高中化学 铁和铜讲义（必修1）（通用）

铁和铜【知识归纳】一、铁及其化合物1、 铁2、 氧化铁3、 氢氧化铁二、铜及其化合物典型例题1下列有关铁及其化合物的说法中正确的是()A赤铁矿的主要成分是Fe3O4B. 铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加过量铁粉，然后过滤DFe3与KSCN反应产生血红色沉淀解析：A中赤铁矿的主要成分是Fe2O3；B中产物应为Fe3O4和H2；D中Fe3与KSCN反应生成的是红色可溶物。答案：C2把表面有氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中，充分反应后，所得溶液中的金属离子为()AFe3和Cu2BFe2和Cu2CFe2和Fe3 DFe2解析：本题涉及的物质的性质有：CuO与盐酸的反应，Fe、Fe2O3与盐酸的反应，Fe3与Fe、Cu的反应，Fe与Cu2的反应等。表面氧化物较少，溶于盐酸后，生成的Fe3和Cu2较少，分别被Fe还原为Fe2和Cu，Cu与盐酸不反应，Fe与盐酸反应生成Fe2。答案：D3某溶液中可能存在Mg2、Fe2、Fe3，加入NaOH溶液，开始时是白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最后变成红褐色。下列结论正确的是()A一定有Fe2存在，一定没有Fe3、Mg2B一定有Fe3存在，一定没有Fe2、Mg2C一定有Fe3存在，可能有Fe2，一定没有Mg2D一定有Fe2存在，可能有Mg2，一定没有Fe3解析：因为Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时的颜色变化可掩盖其它白色沉淀，故溶液中可能含有Mg2，D正确。答案：D4下列说法正确的是()A铜的化学性质活泼，不宜用铜制作盛食品的器皿B铜的导电能力不如铝C由于Cu2有氧化性，所以用CuSO4来配制农药D因为Cu2能使蛋白质变性，所以铜盐溶液有毒解析：金属铜的化学性质比较稳定，所以使用铜器皿比较安全；铜属于重金属，铜盐有毒，因Cu2会与蛋白质作用，使蛋白质变性。答案：D5(9分)某工程师为了从腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用下列步骤：(1)请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式。_，_，_，_，_，_。(2)请写出相关反应的化学方程式。_，_，_，_。解析：从腐蚀铜的废液中回收铜。答案：(1)FeFeCl2Fe和CuHClFeCl2Cl2(2)CuCl2Fe=FeCl2CuFe2HCl=FeCl2H22FeCl3Fe=3FeCl22FeCl2Cl2=2FeCl36在一定条件下，用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉，这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6 mol/L的盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。填写下列空白：(1)实验进行时，试管A中应加入的试剂是_；烧瓶 B的作用是_；烧瓶C的作用是_；在试管D中收集得到的是_。 (2)实验时，U形管G中应加入的试剂是_；长颈漏斗H中应加入_。(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)_。(4)试管E中发生的反应的化学方程式是：_。(5)为了安全，在E管中反应发生前，在F出口处必须_；E管中反应开始后，在F的出口处应_。解析：题目给出两个看似相同的反应装置，分别完成哪个反应成为解题关键。右图有H2发生装置，左图有H2收集装置，可见铁粉与水蒸气的反应由左边装置完成，实现“引火铁”的制取由右边装置完成，这样，问题就可解决了。答案：(1)普通铁粉(铁粉)作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气)防止倒吸氢气(2)固体NaOH(或碱石灰、CaO等碱性固体干燥剂)6 mol/L 盐酸(3)A、B、E(4)Fe3O44H23Fe4H2O(5)检验氢气的纯度点燃氢气巩固训练1下列离子方程式正确的是()A铁跟FeCl3溶液反应：FeFe3=2Fe2BFe跟稀盐酸反应：2Fe6H=2Fe33H2CFeCl2溶液跟Cl2反应：Fe2Cl2=Fe32ClDFe(OH)3跟盐酸反应：Fe(OH)33H=Fe33H2O解析：A中电荷不守恒，应为：Fe2Fe3=3Fe2；B中违反反应事实，应为：Fe2H=Fe2H2；C中得失电子、电荷均不守恒，应为：2Fe2Cl2=2Fe32Cl。答案：D2要证明某溶液中不含Fe3而可能含Fe2，进行如下实验操作时，最佳顺序是()加足量氯水加足量KMnO4溶液加少量KSCN溶液A BC D解析：本题检验方法的关键是Fe3遇SCN反应显红色，而Fe2遇SCN不显红色。加入KSCN溶液不显红色证明无Fe3，再加氯水，如有Fe2可被氧化为Fe3，遇SCN反应显红色。KMnO4溶液本身呈紫色，使Fe3与SCN反应显红色的实验现象不易观察，故C正确。答案：C3将过量的Na2O2投入FeCl2溶液中，可观察到的现象是()A有白色沉淀生成 B有红褐色沉淀生成C溶液由浅绿色变为黄色 D不可能有无色气体产生解析：Na2O2能把Fe2氧化成Fe3，Na2O2又与H2O反应生成NaOH，故可生成红褐色沉淀。答案：B4向盐酸中加入铁粉，待铁粉全部溶解后，再加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液紫红色褪去的原因是()AFe有还原性BFeCl2中Fe2具有还原性CKMnO4具有还原性D盐酸有还原性解析：溶液褪色是因为Fe2具有还原性，KMnO4具有氧化性，KMnO4被Fe2还原生成无色的Mn2。答案：B5某500 mL溶液中含0.1 mol Fe2、0.2 mol Fe3，加入0.2 mol铁粉，待Fe3完全被还原后，溶液中Fe2的物质的量浓度为(假设反应前后溶液体积不变)()A0.4 mol/L B0.6 mol/LC0.8 mol/L D1.0 mol/L解析：由反应2Fe3Fe=3Fe2可知铁粉过量，0.2 mol Fe3与过量铁粉反应生成0.3 mol Fe2，故反应后Fe2共为0.4 mol，c(Fe2)0.8 mol/L。答案：C6 (1)为了检验某未知溶液是否为FeCl2溶液，采取如下实验方案加以证明：取少量该未知溶液于试管中，先通入氯气，再滴加KSCN溶液，溶液呈现血红色，则证明该未知溶液是FeCl2溶液。你认为此方案是否合理_(填“合理”或“不合理”)，若不合理，上述方案应如何改进_ (若填“合理”，则此空可不答)。(2)现向一支装有FeCl2溶液的试管中滴加氢氧化钠溶液，可观察到的现象是_；其中涉及的氧化还原反应方程式为_。(3)实验室在保存FeCl2溶液时，常向其中加入少量铁粉，原因是(用离子方程式表示)_。解析：(1)方案不合理，向溶液中通入Cl2后发生反应：2FeCl2Cl2=2FeCl3，再加KSCN，溶液呈红色不能说明原溶液中是否含有Fe2，因为原溶液中若存在Fe3，也会出现同样现象。正确做法是先加KSCN溶液，无现象，再加入新制氯水，溶液变血红色，说明原溶液有Fe2。(2)反应生成的Fe(OH)2不稳定，易被氧气氧化，从而出现白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色的现象。(3)加入少量铁粉是为了防止Fe2被氧气氧化，反应为：2Fe3Fe=3Fe2。答案：(1)不合理先加KSCN溶液，无现象，再加入氯水，溶液变成血红色，则证明原溶液有Fe2(2)出现白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)2Fe3Fe=3Fe27如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验时必须使用铁屑、6 mol/L硫酸溶液，其他试剂任选。填写下列空白：(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是_，A中反应的化学方程式为_。(2)实验开始时应先将活塞E_(填“打开”或“关闭”)，其目的是_。在C中收集到的气体主要为_。(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：_。(4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，看到的现象为_；写出有关反应的化学方程式：_。解析：Fe(OH)2属于难溶碱，制取时可根据：盐碱新盐新碱的规律，用可溶性的亚铁盐和可溶性碱反应生成。B中有NaOH溶液，还需要亚铁盐溶液，实验要求必须使用铁屑和6 mol/L的H2SO4，很显然是用于制取FeSO4，然后采用一定的方法使两者混合。由于Fe(OH)2极易被氧化，所以FeSO4和NaOH溶液反应，应在无空气的情况下进行，可以用生成的H2将系统内的空气排净。答案：(1)铁屑FeH2SO4=FeSO4H2(2)打开排除B中的空气H2(3)关闭活塞E，A中压强增大，将FeSO4溶液压入B瓶中进行反应(4)白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)38某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、0.1 mol/L FeCl3溶液，0.1 mol/L FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2、Fe3的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。(1)用所给试剂写出体现Fe2具有还原性的反应的化学方程式_。(2)设计实验方案，完成下列表格。探究内容实验方案实验现象探究Fe3具有氧化性取少量0.1 mol/L FeCl3溶液，往溶液中加入足量铁粉，再加入少量KSCN溶液。加入铁粉后，溶液颜色变为_。加入KSCN溶液后，溶液_。 (3)该兴趣小组为说明“Fe2具有氧化性”，提出了向FeCl2溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为_。(4)某反应中反应物与生成物有Fe3、Mn2、H、MnO、H2O和一种未知离子X。已知MnO在反应中得到电子，则X是_。该反应的离子方程式是_。解析：(1)在反应中Fe2作还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂，所以选用氯水，反应为2FeCl2Cl2=2FeCl3。(2)向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为2Fe3Fe=3Fe2，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2的溶液中滴加硫氰化钾溶液不变红。(3)向FeCl2的溶液中加入锌粉，离子反应为ZnFe2=FeZn2。(4)已知MnO得电子，故MnO是氧化剂，Mn2为还原产物，则题目提供的Fe3是氧化产物，故还原剂为Fe2。即X为Fe2。该反应中反应物为MnO、Fe2和H。生成物为Mn2、Fe3和H2O，n(MnO)n(Fe2)15。答案：(1)2FeCl2Cl2=2FeCl3(2)浅绿色不变色(3)Fe2Zn=Zn2Fe(4)Fe2MnO5Fe28H=Mn25Fe34H2O提升训练（一）1下列关于铁的叙述正确的是( )铁能被磁铁吸引，但纯铁易锈蚀 在人体的血红蛋白中含有铁元素 铁位于周期表中的第四周期第B族 铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧 铁与硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3 不能通过化合反应生成FeCl2和Fe(OH)3A2、将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，不会有三价铁生成的是（ ）A硫酸氯水硝酸锌溴水3、下列氯化物中，既能由金属和氯气直接参与化合制得，又能由金属和盐酸反应制得的是（ ）ACuCl2FeCl2MgCl2FeCl34、向含a g HNO3的稀溶液中，加入b g铁粉充分反应全部溶解。已知有 g HNO3被还原（还原产物为NO），则ab不可能是（ ）A213141925、下列选项中,符合右图所示关系的是（ ）A一定状况下,气体摩尔体积(y)与该气体的物质的量（x）的关系B铁在氯气中燃烧，生成FeCl3的物质的量(y)与消耗氯气的物质的量（x）的关系 C将铁在常温下放入浓硫酸中，生成气体的物质的量(y)与消耗浓硫酸的物质的量（x）的关系 DH2SO4溶液的物质的量浓度(y)与其质量分数(x) 的关系yx06、向含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3、AgNO3各0.1 mol的混合溶液中加入0.1 mol Fe，充分搅拌后Fe溶解，溶液中不存在Fe3，同时析出0.1 mol Ag。下列结论错误的是（ ）A氧化性：Zn2Cu2Fe3AgFe3的氧化性大于Cu2溶液中Cu2与Fe2的物质的量比为121 mol Fe可还原2 mol Fe37、在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是（ ）A若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2，一定不含Cu2B若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2，可能含Cu2和Fe3C若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3和Fe2，一定不含Cu2D若滤出的固体中有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2，一定不含Cu2和Fe31、B 2、A 3、C 4、A 5、6、7、8下列试剂中，不能使 Fe2转化为 Fe3+的是 ( )氯气 NaCl 溶液 KMnO4 溶液 稀硝酸 盐酸 NaNO3 溶液A9、下列各离子组能大量共存的是 ()AFe3、NH、H、SOBFe3、Br、Na、ICFe2、AlO、Na、NODFe3、HCO、NH、NO10、下列离子方程式书写正确的是（ ）A向溴化亚铁溶液中通入过量氯气：Fe2+2Br-+2Cl2=Fe3+ + Br2+ 4Cl B三氯化铁溶液跟过量氨水反应 Fe3+3NH3H2O = Fe(OH)3+3NH4+C硫化亚铁与盐酸反应 S2-+2H+=H2SD过量铁粉与稀HNO3反应：Fe+4H+NO3= Fe3+NO+2H2O11、能正确表示下列反应的离子方程式的是() A将铁粉加入稀硫酸中：2Fe6H+=2Fe3+3H2 B将磁性氧化铁溶于盐酸：Fe3O48H+=3Fe3+4H2O C将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：Fe2+4H+NO3-=Fe32H2ONO D将铜屑加入含Fe3的溶液中：2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+8、D 9、A 10、B 11、D12、铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是()AFe(OH)3 Fe(OH)2Fe2O3Fe(OH)2Fe(OH)3 Fe(OH)2Fe3O413、向一定量FeO、Fe和Fe3O4的混合物中加入100 mL 1.5 mo1L-1的盐酸，使混合物完全溶解，放出224 mL（标准状况）气体，再向反应后的溶液中加入1 mo1L-1NaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入NaOH溶液的体积最少为（ ）A90 mL100 mL150 mL200 mL14、有氧化铁和氧化铜的混合物a g，加入2 mol/L的硫酸溶液50 mL时，恰好完全溶解。若将2a g这种混合物在氢气流中加热并充分反应，冷却后剩余固体的质量为（ ）A0.8g1.6ag(2a-3.2g)(2a-1.6)g15、部分氧化的 FeCu 合金样品（氧化产物为 Fe2O3、CuO）共 5.76 g，经如下处理：下列说法正确的是（ ）A滤液 A 中的阳离子为 Fe2、Fe3、HB样品中 Fe 元素的质量为 2.24 gC样品中 CuO 的质量为 4.0 gDV89613、14、15、16、铁元素的化合价有+2、+3两种，磁铁矿的主要成分是Fe3O4，能与盐酸反应生成两种盐。（1）请用铁的+2价、+3价的氧化物形式表示Fe3O4可写成_（2）写出Fe3O4与盐酸反应的离子方程式_。（3）设计实验验证反应后溶液中含有Fe3+所用的试剂和反应的化学方程式_、_。（4）设计实验验证反应后溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+。进行实验操作的顺序有：加入足量氯水，加入足量高锰酸钾溶液，加入少量硫氰化钾溶液，选择所需要的试剂及先后的顺序是_（注意先后顺序）。（5）将反应后的溶液中Fe3+全部转化为Fe2+，最适宜的物质是选用_。（6）将反应后的溶液中Fe2+全部转化为Fe3+，选用的绿色试剂是H2O2 ，H2O2在酸性的条件下将Fe2+氧化为Fe3+，写出反应的离子方程式_。16、（1）FeOFe2O3；（2）Fe3O4+8H+=2Fe3+Fe2+4H2O（3）KSCN溶液；FeCl3+3KSCN=Fe（SCN）3+3KCl；（4）；（5）铁；（2Fe2+H2O2+2H+=2