铁、铜及其化合物

1、第 15 讲 铁、铜及其化合物,第三单元,元素及化合物,考点 1,铁、铜,1物理性质 铁是银白色金属，铜是紫红色金属，二者都具有良好的导 电性、导热性和延展性，其中铁能被磁铁吸引。,2化学性质,2,3,铁是第四周期第族元素，常见价态是_价和_价， 常温下遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化；铜是第四周期第B 族元 素，常见价态是1 价和2 价。,基础知识,与 Cl2 反应：_，现象：产生棕,色的烟；CuCl2,CuCl2，现象：通常保持红热，产生棕色的,烟，溶于水呈溶液蓝色。,2Fe3Cl2,2FeCl3,与 O2 反应：3Fe2O2 四射，生成黑色固体；2CuO2,Fe3O4，现象：剧烈燃烧，火星 2C

2、uO，现象：铜丝表面发黑。,与 S 反应：_，现象：固体保持红热，,生成黑色固体；2CuS(g) 与 I2 反应：FeI2,Cu2S，现象：铜丝表面发黑。 FeI2。,FeS,FeS,(1)与非金属单质的反应,3Fe4H2O(g),Fe3O44H2，现象：铁粉表面有黑色固,体产生，生成无色无味可燃性气体。铜通常不与水反应。 (3)与酸反应 与非氧化性酸反应：Fe2HCl=FeCl2H2，铜与非 氧化性酸不反应。,铜与氧化性酸反应：CuH2SO4(浓),CuSO4SO2,2H2O；3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O；Cu 4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O。

3、 (4)与盐溶液反应,(2)铁与水的反应,1铁在空气中形成的氧化膜能否保护内部的铁？ 答：不能，铁在空气中形成的氧化膜是疏松的。 2过量铁与氯气反应产物是什么？ 答：不论铁的量多少，与氯气反应产物都是氯化铁。 316 g Cu 与硫反应转移电子的物质的量是多少？ 答：0.25 mol。,B 项中铁发生钝化；C 项中发生反应 Fe2HCl=FeCl2H2， 使溶液质量增加，但有气体生成；D 项中 ZnSO4 与 Fe 不反应。 答案：A,A硫酸铁溶液B浓 HNO3 C盐酸D硫酸锌溶液,解析：A项中发生反应2Fe3Fe=3Fe2符合题目要求；,增加，但是没有气体产生的是(,),1常温下把铁片投入到

4、下列溶液中，铁片溶解，溶液质量,断都正确的是(,),2下表中，对陈述、的正确性及其有无因果关系的判,解析：铜表面不能形成致密氧化膜；铜和浓硫酸在常温下 反应非常缓慢，但随着反应过程中放热，反应速率会越来越快 的，所以不能用铜制容器装浓硫酸，B 错误；因为 Fe 比 Cu 活 泼，所以形成 FeCu 的原电池中，Fe 作负极，更容易被氧化 生锈，C 错误；硫酸铜晶体失去结晶水的过程是化学变化，D 错误。,答案：A,考点 2,铁、铜的氧化物,铁红,磁性氧化铁,黑色,黑色,黑色,红棕色,1写出 Fe3O4 与盐酸反应的离子方程式。,上存在或曾经存在过水。以下叙述正确的是(,),答：Fe3O48H=F

5、e22Fe34H2O,2写出 Fe2O3 与氢碘酸反应的离子方程式。,3在火星上工作的美国“勇气号”、“机遇号”探测车的 一个重要任务就是收集有关 Fe2O3 及硫酸盐的信息，以证明火星,答：Fe2O32I6H=2Fe2I23H2O,B检验从火星上带回来的红色物质是否是 Fe2O3 的操作步 骤为样品粉碎加水溶解过滤向滤液中滴加 KSCN 溶液 C分别还原 a mol Fe2O3 所需 H2、Al、CO 的物质的量之,比为 323,D明矾属硫酸盐，含结晶水，是混合物,解析：A 中铝热剂是指能发生铝热反应的物质，不单是指 Al 和 Fe2O3，铝与其他难熔金属氧化物也可称为铝热剂；B 中 Fe2

6、O3 难溶于水，故用该实验方法不能检验该红色物质是否是 Fe2O3；D 中明矾是结晶水合物，是纯净物，不是混合物。,答案：C,A铝热剂就是单指 Fe2O3 粉和铝粉的混合物,4已知酸性条件下有如下反应：2Cu+=Cu2Cu。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：,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 Cu2OD.一定有 Cu2O，可能有 Cu,解析：H2 还原 CuO 生成红色固体，可能是 Cu

7、和 Cu2O 中 的一种或两种，加入稀 H2SO4 溶液变蓝和得到红色固体，证明 原固体中含 Cu2O，而 Cu 不能证明其有无。 答案：D,考点 3,铁、铜的氢氧化物,白色,红褐色,蓝色,Fe(OH)2+,2H+=Fe2+,+2H2O,Fe(OH)3+,3H+=Fe3+,+3H2O,Cu(OH)2+,2H+=Cu2+,+2H2O,3Fe(OH)2+10H+,NO3 =3Fe3+,NO+8H2O,2Fe(OH)3,Fe2O3+3H2O,Cu(OH)2,CuO+H2O,被氧化；加稀硫酸防 Fe2+ 水解；煮,1氢氧化亚铁溶液露置于空中会发生什么反应？ 答：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(O

8、H)3。,加少量的还原铁粉防 Fe2+,沸 NaOH 溶液，赶走溶解的氧气；胶头滴管将 NaOH 溶液伸 入 FeSO4 溶液液面以下，防在滴加过程带入氧气。,2氢氧化亚铁极易被氧化，据此试回答以下几个问题： 配制 FeSO4 溶液要注意哪些方面？ 为什么要煮沸 NaOH 溶液？ 在制备氢氧化亚铁时，胶头滴管为什么要伸到液面以 下？,答：煮沸蒸馏水，赶走水中的溶解氧，配制 FeSO4 溶液，,5工业上制备氯化铜时，是将浓盐酸用蒸气加热至 80 左右，慢慢加入粗制氧化铜粉末(含杂质氧化亚铁)，充分搅拌， 使之溶解，反应如下： CuO2HCl=CuCl2H2O FeO2HCl=FeCl2H2O,是

9、( ),已知：pH9.6时，Fe2以Fe(OH)2形式完全沉淀；pH6.4,时，Cu2以Cu(OH)2的形式完全沉淀；pH在34时，Fe3以,Fe(OH)3的形式完全沉淀。除去溶液中的Fe2，可以采用的方法,答案：C,B加纯铜粉，将Fe2还原出来,C先将Fe2氧化成Fe3，再调节pH在34,D通入硫化氢，使Fe2直接沉淀,解析：根据题给信息，在调节pH由小到大的过程中，使各,离子完全沉淀的先后顺序应是Fe3、Cu2、Fe2，所以应先将,Fe2氧化为Fe3，再除去，选C。,A直接加碱，调整溶液 pH9.6,再挤出氨水。其中必须进行的操作及其正确顺序是(,),6制取 Fe(OH)2 并使之能久存，

10、可采取的操作有：加入 少量植物油；溶解 FeSO4 配成溶液；把蒸馏水加热煮沸并 密封冷却；加入少量铁屑；加入少量 CCl4；向 FeSO4 溶 液中滴入足量氨水；把盛有氨水的滴管伸入 FeSO4 溶液中后,A C,B D,解析：由于 Fe(OH)2 易被氧化，所以溶解 FeSO4 的水应煮 沸以除去其中溶解的氧气，在 FeSO4 溶液中应加入少量铁屑防,氨水的滴管伸入 FeSO4 溶液中后再挤出氨水。 答案：B,止Fe2被氧化，在其溶液中加植物油是隔绝空气，然后把盛有,Fe2+、Fe3+和Cu2+的鉴别,考点 4,1化学性质,对应的盐溶液颜色通常分别为浅绿色、黄色及蓝色(实际颜色与,Fe2、

11、Fe3和Cu2三种离子的盐溶液因水解均呈现酸性，,盐溶液的浓度有关)。Fe2的盐溶液通常表现为还原性，Fe3 的盐溶液则主要表现为较强氧化性，Cu2的盐溶液有一定的氧 化性。,2Fe2和 Fe3的鉴别,棕黄色,浅绿色,红褐色,(1) 观 察 法 ： Fe3盐 溶 液 呈 _ ， Fe2盐 溶 液 呈 _。 (2)SCN法：滴入 KSCN 或其他可溶性硫氰化物溶液，呈,_的是 Fe3溶液，不变色的是 Fe2溶液。,血红色,(3)碱液法：分别加入碱液(如氨水)，生成_沉淀的是 Fe3溶液，先生成_沉淀，又迅速转变为_，最后,变为_的是 Fe2溶液。,白色絮状,灰绿色,红褐色,(4)H2S 法：分别

12、通入 H2S 气体或加入氢硫酸，有_ 沉淀析出(或_)的是 Fe3溶液，无此现象的是 Fe2溶液。 (5)苯酚法：分别滴入苯酚溶液，溶液呈_的是 Fe3，,不变色的是 Fe2。,淡黄色,混浊,紫色,变蓝,(6)淀粉KI 法：能使淀粉碘化钾试纸_的溶液是 Fe3， 无此现象的是 Fe2。 (7)KMnO4(溴水)法：分别加入少量酸性 KMnO4 溶液(或溴 水)，能使之_的是 Fe2溶液，不能使之褪色的是 Fe3 溶液。 (8)铜片法：分别加入铜片，溶液逐渐变为_色的是 Fe3 溶液，不变色的的 Fe2溶液。 (9)此外还可利用 Na2CO3、Na2S 等鉴别。,褪色,蓝,1配制可溶性铁盐与亚铁

13、盐、铜盐的溶液应采取什么措,施？,答：因 Fe2、Fe3、Cu2易水解，且 Fe2易被空气中 的氧气氧化(要加铁粉)，故配制过程为先将它们溶解在对应的酸 中，然后加水稀释到指定的浓度。,2在 Cu2、Fe2、Fe3混合溶液中的除去 Fe2、 Fe3,杂质，采用什么方法？,答：原理是利用 Fe2、Cu2、Fe3水解完全生成沉淀 所需的 pH 范围不同。一般操作方法是先加入氧化剂，将 Fe2 氧化成 Fe3，然后加入 CuO、Cu(OH)2、CuCO3 等物质(不引 入杂质离子)，调节溶液的 pH，待 Fe3水解完全生成沉淀(此 时其他离子不水解)，过滤除去。,3用离子方程式表示可溶性铁盐能净水的

14、原理。,答：Fe33H2O,Fe(OH)3(胶体)3H。,4如何检验 Cu2？ 答：(1)观察法，含 Cu2的溶液呈蓝绿或蓝色。 (2)加 NaOH 溶液，产生蓝色絮状沉淀。 (3)加 Na2S 溶液，产生黑色沉淀，沉淀溶于稀 HNO3。,7某学生设计了如图 3151 的方法对 A 盐进行鉴定： 图 3151,AA 中一定有 Fe3+,由此分析，下列结论中，正确的是(,),BB 为 AgI 沉淀,CC 中一定有 Fe3+,DA 一定为 FeBr2 溶液,答案：C,分反应后，其结果是(,),B往溶液中滴入无色 KSCN 溶液，显红色,8将 1.12 g 铁粉加入 25 mL 2 mol/L 的氯

15、化铁溶液中，充,A铁有剩余，溶液呈浅绿色，Cl浓度基本不变,考点 5,金属的通性及合金,1金属的通性,2.金属的冶炼,3.合金,1冶炼金属镁能否用电解氧化镁的方法？,答：不能，氧化镁熔点很高，对电解池材料的要求很高， 且需要比电解氯化镁多得多的能耗，不符合工业生产的低成本 的原则。,2冶炼金属铝能否用电解氯化铝的方法？ 答：不能，熔融状态下的氯化铝不导电。,9(双选)下列说法正确的是(,),解析：铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如 2Al,Fe2O3,2FeAl2O3；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原,出来。 答案：AD,A有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂 B用电解 NaCl 溶液的

16、方法来冶炼金属钠 C可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝 D回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物,10所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔融 状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔沸点：,其中不能形成合金的是(,),ACu 和 Al CFe 和 Na,BFe 和 Cu DAl 和 Na,解析：形成合金必须满足各成分金属都要有共同的液态温 度范围(即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点但 低于它的沸点)，这样才能熔合在一起。当铁熔化时，钠已经变 成钠蒸气了，所以铁和钠不具备形成合金的条件。 答案：C,热点 1,合金,【典例 1】(2011 年广东深圳检测，双选)

17、镁铝合金质优体轻， 又不易锈蚀，已大量用于航空工业、造船工业、日用化工等领,),域。下列关于镁铝合金的性质的叙述中，正确的是( A此合金的熔点比镁和铝的熔点都高 B此合金能全部溶解于稀盐酸中 C此合金能全部溶解于氢氧化钠溶液中 D此合金的硬度比镁和铝的硬度都大,解析：合金的熔点一般情况下低于其组分金属的熔点；镁 不与氢氧化钠反应。 答案：BD,),下列有关汞合金的说法不正确的是( A汞合金的熔点比汞的低 B汞合金的强度和硬度比锡的大 C汞合金的毒性远低于汞的毒性,1汞合金是目前使用较多的补牙材料，英国新科学家 杂志发表了一篇文章，对汞合金补牙材料的安全性提出了质疑。 汞合金补牙材料中除了水银(

18、汞)外，还含有锌、锡、铜等金属。,D汞合金具有金属的特性，但性质并不是其各成分金属性 质的简单加和 解析：汞在常温下呈液态，而汞合金的熔点由题给信息知 比汞的熔点高，故选 A。 答案：A,Fe2+、Fe3+的相互转化,热点 2,(1),【典例 2】(2010 年全国卷)能正确表示下列反应的离子方,程式是(,),2下列物质反应后一定有3 价铁生成的是(,),过量的 Fe 与 Cl2 反应,Fe 与过量稀 H2SO4 反应后，,再向其中加 KNO3,Fe(NO3)2 溶液中加少量盐酸,Fe 和 Fe2O3 的混合物溶于盐酸中,A只有 C只有,B只有 D全部,酸生成 FeCl3 的反应，但题中未给出

19、反应物间相对量的关系， 若铁是足量的，则能将生成的 FeCl3 全部还原为 FeCl2。,答案：C,1(2009 年广东化学，双选)出土的锡青铜(铜锡合金)文物,常有 Cu2(OH)3Cl 覆盖在其表面。下列说法正确的是(,),A锡青铜的熔点比纯铜高 B在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用 C锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快 D生成 Cu2(OH)3Cl 覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是 化学反应过程 解析：A 项合金的熔点一般比组分金属低；D 项电化学腐 蚀过程一定是化学反应过程。 答案：BC,有(,),2(2010 年广东中山调研)将 Fe，Cu，Fe2，Fe3和 Cu2盛于同

20、一容器中充分反应，如 Fe 有剩余，则容器中只能,ACu，Fe3 CCu，Cu2，Fe,BCu，Fe2，Fe DFe2，Fe3,解析：比较氧化性：Fe2Cu2Fe3，Fe 可被 Cu2和Fe3氧化为 Fe2，Cu 可被 Fe3氧化为 Cu2，容 器内有 Fe 剩余，则容器内必然不存在 Cu2和Fe3，只有B 项符合。 答案：B,3(2011 年广东湛江模拟)下列说法正确的是(,),A在船舶的外壳上铜块可防止其发生电化学腐蚀 BMnO2、FeCl3 和 CuSO4 都可加快 H2O2 的分解速率 C FeCl3 溶液和 Fe2(SO4)3 溶液加热蒸干、灼烧都得到 Fe2O3,D用惰性电极分别电

21、解 CuCl2 溶液和 MgCl2 溶液分别得 到单质 Cu 和 Mg 解析：船体材料主要为铁，即构成 FeCu 电池，Fe 更活 泼作为负极被腐蚀，A 错误；Fe2(SO4)3 是难挥发性酸硫酸的盐， 溶液蒸干灼烧产物依然是 Fe2(SO4)3，C 错误；电解 MgCl2 的 产物是 Mg(OH)2、H2和 Cl2，D 错误。 答案：B,答案：CD,5(2011 年广东惠州调研)某同学对 Cu 的常见化合物的性,质进行实验探究，研究的问题和过程如下：,在周期表中 Cu 和 Al 位置比较接近，Al(OH)3 具有两性,Cu(OH)2 是否也有两性？,通常情况下，2 价 Fe 不如3 价 Fe

22、 稳定，1 价 Cu 一定不如2 价 Cu 稳定吗？ CuO 有氧化性，能被 H2 、CO 还原，CuO 也能被 NH3 还原吗？ () 为 探 究 问 题 ， 除 Cu(OH)2 外 必 需 选 用 的 试 剂 为 _(填序号)。,a稀 H2SO4,b浓的 NaOH,c浓氨水,()为探究问题，进行如下实验 (1)将 CuO 加热 1 000 以上完全分解成红色 Cu2O 粉末， 该反应的化学方程式为_。该反 应说明：在高温条件下，1 价 Cu 比2 价 Cu 更_(填 “稳定”或“不稳定”，下同)。,(2)向 Cu2O 中加适量稀硫酸，得到蓝色溶液和一种红色固 体，由此可知，在酸性溶液中，1

23、 价 Cu 比2 价 Cu 更_。,()为解决问题他设计了如下实验(夹持装置未画),图 3152,装置 B 中 CuO 和 NH3 反应生成铜，同时生成一种没有污 染的气体，反应化学方程式为_， 说明 CuO 能被 NH3 还原。装置 C 的作用_。,解析：()为探究 Cu(OH)2 是否有两性，需选择强酸、强 碱。 ()(1)将 CuO 加热 1 000 以上完全分解，2 价 Cu 转化 为1 价 Cu，故高温下更稳定的是1 价 Cu；(2)向 Cu2O 中加,答案：()ab,()(1)4CuO,2Cu2OO2,(2)稳定,不稳定,N2 3Cu 3H2O,充分吸收多余氨,()3CuO2NH3

24、 气，并防止倒吸,溶液中，1 价 Cu 比2 价 Cu 更不稳定。 ()CuO 与 NH3 反应生成没有污染的气体，即 N2。,适量稀硫酸，得到蓝色溶液，说明生成Cu2+由此可知，在酸性,1下列有关纯铁的描述正确的是(,),A熔点比生铁的低 B与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快 C在潮湿的空气中比生铁容易被腐蚀 D在冷的浓硫酸中可钝化 解析：生铁属于合金，其熔点比纯铁的低；生铁与盐酸反 应及生铁在潮湿空气中的腐蚀，因形成原电池，故反应速率均 比纯铁的快；常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中均发生钝化。 答案：D,2下列化合物可通过化合反应制备的是(,),Fe(OH)3,CuS,NaHCO3,F

25、eCl2 FeCl3,A全部 B除外 C除外 D除外 解析：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3；Cu和S 反 应 只 生 成 Cu2S ； Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3； 2FeCl3Fe=3FeCl2；2FeCl2Cl2=2FeCl3。 答案：B,3(双选)有 NO3、Fe2、Fe3、NH+、H2O 和 H六种 微粒，分别属于一个氧化还原反应中的反应物和生成物。下列,叙述错误的是(,),A氧化剂与还原剂的物质的量之比为 81 B还原产物为 NH4+ C若有 1 mol NO3参加还原反应，则转移 3 mol e D若把该反应设计为原电池，则负极反应为 Fe2+e= F

26、e3 解析：由化合价变化可知 Fe2被硝酸氧化为 Fe3自身被 还原为 NH4+，若有 1 mol NO3参加还原反应，电子转移 8 mol。 答案：AC,4 某研究性学习小组为了检验硫酸亚铁铵晶体中含 有 NH4+、Fe2、SO42和 H2O，设计了如下实验步骤：取少量晶 体放在试管内，用酒精灯加热试管口有液体产生，说明晶体中 含有水；将加热后剩余的晶体溶解于水，加入用盐酸酸化过 的氯化钡溶液，有白色沉淀生成，说明晶体中含有 SO42；滤 去白色沉淀，向滤液中加入过量的浓氢氧化钠溶液，加热，有 能使湿润红色石蕊试纸变蓝的气体产生，说明晶体中含有 NH4+； 向步骤的剩余液体中加入 KSCN

27、溶液，无明显变化，再加 入少量氯水，溶液变红色，说明晶体中含有亚铁离子，其中不,能达到实验目的的是(,),A,B,C,D,解析：能证明晶体中含有水；是 SO42的检验，正确； 中产生使红色石蕊试液变蓝的气体一定为 NH3，证明晶体中 有 NH4+，正确；中加入过量的浓 NaOH 溶液，则 Fe2完全 被 OH沉淀，因此不能达到实验目的，故选 D。,答案：D,5(双选)在由 Fe、FeO、Fe2O3组成的混合物中加入 100 mL 2 mol/L 的盐酸，恰好使混合物溶解，并放出 448 mL 气体(标准,情况)，此时溶液中无 Fe3离子，则下列判断正确的是(,),A混合物里三种物质反应时消耗盐

28、酸的物质的量之比为 113 B反应后所得溶液中的 Fe2与 Cl的物质的量之比为 12 C混合物里，FeO的物质的量无法确定，但 Fe比Fe2O3 的物质的量多 D混合物里，Fe2O3的物质的量无法确定，但 Fe比FeO 的物质的量多,解析：根据题意，n(HCl)0.2 mol，生成 n(H2)0.448 L/22.4,反应后再还原 H，由 Fe2Fe3=3Fe2和 Fe与H反应 放出 H2，可知 n(Fe)n(Fe2O3)；由反应后溶液中溶质全为 FeCl2 知，n(Fe2)n(Cl)12；至于混合物中 Fe、Fe2O3 及 FeO 之间量的关系，无从知道。,答案：BC,6氯化铜(CuCl22H2O)中含 FeCl2 杂质，为制得纯净氯化 铜晶体，首先将其制成水溶液，然后按下图 3158 所示操作 步骤进行提纯。 图 3158 氧化剂 X 与物质 Y 的化学式分别是(已知完全沉淀氢氧化物,所需 pH 值：Fe3为 3.7、Cu2为 6.4、Fe2为 9.6)(,),AH2O2、CuO