第4課時　鐵、銅重要化合物的性質(zhì)探究
[課型標(biāo)簽:實驗課　提能課]
考點一　鐵、銅化合物的制備

1.物質(zhì)制備的三大原則
(1)選擇最佳反應(yīng)途徑。
(2)選擇最佳原料。
(3)選擇適宜操作方法。
2.常見物質(zhì)制備舉例
(1)防氧化:Fe(OH)2的制備方法

①有機覆蓋層法
將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下,并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4),以防止空氣與Fe(OH)2接觸發(fā)生反應(yīng),如圖1所示。
②還原性氣體保護法
用H2將裝置內(nèi)的空氣排盡后,再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合,這樣可長時間觀察到白色沉淀,如圖2所示。
③電解法
用鐵作陽極,電解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆蓋苯(或煤油),如圖3所示。
(2)給定步驟:氯化亞銅的制備
①實驗裝置

②實驗步驟
a.加熱至50 ℃,銅絲表面產(chǎn)生無色氣泡,液面上方有紅棕色氣體產(chǎn)生;
b.通入并調(diào)節(jié)氧氣的量維持三頸瓶內(nèi)壓強不變。停止加熱,反應(yīng)繼續(xù)進行,越來越劇烈;
c.反應(yīng)停止后冷卻至室溫,待氣囊變癟。瓶內(nèi)紅棕色氣體消失時關(guān)閉K;
d.將液體(含CuC等)轉(zhuǎn)移至燒杯中用蒸餾水稀釋,產(chǎn)生白色沉淀,過濾得氯化亞銅粗品和濾液;
e.氯化亞銅粗品經(jīng)洗滌、烘干,得到氯化亞銅。
(已知:Cu2++6Cl-+Cu2CuC)
(3)工業(yè)廢料利用:綠礬(FeSO4·7H2O)的制備
①用廢鐵屑(含少量SiO2和氧化鐵)制取綠礬

從FeSO4溶液中獲得FeSO4·7H2O,需要經(jīng)過蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾、冰水洗滌、低溫干燥等操作。
其中,冰水洗滌的目的是減少晶體的溶解損耗。低溫干燥的目的是防止晶體受熱失去結(jié)晶水。以上結(jié)晶過程最好是在氮氣的環(huán)境中進行,其中N2的作用是防止綠礬在空氣中被O2氧化而變質(zhì)。
②用燒渣制備綠礬

(燒渣中主要含F(xiàn)eO、Fe2O3,還有一定量的SiO2)
試劑X可以是SO2,也可以是Fe,其目的是將溶液中Fe3+還原為Fe2+。若試劑X為SO2,其轉(zhuǎn)化原理為SO2+Fe2(SO4)3+2H2O2FeSO4+2H2SO4,若試劑X為Fe,其轉(zhuǎn)化原理為Fe+Fe2(SO4)33FeSO4,測得“還原”后溶液的pH明顯增大,其原因是Fe消耗過量的H2SO4,溶液酸性減弱。

[典例] (2019·全國Ⅰ卷)硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源,變廢為寶,在實驗室中探究采用廢鐵屑來制備硫酸鐵銨,具體流程如下:

回答下列問題:
(1)步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污,方法是?
　　　　　　　。?
(2)步驟②需要加熱的目的是　　　　　　　　　　,溫度保持80～95 ℃,采用的合適加熱方式是　　　　　　　　　　　。鐵屑中含有少量硫化物,反應(yīng)產(chǎn)生的氣體需要凈化處理,合適的裝置為　　　　　　　　　(填標(biāo)號)。?

(3)步驟③中選用足量的H2O2,理由是?
　　　　　　　　　　　　　　　。分批加入H2O2,同時為了　　　　　　　　,溶液要保持pH小于0.5。?
(4)步驟⑤的具體實驗操作有?
　　　　　　　　 　,經(jīng)干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品。
(5)采用熱重分析法測定硫酸鐵銨晶體樣品所含結(jié)晶水?dāng)?shù),將樣品加熱到150 ℃時,失掉1.5個結(jié)晶水,失重 5.6%。硫酸鐵銨晶體的化學(xué)式為　 。
解析:(1)油污在堿性條件下容易水解,所以去除廢鐵屑表面的油污,工業(yè)上常用熱的碳酸鈉溶液清洗,即堿煮水洗。
(2)用硫酸溶液處理鐵屑,加熱的目的是加快反應(yīng)速率;溫度保持80～95 ℃比較恒定且低于水的沸點,合適的加熱方式是水浴加熱(熱水浴);鐵屑中含有少量硫化物,硫化物與硫酸反應(yīng)生成硫化氫氣體,可以用氫氧化鈉溶液吸收,為了防止倒吸可以加裝倒置的漏斗,故選擇C裝置。
(3)步驟③中將硫酸亞鐵溶液氧化為硫酸鐵,選用足量的H2O2,將Fe2+氧化為Fe3+,同時得到的還原產(chǎn)物為H2O,不會引入新的雜質(zhì)。因為H2O2本身易分解,所以在加入時需分批加入,同時為了防止Fe3+水解,溶液要保持pH小于0.5。
(4)為了除去可溶性的硫酸銨、鐵離子等,需要經(jīng)過的步驟為:加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)。
(5)硫酸鐵銨的化學(xué)式為NH4Fe(SO4)2?xH2O,其相對分子質(zhì)量為266+18x,1.5個水分子的相對分子質(zhì)量為1.5×18=27,則×100%=5.6%,解得x≈12,則硫酸鐵銨的化學(xué)式為NH4Fe(SO4)2?12H2O。
答案:(1)堿煮水洗　(2)加快反應(yīng)　熱水浴　C
(3)將Fe2+全部氧化為Fe3+,不引入雜質(zhì)　防止Fe3+水解　(4)加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)
(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O
[對點精練1] 如圖所示,此裝置(后續(xù)裝置略)可用來制取和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化的顏色變化。實驗時必須使用鐵屑和6 mol·L-1的硫酸,其他試劑任選。填寫下列空白:

(1)B中盛有一定量的NaOH溶液,A中應(yīng)預(yù)先加入的藥品是　　　　。A中反應(yīng)的離子方程式是　? 　。?
(2)實驗開始時先將止水夾a　　　　(填“打開”或“關(guān)閉”)。
(3)簡述生成Fe(OH)2的操作過程:?　 。?
(4)實驗完畢,打開b處止水夾,放入一部分空氣,此時B瓶中發(fā)生的反應(yīng)為　
。
解析:Fe+2H+Fe2++H2↑,產(chǎn)生的H2將Fe2+壓入B中,Fe2++2OH-Fe(OH)2↓;因為Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3,即發(fā)生4Fe(OH)2+O2+2H2O
4Fe(OH)3。
答案:(1)鐵屑　Fe+2H+Fe2++H2↑
(2)打開
(3)待A裝置反應(yīng)一段時間后關(guān)閉止水夾a,將FeSO4溶液壓入B中進行反應(yīng)
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
[對點精練2] 實驗室中以粗銅粉(含雜質(zhì)Fe)為原料,制備銅的氯化物的流程
如下:

請按要求回答下列問題:
(1)現(xiàn)用如圖所示的實驗儀器和藥品來制備純凈、干燥的Cl2并與粗銅粉反應(yīng)(鐵架臺和加熱裝置等省略)。

①按氣流方向連接各儀器接口,正確的順序是a→　　　　→　　　　→　　　　→　　　　→　　　　→　　　　→　　　　。實驗中硬質(zhì)玻璃管加熱前要進行一步重要操作,該操作是　?　 。
②反應(yīng)時,盛放粗銅粉的硬質(zhì)玻璃管中的現(xiàn)象是?　 。
(2)上述流程中,所得固體Ⅰ需要加稀鹽酸溶解,其目的是　 ;
溶液Ⅰ可加試劑X用于調(diào)節(jié)pH以除去雜質(zhì),X最好選用下列試劑中的　　　　(填字母)。?
a.Cu b.NH3·H2O
c.CuO d.Cu2(OH)2CO3
e.H2S
(3)向溶液Ⅱ中通入一定量的SO2,加熱一段時間后生成CuCl白色沉淀,寫出該反應(yīng)的離子方程式:?　 。
解析:(1)要利用圖中所給實驗儀器和藥品來制備純凈、干燥的Cl2并與粗銅粉反應(yīng),首先要找到Cl2的發(fā)生裝置(A),然后將制得的Cl2凈化(除去HCl,用裝置C)、干燥(用裝置E),并使其與粗銅粉反應(yīng)(用裝置D),最后進行尾氣吸收(用裝置B)。①按氣流方向連接各儀器接口,正確的順序是a→d→e→h→i→f→g→b(f、g可調(diào)換順序)。實驗中硬質(zhì)玻璃管加熱前要通入一段時間的Cl2,使裝置中充滿黃綠色的氣體,以防止O2與銅粉反應(yīng)。②Cl2與Cu反應(yīng)生成棕黃色的CuCl2固體小顆粒,故盛放粗銅粉的硬質(zhì)玻璃管中的現(xiàn)象是產(chǎn)生大量棕黃色的煙。(2)題給流程中,所得固體Ⅰ是CuCl2和FeCl3的混合物,加稀鹽酸而不加水溶解,是為了防止CuCl2和FeCl3水解;向溶液Ⅰ中加入試劑X用于調(diào)節(jié)溶液的pH以除去Fe3+,故X最好是能與H+反應(yīng),但不與Cu2+反應(yīng)且不引入新雜質(zhì)的試劑,題給選項中符合要求的有CuO和 Cu2(OH)2CO3。(3)向溶液Ⅱ(CuCl2溶液)中通入一定量的SO2,加熱一段時間后生成CuCl白色沉淀,該過程中發(fā)生SO2還原Cu2+的反應(yīng),SO2被氧化為。
答案:(1)①d　e　h　i　f　g　b(f、g可調(diào)換順序)　通入一段時間的Cl2,使裝置中充滿黃綠色的氣體(排出裝置中的空氣)?、诋a(chǎn)生大量棕黃色的煙
(2)防止CuCl2和FeCl3水解　cd
(3)SO2+2H2O+2Cu2++2Cl-2CuCl↓++4H+
考點二　含鐵、銅化合物的分離與提純

1.除去CuCl2溶液中的FeCl2
(1)示例說明
已知不同金屬離子生成氫氧化物沉淀所需的pH如下表:
金屬離子
Fe3+
Cu2+
Fe2+
Ni2+
Mg2+
開始沉淀的pH
2.7
4.4
7.0
7.1
9.3
沉淀完全的pH
3.7
6.4
9.6
9.2
10.8
除雜的流程圖

(2)注意事項
①若直接調(diào)節(jié)溶液的pH,待Fe2+沉淀完全,Cu2+也已沉淀完全,不能除去Fe2+,不
可行。
②先將Fe2+氧化成Fe3+,再調(diào)溶液的pH為3.7≤pH

英語朗讀寶
相關(guān)資料 更多
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識產(chǎn)權(quán)，請掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎勵，申請 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高考專區(qū)
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊

手機號注冊
手機號碼

手機號格式錯誤

手機驗證碼 獲取驗證碼

手機驗證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個字符，數(shù)字、字母或符號

注冊即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊
手機號注冊
微信注冊

注冊成功

返回
頂部