高中化学铁和铜讲义必修1.docx
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高中化学铁和铜讲义必修1
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Fe3O4
B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C．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
D．Fe3＋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：
C
2．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（ ）
A．Fe3＋和Cu2＋ B．Fe2＋和Cu2＋
C．Fe2＋和Fe3＋D．Fe2＋
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：
D
3．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＋、Mg2＋
B．一定有Fe3＋存在，一定没有Fe2＋、Mg2＋
C．一定有Fe3＋存在，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋
D．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：
D
4．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：
D
5．（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。
①____________，②______________，③____________，
④____________，⑤____________，⑥____________。
（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）①Fe ②FeCl2 ③Fe和Cu ④HCl
⑤FeCl2 ⑥Cl2
（2）CuCl2＋Fe===FeCl2＋Cu
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑
2FeCl3＋Fe===3FeCl2 2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
6．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6mol/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） 6mol/L盐酸
（3）A、B、E
（4）Fe3O4＋4H2
3Fe＋4H2O
（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：
Fe＋Fe3＋===2Fe2＋
B．Fe跟稀盐酸反应：
2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
C．FeCl2溶液跟Cl2反应：
Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－
D．Fe（OH）3跟盐酸反应：
Fe（OH）3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
解析：
A中电荷不守恒，应为：
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；B中违反反应事实，应为：
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；C中得失电子、电荷均不守恒，应为：
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
答案：
D
2．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（ ）
①加足量氯水 ②加足量KMnO4溶液③加少量KSCN溶液
A．①②B．③②
C．③①D．①②③
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：
C
3．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：
B
4．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（ ）
A．Fe有还原性
B．FeCl2中Fe2＋具有还原性
C．KMnO4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：
B
5．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/LB．0.6mol/L
C．0.8mol/LD．1.0mol/L
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。
答案：
C
6．
（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：
2FeCl2＋Cl2===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：
2Fe3＋＋Fe===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）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
（3）2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
7．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、6mol/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6mol/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 Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
（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）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3
8．某化学兴趣小组利用下列试剂：
铁粉、锌粉、0.1mol/LFeCl3溶液，0.1mol/LFeCl2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/LFeCl3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。
①已知MnO
在反应中得到电子，则X是________。
②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2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。
（2）向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为2Fe3＋＋Fe===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Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。
（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＋）＝1∶5。
答案：
（1）2FeCl2＋Cl2===2FeCl3
（2）浅绿色 不变色
（3）Fe2＋＋Zn===Zn2＋＋Fe
（4）①Fe2＋ ②MnO
＋5Fe2＋＋8H＋===Mn2＋＋5Fe3＋＋4H2O
提升训练
（一）
1．下列关于铁的叙述正确的是（）
①铁能被磁铁吸引，但纯铁易锈蚀②在人体的血红蛋白中含有铁元素③铁位于周期表中的第四周期第ⅧB族④铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧⑤铁与硝酸反应的产物仅是Fe（NO3）3⑥不能通过化合反应生成FeCl2和Fe（OH）3
A．①③Ｂ．②④Ｃ．②⑤Ｄ．④⑥
2、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Ｂ．氯水Ｃ．硝酸锌Ｄ．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（）
A．CuCl2Ｂ．FeCl2Ｃ．MgCl2Ｄ．FeCl3
4、向含agHNO3的稀溶液中，加入bg铁粉充分反应全部溶解。
已知有
gHNO3被还原（还原产物为NO），则a∶b不可能是（）
A．2∶1Ｂ．3∶1Ｃ．4∶1Ｄ．9∶2
5、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
D．H2SO4溶液的物质的量浓度（y）与其质量分数（x）的关系
6、向含有Cu（NO3）2、Zn（NO3）2、Fe（NO3）3、AgNO3各0.1mol的混合溶液中加入0.1molFe，充分搅拌后Fe溶解，溶液中不存在Fe3＋，同时析出0.1molAg。
下列结论错误的是（）
A．氧化性：
Zn2＋>Cu2＋>Fe3＋>Ag＋Ｂ．Fe3＋的氧化性大于Cu2＋
Ｃ．溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量比为1∶2Ｄ．1molFe可还原2molFe3＋
7、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Cu2＋
B．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Fe3＋
C．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Cu2＋
D．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Fe3＋
1、B2、A3、C4、A5、Ｂ 6、Ａ 7、Ｂ
8．下列试剂中，不能使Fe2＋转化为Fe3+的是（）
①氯气②NaCl溶液③KMnO4溶液④稀硝酸⑤盐酸⑥NaNO3溶液
A．①②③Ｂ．①③④Ｃ．②④⑤Ｄ．②⑤⑥
9、下列各离子组能大量共存的是（ ）
A．Fe3＋、NH
、H＋、SO
B．Fe3＋、Br－、Na＋、I－
C．Fe2＋、AlO
、Na＋、NO
D．Fe3＋、HCO
、NH
、NO
10、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++3NH3•H2O==Fe（OH）3↓+3NH4+
C．硫化亚铁与盐酸反应S2-+2H+==H2S↑
D．过量铁粉与稀HNO3反应：
Fe+4H＋+NO3－=Fe3＋+NO↑+2H2O
11、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：
2Fe＋6H+===2Fe3+＋3H2↑B．将磁性氧化铁溶于盐酸：
Fe3O4＋8H+===3Fe3+＋4H2OC．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：
Fe2+＋4H+＋NO3-===Fe3＋＋2H2O＋NO↑D．将铜屑加入含Fe3＋的溶液中：
2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+
8、D9、A10、B11、D
12、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）3Ｂ．Fe（OH）2 Fe2O3
Ｃ．Fe（OH）2 Fe（OH）3Ｄ．Fe（OH）2 Fe3O4
Ａ
13、向一定量FeO、Fe和Fe3O4的混合物中加入100mL1.5mo1·L-1的盐酸，使混合物完全溶解，放出224mL（标准状况）气体，再向反应后的溶液中加入1mo1·L-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（）
A．90mLＢ．100mLＣ．150mLＤ．200mL
14、有氧化铁和氧化铜的混合物ag，加入2mol/L的硫酸溶液50mL时，恰好完全溶解。
若将2ag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（）
A．0.8gＢ．1.6agＣ．（2a-3.2g）Ｄ．（2a-1.6）g
15、部分氧化的Fe－Cu合金样品（氧化产物为Fe2O3、CuO）共5.76g，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＋、H＋
B．样品中Fe元素的质量为2.24g
C．样品中CuO的质量为4.0g
D．V＝896
13、Ｃ 14、Ｃ 15、Ａ
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：
①加入足量氯水，②加入足量高锰酸钾溶液，③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）FeO·Fe2O3；
（2）Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O
（3）KSCN溶液；FeCl3+3KSCN=Fe（SCN）3+3KCl；
（4）③①；（5）铁；（2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O）
17、如图所示，此装置可用来制取和观察Fe（OH）2在空气中被氧化的颜色变化。
实验时必须使用铁屑和6mol·L-1的硫酸，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中反应的离子方程式是___________。
（2）实验开始时应先将活塞a________（填“打开”或“关闭”）。
（3）简述生成Fe（OH）2的操作过程：
__________。
（4）实验完毕，打开b处活塞，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为____________。
18、某研究性学习小组在研究由Fe2+制备Fe（OH）2的过程中，设计了如下实验方案：
按照下图所示装置进行实验，容器A中的反应开始时，弹簧夹C处于打开状态，一段时间后，关闭弹簧夹C，容器A中的反应仍在进行。
回答下列问题：
（1）最终在_______（填写“A”或“B”）容器中观察到白色沉淀，该实验中涉及到的化学方程式有：
_________________________________
1７、
（1）NaOH;铁屑；Fe+2H+=Fe2++H2↑
（2）打开
（3）关闭活塞a，让A中产生的氢气将A中FeSO4溶液压入B中发生反应:
A中液面逐渐沿导管上升并进入B中，产生白色沉淀
（4）4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3
1８、
（1）B；Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑．FeSO4+2NaOH=Fe（OH）2↓+Na2SO4．H2SO4+2NaOH=Na2SO4＋2H2O（中和反应方程式不写不扣分）
（2）由于Fe（OH）2部分被氧化，混入少量的Fe（OH）3；FeO·Fe2O3·4H2O
（3）打开；发生；Fe（OH）2·nH2O=Fe（OH）2+nH2O
（4）向Fe2+和Fe3+的混合液中加入NaOH溶液后，观察生成的沉淀的颜色是否为灰绿色（或者可以将Fe（OH）3和Fe（OH）2混合后观察其颜色。
）
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