精品高中化学专题3第二单元铁铜的获取及应用第2课时铁铜及其化合物的应用学案苏教版必修.docx
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精品高中化学专题3第二单元铁铜的获取及应用第2课时铁铜及其化合物的应用学案苏教版必修
第2课时 铁、铜及其化合物的应用
知识内容
必考要求
加试要求
1.铁、铜的化学性质（跟某些非金属、酸、盐的反应）。
2．Fe2＋、Fe3＋的性质及转化。
3．检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法。
4．不锈钢的主要组成元素及其用途。
b
c
b
b
c
c
a
目标
定位
1.熟知铁、铜的化学性质，会分析Fe2＋、Fe3＋之间的相互转化，学会Fe3＋的检验方法。
2．了解铁、铜及其化合物的应用。
一 铁、铜单质的性质
铁和铜是我们日常生活中经常接触到的金属材料。
根据以前学习过的有关知识，填写下表：
Fe
Cu
物理性质
不同点
纯净的铁是光亮的银白色金属，能被磁体吸引
铜是具有紫红色光泽的金属
相似点
具有延展性、导电性、熔点和沸点高、密度较大，导电能力：
Cu＞Fe
与O2反应
3Fe＋2O2
Fe3O4（剧烈燃烧，生成黑色固体）
2Cu＋O2
2CuO（红色固体变黑），该反应常用于除去混合气体中的氧气
与S反应
Fe＋S
FeS
2Cu＋S
Cu2S
与Cl2反应
2Fe＋3Cl2
2FeCl3（剧烈燃烧，产生棕黄色的烟）
Cu＋Cl2
CuCl2（剧烈燃烧，产生棕色的烟）
与盐酸反应
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
不反应
与氧化性酸反应
①常温时在浓硫酸和浓硝酸中被钝化
②与氧化性酸反应不生成氢气
①与浓硫酸加热时反应
②与硝酸常温时即反应，反应不生成氢气
与盐溶液的反应
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu（NO3）2
归纳总结
铁、铜单质的性质
（1）铁是比较活泼的金属，铜是不活泼金属，两者均具有还原性，且还原性Fe＞Cu。
（2）Fe、Cu都有变价，所以反应后的产物与氧化剂的强弱及反应条件有关。
①
②
u
Cu
u
[提醒]
（1）Fe和Cl2反应生成FeCl3、Fe和S反应生成FeS，反应产物与Fe和Cl2（或S）的用量无关。
Cu和Cl2反应生成CuCl2，Cu和S反应生成Cu2S，反应产物与Cu和Cl2（或S）的用量也无关。
（2）Fe与水蒸气反应：
3Fe＋4H2O（g）
Fe3O4＋4H2↑，Cu在潮湿空气中形成“铜绿”的反应：
2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2（OH）2CO3。
1．下列物质不能利用金属与非金属直接制得的是（ ）
A．CuCl2B．FeCl2
C．Cu2SD．Na2S
答案 B
解析 变价金属Fe、Cu与非金属化合时，非金属的氧化性强，则金属显最高价态，如：
Cl2；非金属的氧化性弱，则金属显低价，如：
S、I2。
二 铁、铜重要化合物的性质及应用
1．根据价态铁的氧化物有三种，分别是FeO、Fe2O3、Fe3O4。
它们都是不溶于水的碱性氧化物，都能与酸反应生成盐和水。
从铁元素的化合价分析可知，铁的三种氧化物具有的共同性质是具有氧化性，都能被Al、H2、CO等还原为单质铁。
如Fe2O3与Al反应的化学方程式是Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3，Fe2O3与CO反应的化学方程式是Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2。
2．足量的铁粉与盐酸反应的离子方程式是Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，向反应后的溶液中加入KSCN溶液，现象是溶液无明显变化；铁丝在氯气中燃烧的化学方程式是2Fe＋3Cl2
2FeCl3，若将反应生成的棕色固体加水溶解再加入KSCN溶液，现象是溶液变为血红色。
3．在盛有氯化铁溶液的试管中，先加入KSCN溶液，再加入铁粉，现象是溶液先变血红色后褪色，反应的离子方程式是Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；若再向反应后的溶液中加入新制氯水，现象是溶液又变为血红色，反应的离子方程式是2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
4．在试管中加入浅绿色的氯化亚铁溶液，再加氢氧化钠溶液，观察到的现象是有白色沉淀生成，立即变为灰绿色，最后变为红褐色，反应的化学（或离子）方程式是Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3。
5．在试管中加入棕黄色的氯化铁溶液，再加入氢氧化钠溶液，观察到的现象是产生红褐色沉淀，反应的离子方程式是Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓。
6．将FeCl3溶液滴到印刷电路板上，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
7．铁及其化合物应用
（1）维持生命活动不可缺少的微量元素。
（2）Fe2O3用作颜料，FeCl3、Fe2（SO4）3用作净水剂，Fe3O4作磁性材料。
8．铜及其化合物应用
（1）铜可用于制作导线、水管、电器仪表等。
（2）铜盐可杀菌。
9．不锈钢
能抵抗酸、碱、盐等腐蚀作用的合金钢的总称。
主要是含铬合金钢。
铬使钢铁具有较高的耐腐蚀性。
铬钢中加入镍、钼、钛、锰、氮等元素可以改善耐腐蚀性和工艺性能。
铬钢一般含铬不低于12%，种类很多。
比较常用的有铬不锈钢（含铬12%或更多）和铬镍不锈钢（通常含铬18%和镍8%）两类。
后者耐腐蚀性更好，机械和工艺性能也较优良。
在制造化工设备中用途极广。
一种不锈钢不能抵抗各种介质的腐蚀，因而必须根据具体要求加以选择。
在酸性介质中耐蚀性能特高的不锈钢称为耐酸不锈钢。
归纳总结
1.
e、
e、
e之间的相互转化关系
（1）
e只具有还原性。
可被弱氧化剂（H＋、S、I、Cu2＋、Fe3＋等）氧化成
e，被强氧化剂（Cl2、Br2、O2、HNO3等）氧化成
e。
（2）
e既有氧化性又有还原性。
可被强氧化剂[Cl2、O2、Br2、H2O2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4（H＋）等]氧化为
e；可被还原剂（Al、Zn、CO、C等]还原为Fe。
（3）
e只具有氧化性，可被还原剂（Fe、Cu等）还原为
e，被强还原剂（Al、Zn、CO等）还原为Fe。
2．Fe2＋、Fe3＋的检验方法（加试要求）
（1）Fe3＋检验：
取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液变成血红色。
（2）Fe2＋检验：
取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液不变成血红色，再滴加氯水或双氧水，溶液变成血红色。
（3）含Fe2＋和Fe3＋的溶液中检验Fe2＋，取少量溶液于试管中，滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，证明溶液中含有Fe2＋。
[提醒] Fe（SCN）3不是沉淀，溶液中Fe3＋遇SCN－的现象是溶液变成血红色而不是血红色沉淀。
2．将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是（ ）
A．硫酸B．氯水
C．氯化锌D．氯化铜
答案 B
3．（加试要求）要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时最佳顺序为（ ）
①加入足量氯水 ②加入足量酸性KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液
A．①③B．③②
C．③①D．①②③
答案 C
解析 加入少量NH4SCN溶液，若溶液不变成血红色，则说明溶液中不含Fe3＋。
溶液中若含有Fe2＋，再加入氯水，溶液会变成血红色。
若用足量酸性KMnO4溶液，则酸性KMnO4溶液本身显紫色，难以观察到现象。
4．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________________________________________。
（2）若氯化铜有剩余，则容器中可能有________________________________________。
（3）若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有____________，可能有__________。
答案
（1）Fe3＋、Cu2＋
（2）Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu
（3）Fe、Cu Fe2＋
解析 本题属于物质共存问题。
解答时应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。
本题涉及的反应有
①Fe＋2FeCl3===3FeCl2
②Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2
③Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2
（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①②反应。
（2）若CuCl2有剩余，则容器中不可能有Fe，可能有Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu。
（3）若FeCl3和CuCl2均有剩余，则容器中不可能有Fe、Cu，可能有Fe2＋。
1．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（ ）
A．Fe（OH）3 Fe2O3B．Fe（OH）2 Fe2O3
C．Fe（OH）2 Fe（OH）3D．Fe（OH）2 Fe3O4
答案 B
解析 铁屑溶于过量的稀硫酸，反应生成硫酸亚铁，硫酸亚铁与足量氨水反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，在空气中氢氧化亚铁容易被空气中的氧气氧化成氢氧化铁，氢氧化铁为红褐色沉淀，受热分解生成红棕色三氧化二铁。
2．将铁片投入下列溶液中，一段时间后取出，干燥、称量，铁片质量增加的是（ ）
A．稀硫酸B．硫酸锌溶液
C．硫酸铜溶液D．乙醇溶液
答案 C
3．（加试要求）某物质溶于盐酸后，再向溶液中滴加KSCN溶液，结果溶液颜色无变化，然后加入新制氯水，溶液呈血红色，则这种物质是（ ）
A．FeCl3B．FeCl2
C．Fe（OH）3D．Fe3O4
答案 B
解析 Fe3O4与HCl反应，既有FeCl3生成，又有FeCl2生成。
4．某500mL溶液中含0.1molFe2＋、0.2molFe3＋，加入0.2mol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）（ ）
A．0.4mol·L－1B．0.6mol·L－1
C．0.8mol·L－1D．1.0mol·L－1
答案 C
解析 由反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知铁粉过量，0.2molFe3＋与过量铁粉反应生成0.3molFe2＋，故反应后Fe2＋共为0.4mol，c（Fe2＋）＝
＝0.8mol·L－1。
5．制印刷电路时常用FeCl3溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。
向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是（ ）
A．烧杯中有铜无铁B．烧杯中有铁无铜
C．烧杯中铁、铜都有D．烧杯中铁、铜都无
答案 B
解析 根据2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2、2FeCl3＋Fe===3FeCl2可知，铁、铜都可以和氯化铁反应，但是，由于铁的活动性比铜的活动性强，所以只有铁完全反应后，剩余的氯化铁才能与铜反应。
因此，不可能出现有铁无铜的现象。
6．完成下列各题：
（1）实验室保存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）；
某同学为检验某未知溶液中是否为FeCl2溶液，采取如下实验方案加以验证：
稍取未知溶液于试管中
溶液
溶液呈血红色（证明含有FeCl2），你认为此方案________（填“合理”或“不合理”），若不合理，如何改进________________________________________。
（2）A、B、C、D、E分别是铁或铁的化合物。
其中D是一种红褐色沉淀。
其相互反应关系如图所示：
根据如图所示变化，按要求回答下列问题：
①写出A、E的化学式：
A________，E________。
②写出其中几步反应的化学方程式：
C→B：
________________________________________________________________________；
B→D：
________________________________________________________________________；
E→A：
________________________________________________________________________。
③C中加入NaOH溶液，看到的现象是________________________________________。
答案
（1）2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 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）①Fe Fe2O3 ②2FeCl2＋Cl2===2FeCl3（合理即可） FeCl3＋3NaOH===Fe（OH）3↓＋3NaCl（合理即可） Fe2O3＋3CO
2Fe＋3CO2（或Fe2O3＋2Al
2Fe＋Al2O3） ③出现白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
解析
（2）解答该题的关键是D，因为D为红褐色沉淀，可知D是Fe（OH）3，则E是Fe2O3，A是Fe，B是FeCl3，C是FeCl2。
课时作业
[经典基础题]
1．下列有关叙述正确的是（ ）
A．Fe与S混合加热生成FeS2
B．Fe3＋有氧化性，因此FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜
C．Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3
D．Fe2＋、Al3＋、ClO－、Cl－在水溶液中一定能大量共存
答案 B
解析 Fe与S混合加热生成FeS，A项错误；2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，B项正确；Fe在足量Cl2中燃烧只能生成FeCl3，C项错误；Fe2＋具有还原性，ClO－具有氧化性，二者可发生氧化还原反应，D项错误。
2．要除去FeCl2溶液中的少量FeCl3，可行的办法是（ ）
A．滴入KSCN溶液B．通入氯气
C．加入铜粉D．加入铁粉
答案 D
解析 除杂质的原则是除去杂质而不引入新的杂质。
若滴入KSCN溶液，不但不能除去Fe3＋反而引入了新杂质K＋、SCN－，A选项不正确；通入氯气，发生反应：
2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，B选项不正确；加入铜粉，发生反应：
Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，溶液中引入了新杂质Cu2＋，C选项错误；加入铁粉，发生反应：
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，该方法可行，D选项正确。
3．下列反应的离子方程式正确的是（ ）
A．将铜屑加入Fe3＋溶液中：
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
B．将磁性氧化铁溶于盐酸：
Fe3O4＋8H＋===3Fe3＋＋4H2O
C．FeCl2酸性溶液放在空气中变质：
2Fe2＋＋4H＋＋O2===2Fe3＋＋2H2O
D．将铁粉加入稀硫酸中：
2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
答案 A
解析 A项符合3个守恒，正确；B项电荷不守恒，Fe3O4中Fe元素有两种价态：
＋2、＋3，所以产物中有Fe2＋、Fe3＋，错误；C项得失电子不守恒、电荷不守恒，错误；D项不符合客观实际，反应后只能产生Fe2＋和H2，错误。
4．（加试要求）将下列四种化合物溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，没有颜色变化，再加氯水即呈现血红色的是（ ）
A．FeOB．Fe2O3
C．Fe3O4D．Fe2（SO4）3
答案 A
解析 Fe3O4与HCl反应，既有FeCl3生成，又有FeCl2生成。
5．向某晶体的水溶液中加入含有Fe2＋的溶液后，无明显变化，当滴入几滴新制的氯水后，溶液显血红色，由此得出的下列结论错误的是（ ）
A．该晶体中一定含有SCN－
B．Fe3＋的氧化性比Cl2的氧化性强
C．Fe2＋被Cl2氧化为Fe3＋
D．Fe2＋与SCN－不能形成血红色物质
答案 B
解析 Fe2＋与氯水中的Cl2发生如下反应：
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，氧化性：
Cl2＞Fe3＋。
因SCN－与Fe3＋反应生成血红色物质，故原溶液中一定含有SCN－。
6．把铁粉、铜粉置于FeCl3溶液中，充分反应后加入KSCN不显血红色，下列情况不能成立的是（ ）
A．铁不剩余，Cu剩余B．铁、铜均剩余
C．铁剩余，含Cu2＋D．铜剩余，含Fe2＋
答案 C
解析 因还原性：
Fe＞Cu，FeCl3溶液中加入铁粉、铜粉时，依次发生反应：
Fe＋2FeCl3===3FeCl2，Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2。
有以下情况：
①Fe、Cu均剩余，溶液中只有Fe2＋；
②只有Cu剩余，溶液中只有Fe2＋或含Fe2＋、Cu2＋；
③Fe、Cu均不剩余，Fe3＋恰好反应，溶液中有Fe2＋、Cu2＋；
④Fe、Cu均不剩余，Fe3＋剩余，溶液中有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋，C项Fe剩余，则溶液中不可能含有Cu2＋。
7．（加试要求）FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，下列判断不正确的是（ ）
A．加入KSCN溶液一定不变血红色
B．溶液中一定含Fe2＋
C．溶液中一定含Cu2＋
D．剩余固体中一定含铜
答案 C
解析 Fe3＋的氧化性比Cu2＋的氧化性强，Fe先与Fe3＋反应生成Fe2＋，再与Cu2＋反应生成单质Cu。
分析题意可知，该固体至少含有Cu，可能含有Fe。
由以上分析知，溶液中一定不含Fe3＋，故加入KSCN溶液，溶液不会变成血红色；由于固体中含有Cu，所以溶液中一定含有Fe2＋；Cu是否全部被置换出来不能确定，故溶液中不一定含有Cu2＋。
8．向含下列离子的溶液中加足量氢氧化钠溶液，经充分搅拌反应并静置、过滤，取沉淀洗涤后加足量盐酸，得到的溶液所含金属阳离子与原溶液相同的是（ ）
A．Na＋、Mg2＋B．Fe2＋、Cu2＋
C．Al3＋、Cu2＋D．Mg2＋、Fe3＋
答案 D
解析 A项：
B项：
C项：
D项：
9．向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100mL1mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224mL（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．11.2gB．5.6g
C．2.8gD．无法计算
答案 C
解析 依题意，加入盐酸反应后溶液中只存在FeCl2，根据原子守恒，可建立关系n（Fe）＝n（Fe2＋）＝
n（Cl－）＝
n（HCl）＝
×0.1L×1mol·L－1＝0.05mol，m（Fe）＝2.8g。
10．在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入过量的铁屑，反应停止后，称得固体与加入的铁屑质量相等。
原混合液中FeCl3和CuCl2的物质的量之比是（ ）
A．1∶1B．3∶4
C．2∶7D．7∶2
答案 C
解析 设原混合液中FeCl3和CuCl2的物质的量分别为x、y。
则：
2FeCl3＋Fe===3FeCl2 CuCl2＋Fe===Cu＋FeCl2
x0.5xyyy
由题意得：
56g·mol－1×（0.5x＋y）＝64g·mol－1×y
解得x∶y＝2∶7。
[能力提升题]
11．（加试要求）铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：
Fe2＋
Fe3＋
FeO
回答下列有关问题：
（1）Fe与过量盐酸反应可以制取FeCl2。
若用反应所得的酸性溶液，实现上述①、④的转化，要求产物纯净，可选用________（填字母）。
a．Cl2b．Fe
c．Cud．KMnO4
（2）如下化学方程式中：
Fe2O3＋3NaClO＋4KOH
2K2FeO4（高铁酸钾）＋3NaCl＋2H2O
还原剂是______________。
（3）高铁酸钾（K2FeO4）是一种新型、高效的绿色水处理剂，在水中发生反应生成氢氧化铁胶体。
高铁酸钾作为水处理剂发挥的作用是____________、____________。
（4）某同学为了检验家中的一瓶补铁药（成分为FeSO4）是否变质，查阅了有关资料，得知Fe2＋能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色，并结合已学的知识设计了如下实验：
将药片除去糖衣研细后，溶解过滤，取滤液分别加入两支试管中，在试管Ⅰ中滴入酸性高锰酸钾溶液，在试管Ⅱ中滴入KSCN溶液。
①请你填出该同学实验中出现以下现象时应得出的结论：
实验
现象
结论
试管Ⅰ
试管Ⅱ
a
褪色
不变血红
b
不褪色
变血红
c
褪色
变血红
②能不能将KMnO4和KSCN滴入到同一试管中进行验证，为什么？
试进行解释：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案
（1）ab
（2）Fe2O3 （3）净水 消毒
（4）①a.没有变质 b．完全变质 c．部分变质
②不能，原因是KMnO4溶液呈紫红色，影响Fe3＋的检验；KSCN具有还原性，影响Fe2＋的检验
解析
（1）Fe2＋
Fe3＋，Fe3＋
Fe2＋，选KMnO4则引入杂质，选Cu则引入杂质Cu2＋。
（2）
2O3→K2
O4，故Fe2O3作还原剂，Fe2O3具有还原性。
（3）K2FeO4具有强氧化性，故能杀菌消毒，K2FeO4被还原为Fe3＋，生成Fe（OH）3胶体，能吸附杂质和色素形成沉淀，起到净水作用。
（4）①加KMnO4溶液只要褪色就说明含有Fe2＋，而加入KSCN溶液变血红则说明含有Fe3＋，所以前三问的答案很容易得出，而第②问中的原因可归结为两条，一是KMnO4溶液呈紫红色，影响观察Fe（SCN）3的血红色，二是KSCN具有较强的还原性，可以被KMnO4氧化，影响Fe2＋的检验。
12．某化学兴趣小组利用下列试剂，铁粉、锌粉、0.1mol·L－1FeCl3溶液、0.1mol·L－1FeCl2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0.1mol·L－1FeCl3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溶液中加入锌粉来观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为_____________________________________________
____________________
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