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高中一年级化学

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首页 高中一年级化学知识 单质铁 单质铜 金属的电化学腐蚀 试题正文
  • 填空题
    钢铁是现代工业不可缺少的材料，是工业的粮食；铁也是人体必需的微量元素，二价铁是血红蛋白输送氧的必需载体，是生命的保护神。请回答下面几道有关铁的问题
    （1）家中常用铁锅炒菜，我们常看到刷完的锅若未及时烤干，第二天会在锅中产生了一些铁锈，这是由于发生了原电池反应造成的，请写出___________作正极，正极反应式是______________________，
    ___________作负极，负极反应式是______________________。
    （2）制印刷电路时常用三氯化铁溶液作“腐蚀液”，发生反应为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，分别在下述情况下，哪些金属阳离子（不考虑阴离子）或金属单质能同时存在。
    ①反应后铁有剩余，则容器里还可能有______________________。
    ②反应后容器里含有相当量的Cu2+，则还可能有______________________。
    本题信息：2010年期末题化学填空题难度一般 来源:于丽娜
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本试题 “钢铁是现代工业不可缺少的材料，是工业的粮食；铁也是人体必需的微量元素，二价铁是血红蛋白输送氧的必需载体，是生命的保护神。请回答下面几道有关铁的问题...” 主要考查您对

单质铁

单质铜

金属的电化学腐蚀

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铁元素：

在元素周期表中的位置：铁的原子序数26，位于周期表中第四周期，第Ⅷ族。
(1)物理性质：银白色、有金属光泽，密度较大，熔点较高，硬度较小，具有导电、导热、延展性，可被磁铁吸引。
(2)化学性质：较活泼的金属，+2、+3价两种价态
①与强氧化剂反应(如：Cl2 Br2 过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如：


注：铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化，但加热可以反应，且被氧化成Fe3+
②与弱氧化剂反应(如S I2 H+ Cu2+)生成+2价铁的化合物，如：


③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)



铁的性质：

  1. 物理性质：铁是黑色金属，具有铁磁性
  2. 铁的化学性质：
     ①与强氧化剂反应(如：Cl2、 Br2 、过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如：


    注：铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化，但加热可以反应，且被氧化成Fe3+
    ②与弱氧化剂反应(如S、 I2 、H+ 、Cu2+)生成+2价铁的化合物，如：


    ③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)



铁与稀硝酸的反应：

  1. 铁少量时：
  2. 铁过量时：3Fe+8HNO3==3Fe(NO3)2+2NO+4H2O

两式可通过2Fe3++Fe==3Fe2+联系起来。


注意：

  1. 铁元素性质活泼，自然界中的铁元素几乎都是以化合态存在，只有在陨石中存在游离态的铁元素。
  2. 过量的铁与氯气反应，不会生成FeCl2，因为铁还原三价铁必须在水溶液中进行。
  3. 金属与强氧化性酸反应，不会生成H2。

化学性质：

铁元素性质活泼，有较强的还原性。


铁三角关系：


铜元素：

在元素周期表中的位置：铜的原子序数29，位于周期表中第四周期，第IB族。
(1)物理性质：有金属光泽，紫红色固体，密度较大，导电导热性能很好，具有很好的延展性，铜属于重金属、有色金属、常见金属，不能被磁铁吸引。
(2)化学性质： 铜常见的化合价为+1价和+2价
①在加热条件下，铜可与多种非金属单质反应。一般来说，遇到氧化性较弱的非金属，铜显较低化合价；遇到氧化性较强的非金属，铜显较高化合价。例如：与强氧化剂反应（如Cl2  Br2等)生成+2价铜的化合物。如：
Cu+Cl2CuCl2          2Cu+O22CuO
②铜与酸反应：铜只能被氧化性酸中的中心元素氧化。例如：

③铜与盐溶液反应：
Cu+2AgClCuCl2+2Ag



铜与铁的对比：

从金属活性顺序表：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag Pt Au可知，金属铁的金属活性比铜强，所以单质Fe可以从Cu的溶液中还原出单质来，例如： Fe+CuCl2FeCl2+Cu
即Fe的还原性强于Cu


铜与浓硫酸和稀硫酸的反应：

Cu+2H2SO4(浓）CuSO4+SO2↑+2H2O
2Cu+O2+2H2SO4(稀）2CuSO4+2H2O
注意：从金属活性顺序表：K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb （H）Cu Hg Ag Pt Au 可知，铜不能与稀硫酸发生反应，但是在有氧气和加热的条件下可以反应


铜与铜的化合物之间的转换图：




铜的制备和精炼:

(1)工业炼铜法：CuO+COCu+CO2
(2)湿法炼铜：Fe+CuSO4FeSO4+Cu
(3)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜（粗铜）：
2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣）
2Cu2S+3O22Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑
备注：粗铜中铜的的含量为99.5%-99.7%，主要含有Ag、Zn、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%-99.98%的铜，原理为用粗铜作阳极，失去电子变为Cu2+，用纯铜棒作阴极即可得精铜。


金属的腐蚀:

1．金属腐蚀的概念金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
2．金属腐蚀的实质金属原子(M)失去电子而被氧化的过程。
M-ne-==M n+

金属的电化学腐蚀:

不纯的金属或合金因发生原电池反应而造成的腐蚀。最普遍的钢铁腐蚀是：
负极：2Fe-4e-=2Fe2+
正极：O2+2H2O+4e-=4OH- （注：在少数情况下，若周围介质的酸性较强，正极的反应是：2H++2e-=H2↑）
金属的腐蚀以电化腐蚀为主.例如,钢铁生锈的主要过程为

(1)吸氧腐蚀：金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀。
①发生条件：水膜的酸性很弱或呈中性
②反应本质：形成原电池
③铁为负极，（氧化反应）；正极反应：（还原反应）
(2)析氢腐蚀：在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气，这种腐蚀叫做析氢腐蚀。
①发生条件：水膜的酸性较强
②反应本质：形成原电池
③铁为负极，（氧化反应）；正极反应：（还原反应）


钢铁的电化学腐蚀的两种类型：


金属腐蚀快慢的判断：

金属腐蚀的快慢与下列两个因素有关：
(1)与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。
(2)与金属所接触的电解质溶液的性质有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般来说，可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀> 化学腐蚀>有防护措施的腐蚀


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