1、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Fe3O4B. 铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C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DFe3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:C2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()AFe3和Cu2 BFe2和Cu2CFe2和F
2、e3 DFe2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:D3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、Mg2B一定有Fe3存在,一定没有Fe2、Mg2C一定有Fe3存在,可能有Fe2,一定没有Mg2D一定有Fe2存在,可能有Mg2,一定没有Fe3解析:因
3、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:D4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:D5(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。_,_,_,_,_,_。(2)请写出相关反应的化学
4、方程式。_,_,_,_。解析:从腐蚀铜的废液中回收铜。答案:(1)FeFeCl2Fe和CuHClFeCl2Cl2(2)CuCl2Fe=FeCl2CuFe2HCl=FeCl2H22FeCl3Fe=3FeCl22FeCl2Cl2=2FeCl36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6 mol/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
5、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,
6、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)6 mol/L 盐酸(3)A、B、E(4)Fe3O44H23Fe4H2O(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:FeFe3=2Fe2BFe跟稀盐酸反应:2Fe6H=2Fe33H2CFeCl2溶液跟Cl2反应:Fe2Cl2=Fe32ClDFe(OH)3跟盐酸反应:Fe(OH)33H=Fe33H2O解析:A中电荷不守恒,应为:Fe2Fe3=3Fe2;B中违反反应事实,应为:Fe2H=Fe2H2;C中得失电
7、子、电荷均不守恒,应为:2Fe2Cl2=2Fe32Cl。答案:D2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()加足量氯水加足量KMnO4溶液加少量KSCN溶液A BC D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:C3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
8、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:B4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()AFe有还原性BFeCl2中Fe2具有还原性CKMnO4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:B5某500 mL溶液中含0.1 mol Fe2、0.2 mol Fe3,加入0.2 mol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)()A0.4 mol/L
9、 B0.6 mol/LC0.8 mol/L D1.0 mol/L解析:由反应2Fe3Fe=3Fe2可知铁粉过量,0.2 mol Fe3与过量铁粉反应生成0.3 mol Fe2,故反应后Fe2共为0.4 mol,c(Fe2)0.8 mol/L。答案:C6 (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
10、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:2FeCl2Cl2=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:2Fe3Fe=3F
11、e2。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)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)2Fe3Fe=3Fe27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、6 mol/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
12、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6 mol/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FeH2SO4=FeSO4H2(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
13、行反应(4)白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)38某化学兴趣小组利用下列试剂:铁粉、锌粉、0.1 mol/L FeCl3溶液,0.1 mol/L FeCl2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0.1 mol/L FeCl3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
14、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。已知MnO在反应中得到电子,则X是_。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2FeCl2Cl2=2FeCl3。(2)向FeCl3溶液中加入铁粉,发生的反应为2Fe3Fe=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ZnFe2=FeZn2。(4)已知MnO
15、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)15。答案:(1)2FeCl2Cl2=2FeCl3(2)浅绿色不变色(3)Fe2Zn=Zn2Fe(4)Fe2MnO5Fe28H=Mn25Fe34H2O提升训练(一)1下列关于铁的叙述正确的是( )铁能被磁铁吸引,但纯铁易锈蚀 在人体的血红蛋白中含有铁元素 铁位于周期表中的第四周期第B族 铁能在氧气中剧烈燃烧,但不能在水蒸气中燃烧 铁与硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3 不能通过化合反应生成FeCl2
16、和Fe(OH)3A 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 氯水 硝酸锌 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( )ACuCl2 FeCl2 MgCl2 FeCl34、向含a g HNO3的稀溶液中,加入b g铁粉充分反应全部溶解。已知有g HNO3被还原(还原产物为NO),则ab不可能是( )A21 31 41 925、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
17、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 DH2SO4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0.1 mol的混合溶液中加入0.1 mol Fe,充分搅拌后Fe溶解,溶液中不存在Fe3,同时析出0.1 mol Ag。下列结论错误的是( )A氧化性:Zn2Cu2Fe3Ag Fe3的氧化性大于Cu2 溶液中Cu2与Fe2的物质的量比为12 1 mol Fe可还原2 mol Fe37、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(
18、 )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Cu2B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Fe3C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Cu2D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Fe31、B 2、A 3、C 4、A 5、6、7、8下列试剂中,不能使 Fe2转化为 Fe3+的是 ( )氯气 NaCl 溶液 KMnO4 溶液 稀硝酸 盐酸 NaNO3 溶液A 9、下列各离子组能大量共存的是 ()AFe3、NH、H、SOBFe3、Br、Na、ICFe2、AlO、Na、N
19、ODFe3、HCO、NH、NO10、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+3NH3H2O = Fe(OH)3+3NH4+C硫化亚铁与盐酸反应 S2-+2H+=H2SD过量铁粉与稀HNO3反应:Fe+4H+NO3= Fe3+NO+2H2O11、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:2Fe6H+=2Fe3+3H2 B将磁性氧化铁溶于盐酸:Fe3O48H+=3Fe3+4H2O C将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合:Fe2+4H+NO3-=Fe32H2ONO D将
20、铜屑加入含Fe3的溶液中:2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+8、D 9、A 10、B 11、D12、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()AFe(OH)3 Fe(OH)2Fe2O3 Fe(OH)2Fe(OH)3 Fe(OH)2Fe3O413、向一定量FeO、Fe和Fe3O4的混合物中加入100 mL 1.5 mo1L-1的盐酸,使混合物完全溶解,放出224 mL(标准状况)气体,再向反应后的溶液中加入1 mo1L-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
21、( )A90 mL 100 mL 150 mL 200 mL14、有氧化铁和氧化铜的混合物a g,加入2 mol/L的硫酸溶液50 mL时,恰好完全溶解。若将2a g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( )A0.8g 1.6ag (2a-3.2g) (2a-1.6)g15、部分氧化的 FeCu 合金样品(氧化产物为 Fe2O3、CuO)共 5.76 g,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、HB样品中 Fe 元素的质量为 2.24 gC样品中 CuO 的质量为 4.0 gDV89613、14、15、16、铁元素的化合价有+2、+3两
22、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:加入足量氯水,加入足量高锰酸钾溶液,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
23、的条件下将Fe2+氧化为Fe3+,写出反应的离子方程式_。16、(1)FeOFe2O3;(2)Fe3O4+8H+=2Fe3+Fe2+4H2O(3)KSCN溶液;FeCl3+3KSCN=Fe(SCN)3+3KCl;(4);(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6 molL-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)
24、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:_1、(1)NaOH;铁屑;Fe+2H + =Fe 2+ +H 2 (2)打开(3)关闭活塞a,让A中产生的氢气将A中FeSO 4 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 +O 2 +2H 2 O=4Fe(OH) 3 1、(1)B;Fe+H2SO4=FeSO4+H2FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2+Na2SO4H2SO4+2NaOH=Na2SO42H2O (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;FeOFe2O34H2O(3)打开;发生;Fe(OH)2nH2O= 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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