第第第第17171717讲讲讲讲四Fe3+Fe2+课前体验课前体验1.回答下列问题(1) Fe位于第 周期第 族，属于过渡元素，地壳中金属元素含量居第 位，常见离子有 、 。(2)写出下列反应方程式22Fe+3Cl2 2FeCl3、3Fe+2O2 Fe3O4、Fe+S FeS、3Fe+4H2O Fe3O4+4H2、Fe+2HCl FeCl2+H2、2FeCl3+Fe 3FeCl2、8HNO3(稀)+3Fe(过量) 3Fe(NO3)2+2NO+4H2O、4HNO3(稀)+Fe(不足) Fe(NO3)3+NO+2H2O。Fe分别与氯气、氧气、硫单质、水蒸气、盐酸、氯化铁溶液、稀硝酸反应：四Fe3+Fe2+课前体验课前体验1.回答下列问题(1) Fe位于第 周期第 族，属于过渡元素，地壳中金属元素含量居第 位，常见离子有 、 。(2)写出下列反应方程式2Cu分别与氯气、氧气、硫单质、浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸反应：Cu+Cl2 CuCl2、2Cu+O2 2CuO、2Cu+S Cu2S、Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O、Cu+4HNO3(浓) Cu(NO3)2+2NO2+2H2O、3Cu+8HNO3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H2O。检测铁单质、铜单质的重要反应，是重要的基础知识，学生必须牢固掌握课前体验课前体验2.下列物质不能通过化合反应得到的物质是A.CuCl2 B.FeCl2C.FeS D.CuS【解析】 Cu和S化合只能生成Cu2S。课前体验课前体验3.将铁片投入下列溶液中，铁片溶解且可使溶液的质量增加的是Na2SO4溶液 FeCl3溶液Cu(NO3)2溶液 稀硫酸A. B.C. D.【解析】Fe与FeCl3溶液反应生成氯化亚铁溶液，没有沉淀和气体生成，所以溶液质量肯定变重；铁与稀硫酸反应也使溶液质量增加。课前体验课前体验4.已知某混合金属粉末，除铝外还含有铁、铜中的一种或两种，所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合金属粉末中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂：烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙；1 mol/L硫酸、2 mol/L硝酸、2 mol/LNaOH溶液、20% KSCN溶液。完成以下实验探究过程：(1)提出假设：假设1：该混合金属粉末中除铝外还含有 元素；假设2：该混合金属粉末中除铝外还含有 元素；假设3：该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素；(2)设计实验方案基于假设3，设计出实验方案(本小题不需要作答)。(3)实验过程CuFe根据(2)的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。课前体验课前体验编号编号实验操作实验操作预期现象和结论预期现象和结论用药匙取少许样品加入试管用药匙取少许样品加入试管A中，再用滴管取过量中，再用滴管取过量NaOH溶溶液并滴加到试管液并滴加到试管A中，充分反中，充分反应后，静置，弃去上层清液，应后，静置，弃去上层清液，剩余固体备用。剩余固体备用。样品部分溶解，并有气体样品部分溶解，并有气体放出。放出。往试管往试管A的剩余固体中加过量的剩余固体中加过量稀硫酸，充分反应后，静置。稀硫酸，充分反应后，静置。取上层清液于试管取上层清液于试管B中，剩余中，剩余固体备用固体备用固体部分溶解，并有气体放固体部分溶解，并有气体放出，溶液呈浅绿色，可能含出，溶液呈浅绿色，可能含铁。铁。往试管往试管B中加入少许稀硝酸，中加入少许稀硝酸，再滴加再滴加KSCN溶液溶液溶液先变黄色，加溶液先变黄色，加KSCN后后显血红色，结合显血红色，结合可知，一可知，一定含铁。定含铁。课前体验课前体验编号编号实验操作实验操作预期现象和结论预期现象和结论往往剩余固体中加入稀硝酸，剩余固体中加入稀硝酸，再滴加再滴加NaOH溶液溶液固体溶解，有无色刺激性气固体溶解，有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色，体产生并很快变成红棕色，溶液显蓝色，加溶液显蓝色，加NaOH溶液溶液后有蓝色沉淀产生，一定含后有蓝色沉淀产生，一定含铜。铜。【解析】证明粉末中含有铁和铜，先排除干扰，加入碱将铝溶解除去；剩余粉末是铁和铜混合物，利用它们性质差异即可进一步鉴别。根据题中试剂可知必须将铁转化为铁离子，再用KSCN来检验；将铜转化为铜离子，再有NaOH检验。根据(2)的实验方案，叙述实验操作、预期现象和结论。典例精析典例精析【例例1 1】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 molL1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 D.当溶液中金属离子只有Fe3+、Cu2+时，则a与b的关系为： b80y(1-a/3)AD【评注】熟悉铁的性质、氧化还原原理，电子守恒、元素守恒原理；定量考察化学反应。典例精析典例精析【解析】 A中,滴加硫酸后,溶液中的NO3在酸性条件下,能氧化剩余的金属；B中,当金属全部溶解时,铁元素可能以Fe2+的形式存在,不一定含Fe3+,B不正确。C中,当b=0.3时,参加反应的硝酸最多为0.050.3=0.015mol,而生成的NO的物质的量为336/22.41000=0.015 mol,参加反应的硝酸的物质的量应该大于生成NO的物质的量,C不正确。D项中硝酸和金属反应,参加反应的硝酸由两方面构成,一方面作氧化剂生成NO,另外一方面体现酸性,生成硝酸盐。n(Cu)=ay mol,n(Fe)=(1a)y mol。作酸性的硝酸为2ay mol+3(1a)y mol=(3ay)mol。由电子守恒可得,生成的NO的物质的量,即被还原的硝酸的量,n(NO)=2aymol+(3ay)mol/3=(3ay)/3mol。参 加 反 应 的 硝 酸 n(HNO3)=(44ay/3)mol,所 以 有b0.05(44ay/3)mol,得b80y(1a/3)。典例精析典例精析变式变式变式变式1 1 在铁和铜的混合物中，加入一定量的稀硝酸，充分反应后剩余金属m1g,再向其中加入一定量的稀硫酸充分振荡后，剩余金属m2g，则m1与m2之间的关系是 ( )A.m1一定大于m2 B.m1可能等于m2C.m1一定等于m2 D.m1可能大于m2【解析】第一次反应后，溶液中必定生成了硝酸盐，当再加入稀硫酸后，相当于溶液中又有硝酸存在，无论是铁还是铜均能继续溶解。A NO(开始时为冷的稀HNO3)典例精析典例精析【例例2 2】铁在热的稀HNO3中反应，其主要还原产物为N2O，而在冷HNO3中反应，其主要还原产物为NO，当溶液更稀时，其主要还原产物是NH4+。请分析下图，回答有关问题。(1)假设在任一曲线段内只有一种还原产物，试配平由b点到c点时反应的化学方程式：Fe+ HNO3 Fe(NO3)3+ + H2O(2)判断从O点到a点时的还原产物，应为 。8 30 8 3 NH4NO3 9典例精析典例精析(3)a点到b点产生还原产物为，其原因是 。(4)已知到达d点时反应完全结束，此时溶液中的主要阳离子为 。分析投入金属铁的物质的量之比nc(Fe)/nd(Fe)= 。 N2O；反应为放热反应，当温度升高后，则生成N2OFe2+ (及NH4+)23【例例2 2】铁在热的稀HNO3中反应，其主要还原产物为N2O，而在冷HNO3中反应，其主要还原产物为NO，当溶液更稀时，其主要还原产物是NH4+。请分析下图，回答有关问题。典例精析典例精析【解析】图中有两条曲线，一条是溶液中H+浓度曲线，当反应进行到c点后，硝酸已经反应完全，cd段发生的反应是：Fe+2Fe(NO3)3 3Fe(NO3)2；另一条曲线是表示产生气体的示意图，反应进行到b点后气体不再增加，bc段还原产物是NH4+。反应开始时，溶液温度较低，还原产物是NO，随着反应进行，放出热量使溶液温度升高，还原产物变为N2O，最后溶液变稀，还原产物是NH4NO3。【评注】正确理解题意和看懂图中曲线表示的意义是解题基础；氧化还原方程式的配平方法也必须牢固掌握；本题的关键是cd段的反应要判断正确。典例精析典例精析 向含有0.8 mol的稀硝酸溶液中慢慢加入22.4 g的铁粉，假设反应分为两个阶段。第一阶段为Fe+HNO3 Fe(NO3)3+NO+H2O变式变式变式变式2 2(1)写出这两个阶段反应的离子方程式。(2)求这两个阶段反应中，加入铁粉的物质的量和溶液中铁元素存在的形式。(3)在图中画出溶液中Fe2+、NO3的物质的量随加入铁粉的物质的量变化的关系图像(纵坐标是溶液中离子的物质的量)。典例精析典例精析答：(1) Fe+4H+NO3 Fe3+NO+2H2O 2Fe3+Fe 3Fe2+。 (2)加入Fe粉为00.2 mol时，存在形式为Fe3+； 加入Fe粉为0.20.3 mol时，存在形式为Fe2+和Fe3+； 加Fe粉为n(Fe)0.3mol时，存在形式为Fe2+。 (3)如下图。典例精析典例精析【解析】铁与稀硝酸反应规律Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO+2H2O2Fe(NO3)3+Fe 3Fe(NO3)2实际反应过程中先发生后发生反应。根据反应可知硝酸耗尽时参加反应的铁粉为0.2 mol,生成硝酸铁0.2 mol,反应最终消耗铁粉0.1 mol。典例精析典例精析【 备 选 题 】 在 100 mL某 混 合 酸 中 ， c(HNO3)=0.4 mol/L,c(H2SO4)=0.1 mol/L,向其中加入1.92 g铜粉微热，待充分反应后，溶液中Cu2+的浓度为 （ ） A. 0.15 mol/L B. 0.30 mol/L C. 0.225 mol/L D. 无法计算C【解析】铜与稀硝酸反应后生成的硝酸铜在稀硫酸存在时，相当于还有硝酸，会继续反应，因此要依据离子方程式进行计算。反应前溶液中含有氢离子0.06 mol,硝酸根离子0.04 mol,铜物质的量为0.03 mol,据此可以判断氢离子不足，以氢离子物质的量计算溶解铜的物质的量和铜离子浓度。方法指导方法指导一、一、几种金属与酸反应规律几种金属与酸反应规律1.铁与稀硝酸反应规律Fe+4HNO3 Fe(NO3)3+NO+2H2O3Fe+8HNO3 3Fe(NO3)2+2NO+4H2O当n(Fe)/n(HNO3)1/4时，按反应进行。当n(Fe)/n(HNO3)3/8时，按反应进行。当1/4n(Fe)/n(HNO3)3/8时，则两反应都发生，且Fe、HNO3均反应完全。(1)上述反应可以认为先发生反应，若Fe有剩余则发生:Fe+2Fe(NO3)3 3Fe(NO3)2。(2)通过上述分析可以得出，无论反应按照还是进行，被还原的硝酸都是参加反应的硝酸的1/4。方法指导方法指导一、一、几种金属与酸反应规律几种金属与酸反应规律2.Cu与浓硝酸反应当一定量的浓硝酸与足量金属铜反应时，随着反应进行，硝酸浓度下降，硝酸还原产物也发生改变。3.铜与硫酸的反应铜与浓硫酸在加热时才能发生反应生成硫酸铜、二氧化硫、水。当过量铜与一定量的浓硫酸反应时，随着硫酸浓度的减小，反应将停止，溶液中还有硫酸剩余。方法指导方法指导二、二、金属的冶炼金属的冶炼1.金属冶炼的实质用还原的方法,使金属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子.Mn+ne M。方法指导方法指导二、二、金属的冶炼金属的冶炼2.金属冶炼方法金属依据其活泼性不同，采用不同的冶炼方法。使用范围使用范围举例举例电解法电解法活泼金属如活泼金属如Na、Mg、Al还原剂还原剂(Al、CO、H2)热还原热还原活泼性较活泼性较差的金属差的金属如如Fe加热法加热法很不活泼的很不活泼的金属如金属如Hg2NaCl 2Na+Cl2MgCl2 Mg+Cl22Al2O3 4Al+3O24Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2WO3+3H2 W+3H2O22HgO 2Hg+O22Ag2O 4Ag+O2A.密闭容器中CuO和C高温反应的气体产物：B.Fe在Cl2中的燃烧产物：C.AlCl3溶液中滴加NaOH后铝的存在形式：D.氨水与SO2反应后溶液中的铵盐：高考回放高考回放1.研究反应物的化学计量数与产物之间的关系时，使用类似数轴的方法可以收到的直观形象的效果。下列表达不正确的是 ( )12COCO CO2CO2n(CuO)n(C)11.5FeCl2FeCl2 FeCl3FeCl3n(Cl2)n(Fe)Al(OH)3 Al3+n(NaOH)n(AlCl3)34Al(OH)3 AlO2AlO2NH4HSO3n(NH3H2O)n(SO2)12NH4HSO3(NH4)2SO3(NH4)2SO3B铁在氯气中燃烧无论氯气是否过量均产生氯化铁，溶液中铁才能与氯化铁反应生成氯化亚铁高考回放高考回放2.(2008江苏)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+2H2O 4Fe2+O2+4H+ 4Fe3+2H2O、2Fe3+2I 2Fe2+I2 10KOH+3Cl2+2Fe(OH)3 2K2FeO4+6KCl+8H2O。红色金属是铜，加入KSCN溶液后生成红色溶液说明Y中含有Fe3+，推出E是Fe。铜不溶于稀硫酸,但是在H2O2存在下能生成硫酸铜X是硫酸亚铁溶液，但是很容易被空气中氧气氧化，取X的溶液，酸化后加入KI、淀粉溶液，变为蓝色说明X中有部分亚铁离子被氧化为铁离子高考回放高考回放2.(2008江苏)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)：(4)由E制备的E(C5H5)2的结构如右图，其中氢原子的化学环境完全相同。但早期人们却错误地认为它的结构为： 。核磁共振法能够区分这两种结构。在核磁共振氢谱中，正确的结构有 种峰，错误的结构有 种峰。13在核磁共振氢谱中，有几种氢原子就会有几种峰。正确结构只有一种氢原子，错误的结构中有3种氢原子