高考化学专题 315 铁铜方面习题的解题方法与技巧Word文件下载.docx
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Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
受热分解
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
二者的关系
在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
注意:
Fe(OH)3作为一种碱能与酸反应生成盐和水,但Fe3+有较强的氧化性,若酸为还原性酸(如H2S、HI)则再发生氧化还原反应,故与HCl反应只是中和反应,而与HI反应的化学方程式如下:
2Fe(OH)3+6HI=2FeI2+I2+6H2O。
方法技巧:
1、实验室制备氢氧化亚铁的防氧化措施:
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸,驱除溶解的氧气。
(2)将盛有氢氧化钠溶液的胶头滴管尖端插入试管
里的亚铁盐溶液底部,再慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面加保护层,例如苯或植物油等。
(4)用铁作阳极,石墨作阴极,电解N
aOH溶液或NaCl溶液,利用新产生的Fe2+与OH-反应制取。
2、FeCl3溶液发生反应时的颜色变化:
(1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后,溶液呈红色;
(2)FeCl3与NaOH溶液反应,生成红褐色沉淀;
(3)向FeCl3溶液中通入H2S气体,生成淡黄色沉淀硫;
(4)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液,生成淡黄色沉淀,当加入的Na2S溶液过量时,又生成黑色沉淀;
(5)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉,溶液变成浅绿色;
(6)将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中,溶液变成蓝色;
(7)向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液,溶液变成紫色;
(8)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,生成红褐色Fe(OH)3胶体。
(9)Fe(SCN)
3不是沉淀,是一种络合物,不能加沉淀符号。
3、“铁三角”中的转化关系:
(1)“铁三角”的四应用:
①判断离子共存:
Fe3+、Fe2+与HCO3-、AlO2-、CO32-等在溶液中因发生相互促进水解反应而不能大量共存;
Fe2+与NO3-(H+)、ClO-、MnO4-(H+),Fe3+与S2-、I-、HS-、SO32-在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存。
②除杂方法(括号内为杂质):
Fe2+(Fe3+):
加过量铁粉过滤;
FeCl3(FeCl2):
加氯水或H2O2;
FeCl2(CuCl2):
Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2):
加过量强碱溶液过滤;
(2)盐溶液的保存:
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
(3)物质制备:
①制备无水氯化铁:
在HCl气流中加热浓缩氯化铁溶液;
②制备氢氧化铁胶体:
向沸水中加入饱和氯化铁溶液并煮沸至变为红褐色为止。
4、Fe2+和Fe3+检验:
(1)直接观察颜色:
Fe2+溶液呈浅绿色,Fe3+溶液呈棕黄色。
(2)利用显色反应(形成络离子)
①
②
(3)利用Fe(OH)3沉淀的颜色:
(4)利用Fe3+的氧化性
③
(5)利用Fe2+的还原性
5、分析铁与稀HNO3反应的关键:
一是明确哪种物质过量,二是根据两种物质的量分析讨论判断,根据反应方程式:
HNO3过量:
Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,Fe过量时:
Fe+2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)2,两者相加得总方程式:
3Fe+8HNO3=3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,可以用数轴表示:
。
6、离子守恒法在
解有关离子反应计算题时的应用技巧:
在离子反应中,元素的种类不变,同种元素对应离子反应前后的物质的量守恒;
在复杂离子反应或多步离子
反应中,运用离子守恒的思路,选取具有守恒特征的某一离子,找出其在始态和终态物质中的等量关系,即可迅速求解。
二、铜及其化合物
1、铜:
(1)物理性质:
铜是紫红色金属,具有良好的导电性、导热性和延展性。
(2)化学性质:
①与非金属反应:
例如2Cu+O2
2CuO、2Cu+S
Cu2S、Cu+Cl2
CuCl2。
②氧化性酸的反应:
例如Cu+2H2SO4(浓)
CuSO4+2H2O+SO2↑、Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2H2O+2NO2↑、3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+4H2O+2NO↑。
③与盐溶液的反应:
2FeCl3+Cu=CuCl2+2FeCl2、Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag。
④在空气中生成铜绿:
2Cu+CO2+O2+H2O=Cu2(OH)2CO3。
2、氧化铜:
黑色粉末状固体,不溶于水。
①与酸反应:
CuO+2H+=Cu2++H2O。
②与氢气、CO反应:
H2+CuO
Cu+H2O、CO+Cu
O
Cu+CO2。
3、氢氧化铜:
蓝色不溶于水的固体,属于难溶性二元弱碱。
Cu(OH)2属于难溶性弱碱,能与酸反应生成盐和水,Cu(OH)2+2H+=Cu2++2H2O。
加热时分解生成氧化铜和水Cu(OH)2
CuO+H2O。
4、胆矾(CuSO4·
5H2O):
CuSO4·
5H2O为蓝色色晶体,俗称蓝矾、胆矾。
无水CuSO4为白色粉末,遇水变蓝色(生成CuSO4·
5H2O),可作为水的检验依据,但无水硫酸铜不能作为干燥剂除水。
1、可以作为判断Cu2+存在的依据:
(1)溶液中的Cu2+常为蓝色(浓CuCl2溶液为绿色,稀CuCl2溶液为蓝色),可作为Cu2+的判定依据。
如CuSO4溶液为蓝色。
(2)Cu2+与碱反应生成蓝色沉淀,这是鉴定Cu2+的原理之一。
2、两个变价:
铜有两个可变价态,+1价和+2价,铜及其化合物之间的转化关系常围绕可变化合价问题而展开。
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
黑色
红色
与酸反应(H+)
CuO+2H+===Cu2++H2O
Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O
与H2反应
CuO+H2
Cu+H2O
Cu2O+H2
2Cu+H2O
转化关系
4CuO
2Cu2O+O2↑
3、六种颜色:
铜及其化合物的转化过程中,常伴随着颜色变化而使实验现象丰富多彩。
故对铜及其化合物的常见颜色应熟记且灵活掌握。
例如:
紫红色—Cu;
白色—CuSO4;
红色—Cu2O;
蓝色—Cu(OH)2或CuSO4·
5H2O;
黑色—CuO或CuS或Cu2S;
棕黄色—CuCl2。
4、金属活动性顺序表的应用总结:
常见金属的活动性顺序为:
金属在化学反应中失去电子生成阳离子的能力依次减弱,对应阳离子得电子能力依次增强
该规律有多种应用,归纳如下:
(1)判断金属与酸能否发生置换反应:
排在H前边的金属可与非氧化性酸发生置换氢的反应。
(2)判断金属与盐溶液能否发生置换反应:
排在前边的较活泼的金属能把排在后边的金属从其盐溶液中置换出来,生成新盐和新金属(非常活泼金属除外,如K、Ca、Na等)。
(3)判断金属与水能否发生置换反应:
①极活泼金属(K、Ca、Na)可与冷水发生置换氢的反应;
②活泼金属(Mg、Al)可与热水发生置换氢的反应;
③较活泼金属(Zn、Fe)与水蒸气在高温下反应,可置换水中的氢生成氢气,但生成的氢氧化物受热分解,最后得到金属氧化物;
④排在氢后边
的金属与水不反应。
(4)判断原电池正、负极及电极反应:
由两种金属构成原电池的两个电极,在金属活动顺序表中位于前面的金属为负极。
①负极反应:
电极金属失电子被氧化,形成金属阳离子进入溶液。
②正极反应:
溶液中微粒(酸性条件下为H+,中性条件下为H2O和O2)在正极上得到电子被还原。
(5)判断金属在自然界中的存在状态:
(6)判断金属氢氧化物的热稳定性强弱:
金属活动顺序表中越位于前面的金属,其氢氧化物越稳定,越不易分解,越后面的金属氢氧化物越易分解,极不活泼的金属Pt、Au甚至无氢氧化物。
(7)判断金属的冶炼方法:
金属冶炼的本质是金属离子得到电子,被还原成金属原子的过程。
金属活动顺序表中的不同金属,因金属离子结合电子能力不等,所以冶炼方法不同。
经典题例析
【例1】【2015广东卷】下列实验操作、现象和结论均正确的是()
选项
实验操作
现象
结论
A
分别加热Na2CO3和NaHCO3固体
试管内壁都有水珠
两种物质均受热分解
B
向稀的苯酚水溶液中滴加饱和溴水
生成白色沉淀
产物三溴苯酚不溶于水
C
向含I-的无色溶液中滴加少量新制氯水,再滴加淀粉溶液
加入淀粉后溶液变成蓝色
氧化性:
Cl2>
I2
D
向FeSO4溶液中先滴入KSCN溶液再滴加H2O2溶液
加入H2O2后溶液变成血红色
Fe2+既有氧化性又有还原性
【答案】BC
【考点定位】本题主要考查Na2CO3和NaHCO3固体、苯酚的性质,Cl2、I2氧化性强弱的比较以及Fe2+的检验,以及实验操作、现象、结论之间的关系。
【名师点睛】在判断实验操作、现象和结论的一致性的时候,先判断操作是否正确,如果操作正确能否得到相应的现象,再看结论与现象是否吻合,这一类题通常侧重于现象和结论的关系,判断现象和结论的一致性的时候一定要考虑到物质的性质,在整个实验中体现的是什么性质。
【例2】【2015新课标Ⅰ卷】硼及其化合物在工业上有许多用途。
以铁硼矿(主要成分为Mg2B2O5·
H2O和Fe3O4,还有少量Fe2O3、FeO、CaO、Al2O3和SiO2等)为原料制备硼酸(H3BO3)的工艺流程如图所示:
回答下列问题:
(1)写出Mg2B2O5·
H2O与硫酸反应的化学方程式_____________。
为提高浸出速率,除适当增加硫酸浓度浓度外,还可采取的措施有_________(写出两条)。
(2)利用的磁性,可将其从“浸渣”中分离。
“浸渣”中还剩余的物质是______(写化学式)。
(3)“净化除杂”需先加H2O2溶液,作用是_______。
然后再调节溶液的pH约为5,目的是________。
(4)“粗硼酸”中的主要杂质是(填名称)。
(5)以硼酸为原料可制得硼氢化钠(NaBH4),它是有机合成中的重要还原剂,其电子式为_______。
(6)单质硼可用于生成具有优良抗冲击性能硼钢。
以硼酸和金属镁为原料可制备单质硼,用化学方程式表示制备过程___________。
【答案】
(1)Mg2B2O5·
H2O+2H2SO4
2MgSO4+2H3BO3;
减小铁硼矿粉粒径、提高反应温度。
(2)Fe3O4;
SiO2和CaSO4;
(3)将Fe2+氧化为Fe3+;
使Al3+与Fe3+形成氢氧化物而除去。
(4)(七水)硫酸镁(5)
(6)2H3BO3
B2O3+3HOB2O3+3Mg
3MgO+2B
(3)先将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,再调节溶液的pH可以除去溶液中的Al3+和Fe3+,这是高三经常训练的除杂方法。
【考点定位】元素及其化合物知识;
化学工艺常识;
物质结构。
本题是以化学工艺为素材,选材冷僻,试题难度为很难等级。
【名师点晴】我认为这道题是一道好题,层次分明,有区分度。
本题有考查“双基”——提速措施;
四氧化三铁的磁性;
制单质硼的反应。
也有考查知识综合运用能力——Mg2B2O5·
H2O与硫酸反应;
净化除杂两步实验操作的作用;
两处成分的判断。
甚至还有思维最近发展区的考查——硫酸镁的结晶水数目(如果将结晶水作为计分点的话);
硼氢化钠的电子式。
考生都有可能得分,但完全闯过三关的考生应该不多。
(2)问中四氧化三铁的考查,命题者做了一种很高级的处理——去理想化。
中学化学里学到四氧化三铁(象铁丝在纯氧中燃烧所得的无定形产物)和酸可以反应,但是天然的四氧化三铁和酸是不反应的。
命题者的这种处理不会影响大部分考生的得分,因为问题情景中只有四氧化三铁有磁性(中学双基)。
【例3】A、B、C、D、E、F、G七种物质间存在如图所示的转化关系,其中A、B、D、G含有同种元素。
已知:
A为金属单质,B为红褐色固体,E为密度最小的气体,G为浅绿色的溶液。
D的水溶液为黄色溶液,能与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀。
在水溶液中D能将某氧化物氧化为F,F是含有三种元素的化合物。
请回答下列问题:
(1)构成C物质的元素在周期表中的位置是,在短周期主族元素中,该元素与其相邻元素的原子半径从大到小的顺序是(用元素符号表示)。
(2)D的水溶液呈性,请用离子方程式解释原因:
。
(3)上述反应中属于置换反应的是
(填序号)。
(4)反应③(即D将某种氧化物氧化为F)的离子方程式:
(5)气体C通入KI溶液中,氧化产物为KIO3,则氧化剂与还原剂物质的量之比为。
(1)第三周期第ⅦA族;
S>
Cl>
F各2分
(2)酸Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+各1分共2分(3)②⑤2分(答对1个给1分,见错就不得
分)(4)2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+2分(5)3:
12分
(2)上述分析判断D为氯化铁,氯化铁是强酸弱碱盐,能水解显酸性,水解的离子方程式为:
Fe3++3H2O
Fe(OH)3+3H+。
(3)①为化合反应,②为置换,③氧化还原反应,④复分解,⑤置换,所以置换反应有②⑤。
(4)反应③为铁离子和二氧化硫反应生成亚铁离子和硫酸根离子,离子方程式为:
2Fe3++SO2+2H2O=2Fe2++SO42-+4H+。
(5)氯气和碘化钾反应生成碘酸钾和盐酸,根据每个氯气降低2价,每个碘化钾升高6价分析,氯气和碘化钾的比例为3:
1。
【考点定位】本题主要是考查无机物的推断
【名师点睛】推断题需要抓住突破口,例如常见物质的颜色:
铁:
铁粉是黑色的;
一整块的固体铁是银白色的。
Fe2+——浅绿色Fe3O4——黑色晶体
Fe(OH)2——白色沉淀Fe3+——黄色Fe(OH)3——红褐色沉淀Fe(SCN)3——血红色溶液FeO——黑色的粉末Fe(NH4)2(SO4)2——淡蓝绿色Fe2O3——红棕色粉末FeS——黑色固体
铜:
单质是紫红色Cu2+——蓝色CuO——黑色Cu2O——红色CuSO4(无水)—白色CuSO4·
5H2O——蓝色Cu2(OH)2CO3—绿色Cu(OH)2——蓝色SO4——深蓝色溶液
BaSO4、BaCO3、Ag2CO3、CaCO3、AgCl、Mg(OH)2、三溴苯酚均是白色沉淀
Al(OH)3白色絮状沉
淀H4SiO4(原硅酸)白色胶状沉淀
Cl2、氯水——黄绿色F2——淡黄绿色气体Br2——深红棕色液体I2——紫黑色固体
HF、HCl、HBr、HI均为无色气体,在空气中均形成白雾
CCl4——无色的液体,密度大于水,与水不互溶KMnO4--——紫色MnO4-——紫色
Na2O2—淡黄色固体Ag3PO4—黄色沉淀S—黄色固体AgBr—浅黄色沉淀
AgI—黄色沉淀O3—淡蓝色气体SO2—无色,有剌激性气味、有毒的气体
SO3—无色固体(沸点44.80C)品红溶液——红色氢氟酸:
HF——腐蚀玻璃
N2O4、NO——无色气体NO2——红棕色气体NH3——无色、有剌激性气味气体
跟踪训练
1.【2015浙江卷】某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·
7H2O),设计了如下流程:
下列说法不正确的是()
A.溶解烧渣选用足量硫酸,试剂X选用铁粉
B.固体1中一定含有SiO2,控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3,进入固体2
C.从溶液2得到FeSO4·
7H2O产品的过程中,须控制条件防止其氧化和分解
D.若改变方案,在溶液1中直接加NaOH至过量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·
7H2O
【答案】D
【考点定位】本题以流程图的形式考查离子反应、物质分离、实验流程、实验评价、实验条件控制等。
涉及试剂的选择、溶液pH控制、硫酸亚铁性质、实验条件选择和控制等。
【名师点晴】离子推断题的发展主要以离子反应为前提,主要考查学生在熟练掌握阴阳离子性质的基础上,进行定性推断,考查方式为离子的判断、离子间的反应方程式,在此基础上会结合相关化学量的计算,还有综合推断型,主要考查学生定性分析和定量分析的综合能力,还会出现与元素化合物知识相结合。
考查学生的综合解题能力。
考查了学生对知识理解、综合运用能力及阅读材料接受信息的能力和思维能力,对相关知识的掌握情况,能够很好地考查考生所掌握的化学知识结构。
这道高考题为一道中高档题,能力要求较高。
流程图解题的基本步骤:
(1)审题:
①从题干中获取有用信息,了解生产的产品,并在流程框图上,标出原料中的成分,找出原料中的杂质。
②审流程图:
看箭头,进入的是投料(即反应物)、出去的是生成物(包括主产物和副产物);
找三线,物料进出线、操作流程线、循环线。
(2)析题:
分析流程中的每一步骤,知道“四个什么”:
①反应物是什么;
②发生了什么反应;
③该反应造成了什么后果;
④对制造产品有什么作用。
抓住一个关键点:
一切反应或操作都是为获得产品而服务。
(3)技巧:
从问题中获取信息,帮助解题,流程下题目中所提的问题,有时对我们分析流程中某一步的作用有很大帮助,所以我们做题时,不仅要把题中所给信息及流程图审一遍,还要把题中所提问题浏览一遍。
2.【2015新课标Ⅰ卷】下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是()
实验
现象
结论
A.
将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液
有气体生成,溶液呈血红色
稀硝酸将Fe氧化为Fe3+
B.
将铜粉加1.0mol·
L-1Fe2(SO4)3溶液中
溶液变蓝、有黑色固体出现
金属铁比铜活泼
C.
用坩埚钳夹住一小块用砂纸仔细打磨过的铝箔在酒精灯上加热
熔化后的液态
铝滴落下来
金属铝的熔点较低
D.
将0.1mol·
L-1MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀产生,再滴加0.1mol·
L-1CuSO4溶液
先有白色沉淀生成后变为浅蓝色沉淀
Cu(OH)2的溶度积比Mg(OH)2的小
【考点定位】中学常见实验、常见反应的定性考查;
难度为一般等级
【名师点晴】这种题主要考查考生读题获取的信息是否完整、是否抓住了关键词(A项中的“过量铁粉”、B项“有黑色固体出现”、C项“液态铝滴落”、D项“不再有沉淀产生”等)。
学生的决断力也有考查,如看到B项“有黑色固体出现”,考生要坚信自己所学的Cu和Fe3+的反应而判断B项错误。
3.硫酸亚铁是一种重要的化工原料,可以制备多种物质。
有关下列制备方法错误的是()
A.制备碱式硫酸铁利用了过氧化氢的氧化性
B.为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行
C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D.制备(NH4)2Fe(SO4)2利用了它的溶解度比FeSO4的溶解度大这一性质
考点:
考查硫酸亚铁的性质及应用的知识。
4.铁及其化合物在日常生活、生产中应用广泛。
(1)高铁酸钠(Na2FeO4)是水处理过程中的一种新型净水剂,工业上利用NaClO和NaOH的混合溶液将2Fe(OH)3氧化性制备高铁酸钠,反应的化学方程式为;
高铁酸钠能用作新型净水剂的原理是;
(2)氧化铁红颜料跟某些油料混合,可以制成防锈油漆。
以黄铁矿为原料制硫酸产生的硫酸渣中含Fe2O3、SiO2、Al2O3、MgO等,用硫酸渣制备铁红(Fe2O3)的过程如下:
①酸溶过程中发生反应的化学方程式为,,;
“滤渣A”主要成份的化学式为。
②还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为H2SO4,请写出该反应的离子方程式;
③氧化过程中,O2、NaOH与Fe2+反应的离子方程式为。
④为了确保铁红的质量和纯度,氧化过程
需要调节溶液的pH的范围是,
沉淀物
Al(OH)3
Mg(OH)2
开始沉淀pH
2.7
3.8
7.6
9.4
完全沉淀pH
3.2
5.2
9.7
12.4
如果pH过大,可能引起的后果是。
(1)3NaClO+4NaOH=2Na2FeO4+3NaCl+5H2O,(2分)本身具有强氧化性可杀菌消毒,在反应中被还原成三价铁离子水解生成氢氧化铁胶体净水。
(2分)
(2)①Fe2O3+3H2SO4==Fe2(SO4)3+3H2O(1分)Al2O3+3H2SO4==Al2(SO4)3+3H2O(1分)
MgO+H2SO4=MgSO4+2H2O(1分)SiO2(1分。
多写FeS2不扣分,多写其它化学式0分)
②FeS2+14Fe3++8H2O==15Fe2++2SO42-+16H+(2分)
③4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓(2分)或Fe2++2OH-=Fe(OH)
2↓(1分)
4Fe(OH)2+O2+
2H2O=4Fe(OH)3(1分)
④3.2~3.8(1分)Al3+、Mg2+形成沉淀,使制得的铁红不纯(2分)
②还原过程中加入FeS2的目的是将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,而本身被氧化为H2SO4,根据电子守恒、电荷守恒及原子守恒可得该反应的离子方程式:
FeS2+14Fe3++8H2O=15Fe2++2SO42-+16H+;
③氧化过程中,O2、NaOH与Fe2+反应的离子方程式为4Fe2++O2+2H2O+8OH-=4Fe(OH)3↓;
④Fe(OH)3沉淀的pH是2.7~3.2,而Al(OH)3沉淀的pH是3.8~5.2,氧化过程调节溶液的pH的范围在3.2~3.8
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