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1、第 8 讲 铁、铜及其化合物考纲定位选项示例1.了解铁、铜及其重要化合物的主要性质，了解其应用。2了解合金的概念及其重要应用。1.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法。(2011年山东高考T12C)2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：有强氧化性，可消毒杀菌，还原产物能吸附水中杂质。(2011年上海高考T5A)3将铜屑加入Fe3溶液中：2Fe3Cu=Cu22Fe2。(2010年全国高考T8A)4由5 mol Fe2O3、4 mol Fe3O4和3 mol FeO组成的混合物，加入纯铁1 mol并在高温下和Fe2O3反应。若纯铁完全
2、反应，则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是32或31。(2010年上海高考T22BC)一、铁、铜1物理性质铁是_色金属，铜是_色金属，二者都具有_的导电性、导热性和延展性，其中_能被磁铁吸引。2化学性质铁是第_周期第_族元素，常见价态是_价和_价，_；铜是第四周期 第 _ 族 元 素，常见价态是 _ 价和_价。银白紫红良好铁四23常温下遇浓硫酸或浓硝酸发生钝化B12(1)与非金属单质反应。铁与Cl2反应：_，现象：_；铜与 Cl2 反应：_，现象：通常保持红热，_。铁与 O2 反应：_，现象：_；铜与 O2 反应：2CuO22CuO，现象：_。铁与 S 反应：_，现象：_；铜
3、与 S 反应：_，现象：_。铁与 I2 反应：_。产生棕色的烟产生棕黄色的烟，溶于水时溶液呈蓝色剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体铜丝表面变黑固体保持红热，生成黑色固体铜丝表面变黑 (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：_；3Cu8HNO3(稀)=_；Cu4HNO3(浓)=_。Fe3O44H2色固体产生，生成无色无味的可燃性气体铁粉表面有黑CuSO4SO22H2O3Cu(NO3)22NO4H2OCu(NO3)22NO22H2O(2)与水反应。CuFe22Fe2Cu2Cu22Ag二、铁、铜的氧化物氧化物FeOFe2O3Fe3O4Cu
4、O物理性质俗称_颜色_水溶性均难溶于水化学性质与盐酸反应生成相应的盐与CO反应 用途红色油漆和涂料用于电磁领域制铜盐的原料铁红磁性氧化铁黑色红棕色黑色黑色三、铁、铜的氢氧化物氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2物理性质颜色_ _水溶性均_溶于水化学性质与盐酸反应(离子方程式)_与稀硝酸反应(离子方程式)_受热分解_制备原理相应的可溶性盐与碱(如NaOH或氨水)反应白色红褐色蓝色难Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2OCu(OH)22H=Cu22H2OFe(OH)33H=Fe33H2OCu(OH)22H=Cu22H2O四、Fe、Fe2和Fe3的转化关系
5、Fe、Fe2和Fe3之间可相互转化，相互间能发生氧化还原反应。图 2811Fe2具有较强的还原性，与氧化剂反应生成Fe3(1)Fe2被氯气氧化：_。(2)Fe2被溴水氧化：_。(3)Fe2被高锰酸钾氧化：_。(4)Fe2被稀硝酸氧化：_。(5)Fe2被浓硝酸氧化：_。(6)Fe2被氧气氧化：_。2Fe2Cl2=2Cl2Fe32Fe2Br2=2Br2Fe32Fe3有较强的氧化性，与还原剂反应生成Fe2(1)Fe3被Fe还原：_。(2)Fe3被Cu还原：_。(3)FeCl3中滴加氢硫酸，溶液变浑浊：_(4)Fe3能使淀粉KI溶液变蓝：_。(5)SO2通入FeCl3溶液中：_ _。_。五、合金合金是
6、由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。其特点是：_一般比它的各成分金属大；多数合金的_一般比它的各成分金属低；合金的化学性质与成分金属不同；物理、化学和机械性能均强于各成分金属。硬度熔点【基础导练】1常温下把铁片投入到下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加，但是没有气体产生的是()。A硫酸铁溶液C盐酸B浓HNO3D硫酸锌溶液解析：A 项中发生反应 2Fe3Fe=3Fe2符合题目要求；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。A2在火星上工作的美国“勇气号”、“机遇号”探测车
7、的一个重要任务就是收集有关 Fe2O3及硫酸盐的信息，以证明火星上存在或曾经存在过水。以下叙述正确的是()。A铝热剂就是单指 Fe2O3 粉和铝粉的混合物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 323D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Fe2O3 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
8、，不是混合物。答案：C3制取 Fe(OH)2 并使之能久存，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 溶液中后再挤出氨水。其中必须进行的操作及其正确顺序是()。ACBD 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的溶解氧，在FeSO4溶液中应加入少量铁屑防止Fe2被氧化，在其溶液中加植物油是隔绝空气，然后把盛有氨水的滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水。B4(2011 年山东高考)Al、Fe、Cu 都是重要的金属元素
9、。下列说法正确的是()。A三者对应的氧化物均为碱性氧化物B三者的单质放置在空气中均只生成氧化物C制备 AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法D电解 AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是阴极上依次析出 Cu、Fe、Al答案：C 解析：铝对应的氧化物Al2O3属于两性氧化物，A不正确；铜放置在空气中会和空气中氧气、二氧化碳和水缓慢的反应生成碱式碳酸铜即铜绿属于盐，方程式为：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3，因此选项B不正确；AlCl3、FeCl3、CuCl2均属于强酸弱碱盐，在溶液中会水解生成相应的氢氧化物和HCl，溶液在加热时会促进水解，同时生成
10、的HCl挥发，进一步促进水解，当溶液蒸干后将最终将得到相应的氢氧化物或氧化物，所以选项C正确；铝属于活泼金属，在水溶液中Al3不会放电生成铝单质；Fe3在水溶液中会放电但产物是Fe2，而不是铁单质，只有Cu2在阴极上得到电子生成铜单质，所以选项D也不正确。5工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。由于金属的化学活动性不同，因此选用的冶炼方法也就不同。)。你认为这些方法的选择主要是依据(A金属在自然界里存在的形式B金属元素在地壳中的含量C金属阳离子得电子的能力D金属熔点的高低解析：金属冶炼的一般原理是利用还原剂将金属从其矿物中还原出来。根据金属阳离子得电子的能力不同，而用不同的冶炼方法，
11、如不活泼的金属一般采用热分解法(如 Hg 的冶炼)、活泼金属采用电解法(如 Na、Mg、Al 的冶炼)、介于活泼金属与不活泼金属之间采用热还原法(如 Fe 的冶炼)等。答案：C考点1Fe2、Fe3的性质与鉴别1Fe2和Fe3的性质Fe2和Fe3这两种离子的盐溶液因水解均呈现酸性，对应的盐溶液颜色通常分别为浅绿色、黄色(实际颜色与盐溶液的浓度有关)。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的氧化性。(5)苯酚法：分别滴入苯酚溶液，溶液呈紫色的是Fe3，不变色的是Fe2。(6)淀粉KI法：能使淀粉碘化钾试纸变蓝的溶液是Fe3，无此现象的是Fe2。(7)KMnO4(或溴水)法：
12、分别加入少量酸性KMnO4溶液(或溴水)，能使之褪色的是Fe2的盐溶液，不能使之褪色的是Fe3+的盐溶液。(8)铜片法：分别加入铜片，溶液逐渐变为蓝色的是Fe3的盐溶液，不变色的是Fe2的盐溶液。【例 1】将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。(1)若 铁 粉 有 剩 余，则 容 器 中 不 可 能 有 的 离 子 是：_；铜单质_(填“一定”或“可能”)存在。(2)若 FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中不可能有的单质，正确的操作：(3)若 要 检 验 溶 液 中 是 否 有 Fe3_。
13、_，Fe2_(填“一定”或“可能”)存在。思路指导：凡是相互间能发生反应的物质就不可能大量共存；Fe、Cu均可与Fe3反应，Fe能与Cu2反应。解析：本题主要的化学反应有：Fe2FeCl3=3FeCl2；FeCuCl2=CuFeCl2；Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2。(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3、Cu2，因为它们能发生上述、反应。(2)若FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中一定没有Fe、Cu，一定有Fe2，发生的反应为、。(3)物质检验的基本步骤：取样加试剂描述现象下结论。答案：(1)Fe3、Cu2一定(2)Fe、Cu一定(3)用小试管取12 mL溶液，滴加12滴K
14、SCN溶液，若溶液变成血红色，则有Fe3；否则无Fe3【变式训练】(1)反应完毕，铁粉有剩余。反应后的溶液中一定含有的阳离子是_，检验方法：_。(2)反应完毕，有铜生成，铁粉无剩余。反应后的溶液中一定含有的阳离子是_。(3)反应完毕后，无固体沉积物存在，反应后的溶液中一定含有的阳离子是_。1现有浓度各为1 molL1的FeCl3、FeCl2、CuCl2混合溶液100 mL，加入一定量的铁粉，对下列各情况填空(已知氧化性：Fe3 Cu2 Fe2)。解析：本题主要的化学反应有：Fe2FeCl3=3FeCl2；FeCuCl2=CuFeCl2。(1)如果有铁粉有剩余，反应后的溶液中一定含Fe2，由于铁
15、粉过量，溶液中只有Fe2，先加入KSCN不变色，加入新制氯水后变血红色。(2)有铜生成，铁粉无剩余，反应后的溶液中一定含Fe2，可能有Cu2。(3)反应完毕后，无固体沉积物存在，反应后的溶液中一定含Fe2和Cu2。(2)Fe2(3)Fe2、Cu2 答案：(1)Fe2用小试管取12 mL溶液，滴加12滴KSCN溶液，若溶液不变色，继续滴加少量的新制氯水，溶液变成血红色，则有Fe2考点 2 金属的通性及金属的冶炼1金属的通性物理通性金属单质在常温下除汞是液体外，其余都是固体；除金、铜等少数金属具有特殊的颜色外，绝大多呈银白色；易导电传热，有良好的延展性金属活动性顺序K Ca Na MgAl Zn
16、FeSn Pb(H)Cu Hg Ag Pt Au金属原子失电子能力依次减弱，还原性减弱空气中跟氧气的反应易被氧化常温时能被氧化加热时能被氧化不能被氧化跟酸的反应能置换出稀酸(如HCl、H2SO4)中的氢能置换出稀酸中的氢不能置换出稀酸中的氢反应程度反应剧烈程度依次减弱能跟浓硫酸、硝酸反应能跟王水反应跟盐的反应位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来(K、Ca、Na除外)2.金属的冶炼 (1)热分解法。对于金属活动性顺序表中排在 Hg 后面的不活泼金属，可以 用 热 分 解 法 冶 炼。例 如：2Ag2O4Ag O2，2HgO2HgO2。金属冶炼的实质是用还原的方法，使金
17、属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子。MnneM，金属活动性不同，冶炼方法也不同。电解冰晶石 电解【例 2】下列关于铁和合金的说法不正确的是()。A铁及铁合金是当今社会运用最广泛的金属材料B合金的硬度比其成分物质的硬度大C因为形成了铁碳合金，所以熔点变低D生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加思路指导：合金在生活中应用很广，要解这类题目，首先要了解常见的合金及应用，了解合金的主要特点：(1)合金是混合物。(2)合金具有成分元素的性质；但熔点低于成分金属的熔点，硬度大于成分金属的硬度。(3)合金中成分元素的含量影响合金的性质。解析：铁及铁合金是当今社会运用最广泛的金属材料，且合金硬度大于成分
18、金属，熔点低于各成分物质的熔点，A、B、C 正确。生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次降低。答案：D【变式训练】2下列说法正确的是()。A所有不锈钢都只含有金属元素B大多数金属元素均以单质形式存在于自然界C某省打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具D镁合金的硬度和强度均高于纯镁解析：不锈钢中含有碳元素，A 错；大多数金属元素以化合态存在于自然界中，只有 Au 等少数不活泼金属以游离态存在于自然界中，B 错；铝是一种活泼金属，明代还没有冶炼铝的技术，其沉船上不可能有铝制品，C 错；合金的特点是硬度大于成分金属，熔点低于成分金属，D 正确。D的相互转化，Fe2的还原性、Fe3的强氧化性和强水解能力、铁及其
19、化合物性质的综合考查考向分析铁和铜在生活生产中有广泛用途，是高考的命题热点。常见考查方式有离子共存(有色离子、形成沉淀、水解)、铁铜实验、化工工艺流程等，主要考查的物质有Fe、Fe2、Fe3铜离子的水解等。【典例】实验室制备少量硫酸亚铁晶体的实验步骤如下：取过量洁净的铁屑，加入 20%30%的稀硫酸溶液，在 50 80 水浴中加热至不再产生气泡。将溶液趁热过滤，滤液移至试管中，用橡胶塞塞紧试管口，静置、冷却一段时间后收集产品。(1)写出该实验制备硫酸亚铁的化学方程式：_。(2)硫酸溶液过稀会导致_。(3)采用水浴加热的原因是_。考查要点：以无机制备实验为载体，考查 Fe、Fe2、Fe3的性质，
20、特别是 Fe2的强还原性及亚铁盐的保存方法。(4)反应时铁屑过量的目的是(用离子方程式表示)_。(5)溶液趁热过滤的原因是_。塞紧试管口的目的是_。(6)静置冷却一段时间后，在试管中观察到的现象是_。思路指导：依据 Fe、Fe2、Fe3的重要性质和相互转化，掌握较为常见的化学方程式的书写，加强文字表达的训练。解析：(1)铁和稀硫酸反应的化学方程式为：FeH2SO4(稀)FeSO4H2。(2)硫酸如果浓度过稀，则反应时速率过慢；另外由于溶液中含有较多的水，也不利于硫酸亚铁晶被氧化，Fe可以使Fe3还原：Fe2Fe3=3Fe2。(6)硫酸亚铁热溶液在冷却过程中，溶解度降低，在静止冷却一段时间后会有
21、浅绿色硫酸亚铁晶体析出。50 80 体的析出。(4)铁屑过量的目的是防止Fe2被氧化成Fe3，即使(4)2Fe3Fe=3Fe2 防止空气进入试管将Fe2 氧化为Fe3 答案：(1)FeH2SO4(稀)FeSO4H2(2)反应速率慢，不利于晶体析出(3)水浴加热受热均匀，温度容易控制(5)减少 FeSO4的损失(6)有浅绿色晶体析出50 80【实验变式】1硫铁矿烧渣(主要成分为 Fe2O3、Fe3O4、FeO、SiO2等)是生产硫酸的工业废渣，其综合利用对环境保护具有现实意义。利用硫铁矿烧渣制备铁红等产品的实验流程如下：图 282已知几种盐的溶解度随温度变化的曲线如图 283 所示：图 283回
22、答下列问题：(1)酸浸、过滤后滤液中的金属阳离子是_。(2)煅 烧 FeCO3 生 成 产 品 的 化 学 反 应 方 程 式 为：_。实验室进行煅烧操作所需仪 器 除 了 酒 精 灯、泥 三 角、三 脚 架、玻 璃 棒外，还 有_。(3)产品的化学式为_，为了获得产品，向(NH4)2SO4溶液中加入 KCl 溶液后，还需要进行的操作是_。(4)检验产品中是否含有氯化物杂质的实验操作是取少量产品于试管中配成溶液，_。题组一 铁及其化合物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
23、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。D2下列化合物可通过化合反应制备的是()。Fe(OH)3；CuS；NaHCO3；FeCl2；FeCl3。A全部B除外C除外D除外B 解析：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3；Cu和S反应只生成Cu2S；Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3；2FeCl3Fe=3FeCl2；2FeCl2Cl2=2FeCl3。题组二 Fe2、Fe3的性质3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
24、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 解析：中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原；中Fe与稀H2SO4反应只能生成Fe2，但由于稀H2SO4过量，加入KNO3后，HNO3能将Fe2氧化成Fe3；发生了Fe2被HNO3氧化的反应；中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出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：CA2 mol/LB1 mol/LC0.4 mol/L D0.2 mol
25、/LA 4已知2Fe2Br2=2Fe32Br。向100 mL FeBr2溶液中通入标准状况下的Cl2 3.36 L，充分反应后测得溶液中Cl与Br的物质的量浓度相等，则原FeBr2溶液的物质的量浓度为()。题组三 铜及其化合物5常温条件下，相同的钠粒在 30 mL 硫酸铜溶液中比在20 mL 纯水中反应更剧烈。分析其原因，下列说法中最合理的是()。解析：由题意可知，钠反应的速率主要决定于c(H)，因此B 选项更趋向合理；A、C、D 均不合理。B6用铜来制备等质量的Cu(NO3)2，下列方法中最合理的方案是()。解析：A、B 中会有 NO、NO2等有毒气体生成污染环境；D 项中 Cu(OH)2的
26、制备浪费了更多的原料。ACu 与浓HNO3反应 BCu 与稀HNO3反应CCuO与稀HNO3反应 DCu(OH)2与稀HNO3反应C题组四 金属的通性及合金7(双选)下列说法正确的是()。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 AD8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 AlCFe 和 NaBFe 和 CuDAl 和 Na金属NaCuAlFe熔点()97.510836601535沸点()883259522003000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