第3讲铁、铜及其化合物

第3讲铁、铜及其化合物内容摘要：

SO2。 其余物质是 F为Fe2(SO4) G为 FeSO4。 【 答案 】 (1)FeS (2)4FeS2＋ 11O2 2Fe2O3＋ 8SO2 2Fe3＋ ＋ Fe===3Fe2＋ (3)生成白色沉淀，并迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 铜及其化合物 1．单质铜的性质 (1)物质性质：紫红色固体 (2)与非金属反应： 2Cu＋ O2 2CuO 2Cu＋ S Cu2S Cu＋ Cl2 CuCl2 (3)与强氧化性酸反应 Cu＋ 2H2SO4(浓 ) CuSO4＋ SO2↑＋ 2H2O Cu＋ 4HNO3(浓 )===Cu(NO3)2＋ 2NO2↑＋ 2H2O 3Cu＋ 8HNO3(稀 )===3Cu(NO3)2＋ 2NO↑＋ 4H2O 2．铜的氧化物 物质 比较 CuO Cu2O Cu的化合价 ＋ 2 ＋ 1 主要物理性质 黑色粉末，不溶于水 红色粉末，不溶于 水 主要化学性质 与 H2反应 CuO＋ H2 Cu＋ H2O Cu2O＋ H22Cu＋ H2O 与 C反应 2CuO＋ C2Cu＋ CO2↑ 2Cu2O＋ C4Cu＋ CO2↑ 铝热反应 2Al＋ 3CuO3Cu＋ Al2O3 2Al＋ 3Cu2O6Cu＋Al2O3 与酸反应 CuO＋ 2H＋ === Cu2＋ ＋ H2O Cu2O＋ 2H＋ === Cu＋Cu2＋ ＋ H2O 转化关系 4CuO2Cu2O＋ O2↑ 化学式： Cu2(OH)2CO3，俗名：孔雀石，绿色固体。 铜在潮湿的空气中能被氧化成铜锈： 2Cu＋ O2＋ H2O＋ CO2===Cu2(OH)2CO3 4．胆矾 化学式： CuSO45H 2O，蓝色晶体，受热分解失水转化成白色粉末。 CuSO45H 2OCuSO4＋ 5H2O↑ 氧化铜有多种用途，如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。 为获得纯净的氧化铜以探究其性质，某同学用工业硫酸铜 (含硫酸亚铁等杂质 )进行如下实验： (1)制备氧化铜 工业 CuSO4CuSO4溶液 CuSO45H 2O―→„„―→CuO ① 步骤 Ⅰ 的目的是除不溶性杂质。 操作是 _________。 ②步骤 Ⅱ 的目的是除铁。 操作是：滴加 H2O2溶液，稍加热；当Fe2＋ 转化完全后，慢慢加入 Cu2(OH)2CO3粉末，搅拌，以控制溶液 pH＝ ；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至 pH＝ 1。 控制溶液 pH＝ ________________________________________。 ③ 步骤 Ⅲ 的目的是得到 CuSO45H 2O晶体。 操作是____________________，过滤，水浴加热烘干。 水浴加热的特点是 ______________________________。 (2)探究氧化铜性质 ①取 A、 B两支试管，往 A中加入适量 CuO粉末，再分别向 A和 B中加入等体积的 3%H2O2溶液，只观察到 A中有大量气泡。 结论是 ____________________。 ② 为探究试管 A中反应的速率，收集气体并测定其体积，必需的实验仪器有 __________________。 【 导航 】 Cu2＋ 中混有 Fe2＋ ，除去的一般方法是先用氧化剂把 Fe2＋ 氧化为 Fe3＋ ，再控制溶液的 pH在 3～ 4之间，即可使 Fe3＋ 水解生成 Fe(OH)3沉淀，而与 Cu2＋ 分离。 【 解析 】 (1)工业品硫酸铜是固体物质，因此要考虑溶解后才能过滤，因此步骤中要称量 (合适的样品量 )、溶解 (为过滤和后续的除杂做准备 )、过滤 (除去不溶性杂质 )。 (2)由于 Fe2＋ 离子的沉淀 pH较高，因此用 H2O2(一种绿色氧化剂 )将 Fe2＋ 氧化为Fe3＋ ，为下一步调整 pH使 Fe3＋ 沉淀，而 Cu2＋ 不沉淀做准备。 其中加入碱式碳酸铜就是为了中和其中的酸提高 pH。 (3)CuSO45H 2O受热容易失水，故需要比较准确的控制温度，并能使溶液均匀受热。 (4)CuO、 MnO2等金属氧化物可以催化 H2O2的分解。 (5)测量气体的体积通常可以用量气管或者通过排水测量水的体积来进行。 【 答案 】 (1)① 称量、溶解、过滤 ②既促进 Fe3＋ 转化为Fe(OH)3沉淀，又阻止 Cu2＋ 的水解 ③蒸发浓缩、冷却结晶 容易控制加热温度，且温度不超过 100 ℃ ；加热均匀 (2)① CuO对 H2O2的分解有催化作用 ②水槽 (或集气瓶 )、导管、量筒、秒表 (计时器 ) 1． (2020年海南单科 )用足量的 CO还原 g某铅氧化物，把生成的 CO2全部通入到过量的澄清石灰水中，得到的沉淀干燥后质量为 g，则此铅氧化物的化学式是 ( ) A． PbO B． Pb2O3 C． Pb3O4 D． PbO2 【 解析 】 根据 CO～ CO2～ CaCO3的关系可知， g铅的氧化物中， n(O)＝ mol，则 n(Pb)＝ mol，所以 n(Pb)∶n(O) ＝3∶4 ，则铅氧化物的化学式为 Pb3O4。 【 答案 】 C 2． (2020年北京理综 )下列叙述正确的是 ( ) A．将 CO2通入 BaCl2溶液中至饱和，无沉淀产生；再通入SO2，产生沉淀 B．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶解；再加入 Cu(NO3)2固体，铜粉仍不溶解 C．向 AlCl3溶液中滴加氨水，产生白色沉淀；再加入过量NaHSO4溶液，沉淀消失 D．纯锌与稀硫酸反应产生氢气的速率较慢；再加入少量CuSO4固体，速率不改变 【 解析 】 A项， BaCO BaSO3都与 H＋ 反应，不可能存在于强酸性环境中； B项，加 Cu(NO3)2固体后会发生： 3Cu＋ 8H＋ ＋ 2NO3－ ===3Cu2＋ ＋ 2NO↑ ＋ 4H2O的离子反应，铜粉会溶解； C项，发生的反应依次为： Al3＋ ＋ 3NH3H 2O===Al(OH)3↓ ＋ 3NH4＋ ， Al(OH)3＋ 3H＋ ===Al3＋ ＋ 3H2O； D项， Zn＋ Cu2＋ ===Zn2＋ ＋ Cu，生成的少量Cu附着在 Zn粒上，形成 Cu— Zn原电池，会加速产生 H2的速率。 【 答案 】 C 3． (2020年北京理综 )以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下 (部分操作和条件略 )： Ⅰ. 从废液中提纯并结晶出 FeSO47H 2O。 Ⅱ. 将 FeSO47H 2O配制成溶液。 Ⅲ.FeSO 4溶液与稍过量的 NH4HCO3溶液混合，得到含 FeCO3的浊液。 Ⅳ. 将浊液过滤，用 90 ℃ 热水洗涤沉淀，干燥后得到 FeCO3固体。 Ⅴ. 煅烧 FeCO3，得到 Fe2O3固体。 已知： NH4HCO3在热水中分解。 (1)Ⅰ 中，加足量的铁屑除去废液中的 Fe3＋ ，该反应的离子方程式是 _______________________________________________________。 (2)Ⅱ 中，需加一定量硫酸。 运用化学平衡原理简述硫酸的作用____________________________________________________。 (3)Ⅲ 中，生成 FeCO3的离子方程式是_____________________________________________________。 若 FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是_______________________________________________________。 (4)Ⅳ 中，通过检验 SO42－ 来判断沉淀是否洗涤干净，检验 SO42－的操作是 _______________________________________________。 (5)已知煅烧 FeCO3的化学方程式是 4FeCO3＋ O22Fe2O3＋ 4CO2。 现煅烧 kg的 FeCO3，得到 kg产品。 若产品中杂质只有 FeO，则该产品中 Fe2O3的质量是 ________kg。 (摩尔质量 /gmol － 1：FeCO3 116 Fe2O3 160 FeO 72) 【 解析 】 (1)注意配平。 (2)FeSO4属强酸弱碱盐， Fe2＋ 水解，加硫酸显然是为了抑制 Fe2＋ 的水解。 (3)可分步理解： Fe2＋ ＋ HCO3－ ===FeCO3↓ ＋ H＋ ， H＋ ＋ HCO3－===H2O＋ CO2↑。 FeCO3的变化属信息方程式的书写，由 Fe(OH)3的生成确定 H2O、 O2参与反应。 (4)属较常规的设问，平时的实验基础要扎实。 (5)FeCO3中的铁元素分别转移到 Fe2O FeO中，根据铁元素守恒来解题。 设产物中 FeO、 Fe2O3的物质的量分别为 x、 y，则 72x＋106y＝ 103， x＋ 2y＝ 103 解得： x＝ 400 mol， y＝ 1 800 mol， m(Fe2O3)＝ 1 800 mol 160 10－ 3 kg/mol＝ 288 kg。