2011届高考化学总复习课件系列 学案10 铁及其重要化合物 用途广泛的金属材料

课件108张PPT。学案10 铁及其重要化合物 用途广泛的金属材料轻松学教材
一?铁的重要化合物
1.铁的氧化物2.铁的氢氧化物3.铁盐与亚铁盐
(1)亚铁盐
含有Fe2+的溶液呈浅绿色,Fe2+既有氧化性,也有还原性,与Zn?Cl2反应的离子方程式分别为:Zn+Fe2+===Fe+Zn2+,2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-?(2)铁盐
①氧化性
含有Fe3+的溶液呈棕黄色,Fe3+具有氧化性,与Cu?I-反应的离子方程式分别为:
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,
2Fe3++2I-===2Fe2++I2?
②特性
含有Fe3+的盐溶液遇KSCN溶液时变成红色,反应的离子方程式是Fe3++3SCN- Fe(SCN)3? 二?铜及其重要化合物间的转化关系写出框图中带标号的有关反应的化学方程式:
①2Cu+S Cu2S
②2Cu+O2+CO2+H2O Cu2(OH)2CO3
③CuO+H2 Cu+H2O
④Cu(OH)2 CuO+H2O
⑤3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
[或Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O]三?合金
合金是由两种或两种以上金属(或金属与非金属)熔合成的具有金属特性的物质?
合金的硬度一般比组成它的纯金属的35大,合金的熔点一般比组成它的纯金属的36低?常见合金有:
(1)铜合金
青铜是我国使用最早的合金,常见的铜合金还有 黄铜? 白铜?
(2)钢
合金钢
碳素钢
低碳钢:含碳量 低于0.3%
中碳钢:含碳量为 0.3%~0.6%
高碳钢:含碳量 高于0.6%四?金属的冶练
金属的冶炼方法与活动性有着非常密切的关系体验热身
1.(2009·靖江模拟)红珊瑚栖息于200~2 000 m的海域,产于台湾海峡?中国南海,它与琥珀?珍珠被统称为有机宝石?在中国,珊瑚是吉祥富有的象征,一直用来制做珍贵的工艺品?红珊瑚是无数珊瑚虫分泌的石灰质大量堆积形成的干支状物,呈红色是因为在海底长期积淀某种元素,该元素是( )
A.Na B.Fe
C.Si D.Cu
答案:B
解析:铁元素被氧化后生成了Fe2O3显红色?2.人体正常血红蛋白中含有Fe2+,若误食亚硝酸盐,会将Fe2+转化为Fe3+而中毒,服用维生素C可以解毒?对上述事实分析正确的是( )
A.亚硝酸盐是还原剂
B.维生素C是氧化剂
C.维生素C将Fe3+还原成Fe2+
D.亚硝酸盐被氧化
答案:C
解析:维生素C是还原剂,将Fe3+还原为Fe2+?3.下列有关铁及其化合物的有关说法中正确的是( )
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉,然后过滤
D.Fe3+与KSCN溶液产生红色沉淀
答案:C
解析:赤铁矿的主要成分是Fe2O3,铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2,铁离子遇KSCN溶液变为红色,但没有沉淀产生,一般可以用此方法检验铁离子的存在?4.某溶液中可能存在Mg2+?Fe2+?Fe3+,加入NaOH 溶液,开始时是白色絮状沉淀,然后迅速变为灰绿色,最后变成红褐色?下列结论正确的是( )
A.一定有Fe2+存在,一定没有Fe3+?Mg2+
B.一定有Fe3+存在,一定没有Fe2+?Mg2+
C.一定有Fe3+存在,可能有Fe2+?一定没有Mg2+
D.一定有Fe2+存在,可能有Mg2+?一定没有Fe3+
答案:D
解析:根据加NaOH溶液时,开始出现白色絮状沉淀,说明一定无Fe3+,沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,说明一定含有Fe2+,但因Mg(OH)2为白色沉淀,故不能确定是否含Mg2+?5.人类历史上大量生产和使用铝?钛?铁?铜四种金属的时间顺序是( )
A.铜?铁?铝?钛 B.铁?铝?铜?钛
C.铜?铁?钛?铝 D.铁?铜?铝?钛
答案:A解析:活泼性越强的金属在自然界中易以化合态存在,且因金属离子得电子能力较弱,生产和使用的时间往往就偏晚?Cu?Hg?Ag?Au?Sn?Pb等金属都是最早使用的几种金属,它们有的只以游离态存在,有的熔点很低易冶练?在春秋晚期我国就会炼铁,战国晚期就会炼钢?铝在自然界中只以化合态存在,且工业上是通过电解氧化铝获得的,只在近代发明电以后才实现的?钛合金尽管有耐腐蚀?熔点高等优良的性能,但最大的缺点是提炼比较困难,因为钛在高温下可以与氧?碳?氮及其他许多元素化合,故钛使用时间最近?
6.某研究小组为了探究“铁与水蒸气”能否发生反应及反应的产物,进行了下列实验?
(1)用如图所示实验装置,在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物,加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”(石棉绒是耐高温材料,不与水反应)?反应一段时间后,有肥皂泡吹起时,用点燃的火柴靠近肥皂泡,当__________________时(填实验现象),说明“铁与水蒸气”能够进行反应?写出铁与水蒸气反应的化学方程式________________________________________?肥皂泡破裂,有爆鸣声(2)为了研究一定时间内铁粉的转化率,他们设计了如下实验:准确称量一定质量的铁粉进行反应,收集并测量反应后生成气体的体积,计算出铁粉的转化率?①收集并测量气体体积应选上图中的__________装置?
②称取0.24 g铁粉与适量石棉绒混合,然后加热至无气体放出?若室温下氢气密度约为0.088 g/L,最好选用______规格的量筒(填字母)?
A.100 mL B.200 mL
C.500 mL D.1 000 mL
③收集的气体体积为V L,则铁粉的转化率为___________?BB7.7V×100%解析:铁与水蒸气反应,生成铁的氧化物和氢气,因此可以通过验证有氢气产生来判断铁与水蒸气是否反应;可以通过测量排出液体的体积(即生成气体的体积)来计算铁粉的转化率,A图广口瓶中的进气管长,而排液管短,不能排出液体,故不能使用;铁粉质量为0.24 g,由3Fe~4H2和H2的密度计算可知理论上能生成氢气130 mL,所以应选用200 mL的量筒;同理也可利用生成的氢气体积求出参与反应的铁粉质量,进而求出铁粉的转化率?重点探究
一?铁及其化合物的相互转化关系1.Fe→Fe2+
铁与氧化性比较弱的非金属(如S?I2)?非氧化性酸(如盐酸?稀H2SO4)?不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应,都可实现这种转化?例如:Fe+CuSO4 ===Cu+FeSO4;Fe+S===FeS;Fe+2H+===Fe2++H2↑?
2.Fe2+→Fe
比较活泼的金属(如Al?Zn)?CO?H2?C等能从亚铁化合物中置换出铁来?例如:FeCl2+Zn===ZnCl2+Fe;
FeO+H2 Fe+H2O?3.Fe→Fe3+
铁与强氧化剂,如Cl2?H2O2?KMnO4(H+)?HNO3?浓H2SO4在一定条件下反应都会实现这种转化?例如:
2Fe+3Cl2 2FeCl3?
4.Fe3+→Fe
可通过较强还原剂实现,如Al?Zn?CO?H2等,如
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2;
Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3;
2FeCl3+3Zn===2Fe+3ZnCl2?5.Fe2+→Fe3+
亚铁盐与强氧化剂反应,如Cl2?Br2?HNO3?浓硫酸?KMnO4(H+)?H2O2等?例如:2FeCl2+Cl2===2FeCl3?
6.Fe3+→Fe2+
铁盐溶液与比较强的还原剂反应,如Fe?Cu?碘化物?硫化物等?例如:2Fe3++S2-===2Fe2++S↓;2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+;2Fe3++Fe===3Fe2+;2Fe3++2I-===2Fe2++I2?特别提醒:①Fe2+具有氧化性和还原性,但主要表现还原性;Fe3+具有较强的氧化性,与S2-?I-? 等能发生氧化还原反应?
②Fe3+是典型的弱碱阳离子,与 ? 等在溶液中发生水解相互促进反应?
③亚铁盐?铁盐的存放方法:亚铁盐溶液——加入少量铁屑以防止Fe2+被氧化?铁盐溶液——加入少量相应的酸溶液以防止Fe3+水解?【例1】
根据下列框图回答问题(答题时,方程式中的M?E用所对应的元素符号表示):(1)写出M溶于稀H2SO4和H2O2混合液的化学方程式:
___________________________________________?
(2)某同学取X的溶液,酸化后加入KI淀粉溶液,变为蓝色?写出与上述变化过程相关的离子方程式:
___________________________________________,
___________________________________________?
(3)写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式:
___________________________________________?Cu+H2O2+H2SO4===CuSO4+2H2O4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O2Fe3++2I-===2Fe2++I210KOH+3Cl2+2Fe(OH)3===2K2FeO4+6KCl+8H2O 解析:M为红色金属,与酸反应得蓝色溶液,推知M为Cu?
由Y中加KSCN得红色溶液,确定Y中含有Fe3+,从而确定E为Fe?M为Cu,X为FeSO4,Y为Fe2(SO4)3,Z为Fe(OH)3,K2EO4为K2FeO4?
FeSO4溶液酸化后加入KI淀粉溶液变蓝色,说明有I2生成?其变化过程中相关离子方程式为4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O,2Fe3++2I-===2Fe2++I2?【方法归纳】 (1)M为红色金属,MSO4溶液为蓝色,
则M为Cu?
(2)Y 红色溶液,含Fe3+,E为Fe?
(3)氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+?类比迁移
1.向一定量的FeO?Fe?Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol/L的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224 mL(标准状况)的气体,在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现?若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,能得到铁的质量是( )
A.11.2 g B.5.6 g
C.2.8 g D.无法计算
答案:C解析:依题意,恰好反应溶液中只存在FeCl2,根据元素守恒法,可建立关系n(Fe)=n(Fe2+)= n(Cl-)= n(HCl)= ×0.1 L×1 mol/L=0.05 mol,m(Fe)=2.8 g?重点探究
二?Fe2+和Fe3+的检验
1.Fe2+的检验
方法一:在被检验的溶液中,滴加KSCN溶液,无现象,再通入Cl2,若变成红色溶液,说明有Fe2+存在(鉴别时不能先通氯气)?
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Fe3++3SCN- Fe(SCN)3(红色)方法二:在被检验的溶液中加碱,产生白色絮状沉淀,很快白色絮状沉淀转变成灰绿色,最终变为红褐色,证明有Fe2+存在?
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)32.Fe3+的检验
方法一:加入NaOH等碱溶液,生成红褐色沉淀?
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(红褐色)
方法二:加入KSCN溶液,溶液变为红色?
特别提醒:Fe2+具有较强的还原性,Fe3+具有较强的氧化性,也具有较强的水解能力,实际上pH>4时,Fe3+即可形成Fe(OH)3沉淀?欲除去某溶液中含有的Fe2+杂质时,一般先向该溶液中加入氧化剂(如H2O2),使Fe2+氧化为Fe3+,然后通过加碱液调节pH,使Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀除去?【例2】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,可加入过量的氢氧化钠溶液,完全反应后过滤
B.可用如上图所示装置以硫化亚铁与稀硫酸为原料制取?净化?收集硫化氢气体
C.欲制备Fe(OH)3胶体,可向盛有沸水的烧杯中滴加FeCl3饱和溶液并长时间煮沸
D.离子检验的常用方法有三种:可采用显色法检验Fe3+答案:AD
解析:除去铁粉中混有的少量铝粉,可加入过量的NaOH溶液,完全反应后过滤,利用Al溶于NaOH而Fe不溶,A选项正确;B中H2S不能用浓H2SO4干燥,B选项错误;C中Fe(OH)3胶体长时间煮沸会聚沉,C选项错误;D中可用KSCN溶液遇Fe3+显红色来检验Fe3+存在?
【方法归纳】 本题以实验型选择题的方式考查“铁”的基本实验操作,只有掌握好每一个实验细节,才能把握好每一个操作?类比迁移
2.将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸,滴加硫氰化钾溶液没有颜色变化,再加入氯水即呈红色的是( )
A.FeS B.Fe2O3 C.FeCl3 D.Fe3O4
答案:A
解析:由题意可知:A中的Fe2+与SCN-结合没有颜色改变,但通
入Cl2后发生反应,生成Fe3+,溶液变为红色:
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,
答案为A?重点探究
三?常见合金的重要应用
1.铜合金2.铁合金3.铝合金特别提醒:合金属于混合物,金属与非金属或金属与金属形成合金时,两者没有发生化学反应,各成分的化学性质发生改变?【例3】铝镁合金因坚硬?轻巧?美观?洁净?易于加工而成为新型建筑装潢材料,主要用于制作窗框?卷帘门?防护栏等?下列与这些用途无关的性质是( )
A.不易生锈
B.导电性好
C.密度小
D.强度高
答案:B解析:合金材料在日常生活中使用很广泛,铝镁合金在家居装潢中经常会用到?铝镁合金强度高,制成的门窗?防护栏等坚硬牢固;密度小,同体积下比较轻,方便运输?搬运;不容易生锈,制成的装潢材料经久耐用?只有导电性好与这方面的用途无关,故正确答案为B?
【方法归纳】 解答该类题目要根据“性质决定用途,用途反映性质”这一规律进行分析判断?
类比迁移
3.钢材可以做桥梁的结构材料,是因为它( )
A.有良好的导热性
B.有一定的机械性能
C.不易受空气和水的作用
D.有良好的导电性
答案:B
解析:此题考查了铁合金的性能?钢材被大量应用于桥梁的结构材料说明它具有很强的机械强度而不是利用其导电?导热性?故选B?难点探究
四?有关铁与硝酸反应的计算问题
1.硝酸的作用及其量的确定
铁与硝酸的反应中,一是氧化剂作用,二是酸性作用?作为氧化剂的硝酸可以根据氧化还原反应中得失电子守恒的方法确定,作为酸性作用的可以通过金属铁的物质的量确定,即铁的物质的量乘铁显示的化合价?2.铁与稀HNO3反应
随着两者量的不同,生成氧化产物亦不同,可用讨论方法确定?
①Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
②Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2
①×2+②可得:
③3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O(1)当 时,硝酸过量,按①式计算?
(2)当 时,铁过量,按③式计算?
(3)当 时,可依据①②或①③进行计算?
无论二者的量如何变化,铁与稀HNO3反应,被还原的HNO3与参加反应的HNO3的物质的量之比总是1∶4?
3.铁与浓HNO3反应
常温下铁与浓HNO3发生钝化?在加热条件下,二者应生成NO2,Fe+6HNO3(浓) Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2O?但随着反应的进行硝酸变稀,就会有NO生成,解这类题时要注意实际的反应过程?【例4】 某合金(仅含铜?铁)中铜和铁的物质的量之和为y mol,其中Cu的物质的量分数为a,将其全部投入50 mL b mol/L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336 mL气体(标准状况),则b=0.3答案:AD解析:A项中铁铜合金与硝酸反应除生成NO外,还要生成相应的硝酸铁?硝酸铜等盐,即溶液中存在 ,当往其中加入硫酸时,H+和 可继续氧化剩余的金属,A项正确;B项中,因Fe3+也可以氧化Cu而被还原为Fe2+,因此当金属全部溶解时也可能只有Fe2+,B项错;C项中,因没有告诉溶液中所含的离子是Fe2+还是Fe3+,还是都有,故无法计算b;D项中,根据题设条件,n(Cu)=ay,n(Fe)=(1-a)y,所以当溶液中只有Cu2+和Fe3+时,它们对应的n( )=2ay+3(1-a)y=(3-a)y,而由Cu?Fe还原得到的n(NO)应为 ,因此根据硝酸中的N守恒,硝酸的浓度b至少应等于 ,故D正确?方法归纳:Fe与HNO3反应时有下列几种情况需要考虑:
(1)浓硝酸在常温下与Fe反应要考虑钝化;
(2)浓硝酸加热时与Fe发生氧化还原反应,生成Fe3+和NO2,当Fe过量时生成Fe2+;
(3)稀硝酸,不会使金属钝化,与Fe发生反应的产物根据Fe与硝酸的相对多少加以判断,硝酸过量生成Fe3+,Fe过量生成Fe2+;
(4)反应本质主要有开始生成Fe3+,所谓铁过量,其实可将该类反应划分为两个阶段,前一阶段是生成Fe3+阶段,后一阶段是Fe3+与Fe反应阶段?类比迁移
4.向含a g HNO3的稀溶液中,加入b g铁粉充分反应后全部溶解?已知有 g HNO3被还原,则a∶b不可能是( )
A.2∶1
B.3∶1
C.4∶1
D.9∶2
答案:A解析:满足条件的反应为:
Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O①
3Fe+8HNO3(稀)===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O②
满足方程①的a∶b=(4×63)∶56=9∶2,
满足方程②的a∶b=(8×63)∶(3×56)=3∶1?
介于方程①②之间即3≤ ≤4.5的都行?只有A不符合?实验探究
关于Fe(OH)2的制备及Fe与水反应的实验
1.Fe(OH)2制备的关键是防氧化,故所用的NaOH溶液和FeSO4溶液配制时的蒸馏水应先用煮沸法除O2,该实验的重点是围绕着除氧问题?
2.铁和水蒸气的反应一直是教材改革中的一个热点问题,每一个改进都有它的可取之处,但实验中存在的缺点也是明显的,因此要求我们同学既要熟悉为什么要这样改进又要能说出这样改进的优点是什么,并通过实际的操作提出自己的改进构想,对实验进行合理的评价?【实验设计】
将NaOH溶液逐滴滴入新制FeSO4溶液中,开始的时候析出Fe(OH)2白色絮状沉淀,但白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色?某学生为达到制取并较长时间保存Fe(OH)2的目的,设计如下两个实验装置: (1)欲使试管B中产生Fe(OH)2白色沉淀,则试管A中加入的药品是( )
A.FeO和稀硫酸 B.铁锈和稀硫酸
C.铁粉和稀硫酸 D.铁粉和稀硝酸
(2)在试管A中加入药品后,应继续进行的操作是___________________________________________
___________________________________________
____________________________________________?
(3)使用装置①进行实验,试管B中的空气不易排尽,其原因是___________________________________________?C打开止水夹a,使A试管中的反应进行一段时间后,用H2排
除试管B内空气,再关闭止水夹a,使A内气体压强增大将溶
液压入B管中试管B的管口向上,而H2密度比空气小 (4)装置②是电解池,欲在试管内产生Fe(OH)2白色沉淀,则阳极材料应是( )
A.石墨 B.铁
C.铜 D.铂
(5)装置②中的电解质溶液可以选用( )
A.NaCl溶液 B.Na2SO4溶液
C.FeCl2溶液 D.稀硫酸 B A B(6)装置②中发生反应的化学方程式是
__________________________________________?
(7)装置②中苯的作用是_________________________?隔绝空气,防止Fe(OH)2被氧化走出误区
●检验二价铁时,检验之前首先要确认无三价铁,然后再转化进行检验?
易错的主要原因就是对二价铁和三价铁的检验考虑单一,死记硬背造成的?
●因氢氧化亚铁在空气中易被氧化,故Fe(OH)2在水中稳定存在的时间只有几秒钟?在实验室制取Fe(OH)2时,必须创造无Fe3+和无O2的环境?●制取氢氧化亚铁的一般操作有:
(1)用新制的Fe2+(或向溶液中加铁粉排除其中的Fe3+;
(2)对NaOH溶液进行加热,驱赶其中溶解的氧气;
(3)避免与空气接触——反常规操作(在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封)?滴管的使用(滴管末端插入试管内的液面下滴加NaOH溶液)等?
因材施教
铜及其化合物的重要性质
1.铜的性质
铜是紫红色的金属,是电和热的良导体,广泛用做导线,密度为8.9 g/cm3?铜是较不活泼的金属,在自然界中有少量的单质铜存在,大部分呈化合态,如黄铜矿(CuFeS2)?孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]等?
铜在一定条件下可发生如下反应:①与非金属的反应:2Cu+O2 2CuO(黑色),Cu+Cl2
CuCl2(有棕黄色的烟),2Cu+S Cu2S(黑色)?
②与酸的反应:Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O,
Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O,
3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O?
③与盐溶液的反应:
Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2,
Cu+2AgNO3===2Ag+Cu(NO3)2?2.铜的冶炼
工业上是高温冶炼黄铜矿得到粗铜,然后用电解方法精炼得到纯度很高的精铜,电解中将粗铜连在电源的正极,精铜连在电源的负极,用可溶性的铜盐做电解液?这样通电一段时间后,粗铜上的铜就不断溶解,在精铜表面析出?3.铜的化合物
(1)氧化物——CuO和Cu2O
CuO是不溶于水的碱性氧化物,具有较强的氧化性,在加热时能被CO?H2?C等还原?
Cu2O呈砖红色,可用于制红色玻璃,Cu2O本身较稳定,但在酸液中易发生歧化反应生成Cu和Cu2+?
(2)氢氧化物——Cu(OH)2
难溶性碱,受热易分解,具有弱氧化性,新制的Cu(OH)2悬浊液能氧化醛基化合物,本身被还原为Cu2O,常用于醛基化合物的检验?(3)常见的铜盐有CuCl2?CuSO4?Cu(NO3)2等
①颜色:无水CuCl2呈棕黄色,硫酸铜晶体(CuSO4·5H2O,又称胆矾或蓝矾)呈蓝色,其浓溶液呈绿色,无水硫酸铜呈白色,Cu(NO3)2及其溶液呈蓝色?常用无水硫酸铜白色粉末检验水蒸气或水的存在?
②化学性质
a.水解,其水溶液显弱酸性:Cu2++2H2O Cu(OH)2+2H+?
b.氧化性,与金属单质反应:Cu2++Fe===Cu+Fe2+?
c.与强碱反应:Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓?d.胆矾受热可失去结晶水变成白色粉末,过热时,CuSO4会进一步分解生成CuO?
e.可溶性铜盐能与H2S或S2-反应生成黑色的CuS沉淀,它难溶于强酸,常用于Cu2+的检验?
f.Cu2+易与NH3形成[Cu(NH3)4]2+络合离子?备用选题
1.(2009·济南市高三期末考试)下列反应中,改变反应物的用量或浓度,不会改变反应产物种类的是( )
A.炭粉在氧气中燃烧
B.铁在氧气中燃烧
C.CO2通入氢氧化钠溶液
D.铜和硝酸反应
答案:B解析:炭粉在氧气中燃烧,因氧气的不足与过量,产物会分别是CO和CO2;铁在氧气中燃烧,产物只有四氧化三铁一种;CO2通入氢氧化钠溶液,会因CO2量的不同,产物可能为碳酸钠或碳酸氢钠或两者都有;铜和硝酸反应,硝酸浓度不同,还原产物不同?
2.(2009·芜湖市第一中学高三第二次模拟考试)为除去氯化铜溶液中混有的氯化亚铁,常先加入H2O2溶液将Fe2+全部氧化成Fe3+,然后再加入( )
A.NaOH溶液 B.氨水
C.CuO D.Fe(OH)3(胶体)
答案:C
解析:要将Fe3+生成沉淀析出,需要加入物质使溶液的酸性减弱且不能与Cu2+?Cl-反应,还要注意不能引入新的杂质离子?3.(2009·山东日照高三期末质量检测)氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质,用CuSO4溶液和“另一种反应物”在40~50 ℃时反应可生成它?CuH不稳定,易分解;CuH在氯气中能燃烧;跟盐酸反应能产生气体,以下有关的推断中错误的是( )
A.“另一种反应物”一定具有还原性
B.CuH既可做氧化剂也可作还原剂
C.CuH+Cl2===CuCl+HCl(燃烧)
D.CuH+HCl===CuCl+H2↑(常温)
答案:C解析:依据试题信息进行分析?由于CuSO4中铜的化合价为+2价,要变成+1价,故另一种反应物必须具有还原性,A正确;在CuH中铜元素的化合价为+1价,它既可以升高为+2价,也可以降低为0价,B正确;CuH跟盐酸反应产生气体,发生的一定是氧化还原反应,D正确;C中,由于氯气有很强的氧化性,而+1价的铜离子不稳定,所以一定会被氧化为+2价,故其产物CuCl肯定错误?4.钢铁工业是国家工业的基础,在生产生活中有着广泛的应用?请回答下列问题?
(1)钢材厂家在生成钢材之后对其表面进行处理,形成一层致密的氧化物保护层?而使用厂家对钢材进行加工前往往要除去钢材表面的氧化物,一种常见的方法是利用硫酸与钢材反应?
下列哪些操作可以加快除去氧化物的速率____________(填编号)?
A.用浓硫酸 B.用中等浓度的硫酸
C.适当的提高温度 D.加少许铜屑BC (2)生产中也可用盐酸来除铁锈?现将一生锈的铁片放入盐酸中,当铁锈被除尽后,溶液中发生的化合反应的化学方程式是_______________________________?
(3)在实际生产中,可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀?装置示意图如下: 2FeCl3+Fe===3FeCl2请回答:
①若电镀前铁?铜两电极的质量相同,电镀完成后将它们取出洗净?烘干?称量,二者质量差为 5.12 g,则电镀过程中电路中通过的电子为____________mol?
②镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀,请简要说明原因_________________________________________
__________________________________________?0.08铁比铜活泼,镀层破坏后,在潮湿环境中形成原电池,
铁为负极,加速铁的腐蚀解析:(1)考查化学反应速率的影响因素,注意有些同学选择了浓硫酸,原因在于忽略了浓硫酸主要表现氧化性(酸性较弱)?而B?C则分别是通过增大反应物的浓度和提高反应温度来加快反应速率的?
(2)需要考虑到氧化物为氧化铁(铁的价态为+3价),遇酸后变为Fe3+进入溶液,它具有较强的氧化性,可以跟铁继续发生氧化还原反应?
(3)在电镀操作中,镀层金属做阳极?待镀金属做阴极,所以A为铜电极?B为铁电极?当两电极质量差为 5.12 g 时,即有2.56 g (0.04 mol )铜离子在铁电极上被还原,故电路中转移的电子为 0.08 mol ?镀层破损后,镀铜铁比镀锌铁更容易腐蚀的原因可从原电池的原理上进行合理解释?5.(2008~2009·巢湖市烔炀中学高三第二次月考)将Cu与CuO的混合物 20.8 g 加入到 50 mL 18.4 mol/L 浓H2SO4中,加热充分反应至固体物质完全溶解,冷却后将混合液稀释至 1 000 mL,测得c(Cu2+)=0.3 mol/L?试计算:
(1)反应过程中放出的气体在标准状况下的体积(不考虑气体在溶液中的溶解)?
(2)溶液稀释后,c(H+)是多少?解析:有关化学方程式:
①CuO+H2SO4===CuSO4+H2O
②Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2↑+2H2O
设混合物中Cu的物质的量为x,CuO的物质的量为y?有:
64x+80y=20.8 ① x+y=0.3 ②
解得:x=0.2 mol y=0.1 mol
(1)V(SO2)=0.2 mol×22.4 L/mol=4.48 L?
(2)已知n(H2SO4)总=0.05 L×18.4 mol/L=0.92 mol,
n(H2SO4)反应=2x+y=0.5 mol,n(H2SO4)余=0.92 mol-0.5 mol=0.42 mol,故c(H+)=0.42 mol×2÷1 L=0.84 mol/L?高效作业
一?选择题
1.下列物质中,不属于合金的是( )
A.硬铝 B.黄铜
C.钢铁 D.水银
答案:D
解析:合金是介于纯净物和混合物之间的一种具有多种金属特性的物质?根据不同的需要,可进行适当的金属熔合以制得不同性能的材料?如题中的“硬”“黄”“钢铁”均是不同的性能的反映?水银不是合金而是一种单质?2.(2009·临沂模拟)将铜片放入0.1 mol ·L-1FeCl3溶液中,反应一定时间后取出铜片,溶液中c(Fe3+)∶c(Fe2+)=2∶3,则Cu2+与Fe3+的物质的量之比为( )
A.3∶2 B.3∶5 C.4∶3 D.3∶4
答案:D
解析:设体积为1 L,参加反应的Fe3+的物质的量为x mol,由方程式Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+,知(0.1-x)∶x=2∶3,解得x=0.06,则生成的Cu2+为0.03 mol ,溶液中的Fe3+为 0.04 mol?3.(2009·台湾)在常温压下,铁生锈除了需要氧,还必须有下列哪一种物质的存在( )
A.水 B.盐 C.氮 D.氧
答案:A
解析:铁生锈的有关化学反应:2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2,
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,
生成的Fe(OH)3的分解,产物又与水结合,所以,铁生锈除
了有氧气还必须有水?4.(2009·山东潍坊)用一定量的铁与足量的稀H2SO4及足量的CuO制成单质铜,有人设计以下两种方案:
若按实验原则进行操作,则两者制得单质铜的量的比较中,正确的是( )
A.①多 B.②多 C.相等 D.无法判断
答案:B
解析:①中在H2还原CuO之前应先通入一段时间的H2,故②中制得的单质铜较多?5.(2009·山东临沂)FeCl3?CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( )
A.加入KSCN溶液一定不变红色 B.溶液中一定含Fe2+
C.溶液中一定含Cu2+ D.剩余固体中一定含Cu
答案:C
解析:加入铁粉,先发生反应:2Fe3++Fe===3Fe2+,后发生反应:Fe+Cu2+===Fe2++Cu?反应后有固体存在,可能为两种情况:①Cu,②Fe和Cu,无论哪种情况,溶液中一定含有Fe2+,一定没有Fe3+,可能含有Cu2+?6.(2009·广东佛山)某化学小组在常温下测定一定质量的某铜铝混合物中铜的质量分数,设计了如下实验方案:
方案Ⅰ:铜铝混合物 测定生成气体的体积
方案Ⅱ:铜铝混合物 测定剩余固体的质量
下列有关判断中不正确的是( )
A.溶液A和B均可以是盐酸或NaOH溶液
B.溶液A和B均可以选用稀硝酸
C.若溶液B选用浓硝酸,则测得铜的质量分数偏小
D.实验室方案Ⅱ更便于实施B 解析:因铝具有两性,而铜不能与碱?无氧化性酸反应,所以A和B是盐酸或氢氧化钠时,都与铝反应,故A项正确;又因测固体质量比测气体体积易进行,故D正确;若A和B都是稀硝酸时则方案Ⅱ无法实施,故B错;若B是浓硝酸时则铝钝化,导致剩余固体质量增加,所以测得铜的质量分数偏小,故C正确?7.W g含有Fe2O3·xH2O杂质的Al2O3样品可完全溶解在100 mL c(H+)=0.1 mol/L的稀H2SO4中,然后再向溶液中加入100 mL氨水,恰好得到的沉淀质量最大,则所加氨水的浓度为( )
A.0.05 mol/L B.0.1 mol/L
C.0.15 mol/L D.0.2 mol/L
答案:B
解析:得到最大沉淀后的溶液中只含(NH4)2SO4,则n( )=2n( ),100 mL×c(NH3·H2O)=2×(100 mL×0.05 mol/L),c(NH3·H2O)=0.1 mol/L?8.铁屑溶于过量的稀硫酸,过滤后向滤液中加入适量硝酸,再加入过量的氨水,有红褐色沉淀生成?过滤,加热沉淀物至质量不再发生变化,得到红棕色的残渣?上述沉淀和残渣分别为( )
A.Fe(OH)3,Fe2O3 B.Fe(OH)2,FeO
C.Fe(OH)2?Fe(OH)3,Fe3O4 D.Fe2O3,Fe(OH)3
答案:A
解析:Fe溶于稀H2SO4后生成Fe2+,加HNO3后被氧化成Fe3+?Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3 ,红褐色的Fe(OH)3加热分解生成Fe2O3?9.某FeSO4?Fe2(SO4)3?H2SO4的混合溶液100 mL,已知溶液中阳离子的物质的量浓度相同(不考虑水解),且 的物质的量浓度为3 mol/L,则此溶液最多能溶解铁粉的质量为( )
A.5.6 g B.8.4 g
C.9.8 g D.11.2 g
答案:A解析:未加铁粉前,溶液中存在电荷守恒,2n(Fe2+)+3n(Fe3+)+n(H+)=2n( )=2×3 mol/L×0.1 L,由上述关系可求得:n(阳)=0.1 mol,加铁粉反应结束后,全部变为FeSO4,则由守恒关系:Fe2+的物质的量与 的物质的量相等,反应后Fe2+的物质的量共0.3 mol,则加铁粉的质量:(0.3 mol-0.1 mol-0.1 mol)×56 g·mol-1=5.6 g?10.现有CuO和Fe2O3组成的混合物a g,向其中加入2 mol/L的硫酸溶液50 mL,恰好完全反应?若将a g该混合物在足量H2中加热,使其充分反应,冷却后剩余固体质量为( )
A.1.6a g B.(a-1.6) g C.(a-3.2) g D.1.6 g
答案:B
解析:金属氧化物与硫酸恰好完全反应,生成硫酸盐和水?n(H2SO4)=50×10-3 L×2 mol/L=0.1 mol?由氢?氧原子守恒知:H2SO4~H2O,生成n(H2O)=0.1 mol,n(O)=0.1 mol,m(O)=1.6 g,a g金属氧化物中金属质量为(a-1.6) g?11.某同学设计下列方法对A盐的水解液进行鉴定:
由此得出的结论中,不正确的是( )
A.D溶液中存在Fe(SCN)3 B.滤液C中有Fe3+
C.B为AgBr D.A一定为无氧酸盐FeBr2
答案:D
解析:根据B?D现象可确定A是由Fe3+和Br-或由Fe2+和Br-组成的盐?12.将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol/L的氯化铁溶液中,充分反应后,其结果是( )
A.铁有剩余,溶液呈浅绿色,Cl-浓度基本不变
B.往溶液中滴入无色KSCN溶液,显红色
C.Fe2+和Fe3+的物质的量之比为5∶1
D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
答案:B解析:n(Fe)=1.12 g/56 g/mol=0.02 mol,n(Fe3+)=0.025 mL×2 mol/L=0.05 mol,由反应2Fe3++Fe===3Fe2+可知Fe3+过量,加入KSCN显红色?溶液中n(Fe2+)=3n(Fe)=0.06 mol,溶液中n(Fe3+)=0.05 mol-2n(Fe)=0.01 mol,即Fe2+和Fe3+的物质的量之比为6∶1;氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2?二?非选择题
13.北京2008年奥运会金牌直径为70 毫米,厚6毫米,奖牌正面为插上翅膀站立的希腊胜利女神和希腊潘纳辛纳科竞技场,奖牌背面镶嵌着取自中国古代龙纹玉璧造型的玉璧?为测定金牌的组成,将某去掉白玉的金牌样品投入到过量稀硝酸中,有无色气体产生,当不再生成气体时,金牌残留一金黄色外壳;将生成的气体与11.2 L O2(标准状况)混合即呈红棕色,最后将其通入水中,所有气体被水完全吸收生成硝酸;再向金牌溶解所得的溶液中滴加氯化钠,立即产生白色沉淀;最后将残壳投入到王水中?随即溶解,生成气体的体积为1.344 L(标准状况)?已知:Au+HNO3+4HCl===H[AuCl4]+NO ↑+2H2O? (1)该金牌所含黄金质量为____________?
(2)该金牌除含黄金外还含有另一金属是____________(填元素符号),其质量为____________?
(3)黄金除能溶于王水外还能溶于氰化钾,反应方程式如下:11.82 gAg216 g①配平该反应,并将化学计量数填入方框内?482144②K可作为电镀金的电镀液,金牌表面的黄金就是通过电镀镀上的?在电镀金牌时,阴极反应式为
__________________________________?[Au(CN)2]-+e-===Au+2CN-14.某课外活动小组,收集了一种合金进行研究?
(1)外观暗灰色,表面光滑;
(2)在酒精灯上灼烧,火焰呈绿色;合金片熔化,但不滴落;
(3)取刮去表皮的金属10.0 g ,放入足量H2SO4中,收集到标准状况下的H2 9.96 L;
(4)另取刮去表皮的金属10.0 g,放入足量NaOH溶液中,也收集到标准状况下的H2 9.96 L?
试据此判断,合金中一定含有的元素是__________(写元素符号);下列元素可能含有的是__________(填选项编号)?
a.Ag b.Mg c.Na d.Fe
如果该合金中,只含2种元素,它们的质量比是________________?m(Cu)∶m(Al)=1∶4 Cu?Ala解析:焰色反应呈绿色,表明此合金中含有铜?相等质量的合金分别与H2SO4溶液或NaOH溶液反应,放出等体积的H2,表明该合金中含有铝,且不含其他比铜活泼的金属,否则与酸反应放出H2多?
2Al ~ 3H2
54 g 67.2 L
m(Al) 9.96 L
m(Al)=8.0 g,则m(Cu)=10.0 g-8.0 g=2.0 g,
m(Cu)∶m(Al)=1∶4?15.将铁粉?铜粉?FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)?试判断下列情况下,溶液中存在的金属离子和金属单质?
(1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有____________;
(2)若氯化铜有剩余,则容器中可能有___________________;
(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余,则容器中不可能有____________,可能有____________;
(4)若氯化铁有剩余,则容器中不可能有____________?Fe3+?Cu2+Fe2+?Fe3+或Fe2+?CuFe?CuFe2+Fe?Cu解析:本题属于物质共存问题?解答时应首先弄清物质间可能发生的反应,凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存?本题涉及的反应有:
①Fe+2FeCl3===3FeCl2
②Fe+CuCl2===Cu+FeCl2
③Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2
(1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有Fe3+?Cu2+,因为它们能发生上述①②反应?(2)若CuCl2有剩余,则容器中不可能有Fe,可能有Fe2+?Fe3+或Fe2+?Cu?
(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余,则容器中不可能有Fe?Cu,可能有Fe2+?
(4)若FeCl3有剩余,则容器中不可能有Fe?Cu?
16.(1)将Fe2O3与KNO3?KOH共融,可制得一种“绿色”环保高效净水剂K2FeO4(高铁酸钾),同时还生成KNO2和H2O?该反应的化学方程式是 __________________________________________?
(2)新型纳米材料氧缺位铁酸盐(MFe2Ox,3请写出MFe2Ox分解SO2的化学方程式
__________________________________________(不必配平)?
分析:先根据化合价升降确定出反应物?生成物,再书写化学方程式?MFe2Ox+SO2→MFe2O4+S 17.金属铜能被FeCl3的浓溶液腐蚀,其化学反应方程式是:Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2
将现有铜的印刷线路板浸入 120 mL FeCl3的溶液中,有 9.6 g 铜被腐蚀掉?取出印刷线路板,向溶液中加入 8.4 g 铁粉,经充分反应,溶液中还存在 4.8 g不溶物,则:
(1)溶液中主要存在哪些离子?
(2)离子浓度各是多少(设溶液体积不变)?
答案:(1)溶液中存在的离子为Fe2+?Cu2+?Cl-
(2)c(Cu2+)=0.625 mol/L
c(Fe2+)=5 mol/L
c(Cl-)=11.25 mol/L解析:存在的不溶物有两种可能:①可能是铁铜混合物;②可能只是铜?若为铜铁混合物,则溶液中的Cu2+必然全部析出,即不溶物的质量大于9.6 g,显然错误,故不溶物为Cu?设被还原的Fe3+的物质的量为x,Fe3+得电子数与Fe?Cu失电子数相等,列式为: