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1、学案9 铁、铜及其氧化物,判断下列说法的正确与否，在正确的后面画“”，在错误的后面画“”。 1.铁位于元素周期表中第四周期第B族 ( ) 2.红热的铁与水蒸气反应生成三氧化二铁和氧气 ( ) 3.铁与硫粉共热，只要硫粉过量，就会制出Fe2S3 ( ) 4.过量的铁在加热时与氯气反应，生成氯化亚铁 ( ) 5.铁与强氧化剂硝酸反应的产物为硝酸铁 ( ) 6.铆在铜板上的铁钉在潮湿的空气中不容易生锈 ( ) 7.用磁铁矿炼铁，1 mol Fe3O4被CO还原成Fe，转移 9 mol e- ( ),8.与相同浓度的盐酸反应，生成氢气的速率：纯铁生 铁 ( ) 9.铁在空气中生锈的原因是其与氧气生成的
2、氧化物疏松的缘 故 ( ) 10.Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同 ( ) 11.Cu在空气中被腐蚀生成铜的氧化物 ( ) 12.Cu(OH)2没有氧化性 ( ) 13.1 mol Cu反应转移电子的物质的量是2 mol ( ),考点1 铁及其氧化物 *自主梳理* 一、铁 1.物理性质 铁是色金属，熔沸点，抗腐蚀性强，能被磁铁吸引，具有金属的一般物理性质。,银白,较高,2.化学性质,2FeCl3+Fe=3FeCl2,Fe2O3,3Fe+4H2O（g）=Fe3O4+4H2,高温,3.Fe、Fe2O3的混合物中加入盐酸发生的离子方程式是 Fe3O4与盐酸发生反应的离子方程式是。,Fe3O4
3、+8H+=Fe2+2Fe3+4H2O,Fe+2H+=2Fe2+H2,FeO3+6H+=2Fe3+3H2O, Fe+2Fe3+=3Fe2+,1.铁的性质及不同价态间的转化 铁是常见的还原剂，在参与化学反应时，一般可失去2e-或3e-而变成Fe2+或Fe3+。铁元素的原子在反应中，当遇弱氧化剂（如S、H+、Cu2+、I2等）时，铁只能失去最外层的两个电子，而生成+2价铁的化合物，当遇到强氧化剂（如Cl2、Br2、HNO3等）时，铁原子可以再失去次外层上的一个电子而生成+3价铁的化合物。,2.Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化,（1）FeFe2+:铁与氧化性比较弱的非金属（如S、I2），非氧化性酸（
4、如盐酸、稀H2SO4），不活泼金属的盐溶液（如CuSO4溶液）反应，都可实现这种转化。例如： Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 （2）Fe2+ Fe：比较活泼的金属（如Al、Zn）能从亚铁盐溶液中置换出铁。例如:FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe （3）Fe Fe3+:铁与强氧化剂（如Cl2、HNO3、浓H2SO4）在一定条件下反应都会实现这种转化。例如: 2Fe+3Cl2=FeCl3,点燃,4.Fe2+的检验 检验Fe2要注意不同的环境有不同的方法：只有Fe2用方法一：滴加KSCN溶液，无明显现象，再滴加新制氯水，溶液立即变红色；方法二：滴加NaOH溶液,生成白色絮状沉淀，该沉淀迅速变为灰
5、绿色，最后变为红褐色。若Fe3和Fe2共同存在，则用酸性高锰酸钾溶液褪色来检验Fe2。,【例1】已知氧化性Fe3+Cu2+，在含有Fe3+、Cu2+的溶液中加入铁粉，充分反应后还残留固体物质，对反应后溶液中的离子下列说法不正确的是 （ ） A.可能有Fe2+、Fe3+ B.可能有Fe2+、Cu2+ C.可能全部是Fe2+ D.一定无Fe3+,解析:反应后残留固体有两种可能：一是固体为单质铜，此时溶液中一定无Fe3+,一定有Fe2+，Cu2+可能有也可能没有。二是固体为铁和铜的混合物，此时溶液中一定无Fe3+和Cu2+，一定有Fe2+，故应选A。,【备考指南】此类问题的关键是分析溶液中的离子反应
6、，考虑离子反应顺序，运用离子共存知识解决。,A,【例2】将a mol的铁、铜混合物投入到200 mL 2 molL-1的稀HNO3中，充分反应后金属无剩余，下列说法正确的 是 （ ） A.被还原的HNO3不可能是2a/3 mol B.溶液中剩余的n(NO-3)(0.4-2a/3) mol C.溶液中不可能同时存在Fe2、Fe3、Cu2 D.被还原的硝酸为0.8a mol时，则溶液中一定含有Fe2,解析：根据极限假设法知，若铁反应后全部转化为Fe2，则铁、铜共失去2a mol电子，被还原的HNO3为2a/3 mol(硝酸的还原产物为NO)，此时剩余的n(NO-3)=(0.4-2a/3) mol，
7、当铁被氧化成Fe3后，被还原的硝酸多于2a/3 mol，所以剩余的n(NO-3)2a/3 mol，故一定有Fe3生成，但无法确定铁是否全部转化为Fe3。,B,【备考指南】金属的混合物与硝酸反应问题通常要考虑反应的顺序。常用的方法是用数轴讨论反应的极点，如铁、铜的混合物与硝酸反应时，铁先反应生成Fe2，再考虑铜反应， 然后再考虑Fe2被氧化成Fe3。数轴表示如下：,【例3】将8 g Fe2O3投入到150 mL某浓度的稀硫酸中，再投入7 g铁粉收集到1.68 L H2（标准状况），同时Fe和Fe2O3均无剩余，为了中和过量的硫酸，且使溶液中铁元素完全沉淀，共消耗4 molL-1的NaOH溶液15
8、0 mL。则原硫酸的物质的量浓度为 （ ） A.1.5 molL-1 B.0.5 molL-1 C.2 molL-1 D.1.2 molL-1,解析:粗看题目，这是一道利用关系式进行多步计算的题目，操作起来相当繁琐，但如能仔细阅读题目，挖掘出隐含条件，不难发现，反应后只有Na2SO4存在于溶液中，且反应过程中SO2-4并无损耗，根据Na+守恒，非常容易求得SO2-4，即原硫酸的物质的量浓度为2 molL-1，故选C。 【备考指南】铁及其化合物溶于酸的计算，常用元素守恒法和得失电子数相等解决。,C,1.在硫酸铁溶液中，加入a g铜，完全溶解后，又加入b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且ca
9、，则下列判断正确的是 （ ） A.最后得到的溶液中含有Fe3+ B.残余固体可能为铁、铜混合物 C.最后得到的溶液中只含Cu2+ D.残余固体一定全部是铜,解析：Fe3+先和Fe反应，然后Cu2+与Fe反应，但ca，析出的铜小于加入铜的质量a g，铁不过量，D项正确。,D,2.现有一定量的铁粉和铜粉的混合物，将其平均分成四等份，分别加入同浓度、不同体积的稀硝酸，充分反应后，在标准状况下生成NO的体积和剩余金属的质量如下表(假设硝酸的还原产物只有NO一种)：,根据上表中的数据计算分析，下列推断正确的是 （ ） A.中溶解了5.6 g Fe B.中溶解了9.6 g Cu C.硝酸的浓度为4 mol
10、L-1 D.中V=6720,解析：由反应8.4 g金属生成气体2240 mL，由Fe、Cu与HNO3反应知8.4 g Fe完全反应生成Fe（NO3）2时生成气体0.1 mol，同理由，9.6 g金属反应生成气体2240 mL，由Cu完全反应生成的。则中溶解了0.13256 g铁，A错；由以上分析B错；由知n(HNO3)=0.4 mol，c(HNO3)=4 molL-1；共反应铁0.3 mol，则由Fe2+Fe3+,生成NO为2240 mL，V=（6720+2240） mL=8960 mL。,C,3.向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 molL-1的盐酸，恰好使混合
11、物完全溶解，并放出224 mL(标准状况)的气体。在所得溶液中加入KSCN溶液，无血红色出现。若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量 是 （ ） A.11.2 g B.5.6 g C.2.8 g D.无法计算,解析：最终溶液中溶质为FeCl2，由n(HCl)=0.1 L1 molL-1=0.1 mol，n(FeCl2)=0.05 mol，由Fe守恒，n（Fe）=0.05 mol，质量为2.8 g。,C,考点2 合金、铜及其化合物 *自主梳理*,1.性能 （1）多数合金的熔点比它的各成分金属的熔点 ； （2）合金的硬度一般比它的各成分金属的硬度 。 2.常见金属材料 （1）
12、金属材料包括纯金属和合金，可以分为材料和 材料。 （2）黑色金属材料钢铁 钢是用量最大，用途最广的合金。,低,大,黑色金属,有色金属,（3）有色金属材料铜和铝 我国使用最早的合金是，常见的铜合金有和。 常见的铝合金有硅铝合金、镁铝合金和硬铝，硬铝中含有的元素有铝、Mg、Mn元素。,青铜,黄铜,白铜,铜,硅,1.铁合金,注意：Cu(OH)2可以被含有-CHO的物质氧化生成Cu2O，Cu2O是砖红色物质，Cu2O2H=CuCu2H2O 5.铜盐 （1）Cu2（OH）2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿的成分，它是铜在潮湿的空气中被锈蚀的结果。它受热易分解：Cu2（OH）2CO3=2CuO+H2O+C
13、O2 （2）无水CuSO4，遇水变蓝色（生成CuSO45H2O），可作为水的检验依据；CuSO45H2O受热易分解：CuSO45H2O=CuSO4+5H2O，蓝色晶体受热转化为白色粉末。,【例4】金属材料在日常生活以及生产中有着广泛的运用。下列关于金属的一些说法不正确的是 （ ） A.合金的性质与其成分金属的性质不完全相同 B.工业上金属Mg、Al都是用电解熔融的氯化物制得的 C.金属冶炼的本质是金属阳离子得到电子变成金属原子 D.越活泼的金属越难冶炼,解析：工业上电解熔化态MgCl2制Mg，但因为AlCl3不是离子化合物，所以用电解Al2O3（熔化态）制取Al。 【备考指南】本部分内容主要是
14、识记知识，要强化记忆，重点复习铁合金、铝合金的性质和用途。,B,4.某合金与铁的物理性质的比较如下表所示：,还知该合金耐腐蚀，强度大。从以上性能看，该合金不适合作 （ ） A.导线 B.门窗框 C.炉具 D.飞机外壳,解析：由该合金性质知导电性较差，不宜用作导线。,A,【例5】铜的冶炼过程大致可分为： 富集，将硫化物矿进行浮选； 焙烧，主要反应为：2CuFeS24O2=Cu2S3SO22FeO(炉渣)； 制粗铜，在1200 发生的主要反应为：2Cu2S3O2 = 2Cu2O2SO2；2Cu2OCu2S = 6CuSO2； 电解精炼铜。 下列说法正确的是 ( ) A冶炼过程中的尾气可用来制硫酸
15、B上述过程中，由1 mol CuFeS2制取1 mol Cu时共消耗2 mol O2 C在反应2Cu2OCu2S=6CuSO2中，只有Cu2O作氧化剂 D电解精炼铜的过程中，每转移1 mol电子时，阳极溶解铜的质量为32 g,解析：1 mol CuFeS2焙烧时需要氧气2 mol；生成的Cu2S转化为Cu2O还需要氧气，B不正确。C项中作氧化剂的除Cu2O外还有Cu2S，不正确。电解精炼铜时阳极除溶解铜外还溶解比Cu活泼的金属，当转移1 mol电子时，溶解铜的量小于0.5 mol。,A,5.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C
16、u2O，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做了验证，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Cu2O D.一定有Cu2O，可能有Cu,解析：H2还原CuO生成红色固体，可能是Cu和Cu2O中的一种或两种，加入稀H2SO4变蓝和得到红色固体，证明原固体中含Cu2O，而不能证明有无Cu。,D,1.铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。 (1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可利用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g的FeClx样品
17、，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱，使Cl-和OH-发生交换。交换完成后，流出溶液中的OH-用0.40 molL-1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x的值： （列出计算过程）,(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)n(Cl)=1 2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为。在实验室中，FeCl2可用铁粉和反应制备，FeCl3可用铁粉和 反应制备； (3)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为。 (4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可
18、作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3和KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为。,2Fe(OH)3+ 3ClO-+ 4OH-=2FeO2-4+ 5H2O + 3Cl-,0.10,盐酸，氯气,2Fe3+ 2I-=2Fe2+ I2,解析：此题为中档题。前第13问较基础。在计算第问X值的时候，完全可以把x=2或者x=3代入，这样可以节省时间。第问也是近几年多次考到的高铁酸钾，有关高铁酸钾的制备与电化学，第4问考查化学基本功，这里面有很好的区分度，扎实的同学拿满分应该没有问题。第一个方程式多次书写过，第二个方程式，很多同学觉得无法书写，其实首先写大体物质，高铁酸根被还原为
19、Fe3+,然后再写出转移的电子数，根据电荷守衡，因为溶液是碱性的，所以产物只能写成8个OH-，一个Fe3+结合3个OH-生成Fe(OH)3。,2.2011年新课标0.80 g CuSO45H2O样品受热脱水过程的热重曲线（样品质量随温度变化的曲线）如图2-9-1所示。,图2-9-1,请回答下列问题： （1）试确定200 时固体物质的化学式（要求写出推断过程）；,CuSO4H2O,（2）取270 时所得样品，于570 灼烧得到的主要产物是黑色粉末和一种氧化性气体，该反应的化学方程式为。 把该黑色粉末溶解于稀硫酸中，经浓缩、冷却，有晶体析出，该晶体的化学式为 ，其存在的最高温度是； （3）上述氧化
20、性气体与水反应生成一种化合物，该化合物的浓溶液与Cu在加热时发生反应的化学方程式为 ；,CuSO4=CuO+SO3,570 ,CuSO45H2O,102 ,2H2SO4(浓)+Cu=CuSO4+SO2+2H2O,（4）在0.10 molL-1的硫酸铜溶液中加入氢氧化钠稀溶液，充分搅拌，有浅蓝色氢氧化铜沉淀生成，当溶液的pH=8时，c(Cu2+)=molL-1（KspCu(OH)2=2.210-20）。若在0.1 molL-1的硫酸铜溶液中通入过量H2S气体，使Cu2+完全沉淀为CuS，此时溶液中的H+浓度是molL-1。,2.210-8,0.2,【备考指南】 1.纵观近几年的高考对铁及其化合物
21、的考查发现，试题主要围绕着如下几个知识点进行命题：一是Fe2+、Fe3+的鉴别与检验，二是Fe2+的还原性、Fe3+的氧化性，以及利用它们进行的实验探究；三是“铁三角”之间的转化关系；四是利用Fe3+水解程度与其他离子的不同，进行除杂。可以这样说，铁在金属元素化合物中，它和其他金属相比，知识点多，高考命题往往将知识、实验、化学概念与理论考查集为一身，设计成具有一定综合性的题目，在高考中具有霸主地位！特别提醒：以Fe2+、Fe3+的鉴别与检验、Fe2+的还原性、Fe3+的氧化性的实验探究题，仍是2014年高考命题的热点内容。 2.中学化学教材（人教版）中对“铜及其化合物”的知识内容只是很零碎的作
22、了简单涉及，如在必修1中P62以资料卡片的形式介绍了铜盐，P64铜合金，P83介绍了铜与氯气的反应，P101和P102分别介绍了铜与浓硫酸、浓硝酸和稀硝酸的反应，在必修2中P41介绍了以铜作电极的铜锌原电池，P75介绍了乙醇在铜或银作催化剂的条件下发生催化氧化，P79介绍了葡萄糖在加热条件下与新制氢氧化铜反应产生砖红色沉淀，在选修教材中也是在相应章节中作了介绍。因此在高考备考中，要对铜及其化合物知识作系统整合，提炼出核心知识。,1.室温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是（ ） A.pH=1的溶液中，Fe2+、NO-3、SO2-4、Na+ B.1.0 molL-1的KNO3溶液中：H+、
23、Fe2+、Cl-、SO2-4 C.使酚酞试液变红的溶液：Na+、Cl-、SO2-4、Fe3+ D.室温下，pH=1的溶液中：Na+、Fe3+、NO-3、SO2-4,解析：A、B中要考虑Fe2+被HNO3氧化；C中的Fe3+与OH-不共存。,D,2.下列说法正确的是 ( ) A.Fe在Cl2中的燃烧产物： B.铁在Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3 C.向0.1 molL-1FeSO4溶液中滴加少量酸性KMnO4溶液， KMnO4溶液褪色，说明Fe2+具有还原性 D.Fe2O3 FeCl3 无水FeCl3转化关系能够实现,盐酸,解析：A、B错， 铁在氯气中燃烧只生成FeCl3；D错，FeCl
24、3溶液加热蒸发浓缩由于水解得到Fe(OH)3。,C,3.由5 mol Fe2O3、4 mol Fe3O4和3 mol FeO组成的混合物，加入纯铁1 mol并在室温下和Fe2O3反应。若纯铁完全反应，则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是 ( ) A.43 B.3 2 C.3 1 D.2 1,解析：本题采用极端假设法， 若Fe与Fe2O3反应生成FeO， 根据化学方程式B项正确， 若Fe与Fe2O3反应生成Fe3O4，根据化学方程式C项正确。,BC,4.某稀硝酸溶液中，加入5.6 g铁粉充分反应后，铁粉全部溶解，放出NO气体，溶液质量增加3.2 g，则所得溶液中Fe2+和Fe3
25、+物质的量之比是 ( ) A.1 1 B.2 1 C.3 2 D.4 1,C,解析：,5.为了证明(NH4)2Fe(SO4)26H2O（硫酸亚铁铵晶体）的成分中含有NH+4、Fe2+、SO2-4和H2O，取少量硫酸亚铁铵晶体放入试管，下列实验叙述中错误的是 ( ) A加热，试管口有液体生成，则可证明晶体的成分中含有结晶水 B加少量水，溶液为浅绿色，滴入2滴KSCN溶液，溶液不显红色，再滴加几滴新制氯水，溶液变为红色，则证明晶体的成分中含有Fe2+ C加水溶解，加少量稀盐酸，无现象，再滴入几滴BaCl2溶液，有白色沉淀生成，则可证明晶体的成分中含有SO2-4 D加浓NaOH溶液，加热，用湿润的蓝
26、色石蕊试纸放在试管口检验，试纸变红色，则证明晶体的成分中含有NH+4,解析：加浓NaOH溶液，加热，用湿润的红色石蕊试纸放在试管口检验，试纸变蓝色，则证明晶体的成分中含有NH+4。,D,6.某化学研究性学习小组拟用粗氧化铜（含少量氧化亚铁及不溶于酸的杂质）制取无水氯化铜并测定样品中氧化铜的质量分数，其实验流程如图2-9-2：,图2-9-2,实验过程中的pH调节可参考下表：,回答以下问题： (1）步骤过滤操作中所用仪器有铁架台（带铁圈）、漏斗、烧杯等，还需要使用的仪器有。 (2）步骤中发生反应的离子方程式 。 (3）步骤溶液I中加入X的目的是 。 (4）试剂Y可选用（填字母），选择的原因是 。
27、a氢氧化钠 b氨水 c碱式碳酸铜 d氧化铜,玻璃棒、滤纸,CuO + 2H+=Cu2+ H2O FeO + 2H+=Fe2+H2O,Fe2+全部氧化为Fe3+,c、d,加入碱式碳酸铜或氧化铜后，不引入新的杂质，并可降低 溶液中H+浓度，控制溶液的pH在3.75.2之间，使Fe3+水 解转化为Fe(OH)3，而Cu2+不水解。,(5）步骤要得到无水氯化铜，需要在干燥的HCl气流中加热CuCl2xH2O，其原因是。 (6）经检测，CuCl2xH2O中含水28.6%，则CuCl2xH2O中x的值为。,的水解，且带走CuCl2xH2O受热产生的水气，故能得到无水氯化铜,在干燥的HCl气流中抑制Cu2+
28、,3,7.某种催化剂为铁的氧化物，化学兴趣小组在实验室对该催化剂中铁元素的价态进行探究：将适量稀硝酸加入少许样品中，加热溶解；取少许溶液，滴加KSCN溶液后出现红色。一位同学由此得出该催化剂中铁元素价态为+3价的结论。 （1）请指出该结论是否合理，并说明理由。 。 （2）请完成对铁元素价态的探究： 限选实验仪器与试剂：烧杯、玻璃棒、药匙、滴管、酒精 灯、试管夹；3 molL-1H2SO4、3% H2O2、6 molL-1HNO3、0.01 molL-1KMnO4、NaOH稀溶液、0.1 molL-1KI、20% KSCN、蒸馏水。,该结论不正确。稀硝酸有强氧化性，若该铁的价态为+2价，则被氧化
29、为+3价，同样可使KSCN溶液变血红色,提出合理假设： 假设1： ； 假设2： ； 假设3： 。 设计实验方案证明你的假设。 实验过程 根据的实验方案，进行实验。请按下表格式写出实验操作步骤、预期现象与结论。,催化剂中铁元素的价态为+3价,催化剂中铁元素的价态为+2价,催化剂中铁元素的价态既有+3价也有+2价,若溶液变为血红色，则说明催化剂中铁元素的价态含+3价；若溶液无明显变化，则说明催化剂中铁元素的价态不含+3价,将适量稀硫酸加入少许样品于试管中，加热溶解,溶液呈黄色，说明溶液中含Fe2+或Fe3+,取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液,若KMnO4溶液的紫红色褪去，则说明催化剂中铁元素的价
30、态含+2价；若不褪色，则说明催化剂中铁元素的价态不含+2价,另取少量溶液，滴加KSCN溶液,8.（1）FeCl3溶液常用于腐蚀印刷电路板,反应的离子方程式为。 （2）向含有1 mol CuCl2、2 mol FeCl3的腐蚀铜板后的混合液中加入铁粉n mol,试分析溶液中阳离子的各种情况填入下表:,2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+,Fe2+、Cu2+、Fe3+,Fe2+、Cu2+,Fe2+,(3)腐蚀铜板后的混合液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10 molL-1,请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤： 。,通入足量氯气将,Fe2+氧化成Fe3+;加入CuO调节溶液pH至3.24.7；过滤,