③；合并①③即可得反應(yīng)②，所以，無(wú)論反應(yīng)①還是反應(yīng)②，被還原的HNO3皆占參與反應(yīng)的HNO3的eq\f(1,4)?！究祭肯蚝琣gHNO3的稀溶液中，加入bg鐵粉充分反應(yīng)全部溶解。已知有eq\f(a,4)gHNO3被還原，則a：b不可能是()A．2：1B．3：1C．4：1D．9：2[解析]因?yàn)橛衑q\f(a,4)gHNO3被還原，即可知HNO3全部參加反應(yīng)，