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1、第三章第三章 金属及其化合物金属及其化合物第第 课时课时1铁及其化合物的相互关系从铁及其化合物的相互关系从Fe、Fe2+和和Fe3+的结构可知的结构可知:Fe只有还原性，只有还原性，Fe3+通常只有通常只有氧化性，氧化性，Fe2+既具有氧化性又具有还原性。上既具有氧化性又具有还原性。上述粒子通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧述粒子通过跟一定的氧化剂或还原剂发生氧化还原反应，才能实现不同价态的铁相互转化还原反应，才能实现不同价态的铁相互转化，如下图（常称为铁三角）：化，如下图（常称为铁三角）：铁及其化合物的相互关系铁及其化合物的相互关系2注意注意1.学习铁及学习铁及 其化合物的性其化合物的性 质时
2、：质时：（1）抓价态：抓价态：从铁元素三种价态从铁元素三种价态 的相互转化（铁三的相互转化（铁三 角关系）去认识铁角关系）去认识铁 及其化合物间的氧及其化合物间的氧 化还原反应规律。化还原反应规律。3（2）想想属属类类：如如铁铁是是一一种种比比较较活活泼泼的的过过渡渡金金属属，氧氧化化亚亚铁铁、氧氧化化铁铁为为碱碱性性氧氧化化物物，氢氢氧氧化化亚亚铁铁、氢氢氧氧化化铁铁为为不不溶溶性性弱弱碱碱，氯氯化化铁铁为为强强酸酸弱弱碱碱盐盐，由由此此去去分分析析理理解解它它们们各各自自所具有的性质。所具有的性质。42.铁铁元元素素的的原原子子在在化化学学反反应应中中，当当遇遇弱弱氧氧化化剂剂（如如S、H
3、+、Cu2+、I2等等）时时，铁铁只只能能失失去去最最外外层层的的两两个个电电子子，而而生生成成+2价价铁铁的的化化合合物物，当当遇遇到到强强氧氧化化剂剂（如如Cl2、Br2、HNO3等等）时时，铁铁原原子子可可以以再再失失去去次次外外层层上上的的一一个个电电子子而生成而生成+3价铁的化合物。价铁的化合物。5 某某 稀稀 溶溶 液液 中中 含含 有有 Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，向向其其中中逐逐渐渐加加入入铁铁粉粉，溶溶液液中中Fe2浓浓度度和和加加入入铁铁粉粉的的物物质质的的量量之之间间的的关关 系系 如如 图图 所所 示示。则则 稀稀 溶溶 液液 中中 Fe(NO3)3、
4、Cu(NO3)2、HNO3的的物物质质的的量量浓浓度度之之比比为为()A1 1 1 B1 3 1C3 3 8 D1 1 46 由由题题中中图图示示可可看看出出，三三个个阶阶段段消消耗耗的的Fe均为均为1 mol。第第一一阶阶段段：根根据据Fe4HNO3 Fe(NO3)3NO2H2O，可可求求出出n(HNO3)4 mol，此此阶段生成的阶段生成的Fe(NO3)3为为1 mol。第第二二阶阶段段：根根据据2Fe(NO3)3Fe_ 3Fe(NO3)2可可求求出出nFe(NO3)32 mol，则则原原混混合物中合物中nFe(NO3)31 mol。第第三三阶阶段段：根根据据Cu(NO3)2FeFe(NO
5、3)2Cu可求出可求出nCu(NO3)21 mol。答案答案:D7（2008北京北京）由）由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样品进中的几种物质组成的混合粉末，取样品进行下列实验（部分产物略去）：行下列实验（部分产物略去）：8（1）取少量溶液）取少量溶液X，加入过量的，加入过量的NaOH溶溶液，有沉淀生成。取上层清液，通入液，有沉淀生成。取上层清液，通入CO2，无，无明显变化，说明样品中不含有的物质是（填明显变化，说明样品中不含有的物质是（填写化学式）写化学式）。（2）Z为一种或两种气体：为一种或两种气体：若若Z只为一只为一种气体，试剂种气体，试剂a为饱和为饱和N
6、aHCO3溶液，则反应溶液，则反应中能同时生成两种气体的化学方程式是中能同时生成两种气体的化学方程式是 。AlC+2H2SO4(浓浓)CO2+2SO2+2H2O9 若若Z为为两两种种气气体体的的混混合合物物，试试剂剂a为为适适量水，则量水，则Z中两种气体的化学式是中两种气体的化学式是 。（3）向向Y中中通通入入过过量量氯氯气气，并并不不断断搅搅拌拌，充充分分反反应应后后，溶溶液液中中的的阳阳离离子子是是（填填写写离离子子符号）符号）。NO、CO2Cu2+、Fe3+、H+10（4）取取Y中中的的溶溶液液，调调pH约约为为7，加加入入淀淀粉粉KI溶溶液液和和H2O2，溶溶液液呈呈蓝蓝色色并并有有红
7、红褐褐色色沉沉淀淀生生成成。当当消消耗耗2 mol I-时时，共共转转移移3 mol电子，该反应的离子方程式是电子，该反应的离子方程式是 。2Fe2+3H2O2+4I-2Fe(OH)3+2I211 （5）另另取取原原样样品品，加加入入足足量量稀稀硫硫酸酸充充分分反反应应。若若溶溶液液中中一一定定不不会会产产生生Y中中的的红红色色固固体体，则则原原样样品品中中所所有有可可能能存存在在的的物物质质组组合合是是（各各组合中的物质用化学式表示）组合中的物质用化学式表示）.。CuO、C；CuO、C、Fe2O3121.Fe2+与与Fe3+的鉴别的鉴别（1）直接观察颜色：直接观察颜色：Fe2+的溶液呈浅绿的
8、溶液呈浅绿色，色，Fe3+的溶液呈棕黄色。的溶液呈棕黄色。（2）利用显色反应：利用显色反应：Fe2+与与Fe3+的鉴别和常见阳离子的检验的鉴别和常见阳离子的检验KSCN溶液溶液或或NH4SCN溶液溶液Fe2+Fe3+溶液不呈红色溶液不呈红色溶液呈血红色溶液呈血红色Fe2+溶液溶液Fe3+溶液溶液有关离子方程式：有关离子方程式：13 Fe3+SCN-Fe(SCN)2+苯酚溶液苯酚溶液Fe2+Fe3+溶液不呈紫色溶液不呈紫色溶液呈紫色溶液呈紫色Fe2+溶液溶液Fe3+溶液溶液（3）利用铁化合物沉淀的颜色：利用铁化合物沉淀的颜色：白色沉淀迅速变成白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成灰绿色，最后变成红褐色
9、红褐色Fe2+溶液溶液Fe3+溶液溶液产生红褐色沉淀产生红褐色沉淀 OH-溶液溶液Fe2+Fe3+有关反应式：有关反应式：Fe2+2OH-Fe(OH)2144Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3Fe3+3OH-Fe(OH)3（4）利用利用Fe3+的氧化性：的氧化性：有关离子反应式：有关离子反应式：2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+Cu片片Fe2+Fe3+不明显现象不明显现象铜被腐蚀，溶液变铜被腐蚀，溶液变为绿色为绿色Fe2+溶液溶液Fe3+溶液溶液15有关离子反应式：有关离子反应式：2Fe3+2I-2Fe2+I2（5）利用利用Fe2+的还原性：的还原性：有关离子反应方程式：有关离子
10、反应方程式：5Fe2+MnO4-+8H+5Fe3+Mn2+4H2OKI淀粉试纸淀粉试纸Fe2+Fe3+试纸不变蓝试纸不变蓝试纸变蓝试纸变蓝Fe2+溶液溶液Fe3+溶液溶液KMnO4 溶液（酸性）溶液（酸性）Fe2+Fe3+KMnO4溶溶液紫液紫色褪去色褪去KMnO4溶溶液紫液紫色不褪色不褪Fe2+溶液溶液Fe3+溶液溶液16有关离子反应式：有关离子反应式：2Fe2+Br2 2Fe3+2Br-注：以上方法以注：以上方法以KSCN溶液鉴别最常用。溶液鉴别最常用。溴水溴水Fe2+Fe3+溴水溴水褪褪色色溴水溴水不褪色不褪色Fe2+溶液溶液Fe3+溶液溶液172.常见阳离子的检验常见阳离子的检验物质物
11、质检验方法检验方法H+能使紫色石蕊试液或橙色的甲基橙试液变能使紫色石蕊试液或橙色的甲基橙试液变为红色为红色Na+、K+用焰色反应来检验时，它们的火焰分别呈用焰色反应来检验时，它们的火焰分别呈黄色、浅紫色（透过蓝色钴玻璃片观察钾黄色、浅紫色（透过蓝色钴玻璃片观察钾离子焰色）离子焰色）18物质物质检验方法检验方法Ba2+能使稀能使稀H2SO4或可溶性硫酸盐溶液产生白色或可溶性硫酸盐溶液产生白色BaSO4沉淀，且沉淀不溶于稀沉淀，且沉淀不溶于稀HNO3Mg2+能与能与NaOH溶液反应生成白色溶液反应生成白色Mg（OH）2沉淀，该沉淀能溶于沉淀，该沉淀能溶于NH4Cl溶液溶液Al3+能与适量的能与适量
12、的NaOH溶液反应生成白色溶液反应生成白色Al（OH）3絮状沉淀，该沉淀能溶于盐酸絮状沉淀，该沉淀能溶于盐酸或过量的或过量的NaOH溶液溶液续表续表19物质物质检验方法检验方法Ag+能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应，生成白能与稀盐酸或可溶性盐酸盐反应，生成白色色AgCl沉淀，不溶于稀沉淀，不溶于稀HNO3，但溶于氨水，但溶于氨水，生成生成Ag（NH3）2+NH4+铵盐（或浓溶液）与铵盐（或浓溶液）与NaOH浓溶液反应，并浓溶液反应，并加热，放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝或加热，放出使湿润的红色石蕊试纸变蓝或有刺激性气味的有刺激性气味的NH3气体气体续表续表20物质物质检验方法检验方法Fe2+能与少量
13、能与少量NaOH溶液反应，开始时生成白色溶液反应，开始时生成白色Fe（OH）2沉淀，迅速变成灰绿色，最后沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色变成红褐色Fe（OH）3沉淀。或向亚铁盐沉淀。或向亚铁盐的溶液里加入的溶液里加入KSCN溶液，不显红色，加入溶液，不显红色，加入少量新制的氯水后，立即显红色。有关反少量新制的氯水后，立即显红色。有关反应方程式为：应方程式为：2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-续表续表21物质物质检验方法检验方法Fe3+能与能与KSCN溶液反应，变为血红色溶液；能溶液反应，变为血红色溶液；能与与NaOH溶液反应，生成红褐色溶液反应，生成红褐色Fe（OH）3沉淀沉淀Cu2+能
14、与能与NaOH溶液反应，生成蓝色的沉淀，加溶液反应，生成蓝色的沉淀，加热后可转变为黑色的热后可转变为黑色的CuO沉淀。含沉淀。含Cu2+溶溶液能与液能与Fe、Zn片等反应，在金属片上有红片等反应，在金属片上有红色的铜生成色的铜生成续表续表22 要要证证明明某某溶溶液液中中不不含含Fe3+而而可可能能含含有有Fe2+，进进行行如如下下实实验验操操作作时时最最佳佳顺顺序序 为为：加加 入入 足足 量量 氯氯 水水；加加 入入 足足 量量KMnO4溶液；溶液；加入少量加入少量NH4SCN溶液（溶液（）A.B.C.D.23 本本题题考考查查Fe3+的的检检验验和和Fe2+的的还还原原性性，及及Fe3+
15、遇遇SCN-会会生生成成红红色色物物质质的的特特性性。加加入入NH4SCN证证明明无无Fe3+，再再加加氯氯水水,如如有有Fe2+则则 可可 被被 氧氧 化化 为为 Fe3+而而 使使 NH4SCN变变 红红 色色。KMnO4也也能能氧氧化化Fe2+，但但KMnO4本本身身为为紫紫色色，使使Fe3+和和NH4SCN显色不易观察。显色不易观察。C24中学化学中几种常见物质的转化关系如下：中学化学中几种常见物质的转化关系如下：将将D溶溶液液滴滴入入沸沸水水中中可可得得到到以以F为为分分散散质质的红褐色胶体。请回答下列问题：的红褐色胶体。请回答下列问题：25(1)红红褐褐色色胶胶体体中中F粒粒子子直
16、直径径大大小小的的范范围围_。(2)A、B、H的化学式的化学式A_、B_、H_。(3)H2O2分子的电子式：分子的电子式：_。写写出出C的的酸酸性性溶溶液液与与双双氧氧水水反反应应的的离离子子方程式方程式_。1100 nm2Fe2H2O22H 2Fe32H2OFeFeSH2SO4(稀稀)26(4)写写出出鉴鉴定定E中中阳阳离离子子的的实实验验方方法法和和现现象象_。(5)在在C溶溶液液中中加加入入与与C等等物物质质的的量量的的Na2O2，恰恰好好使使C转转化化为为F，写写出出该该反反应应的的离离子子方方程程式式_。4Fe24Na2O26H2O 4Fe(OH)3O28Na取取少少量量E于于试试管
17、管中中，用用胶胶头头滴滴管管滴滴入入NaOH溶溶液液，加加热热试试管管，可可观观察察到到试试管管口口处处湿湿润润的的红红色色石蕊试纸变蓝石蕊试纸变蓝(或其他合理答案或其他合理答案)27 本本题题的的题题眼眼是是“D溶溶液液滴滴入入沸沸水水中中可可得得到到以以F为为分分散散质质的的红红褐褐色色胶胶体体”，从从而而得得出出：F为为Fe(OH)3，D中中含含Fe3，然然后后据据图图中中反反应应物物和和转转化化关关系系得得出出A为为Fe，C为为FeSO4，B为为FeS，E为为(NH4)2SO4。然然后后运运用用所所学学的的胶胶体体、氧氧化化还还原原反反应应、铵铵盐盐的的鉴鉴别别等等知知识识进进行解答。
18、行解答。28 如图，盛有足量水的水槽里放如图，盛有足量水的水槽里放两个烧杯，小烧杯里放有少量铜片和过量浓两个烧杯，小烧杯里放有少量铜片和过量浓硝酸，小烧杯外面倒扣一个大烧杯，请回答：硝酸，小烧杯外面倒扣一个大烧杯，请回答：（1）铜与浓硝酸反应）铜与浓硝酸反应 的化的化学方程式：学方程式：；铜及铜的化合物铜及铜的化合物29（2）实验中观察到的主要现象是：）实验中观察到的主要现象是：；。（3）用该装置做铜与浓硝酸反应实验的）用该装置做铜与浓硝酸反应实验的优点：优点：；（4）大烧杯内最终所得气体产物的化学）大烧杯内最终所得气体产物的化学式：式：；若要验证此气体产物，最；若要验证此气体产物，最简便的方
19、法：简便的方法：。30 分析实验现象要从导致产生实验现分析实验现象要从导致产生实验现象的物质开始分析，如从小烧杯发生的反应到象的物质开始分析，如从小烧杯发生的反应到产生气体颜色的变化，再到烧杯内液面高度的产生气体颜色的变化，再到烧杯内液面高度的改变，逐一分析，才能做到全面分析。改变，逐一分析，才能做到全面分析。答案：答案：（1）Cu+4HNO3 Cu(NO3)2+2NO2+2H2O（2）铜片表面产生气泡铜片表面产生气泡小烧杯中溶液逐渐变成蓝色小烧杯中溶液逐渐变成蓝色31大烧杯中有红棕色气体生成，气体颜大烧杯中有红棕色气体生成，气体颜色又逐渐褪去色又逐渐褪去大烧杯内液面上升，水槽中液面下降大烧杯
20、内液面上升，水槽中液面下降（3）体系封闭，无氮氧化合物逸出，不）体系封闭，无氮氧化合物逸出，不污染环境污染环境（4）NO轻轻掀起倒扣的大烧杯，放入适轻轻掀起倒扣的大烧杯，放入适量空气，若有红棕色气体生成，最终气体为量空气，若有红棕色气体生成，最终气体为NO 32出出 土土 的的 锡锡 青青 铜铜(铜铜 锡锡 合合 金金)文文 物物 常常 有有Cu2(OH)3Cl覆覆盖盖在在其其表表面面。下下列列说说法法正正确确的的是是()A锡青铜的熔点比纯铜高锡青铜的熔点比纯铜高B在在自自然然环环境境中中，锡锡青青铜铜中中的的锡锡可可对对铜铜起保护作用起保护作用C锡锡青青铜铜文文物物在在潮潮湿湿环环境境中中的
21、的腐腐蚀蚀比比干干燥环境中快燥环境中快D生生成成Cu2(OH)3Cl覆覆盖盖物物是是电电化化学学腐腐蚀蚀过程，但不是化学反应过程过程，但不是化学反应过程BC331.（2009安徽）某厂废水中含安徽）某厂废水中含5.0010-3 molL-1的的Cr2O2-7，其毒性较大。某研究性学，其毒性较大。某研究性学习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性习小组为了变废为宝，将废水处理得到磁性材料材料Cr0.5Fe1.5FeO4（Fe的化合价依次为的化合价依次为+3、+2），设计了如下实验流程：），设计了如下实验流程：34 （1）第）第步反应的离子方程式是步反应的离子方程式是 。（2）第）第步中用步中用pH
22、试纸测定溶液试纸测定溶液pH的操的操作是作是 .。Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O将一小块将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与试纸上，再与标准比色卡对照标准比色卡对照35（3）第第步步过过滤滤得得到到的的滤滤渣渣中中主主要要成成分分除除Cr（OH）3外，还有外，还有 。（4）欲欲使使1 L该该废废水水中中的的Cr2O2-7完完全全转转化化为为Cr0.5Fe1.5FeO4。理理论论上上需需要要加加入入 g FeSO47H2O。Fe(OH)3、Fe(OH)2 13.936 （1）第第步
23、步是是Cr2O72-与与Fe2+发发生生氧氧化化还还原原反反应应，方方程程式式为为：Cr2O72-+6Fe2+14H+2Cr3+6Fe3+7H2O；（2）测测定定溶溶液液的的pH的的方方法法是是：用用玻玻璃璃棒棒蘸蘸取取待待测测溶溶液液滴滴在在pH试试纸纸的的中中心心位位置置，然然后后对对照照标标准准比比色色卡卡，读读出出对对应应颜颜色色的的数数据；据；37（3）从从最最终终所所得得磁磁性性材材料料的的化化学学式式可可知知，滤滤渣渣中中主主要要有有Cr（OH）3、Fe（OH）2、Fe（OH）3；（4）1 L废废水水中中的的n（Cr2O72-）=5.00 10-3 mol，根根据据关关系系式式：
24、Cr2O72-4Cr0.5Fe 1.5 FeO4 10FeSO47H2O，所所 以以 理理 论论 上上 n（FeSO47H2O）=0.05 mol，m（FeSO47H2O）=0.05 mol278 gmol-1=13.9 g。38 2.(2010海海南南)根根据据氨氨气气还还原原氧氧化化铜铜的的反反应应，可可设设计计测测定定铜铜元元素素相相对对原原子子质质量量Ar(Cu)(近近似似值值)的的实实验验。先先称称量量反反应应物物氧氧化化铜铜的的质质量量m(CuO)，反反应应完完全全后后测测定定生生成成物物水水的的质质量量m(H2O)，由由此此计计算算Ar(Cu)。为为此此，提提供供的的实实验验仪仪
25、器器及及试试剂剂如如下下(根根据据需需要要可可重重复复选选用用)，加加入入的的NH4Cl与与Ca(OH)2的的量量足足以以产产生生使使CuO完完全全还原的氨气：还原的氨气：39(1)氨氨气气还还原原炽炽热热氧氧化化铜铜的的化化学学方方程程式式为为_。2NH33CuO N23Cu3H2O 40 (2)从从所所提提供供的的仪仪器器及及试试剂剂中中选选择择并并组组装装本本实实验验的的一一套套合合理理、简简单单的的装装置置，按按气气流流方方向向的的连连接接顺顺序序为为(用用图图中中标标注注的的导导管管口口符符号号表表示示)a_。(3)在在本本实实验验中中，若若测测得得m(CuO)a g，m(H2O)b
26、 g，则，则Ar(Cu)_。ebe41(4)在本实验中，使测定结果在本实验中，使测定结果Ar(Cu)偏大偏大的是的是_(填序号填序号)。CuO未完全起反应未完全起反应CuO不干燥不干燥CuO中混有不反应的杂质中混有不反应的杂质碱石灰不干燥碱石灰不干燥NH4Cl和和Ca(OH)2混合物不干燥混合物不干燥(5)在本实验中，还可通过测定在本实验中，还可通过测定_和和_或或_和和_达到达到实验目的。实验目的。m(CuO)m(Cu)m(Cu)m(H2O)42(1)氨氨气气还还原原氧氧化化铜铜的的反反应应要要正正确确分分析析出出产产物中有物中有Cu、N2和和H2O，注意反应条件。，注意反应条件。(2)由由
27、于于基基本本思思路路是是测测氧氧化化铜铜的的质质量量和和水水的的质质量量，所所以以要要先先除除去去生生成成的的氨氨气气中中的的水水蒸蒸气气，再再通通过过CuO，生生成成的的水水不不能能用用浓浓硫硫酸酸吸吸收收，因因为为浓浓硫硫酸酸会会同同时时吸吸收收氨氨气气，应应该该用用碱碱石石灰灰吸收。吸收。43 (3)直接找出下列关系进行计算直接找出下列关系进行计算44(4)误差分析可结合上题结论进行分析。误差分析可结合上题结论进行分析。若若CuO未未完完全全起起反反应应，生生成成水水偏偏少少，则则(18a16b)/b偏大；偏大；CuO不不干干燥燥，则则生生成成水水偏偏大大，(18a16b)/b偏小；偏小
28、；CuO中中混混有有不不反反应应的的杂杂质质，生生成成水水偏偏小小，测得相对原子质量偏大；测得相对原子质量偏大；45 碱碱石石灰灰不不干干燥燥，吸吸水水能能力力减减弱弱，有有可可能能使使测测得得的的水水偏偏小小，(18a16b)/b偏偏大大，但但由由于于氨氨气气不不干干燥燥，也也可可能能导导致致水水不不能能完完全全吸吸收收，使使后后面测得的生成水偏多，这是一个不确定因素；面测得的生成水偏多，这是一个不确定因素；NH4Cl与与Ca(OH)2混混合合物物不不干干燥燥，不不会会影影响实验结果，因为前面有碱石灰装置。响实验结果，因为前面有碱石灰装置。(5)铜铜或或氧氧化化铜铜的的质质量量至至少少测测一一个个，才才能能计计算铜的相对原子质量。算铜的相对原子质量。46