专题7铁铜及其化合物.docx

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专题7铁铜及其化合物

专题7铁、铜及其化合物

1.掌握铁的原子结构和化学性质，以Fe2+、Fe3+的相互转化为例，了解变价金属元素的氧化性和还原性。

2.了解铁的氧化物和氢氧化物的性质和制备，掌握Fe2+、Fe3+的检验方法。

3.了解铜及其重要化合物的性质。

4.了解金属冶炼的一般原理，了解铁和铜的冶炼方法。

1.铁和铜

（1）物理性质

铁是一种有金属光泽的银白色金属，有良好的导电导热性、延展性。

铁属于重金属、黑色金属、常见金属。

铁能被磁铁吸引。

铜一种有金属光泽的紫红色金属，粉末为紫红色。

具有良好的导电导热性、延展性。

（仅次于银）铜属于重金属、有色金属、常见金属。

不能被磁铁吸引。

（2）铁和铜的存在形态

铜在自然界以游离态和化合态形式存在，而铁只能以化合态形式存在。

（3）化学性质

Ⅰ.铁的化学性质

铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成＋2、＋3两种价态的化合物。

用化学方程式或离子方程式表示下列变化

Fe＋

Fe＋H2O（g）

④3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2

Fe—

Ⅱ.铜的化学性质

①与氧气反应：

2Cu＋O2

2CuO

②与其他非金属反应：

2Cu＋S

Cu2S

Cu＋Cl2

CuCl2

③与氧化性酸

a．与

浓硫酸共热：

Cu＋2H2SO4（浓）

CuSO4＋SO2↑＋2H2O；

b．与稀硝酸反应的离子方程式：

3Cu＋8H＋＋2NO

===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。

④与盐溶液反应（写离子方程式）

a．与硝酸银溶液：

Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；

b．与FeCl3溶液：

Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。

2.铁的氧化物的性质比较

化学式

FeO

Fe2O3

Fe3O4

俗称

—

铁红

磁性氧化铁

色态

黑色粉末

红棕色粉末

黑色晶体

价态

+2

+3

1/3正2价，2/3正3价

水溶性

不溶

不溶

不溶

与酸的反应

FeO+2H+==Fe2++H2O

遇氧化性酸生成Fe3+

盐

Fe2O3+6H+=2Fe3++3H2O

Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O

与CO反应

高温FexOy+yCO=xFe+yCO2

3.铁的氢氧化物的性质比较.

Fe（OH）2

Fe（OH）3

色态

白色固体

红褐色固体

与H＋反应

Fe（OH）2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O

Fe（OH）3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O

二者的关系

在空气中，Fe（OH）2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe（OH）3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3

Fe（OH）2的制备与实验条件的控制

要制备氢氧化亚铁，并使氢氧化亚铁长时间保持白色沉淀的状态。

一是要减少溶液中

氧气的含量，防止溶液与空气的接触；二是要防止溶液中出现三价铁离子。

既要除去三价铁离子，又不引入新的杂质，一般选用铁粉来还原三价铁离子。

实验中一般采用新制的硫酸亚铁与NaOH溶液反应来制取Fe（OH）2沉淀。

4.Fe2+、Fe3+的鉴别

鉴别方法

Fe2+

Fe3+

直接观色

浅绿色

黄色

利用显色反应

与SCNK溶液

无现象

显红色

与苯酚

无现象

显紫色

利用Fe2+的氧化性

与铜片

无现象

铜溶解，溶液变蓝绿色

与淀粉碘化钾溶液

无现象

溶液变蓝

利用Fe3+的还原性

与溴水

溴水褪色

无现象

与酸性KMnO4

紫色褪去

无现象

利用沉淀反应

Fe2＋＋２OH－==Fe（OH）2

白色－灰绿色－红褐色

Fe3+＋３OH－==Fe（OH）３红褐色沉淀

【典型例题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）3Fe

2O3B．Fe（OH）2Fe2O3

C．Fe（OH）2Fe（OH）3D．Fe（OH）2Fe3O4

【答案】B

【迁移训练1】向一定量的Fe、FeO、Fe3O4的混合物中加人100mL1mol·L-1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，生成224mL（标准状况）气体，向溶液中滴加KSCN溶液无红色出现。

若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，能得到铁的质量为

A．2.8gB．5.6gC．11.2gD．无法计算

【答案】A

【典型例题2】在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH

的稀溶液中加入足量Na2O2固体，充分作用后，再加入过量稀盐酸，完全反应，则离子数目没有变化的是

A．Fe3＋、Al3＋B．Al3＋

C．Fe2＋、NH

D．Fe3＋

【答案】B

【迁移训练2】铁和氧化铁的混合物共amol，加盐酸后固体全部溶解，共收集到bmol氢气，且向反应后的溶液中加入KSCN溶液不显红色，则原混合物中单质铁的物质的量为

A．

（a+b）molB．（a-b）molC．

（a-b）molD．（a+b）mol

【答案】A

【典型例题3】下面三种方法均可制得Fe（OH）2白色沉淀。

方法一：

用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。

（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入

。

（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用的方法。

（3）生成Fe（OH）2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，这样操作的理由是。

方法二：

在如右图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。

（1）在试

管Ⅰ里加入的试剂是。

（2）在试管Ⅱ里加入的试剂是。

（3）为了制得Fe（OH）2白色沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是。

（4）这样生成的Fe（OH）2沉淀能较长时间保持白色，

理由是。

方法三：

利用电解实验可以制得纯净的Fe（OH）2白色沉淀，如右图所示，已知两电极的材料分别为石墨和铁。

（1）a电极的

材料应为，电极反应式为。

（2）电解液c可以是（填编号）。

A．纯水B．NaCl溶液

C．NaOH溶液D．CuCl2溶液

（3）d为苯，其作用是，在加入苯之前对电解液c

应作何简单处理？

。

（4）为了在较短时间内看到白色沉淀，可采取的措施是（填编号）。

A．改用稀H2SO4作电解液B．适当增大电源的电压

C．适当减小两极间的距离D．适当降低电解液的温度

（5）若c用Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色Fe（OH）2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为。

【答案】方法一

（1）稀硫酸、铁屑

（2）煮沸（3）避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2而被氧化

方法二

（1）稀硫酸、铁屑

（2）NaOH溶液（3）检验试管Ⅱ出口处排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹

（4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界O2不易进入

方法三

（1）FeFe-2e-=Fe2+

（2）BC（3）隔绝空气，防止生成的Fe（OH）2沉淀被氧化，加热煮沸，排出溶解的O2

（4）BC（5）白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色

5.氧化铜、氧化亚铜和氢氧化铜比较

（1）CuO：

黑色难溶于水的固体，与酸可以反应，可以用H2、CO、Al还原出Cu。

（2）Cu（OH）2：

蓝色难溶物，与酸可以反应，与稀H2SO4反应的离子方程式为Cu（OH）2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O，受热分解为CuO和H2O。

（3）Cu2O：

红色难溶物，在酸性条件下发生：

Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。

【典型例题4】下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是

选项

陈述Ⅰ

陈述Ⅱ

判断

A

铜绿的主要成分是碱式碳酸铜

可用稀盐酸除铜器表面的铜绿

Ⅰ对；Ⅱ对；无

B

铜表面易形成致密的氧化膜

铜容器可以盛放浓硫酸

Ⅰ对；Ⅱ对；有

C

向硫酸铜溶液通入氨气，有深蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体

把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑

Ⅰ对；Ⅱ对；有

D

蓝色

硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化

硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂

Ⅰ错；Ⅱ对；无

【答案】D

【迁移训练4】现有CuO和Fe2O3的混合物ag，向其中加入1mol·L-1的HNO3溶液200mL恰好完全反应，若将2ag该混合物用足量CO还原，充分反应后剩余固体质量为

A．（2a-1.6）gB．2（a-1.6）gC．（a-1.6）gD．3.2g

【答案】B

6.铁三角及其应用

“铁三角”转化关系

（1）一般是指Zn.Al.CO.H2.等还原剂。

FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe3FeCl2+2Al=2AlCl3+3Fe

FeO+CO

Fe+CO2FeO+H2

Fe+H2O

（2）是指H+.S.I2.Cu2+.Fe3+.等氧化剂。

Fe+2H+=Fe2++H2↑Fe+S

FeSFe+I2

FeI2

Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2Fe3+=3Fe2+

（3）（5）是指Cl2.Br2.O2.HNO3.KMnO4等氧化剂。

2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-

4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O

5Fe2++MnO4-+8H+=Mn2++5Fe3++4H2O

（4）一般是指Fe.Cu.HI.H2S.等还原剂.

2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+Fe3++Fe=3Fe2+

2Fe3++2I-=2Fe2++I2↓2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+

（5）是指Cl2.Br2.O2.HNO3.KMnO4等氧化剂。

2Fe+3Cl2

2FeCl32Fe3++Br2==2FeBr3

Fe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O4Fe+3O2（纯）

2Fe2O3

（6）是指Zn.Al.CO.H2.等还原剂。

2Fe3++3Zn（足）=3Zn2+2FeFe3++Al=Al3++FeFe2O3+2Al

Al2O3+2Fe

Fe2O3+3CO

2Fe+3CO2Fe2O3+3H2

2Fe+3H2O

铁三角可以解决的问题：

（1）除杂：

主要物质

杂质

除杂方法

Fe2＋

Fe3＋

加过量铁屑后过滤

FeCl3

FeCl2

加氯水或H2O2

Fe2＋

Cu2＋

加过量铁屑后过滤

Fe

Al

加过量强碱溶液后过滤

Fe2O3

Al2O3、SiO2

加过量强碱溶液后过滤

（2）判断离子共存：

Fe2＋

NO

（H＋）、ClO－、MnO

（H＋）。

Fe3＋

S2－、I－、SO

。

Fe2＋、Fe3＋

HCO

、CO

等水解相互促进的离子

（3）盐溶液的配制与保存：

①Fe2＋的盐溶液：

加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，防止Fe2＋水解。

②Fe3＋的盐溶液：

加少量相应的酸防止Fe3＋水解。

【典型例题5】A、B、C是所学过的三种单质，A、B、C及其他物质之间的反应关系如图所示，其中B、D、E、F的水溶液呈酸性。

若D＋C→E＋F且常温下只有B为气态，则A、B、C分别为

A．Fe、Cl2、CuB．Fe、Cl2、H2

C．Cu、Cl2、FeD．Fe、Cl2、Mg

【答案】A

【迁移训练5】向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300mL1mol/L的HCl溶液，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中加入KSCN溶液后无红色出现，若用过量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，固体的质量减少了

A．6.4gB．4.8gC．2.4gD．1.6g

【答案】C

7.金属冶炼的方法和原理

（1）冶炼原理：

利用金属矿物，将其中的金属从其化合物中还原出来用于生产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼。

（2）冶炼步骤：

矿石的富集——冶炼——精炼

（3）冶炼方法：

（实质是还原的方法）

金属阳离子得电子变成金属原子，金属的化学活动性不同，金属阳离子得电子的能力也不同。

金属的活动顺序

KCaNaMgAl

ZnFeSnPb（H）Cu

HgAgPtAu

金属原子失电子能力

强→弱

金属离子得电子能力

弱→强

主要冶炼方法

电解法

热还原法

分解法

①热分解法

有些不活泼金属仅用热分解法就能制得。

在金属活动性顺序表中，位于氢后面的某些金属的氧化物受热就能分解。

2HgO

2Hg＋O2↑，HgS＋O2

Hg＋SO2，Ag2S＋O2

2Ag＋SO2

②热还原法

多数金属的冶炼过程属于热还原法常用的还原剂有焦炭、一氧化碳、氢气和活泼金属等

③电解法

在金属活动性顺序中，钾、钠、钙、铝等几种金属的还原性很强，这些金属都很容易失去电子，因此不能用一般的方法和还原剂使其从化合物中还原出来，而只能用通电分解其熔融盐或氧化物的方法来冶炼。

总结：

金属活泼性不同，金属冶炼的方法不同。

（补充）④湿法（炼铜）：

Fe＋CuSO4＝FeSO4＋Cu↓

⑤物理法：

Au、Pt在自然界中主要以游离态存在，利用密度。

铝热反应

（1）反应现象：

镁条剧烈燃烧，放出大量热，发出耀眼白光，纸漏斗内剧烈反应，纸漏斗被烧穿，有熔融物落入沙中。

（活泼金属——可作还原剂）

（2）原理：

Al是还原剂，另一种氧化物作氧化剂，是铝将氧化物中的金属置换出来的反应；其实质是铝将氧化物中化合态的金属还原为金属单质．

（3）反应特点

①高温条件；②剧烈燃烧，放出大量的热；③新生成的液态金属单质易与Al2O3（固态）分离．

【典型例题6】A、B、C为中学常见单质，其中一种为金属，通常情况下，A为固体，B为黄绿色气体，C为无色气体。

D、E、F、G、H、X均为化合物，其中X常温下是无色气体，其水溶液是一种强酸，E为黑色固体，H在常温下为液体。

它们之间的转化关系如下图所示（其中某些反应条件和部分反应物已略去）。

请回答下列问题：

（1）写出下列物质的化学式：

A__________、D__________、E__________、X_________。

（2）在反应①～⑦中，不属于氧化还原反应的是__________（填编号）。

（3）反应④的离子方程式是_____________________________________________；

（4）反应⑦的化学方程式是_____________________________________________；

该反应中每消耗0.3mol的A，可转移电子______mol。

（5）写出D的溶液与小苏打溶液反应的离子方程式是_________________________________。

（6）除去D溶液中混有的少量G的方法是_____________________________________________________________。

（7）在D溶液中制备无水D固体的方法是____________________________________________________________。

【答案】

（1）FeCl3 （1分）    HCl（1分）         

（2）③⑥（1分）

（3）Fe3++3SCN-=Fe（SCN）3；（2分）

（4）生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。

（2分）

（5）3Fe+4H2O（g）

Fe3O4+4H2  （2分）     0.8（1分）

（6）向混合液中通入足量氯气（或加入足量H2O2）

（7）在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液

【迁移训练6】A—E是中学常见的5种化合物，A、B是氧化物，它们之间的转化关系如下图所示。

 则下列说法正确的是

A．X与A反应的化学方程式是：

Al2O3+2FeFe2O3+2Al

B．向D溶液中滴加KSCN溶液，产生血红色沉淀

C．单质Y在一定条件下能与水发生置换反应

D．由于化合物B和C均既能与酸反应，又能与碱反应，所以均是两性化合物

【答案】C

考点基础练习

1．易误诊断（正确的打“√”，错误的打“×”）。

（1）铁元素性质活泼，自然界中的铁几乎都是以化合态形式存在，只有在陨石中有游离态的铁元素（　　）

（2）过量的铁与氯气反应，不会生成FeCl2，因为铁还原三价铁必须在水溶液中进行（　　）

（3）铁能被磁铁吸引，则任何金属都能被磁铁吸引（　　）

（4）过量的铁粉与稀硝酸溶液反应的离子方程式为

Fe＋4H＋＋NO

===Fe3＋＋NO↑＋2H2O（　　）

（5）将NaOH溶液滴入FeSO4溶液中，可以看到稳定的白色沉淀（　　）

（6）FeCl2溶液保存时加Fe粉的目的是防止Fe2＋被还原（　　）

（7）FeCl2溶液中加入KSCN溶液不变红，加入氯水后溶液变红色（　　）

（8）FeCl3溶液中加入KSCN溶液变红，再加入足量Fe，红色消失（　　）

【答案】　

（1）√　

（2）√　（3）×　（4）×　（5）×　（6）×　（7）√　（8）√

2．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是________。

（填序号）

①过量的Fe与Cl2加热时发生反应　②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3　③Fe与过量的S加热时发生反应　④Fe（NO3）2溶液中加少量盐酸　⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中

【答案】　①②④

3．将Fe3O4投入过量的盐酸中，所得溶液中含的金属阳离子有________，向该溶液中投入足量的Fe粉，发生反应的离子方程式为_______________________________。

【答案】　Fe2＋、Fe3＋　Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

习题训练

1．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

【答案】D

2．要除去MgCl2酸性溶液中少量的FeCl3，不宜选用的试剂是

A．MgOB．MgCO3C．NaOHD．Mg（OH）2

【答案】C

3．下列反应，其产物的颜色按红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是

①金属钠在纯氧中燃烧　②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间　

③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液④无水硫酸铜放入医用酒精中

A．②③①④B．③②①④

C．③①②④D．①②③④

【答案】B

4．将铁屑溶于过量盐酸后，再加下列物质，会有三价铁生成的是

A．稀硫酸B．氯气

C．氯化锌D．氯化铜

【答案】B

5．下列物质间的转化关系中不能全部通过一步反应完成的是

A．Na→NaOH→Na2CO3→NaClB．Mg→MgCl2→MgCO3→Mg（OH）2

C．Al→Al2O3→Al（OH）3→AlCl3D．Fe→FeCl3→Fe（OH）3→Fe2O3

【答案】C

6．下列各组物质中，满足表中图示物质在通常条件下一步转化关系的组合只有

序号

X

Y

Z

W

①[

Cu

CuSO4

Cu（OH）2

CuO

②

Na

NaOH

Na2CO3

NaCl

③

Cl2

Ca（ClO）2

HClO

HCl

④

Fe

FeCl3

FeCl2

Fe（OH）2

A．①②③　　　B．①③④　　　C．②③　　D．①④

【答案】A

7．将质量相同的Na、Mg、Al、Fe、Zn分别投入足量的稀HCl中，则这些金属与酸反应生成H2的体积由大到小排列顺序是

A．Zn>Fe>Na>Mg>Al

B．Al>Mg>Na>Fe>Zn

C．Na>Mg>Al>Fe>ZnD．Fe>Zn>Mg>Al>Na

【答案】B

8．一定量的Fe和Fe2O3混合物投入1mol·L-1300mL的HNO3溶液中，反应完全后，无固体剩余，生成1．12LNO气体（标准

状况），再向反应后溶液中加入1mol·L-1的NaOH溶液，要使铁元素全部沉淀下来，所加NaOH溶液的体积最少是

A．200mLB．245mLC．250mLD．300Ml

【答案】C

9．已知下述三个实验均能发生化学反应：

①

②

③

将铁

钉放入硫酸铜溶液中

向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水

将铜丝放入氯化铁溶液中

下列判断正确的是

A．实验①中铁钉只做还原剂

B．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性

C．实验③中发生的是置换反应

D．上述实验证明氧化性：

Fe3＋>Fe2＋>Cu2＋

【答案】A

10．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是

A．磁铁矿的主要成分是Fe2O3

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

【答案】C

11．FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是

A．溶液中一定含Cu2＋

B．溶液中一定含Fe2＋

C．加入KSCN溶液一定不变血红色

D．剩余固体中一定含Cu

【答案】A

12．下列离子的检验方法合理的是

A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋

B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2＋

C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋

D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋

【答案】C

13．有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，用一种试剂就可把它们鉴别开来，这种试剂是

A．盐酸B．烧碱溶液C．氨水D．KSCN溶液

【答案】B

14．有FeO、Fe2O3的混合物若干克，在足量H2气流中加热充分反应，冷却后称得剩余固体比原混合物减轻0.8g；将等质量的原混合物与盐酸反应，欲使之完全溶解,至少需要1mol•L﹣1的盐酸的体积为

　A．0.05LB．0.1LC．0.2LD．1L

【答案】B

15．一定量的CuS和Cu2S的混合物投入足量的HNO3中，收集到气体amol，向反应后的溶液中（存在Cu2+和SO42-）加入足量NaOH，产生蓝色沉淀，过滤，洗涤，灼烧，得到CuO固体120g，若上述气体为NO，则a可能为mol.

A．2.50B．4.00

C．7.50D．3.15

【答案】D

16．钛和钛的合金被誉为“2