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2014届高考化学一轮复习方案 第9讲 铁、铜的获取及应用课件


考 向 互 动 探 究 典 型 易 错 必 纠 教 师 备 用 习 题
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第九单元 铁、铜的获取及应用

考试说明
1.了解常见金属Fe、Cu的活动顺序。 2.了解常见金属及其重要化合物的主要性质及应用。 3.了解合金的概念及其重要应用。

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网络导图

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第九单元 铁、铜的获取及应用
考 向 互 动 探 究

铁的性质 —— 知 识 梳 理 —— 1.铁的存在及其物理性质 四 Ⅷ 铁在周期表中位于第________周期第________族;在 地壳中的含量为第________位,在自然界中主要以 四 ________存在,主要化合价有________,其中________价 化合态 +2、+3 +3 较为稳定。 纯铁具有金属的共性,如具有金属光泽和良好的延展 磁铁 性,是电和热的良导体,具有能被________吸引的特性, 纯铁有很强的抗腐蚀能力。

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探究考向一

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2.铁的化学性质 (1)与非金属反应
化学方程式

与S反应
与I2反应 与O2反应 与Cl2反应 结论

△ Fe+S=====FeS

△ Fe+I2=====FeI2
点燃 3Fe+2O2=====Fe3O4

点燃 2Fe+3Cl2=====2FeCl3
O2、Cl2 的氧化性比 S、I2 的强

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(2)与H2O蒸气反应:化学方程式为 高温 3Fe+4H2O(g)=====Fe3O4+4H2↑ _________________________________________。 (3)与酸反应 ①与非氧化性酸反应产生氢气 Fe与稀H2SO4反应的化学方程式为 ____________________________________________。 Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ ②与氧化性酸反应不生成氢气 过量Fe与稀HNO3反应的化学方程式为 ____________________________________________。 3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O 少量铁与足量稀HNO3反应的化学方程式为______ Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O ________________________________________________。
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铁遇冷的浓HNO3、浓H2SO4时表面会生成一层致密的 _______薄膜,化学上称之为________,属于________(填 氧化物 钝化 化学 “物理”或“化学”)变化。 提醒 常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中钝化的实质是强 氧化性的酸使铁的表面生成一层致密的氧化膜,阻止了内 部金属与酸继续反应。故在常温时可用铁制容器贮存或运 输浓硫酸、浓硝酸。 (4)与盐溶液反应 ①与CuSO4溶液: _________________________________________。 Fe+CuSO4===FeSO4+Cu ②与FeCl3溶液: Fe+2FeCl3===3FeCl2 _________________________________________。
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问题导思 铁元素是典型的变价金属元素, 它在化合物 中主要表现为+2 价和+3 价,请归纳总结: ①Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成+2 价铁的化合 物?写出有关反应的化学方程式或离子方程式。 ②Fe 单质通常与哪些氧化剂反应生成+3 价铁的化合 物?写出有关反应的化学方程式。

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[答案]要点提示:①Fe→Fe2+:铁与氧化性比较弱的非 金属单质(如 S、I2),非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸),不活泼 金属的盐溶液(如 CuSO4 溶液)反应, 都可实现这种转化。 如: + + + △ Fe+S=====FeS,2H +Fe===Fe2 +H2↑,Cu2 +Fe===Fe2


+Cu。 ②Fe→Fe3+:铁与强氧化剂(如 Cl2、HNO3、浓硫酸)在 点燃 一定条件下反应都会实现这种转化。例如:2Fe+3Cl2===== 2FeCl3 ,Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3 +NO↑+2H2O,2Fe △ +6H2SO4(浓)=====Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O。

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【触摸高考】 高考选项正误判断
1.[2012· 广东卷] 1 mol Fe 与足量的稀 HNO3 反应,转 移 2nA 个电子( )

[解析] × 稀 HNO3 是氧化性酸,足量的稀 HNO3 能将 铁溶解且生成 Fe3+,所以 Fe-3e-===Fe3+,则 1 mol Fe 与足 量的稀 HNO3 反应转移 3 mol 电子。
2.[2012· 重庆卷] Fe 与 S 混合加热生成 FeS2( )

[解析] × Fe 是变价金属单质,遇强氧化剂(如: HNO3、Cl2 等)生成+3 价铁,遇弱氧化剂(如 S 或 I2)生成+2 价铁,故 Fe 与 S 混合加热生成 FeS。

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3. [2012· 全国卷] 稀硫酸中加入铁粉的离子方程式为 2Fe +6H+===2Fe3++3H2↑( )

[解析] ×

铁与稀硫酸反应生成 Fe2 而不是 Fe3 。





4.[2012· 天津卷] Fe 在足量 Cl2 中燃烧生成 FeCl2 和 FeCl3( )

[解析] ×

Fe 在氯气中燃烧生成产物只有 FeCl3。

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—— 核心突破 ——
1.铁与硝酸反应时硝酸的作用及其量的确定 铁与硝酸的反应中,硝酸一部分表现氧化剂作用, 一部分表现酸性作用。作为氧化剂的硝酸可以根据氧 化还原反应中得失电子守恒的方法确定,作为酸性作 用的硝酸可以通过金属铁的物质的量确定,即铁的物 质的量与铁的价态之积。 2.分析铁与稀 HNO3 反应的关键 一是明确哪种物质过量,二是根据两种物质的量 分析讨论判断。 根据反应方程式: HNO3 过量: Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O。①
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Fe 过量时: Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2。② ①×2+②两者相加得总方程式: 3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O。 可以用数轴表示:

图 3-9-1 解题时需注意量的范围。 n(HNO3) 4 即: ① ≥1, 产物仅有 Fe(NO3)3, HNO3 n(Fe) 可能有剩余;
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n(HNO3) 8 ② ≤3,产物仅有 Fe(NO3)2,Fe 可能有剩余; n(Fe) 8 n(HNO3) 4 ③3< <1, 产物为 Fe(NO3)3 和 Fe(NO3)2, 和 HNO3 Fe n(Fe) 都反应完全。 3.铁与浓 HNO3 的反应 常温下,铁遇浓 HNO3 发生钝化。在加热条件下,二者 △ 反应生成 NO2 ,Fe+6HNO3(浓)===== Fe(NO3)3 +3NO2 ↑+ 3H2O。但随着反应的进行,硝酸变稀,就会有 NO 生成,解 这类题时要注意实际的反应过程。

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—— 典例精析 ——
例 1 a mol 的下列铁及其化合物分别与足量的稀硝酸 反应(假设还原产物只有一种),消耗硝酸的物质的量均可看 作两部分, 一部分为作氧化剂的硝酸, 另一部分为起酸作用 的(即以硝酸根离子的形式存在于反应后的溶液中维持溶液 的电中性)硝酸,下列各选项中消耗的硝酸的物质的量正确 的是(单位:mol)( ) a a ①Fe:3a+a;②Fe3O4:9a+3;③Fe(OH)2:3a+3; a ④FeSO4:a+3 A.①②③④ B.只有①② C.只有③④ D.只有①②③

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A [解析] 根据题意硝酸足量,都生成三价铁,故①、 ②、 ③、 ④中起酸作用的硝酸分别为 3a mol、 mol、 mol 9a 3a 和 a mol;①中作氧化剂的硝酸为 a mol,②、③、④中作氧 a 化剂的硝酸都是3 mol,故全部正确。 点评 规律总结:硝酸与金属的反应中,硝酸既作氧化 剂又起酸的作用, 起酸作用的硝酸的物质的量等于金属失去 电子的物质的量, 而作氧化剂的硝酸的物质的量等于生成的 氮氧化物中所含氮元素的物质的量(或根据电子守恒来求 得)。

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互动探究 写出上述反应的离子方程式?
[答案] 提示:Fe+4H +NO3 ===Fe3 +NO↑+2H2O + - + 3Fe3O4+28H +NO3 ===9Fe3 +NO↑+14H2O 3Fe(OH)2+10H++NO-===3Fe3++NO↑+8H2O 3 3Fe2++4H++NO-===3Fe3++NO↑+2H2O 3
+ - +

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考 向 互 动 探 究

变式题 在一定量的稀 HNO3 中慢慢加入铁粉,得到的 + Fe2 的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的 关系如图 3-9-2 所示。 请将正确答案的序号填在相应的横 线上。 + + + ① Fe3 ②Fe2 ③Fe 、 Fe2 ④Fe2+、Fe3+ (1)AB 段铁元素以________形 式存在。 (2)BC 段铁元素以________形 式存在。 (3)CD 段铁元素以________形 式存在。
[答案] (1)① (2)④ (3)③
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探究考向二

离子反应和离子方程式 —— 知 识 梳 理 ——

铁的氧化物与氢氧化物 1.铁的三种氧化物
名称 俗名 颜色 铁的 价态 与盐酸 的反应 与 CO 的反应 氧化亚铁 氧化铁 铁红 红棕 ______色 +3
Fe2O3+6HCl= 2FeCl3+3H2O
Fe2O3+3CO

四氧化三铁

黑 ______色
+2
FeO+2HCl= FeCl2+H2O

磁性氧化铁 黑 ______色
+2、+3
Fe3O4 +8HCl=FeCl2 +2FeCl3+4H2O Fe3O4+4CO 高温 =====3Fe+4CO2

FeO+CO

高温 高温 =====Fe+CO2 =====2Fe+3CO2

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2.铁的两种氢氧化物
化学式 色态 与非氧化 性酸(稀盐 酸)反应 受热分解 可溶性亚铁盐与碱溶液反 制法 应 Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓ 二者的关 系 Fe(OH)2 Fe(OH)3

白色固体
Fe(OH)2 +2H =Fe2 +2H2O
+ +

红褐色固体
Fe(OH)3 +3H =Fe3 + +3H2O
△ 2Fe(OH)3=====Fe2O3+3H2O 可溶性铁盐与碱溶液反应


Fe3 +3OH ===Fe(OH)3↓ _________________________





空气中,Fe(OH)2 能够迅速地被氧气氧化成_______,现象 Fe(OH)3 是 白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色 ________________________________________________

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 反应方程式为_________________________________

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问题导思 FeO、 2O3 分别与 HI 溶液反应, Fe 原理相同吗? 请写出反应离子方程式?
[答案] 要点提示: 不相同。 2O3 中含有氧化性离子 Fe3 Fe + - + + 与 I 发生氧化还原反应,FeO+2H ===Fe2 +H2O、Fe2O3 + - + +6H +2I ===2Fe2 +I2+3H2O。

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【触摸高考】 高考选项正误判断
1 . [2012·江 苏 卷 ] 在 给 定 条 件 下 能 实 现 △ Fe2O3HCl(aq)FeCl3(aq)――→无水 FeCl3 ( ――→ )
[解析] × FeCl3 溶 液 在 加 热 时 , Fe3 + 水 解 生 成 Fe(OH)3,进而分解生成 Fe2O3,得不到无水 FeCl3。
2.[2012· 浙江卷] 酸性 CuCl2 溶液中含有少量的 FeCl3,为得 到纯净的 CuCl2·2H2O 晶体,加入 Cu(OH)2 或 Cu2(OH)2CO3,调至 + pH=4,使溶液中的 Fe3 转化为 Fe(OH)3 沉淀,过滤后,将所得滤 液低温蒸发、浓缩结晶,可得到 CuCl2·2H2O 晶体( )

[解析] √ 由于 Fe3 水解能力较强,当 pH>4 时,Fe3 + 即可形成 Fe(OH)3 沉淀, Cu(OH)2 或 Cu2(OH)2CO3 促进水 加 解,且不引入新杂质,固体物质用量易控制。
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—— 核心突破 ——
纯净 Fe(OH)2 的制取 1.实验室制备纯净的 Fe(OH)2 的注意事项: 有关 Fe(OH)2 的制备方法,实际上只能观察到瞬间的 Fe(OH)2 白色沉淀(几乎分辨不出来)。要想较长时间观察到 白色沉淀的生成,关键是怎样降低反应体系中氧气的存在 量和操作过程中氧气的引入量。常采用的方法有: (1)采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2+易被空气中的氧气 + 氧化成 Fe3 ); (2)将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气); (3)将碱直接加到亚铁盐溶液的底部[使 Fe(OH)2 与空气 隔离];

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(4)在亚铁盐溶液液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水 小,而又不溶于水的有机溶剂)。 2.实验创新 方案Ⅰ:装置如图 3-9-3 所示。 在试管中加入适量的 5% FeSO4 溶液,并覆盖一层苯,再用 长滴管注入不含 O2 的 1 mol· -1 NaOH 溶 L 液。由于苯的液封作用,防止生成的 Fe(OH)2 被氧化,因而可较长时间观察到 白色 Fe(OH)2 沉淀。

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方案Ⅱ:装置如图 3-9-4 所示。 实验时, 先打开活塞 K, 再将分液漏斗的旋塞和弹簧夹打 开,稀 H2SO4 与铁粉作用,用产生的 H2 排出装置中的空气; 然后关闭 K,使生成的 H2 将试管中的 FeSO4 溶液压入 NaOH 溶液中, 则可较长时间观察到生成 的白色 Fe(OH)2 沉淀。 若拔去广口 瓶上的橡皮塞, 则白色沉淀迅速变 成灰绿色,最后变成红褐色。

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方案Ⅲ:装置如图 3-9-5 所示。 以铁做阳极, 石墨棒做阴极, 电解液可以是 NaCl 溶液、 NaOH 溶液等。 形管中加入植物油的目的是隔绝空气。 U 电 解一段时间后可以看到 U 形管中有白色 Fe(OH)2 沉淀生成, 此时将电源反接, 则会看到白色沉淀迅 速变为灰绿色,最后变成红褐色。

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—— 典例精析 ——
例 2 如图 3-9-6 所示为制备氢氧化亚铁的改进实验。 (1)按如图所示组装仪器,向一支 小的具支试管中加入 2 mL 左右的稀 盐酸,再加入 2 mL 左右的煤油,玻 璃管下端粘住钠粒(用滤纸吸干表面 煤油,切去氧化层)。 (2)将铁丝浸入盐酸, 反应放出氢 气,一段时间后,向上提拉铁丝,使 铁丝脱离液面。并关闭弹簧夹;用另 一根细铁丝沿玻璃管内将钠粒捣入 液体中。

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考 向 互 动 探 究

请回答下列问题: (1) 写 出 该 实 验 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 : _________________________。 (2) 如 何 检 验 试 管 内 空 气 已 排 尽 ( 回 答 具 体 操 作 ) ? _______________________________。 (3) 捣 入 钠 粒 后 , 预 测 具 支 试 管 中 的 现 象 : _____________________。 (4)已知钠粒的质量约 0.05 g,实验室现有以下两种不同 浓度的盐酸,你选择(填“A”或“B”)________。 - - A.1.1 mol·L 1 B.10 mol·L 1

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(1)Fe + 2HCl===FeCl2 + H2 ↑ , 2Na + 2H2O + FeCl2===Fe(OH)2 ↓+2NaCl+H2 ↑(也可写成 3 个:Fe+ 2HCl===FeCl2 + H2 ↑ , 2Na + 2H2O===2NaOH + H2 ↑ , 2NaOH+FeCl2===Fe(OH)2↓+2NaCl) (2)在具支试管的出口处用向下排空气法收集满一小试 管气体,用拇指堵住管口,移向酒精灯火焰,放开拇指,若 听到“噗”的一声,则说明空气已排尽 (3)钠不停地在煤油与稀盐酸界面处上下跳动,并有气 泡产生,下层液体中很快有白色沉淀出现 (4)A [解析] 铁丝浸入盐酸,反应放出氢气,试管中的空气 被赶出, 形成还原性氛围, 关闭弹簧夹便形成了一个封闭体 系,钠粒捣入液体,发生反应 2Na+2H2O===2NaOH+H2 ↑, 与铁丝和盐酸反应产生的 FeCl2 反应从而生成 Fe(OH)2。
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变 式 题 下 列 各 图 示 中 , ________ 能 较 长 时 间 看 到 Fe(OH)2 白色沉淀。

图 3-9-7
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ABD [解析] C 由于液面上方没有采取隔离措施,因此只能看到 白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。

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? 探究考向三 的检验)

“铁三角”的转化关系(涉及Fe2+、Fe3+ —— 知 识 梳 理 ——

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1.Fe→Fe3 和 Fe2 →Fe3 需要强的氧化剂。如 O2、 + Cl2、Br2、HNO3(浓、稀)、H2SO4(浓)、KMnO4(H )溶液 等。请写方程式: 点燃 2Fe+3Cl2=====2FeCl3 铁与氯气:___________________________________ Fe+4HNO3(稀)=Fe(NO3)3+NO↑+2H 铁与过量稀硝酸:_____________________________ 2O 2FeCl2+Cl2===2FeCl3 氯化亚铁溶液与氯气:________________________ 2. Fe→Fe2+需要较弱的氧化剂, S、 2+(CuSO4)、 如 Cu + H (稀 H2SO4、盐酸)等。 Fe+CuSO4===FeSO4+Cu Fe+2HCl===FeCl2+H2↑







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注意 Fe 与 O2、H2O 的反应方程式: 点燃 3Fe+2O2=====Fe3O4 ________________________________; 高温 3Fe+4H2O(g)=====Fe3O4+4H2 ________________________________ 1 Fe3O4 的组成可以看做是 FeO· 2O3 ,其中有 3 是 Fe 2 + Fe3+ Fe2 ________、3是________。 3.Fe2+→Fe,在金属活动性顺序表中排在 Fe 前的 + 金属,如 Zn、Al 等,可以将 Fe2 还原成 Fe。Zn+ FeSO4===ZnSO4+Fe。 注意:K、Ca、Na 等活泼金属,由于它们在水溶液 中不能存在, 所以不能作为还原剂来完成 Fe2+→Fe 的转 化。

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4 . Fe3 → Fe2 需 要 较 强 的 还 原 剂 。 如 - - - Fe、Zn、H2S(S2 )、KI(I )、Na2SO3(SO2 ) _____________________________________等, 虽不是强 Cu 3 + 的还原剂,但因 Fe3 具有较强的氧化性,可被 Cu 还原成 Fe2+。 CuCl2+2FeCl 2 1 ____Cu+____FeCl3===__________ 2 2FeCl2+S↓+2HCl ____H2S+____FeCl3===_________ 1 2 ____KI+____FeCl3===___________ 2 2 2FeCl2+I2+2KCl 5.Fe3+→Fe 常发生在金属的热还原反应中。如高温下 用 CO 还原铁矿石中的铁。 高温 3 =====2Fe+3CO2 1 ___Fe2O3+____CO________________ 铝热剂反应也是这种转化的实例。 高温 =====Al2O3+2Fe 2 如:____Fe2O3+____Al_____________________ 1





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问题导思 亚铁盐、铁盐在保存时,应注意什么问题? 为什么?
[答案] 要点提示:Fe2 具有氧化性和还原性,但主要表 现还原性;Fe3+具有较强的氧化性,与 S2-、I-、SO2-等能 3 发生氧化还原反应。亚铁盐的存放方法:加入少量铁屑以防 + + + 止 Fe2 被氧化同时加相应酸,以防 Fe2 水解。Fe3 是典型的 弱碱阳离子,与 CO2-、AlO-等在溶液中发生水解相互促进 3 2 反应。铁盐溶液的存放方法:加入少量相应的酸溶液以防止 Fe3+水解。


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【触摸高考】 高考选项正误判断
1. [2012· 江苏卷] 在 0.1 mol· -1 FeCl3 溶液: +、 +、 L K NH4 I-、SCN-一定能大量共存( )
[解析] × Fe3 会氧化 I , 且与 SCN 会形成配合物。
+ - -

2.[2012· 广东卷] 因为 Fe3+有氧化性,所以 FeCl3 溶液 可用于回收废旧电路板中的铜( )

[答案] √

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3. [2011· 上海卷] 高铁酸钾( K2FeO4)是一种新型的自来 水处理剂,它的性质和作用是有强还原性,可消毒杀菌,氧 化产物能吸附水中杂质( )

[解析] × 有强氧化性,可消毒杀菌,还原产物 Fe3 水解生成 Fe(OH)3 胶体,具有吸附作用,能吸附水中杂质。



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—— 核心突破 ——
1.检验 Fe2+、Fe3+的常用方法 (1)溶液颜色 含有 Fe2+的溶液显浅绿色,含有 Fe3+的溶液显黄 色。 (2)用 KSCN 溶液和氯水

②有关反应: + - Fe3 +3SCN ===Fe(SCN)3(血红色), + + - 2Fe2 +Cl2===2Fe3 +2Cl 。
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(3)用 NaOH 溶液 ①流程: 加NaOH 2+ 溶液 ?→白色沉淀→灰绿色→红褐色→Fe ? 溶液 3+ ? ?→红褐色沉淀→Fe ②有关反应: Fe3++3OH-===Fe(OH) 3↓(红褐色), + - Fe2 +2OH ===Fe(OH)2↓(白色沉淀), 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。 ③淀粉-KI 法 滴在淀粉-KI
?→变蓝色→Fe3+ 试纸上—? ? →无明显现象→Fe2+ ?

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④KMnO4 溶液法 加入少量酸性 ⑤铜片法
?→溶液变蓝→Fe3+ 插入铜片—? 2+ ? ?→无明显现象→Fe ?→紫色褪去→Fe2+ KMnO4 溶液—? + ? →紫色不褪去→Fe3 ?

2.铁三角转化关系的常见应用 (1)判断离子共存 Fe3+与 I-,Fe2+与 NO-(H+)、ClO-、MnO-(H+)在溶液 3 4 中因发生氧化还原反应不能大量共存。

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(2)盐溶液的配制与保存 + + ①Fe2 的盐溶液:加少量铁粉,防止 Fe2 被氧化;加少 量相应的酸,防止 Fe2+水解。 ②Fe3+的盐溶液:加少量相应酸防止 Fe3+水解。 (3)制备无水 FeCl3 FeCl3· 2OHCl气流中FeCl3+6H2O。 MgCl2· 2O 6H ===== (从 6H △ 中提取 MgCl2,原理相同) (4)相关除杂 + + ①Fe2 (Fe3 ):加足量铁粉充分搅拌过滤。 ②FeCl3(FeCl2):加氯水或双氧水。 ③FeCl2(CuCl2):加过量 Fe 粉,充分反应,过滤。

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④Cu2 (Fe2 ):





提醒 FeCl3 溶液还可以与许多试剂反应出现特殊现象, + 可作为鉴别 Fe3 的依据。 ①向 FeCl3 溶液中加入过量 Fe 粉,溶液变浅绿色; ②将饱和 FeCl3 溶液滴入沸水中,生成红褐色 Fe(OH)3 胶体。

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—— 典例精析 ——
例 3 某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制 作印刷电路板的腐蚀剂,并回收铜。探究过程如下: 请回答下列问题:

(1)步骤①中先加入热的 Na2CO3 溶液除油污, 操作甲的 名称是________。

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(2)步骤②中, 除发生反应 Fe+2HCl===FeCl2+H2↑外, 其他可能反应的离子方程式为__________________。 (3)溶液 C 的颜色是________,溶液 D 中可能含有的金 属阳离子有________。 (4)可以验证溶液 B 中是否含有 Fe2 + 的一种试剂是 ________(填选项序号)。 a.稀硫酸 b.铁 c.硫氰化钾 d.酸性高锰酸钾溶液 (5)操作乙的名称是________,步骤⑤产生金属铜的化 学方程式为____________。

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(1)过滤 (2)Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+===3Fe2+ + + + (3)棕黄色 Fe2 、Cu2 、Fe3 (4)d 电解 (5)电解 CuCl2=====Cu+Cl2↑ [解析] (1)用热的 Na2CO3 溶液除去废铁屑上的油污后, 将两 者分离的方法是过滤。 (2)由于铁锈的主要成分是 Fe2O3, 还发生反应的离子方程式 + + + + 可能有:Fe2O3+6H ===2Fe3 +3H2O、Fe+2Fe3 ===3Fe2 。

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(3)由 B→C 发生的反应为:2FeCl2+Cl2===2FeCl3,FeCl3 溶液呈棕黄色。向 FeCl3 溶液中加入印刷电路铜板,发生的反应 为:2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,若 Cu 不足量,则溶液 D 中 可能含有的金属阳离子有 Fe2+、Cu2+、Fe3+;若 Cu 足量,则溶 液 D 中可能含有的金属阳离子有 Fe2+、Cu2+,所以溶液 D 中可 能含有的金属阳离子有 Fe2+、Cu2+、Fe3+。 (4)由于 Fe2+具有较强的还原性,能使酸性高锰酸钾溶液褪 + 色,所以可用酸性高锰酸钾溶液验证溶液 B 中是否含有 Fe2 。 (5)由“D→E+氯气+铜”知,操作乙是电解过程,反应产生金 电解 属铜的化学方程式:CuCl2=====Cu+Cl2↑。

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互动探究 过滤所需的主要玻璃仪器有哪些?

[答案] 提示:过滤操作所需的主要玻璃仪器有:普通漏斗、 玻璃棒、烧杯。

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第九单元 铁、铜的获取及应用
考 向 互 动 探 究

变式题 在氯化铁、 氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁 粉,待反应结束,所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引,则反 应后溶液中存在较多的阳离子是( ) + A.Cu2 + B.Fe3 C.Fe2+ D.H+
C [解析] 反应所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引, 证明 铁粉过量,因而可推知 H+、Cu2+、Fe3+均完全反应。其中 Fe 被氧化为 Fe2+;而 H+、Cu2+、Fe3+分别被还原为 H2、Cu、Fe2 + ,所以溶液中 Fe2+最多。

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? 探究考向四

铜及其化合物 —— 知 识 梳 理 ——

1.单质铜 紫红 (1)物理性质:__________色固体,具有良好的延展 电 性、导________性和导________性。 热 (2)化学性质
反应物质 化学方程式

非 金 属

O2
Cl2

2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH) ①潮湿的空气______________________________ 2CO3 绿 (________固体) △ 2Cu+O2=====2CuO ①在空气中加热______________________________ 黑 (________固体)
点燃 Cu+Cl2=====CuCl2 △ 2Cu+S=====Cu2S
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S

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反应物质 浓 H2SO4 氧 化 性 酸 浓 HNO3

化学方程式

△ Cu+2H2SO4(浓)===== CuSO4 +SO2 ↑ +2H2O Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑ +2H2O
+4H2O

稀 HNO3 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑ AgNO3

盐 FeCl3

Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag

Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2

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2.氧化铜和氧化亚铜
名称 颜色 与酸反 + 应(H ) 与 H2 反应 与C 反应 转化 关系 氧化铜 氧化亚铜

黑色


砖红色
Cu2O+2H =Cu2 +Cu +H2O
+ +

CuO+2H == Cu2++H2O △ △ Cu2O+H2===== CuO+H2===== 2Cu+H2O Cu+H2O △ △ 2CuO + C ===== 2Cu2O + C ===== 2Cu+CO2↑ 4Cu+CO2↑ 高温 4CuO=====2Cu2O+O2↑

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3.氢氧化铜 蓝 (1)物理性质:________色________溶于水的固体。 不 弱碱 (2)化学性质:Cu(OH)2 属于________,能与________ 酸 反应生成盐和水。 4.胆矾 胆 矾 的 化 学 式 : ___________ , 俗 称 蓝 矾 、 胆 矾 。 CuSO4· 2O 5H 白 ________色晶体,受热分解失水转化成________色粉末。 蓝 △ CuSO4·5H2O=====CuSO4+5H 反应的化学方程式为___________________________。 2O 无水 CuSO4 为白色粉末,遇水变蓝色(生成 CuSO4·5H2O), 可作为________的检验依据,也可作干燥剂。 水 5 . 碱 式 碳 酸 铜 的 化 学 式 :Cu2(OH)2CO3 , 俗 名 : ____________ ________,绿色固体。 铜绿

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问题导思

某研究小组用废铜粉制取胆矾,设计了如

下几个实验方案: 加水 蒸发 (1)Cu 浓H2SO4 CuSO4 ――→ 硫 酸 铜 溶 液 ――→ ――→ 加热 稀释 结晶 CuSO4〃5H2O。 O2 蒸发 (2)Cu ――→ CuO 稀H2SO4 硫 酸 铜 溶 液 ――→ ――→ 灼烧 结晶 CuSO4〃5H2O。
? Cu ?稀硫酸 蒸发结晶 (3) 5H ? ――→ 硫酸铜溶液 ――→ CuSO4〃 2O。 热空气?

对三个方案进行评价,你认为最好的是哪个方案?

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[答案] 提示:方案(1)产生污染性气体,且消耗硫酸较 多。 方案(2):消耗能量较多,且步骤复杂。 方案(3): 不产生污染性气体, 原料利用率高, 节约能源。 因而方案(3)更经济合理。

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【触摸高考】 高考选项正误判断
1.[2012· 重庆卷] 过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮 生成( )
[答案] √
2.[2011· 山东卷] Cu 单质放置在空气中生成氧化物, 且其氧化物为碱性氧化物( )

[解析] ×

Cu 放置在空气中生成 Cu2(OH)2CO3。

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—— 核心突破 ——

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提醒 Cu 与 Cl2 和 S 反应的产物中铜元素的化合价不 同。 点燃 △ Cu+Cl2=====CuCl2、2Cu+S=====Cu2S 2.含铜元素的化合物的颜色 (1)CuSO4·5H2O(蓝矾、胆矾)——蓝色; (2)CuSO4(粉末)——白色; (3)CuO——黑色; (4)Cu2O——砖红色; (5)Cu2(OH)2CO3(铜绿)——绿色; (6)Cu(OH)2——蓝色。

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—— 典例精析 ——
例 4 铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常 见的铜矿石有:黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿 (Cu2S)、孔雀石[CuCO3 ·Cu(OH)2]。下列说法不正确的是 ( ) A.可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿 B.硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂 C.工业上常采用电解法制取粗铜 D.在上述几种含铜化合物中,铜的质量分数最高的是 Cu2S

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C [解析] 铜绿的主要成分为 Cu2(OH)2CO3, 能与稀盐酸反 应,故 A 正确。硫酸铜属于重金属盐,能使蛋白质变性,故可 用作游泳池的消毒剂,故 B 正确。工业上常用热还原法制取粗 铜,然后通过电解的方法制取精铜,故 C 错误。比较这几种含 铜化合物的化学式可知 Cu2S 中铜的质量分数最高,故 D 正确。 点评 规律总结: 用电解法冶炼的是较活泼的金属。如钾、 钠、镁、铝等。

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变式题 已知酸性条件下有如下反应: 2Cu ===Cu2 + Cu。由于反应温度不同,用氢气还原氧化铜时,可能产生 Cu 或 Cu2O,两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原 氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证, 实验操作和实验 现象记录如下:
加入 试剂 实验 现象 稀硫酸 红色固体和 蓝色溶液 浓硫酸 加热 无色气体 稀硝酸 无色气体和 蓝色溶液 浓硝酸 红棕色气体和 蓝色溶液





由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是( A.Cu B.Cu2O C.一定有 Cu,可能有 Cu2O D.一定有 Cu2O,可能有 Cu

)

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D [解析] 本题考查铜及其化合物的主要性质。 若产物只 有 Cu,与稀 H2SO4 作用不会得到蓝色溶液;若只有 Cu2O 符 合各实验现象,若 Cu2O 中含有 Cu 也符合各现象。

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? 易错7


不能有效排除干扰因素,忽视隐含条件
2H +Fe(OH)2。若在此溶液中加 )


例 [2012· 吉林模拟] 浅绿色的 Fe(NO3)2 溶液中存在如 下平衡:Fe2 +2H2O
典 型 易 错 必 纠

入盐酸,则溶液的颜色变化为( A.绿色变深 B.浅绿色变得更浅 C.变黄 D.无明显变化

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典 型 易 错 必 纠

[试答] ________ + [警示] 本题中的干扰因素是 Fe2 的水解平衡,若不能 + 排除干扰因素,加入盐酸后,只考虑 c(H )增大使其平衡向 - 左移动,而忽视了 NO3 在酸性条件下的强氧化性,易错选 A。 。

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C [解析] 因为“加入盐酸”溶液呈酸性, “Fe(NO3)2 溶液”中硝酸根离子在酸性条件下具有很强的氧化性,所以 亚铁离子被氧化成铁离子。
典 型 易 错 必 纠

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典 型 易 错 必 纠

提升 化学中常见类似的隐含条件还有:在酸性条件下 NO-、ClO-等具有强氧化性,浓硝酸或浓硫酸能使铁,铝 3 钝化,任何溶液都呈电中性,物质具有一定的溶解性,反应 过程中反应物浓度的变化对反应的影响, 化学反应的先后顺 序,反应的可逆性以及可逆反应的特点等等。

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[2012· 厦门模拟] 某研究性学习小组请你参与“研究铁 与水反应所得固体物质的成分、性质及再利用”实验探究,并 共同解答下列问题: 【探究一】 设计如图所示装置进行 “铁与水反应” 的实验。

教 师 备 用 习 题
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(1) 硬 质 玻 璃 管 B 中 发 生 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ___________________。 (2)反应前 A 中投放碎瓷片的目的___________。 (3)装置 E 中的现象是____________。 【探究二】 设计如下实验方案确定反应后硬质玻璃管中黑 色固体的成分。 (4)待硬质玻璃管 B 冷却后,取少许其中的固体物质溶于 ________后,将所得溶液分成两份。 (5)一份滴加几滴 KSCN 溶液。若溶液变红色,推断硬质 玻璃管 B 中固体物质的成分(选填序号,下同)为________;若 溶液未变红色,推断硬质玻璃管 B 中固体物质的成分为 ________。 ①一定有 Fe3O4 ②一定有 Fe ③只有 Fe3O4 ④只有 Fe
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教 师 备 用 习 题

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(6)另一份用________(填仪器名称)加入____________, 可 + 以证明溶液中存在 Fe2 。 【探究三】设计如下流程测定反应后硬质玻璃管 B 中固 体含铁元素的质量分数。 固体 稀盐酸 淡黄色 试剂a 淡红色 新制氯水 深红色 ――→ ――→ ――→ 28.8 g 溶液 溶液 溶液 过量试剂b――→――→ 红棕色固 ――→ 过滤 强热 体32 g
教 师 备 用 习 题

(7)试剂 b 的化学式是________。 (8)计算反应后 B 装置中铁元素的质量分数为________。

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高温 [答案] (1)3Fe+4H2O(g)=====Fe3O4+4H2 (2)防止暴沸 (3)黑色固体变红,右端管壁有水珠 (4)稀硫酸 (5)① ② (6)胶头滴管 酸性 KMnO4 溶液,溶液褪色 (7)NaOH (8)77.8% [解析] 【探究一】(1)Fe 与水反应的化学方程式为: 高温 3Fe+4H2O(g)=====Fe3O4+4H2。 (2)碎瓷片的作用是防止暴沸。
教 师 备 用 习 题

△ (3)装置 E 中发生反应:H2+CuO=====Cu+H2O,现象是:黑色 固体变红,右端管壁有水珠。

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【探究二】在验证反应后黑色固体的成分时,检验 Fe3+,最佳 试剂为 KSCN 溶液; 在确定存在 Fe3+时, 检验 Fe2+, 可用酸性 KMnO4 溶液。由于酸性 KMnO4 溶液与盐酸发生反应,所以在溶解反应后的 黑色固体时,不能用盐酸,也不能用硝酸(因为 HNO3 可氧化 Fe2+), 可用稀硫酸。 【探究三】 由“红棕色固体”知, 该物质为 Fe2O3, FeCl3NaOH, 则 过滤 强热 FFe(OH)3 和 NaCl 及过量 NaOH 溶液――→ Fe(OH)3 沉淀――→ Fe2O3,所以试剂 b 为 NaOH 溶液。m(Fe2O3)=32 g,则 n(Fe2O3)=0.2 mol,则 n(Fe)=0.4 mol,则反应后 B 装置中铁元素的质量分数为: 0.4 mol×56 g·mol-1 ×100%≈77.8%。 28.8 g

教 师 备 用 习 题

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