2018-2019版高中化学 专题3 从矿物到基础材料 第二单元 铁、铜的获取及应用 第2课时学案 苏教版必修1.doc

第2课时铁、铜及其化合物的应用学习目标定位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：FeCu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：CuFe化学性质与O2反应3Fe2O2Fe3O4(剧烈燃烧，生成黑色固体)2CuO22CuO(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FeSFeS2CuSCu2S与Cl2反应2Fe3Cl22FeCl3(剧烈燃烧，产生棕黄色的烟)CuCl2CuCl2(剧烈燃烧，产生棕色的烟)与盐酸反应Fe2H=Fe2H2不反应与氧化性酸反应常温时在浓硫酸和浓硝酸中被钝化与氧化性酸反应不生成氢气与浓硫酸加热时反应与硝酸常温时即反应，反应不生成氢气与盐溶液的反应FeCuSO4=FeSO4CuCu2AgNO3=2AgCu(NO3)2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FeCu。2Fe、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)uCuu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：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2，Cu在潮湿空气中形成“铜绿”的反应：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3。【例1】下列物质反应后一定有3价铁生成的是()A过量的Fe与Cl2反应BFe与过量稀硫酸反应CCuCl2溶液中加入过量FeD足量Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中答案A解析A项，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；B项，Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2；C项，在溶液中Fe3被Cu2氧化为Fe2；D项，首先Fe与盐酸反应生成FeCl2、Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3，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。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Fe2O32Al2FeAl2O3，Fe2O3与CO反应的化学方程式是Fe2O33CO2Fe3CO2。2足量的铁粉与盐酸反应的离子方程式是Fe2H=Fe2H2，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2Fe3Cl22FeCl3，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血红色褪去，反应的离子方程式是Fe33SCN=Fe(SCN)3，2Fe3Fe=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2Fe2Cl2=2Fe32Cl。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Fe22OH=Fe(OH)2，4Fe(OH)22H2OO2=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Fe33OH=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2Fe3Cu=2Fe2Cu2。7铁及其化合物的应用(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铜及其化合物的应用(1)铜可用于制作导线、水管、电器仪表等。(2)铜盐可杀菌。1.Fe2、Fe3、Fe之间的相互转化关系(1)Fe只具有还原性。可被弱氧化剂(H、S、I2、Cu2、Fe3等)氧化成Fe2，被强氧化剂(Cl2、Br2、O2、HNO3等)氧化成Fe3。(2)Fe2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Fe3；可被还原剂(Al、Zn、CO、C等)还原为Fe。(3)Fe3只具有氧化性，可被还原剂(Fe、Cu等)还原为Fe2，被强还原剂(Al、Zn、CO等)还原为Fe。2Fe2、Fe3的检验方法(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。【例2】下列离子的检测方法合理的是()A向某溶液中滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，说明原溶液中不含有Fe2B向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液，溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2C向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3D向某溶液中加入NaOH溶液得到白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2，不含有Mg2答案C解析A项，加入KSCN溶液后溶液呈血红色，说明原溶液中含有Fe3，但不能说明是否含有Fe2；B项，通入Cl2后再加入KSCN溶液，溶液变血红色，说明所得的溶液中含有Fe3，而原溶液中是否含有Fe2无法判断；C项，加NaOH溶液得到红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3；D项，当溶液中含有Fe2和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时，同样会出现上述现象，因为Fe(OH)2转变成Fe(OH)3时，红褐色很容易掩盖其他的白色沉淀。思维启迪在不同题目情景中Fe2、Fe3中检验时，常从下面几点着手：(1)直接观察颜色；(2)利用氢氧化物沉淀的颜色；(3)利用显色反应；(4)利用Fe2的还原性；(5)利用Fe3的氧化性。尤其是含有Fe2、Fe3的混合溶液一定要注意Fe3对Fe2检验的干扰。【例3】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、CuFe2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Fe2FeCl3=3FeCl2FeCuCl2=CuFeCl2Cu2FeCl3=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变价金属反应规律低价态生成物变价金属(Fe、Cu)高价态生成物2Fe2、Fe3的检验方法(1)Fe2不变色变血红色(2)1将铁片投入某溶液中，铁片质量减小且没有气体产生，此溶液是()AFeSO4 BH2SO4CFe2(SO4)3 DAgNO3答案C解析FeFe2(SO4)3=3FeSO4，铁片质量减轻，Fe分别与H2SO4、AgNO3溶液反应，前者生成气体使铁片质量减小，后者析出银使铁片质量增加。2下列离子方程式正确的是()A将氨水滴入到FeCl3溶液中Fe33OH=Fe(OH)3B氧化铁与盐酸反应Fe2O36H=2Fe33H2OC向FeCl3溶液中加入铁粉FeFe3=2Fe2D向氯化亚铁溶液中通入Cl2Fe2Cl2=Fe32Cl答案B解析A项，在书写离子方程式时，弱电解质NH3H2O不能拆写成离子的形式；C项，离子方程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的离子方程式应为Fe2Fe3=3Fe2；D项，只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为2Fe2Cl2=2Fe32Cl。3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()AFeCl3 BFeCl2CFe(OH)3 DFe3O4答案B解析Fe3O4与HCl反应，既有FeCl3生成，又有FeCl2生成。4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 molL1 B0.6 molL1C0.8 molL1 D1.0 molL1答案C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 molL1。5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的原因是_(用离子方程式表示)。(2)某同学为检验某未知溶液是否为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？_。答案(1)2Fe3Fe=3Fe2(2)不合理先加KSCN溶液，无现象，再通入氯水，溶液变成血红色，则证明原溶液含有FeCl2对点训练题组一铁、铜及其化合物的性质1下列物质不能利用金属与非金属直接制得的是()ACuCl2 BFeCl2 CCu2S DNa2S答案B2下列有关叙述正确的是()AFe与S混合加热生成FeS2BFe3有氧化性，因此FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜CFe在少量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3DFe2、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；2Fe3Cu=2Fe2Cu2，FeCu2=Fe2Cu，B项正确；Fe在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。3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SCNBFe3的氧化性比Cl2的氧化性强CFe2被Cl2氧化为Fe3DFe2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：2Fe2Cl2=2Fe32Cl，氧化性：Cl2Fe3。因SCN与Fe3反应生成血红色物质，故原溶液中一定含有SCN。4有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液，用一种试剂就可把它们鉴别开，这种试剂是()A盐酸 B烧碱溶液C氨水 DKSCN溶液答案B解析将过量NaOH溶液分别加入上述几种溶液，无明显现象的是NaCl，生成白色沉淀且迅速变为灰绿色最后变为红褐色的是FeCl2，生成红褐色沉淀的是FeCl3，生成白色沉淀不溶解的是MgCl2，生成白色沉淀又溶解的是AlCl3，而氨水虽然能区分出NaCl、FeCl2、FeCl3，但不能将MgCl2与AlCl3区分开。5将铁粉放入由盐酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液组成的混合液中，充分反应后铁粉有剩余，则反应后的溶液中含有的大量阳离子是()ACu2和Fe2 BH和Cu2CFe3和Fe2 DFe2和Mg2答案D解析铁粉放入混合溶液中，发生反应：2HFe=Fe2H2、2Fe3Fe=3Fe2、Cu2Fe=Fe2Cu。铁粉有剩余，则溶液中与之反应的离子均不存在，即Fe3、H、Cu2不存在，存在Fe2、Mg2。题组二Fe2与Fe3之间的转化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：FeCu，FeCl3溶液中加入铁粉、铜粉时，依次发生反应：Fe2FeCl3=3FeCl2，Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2。有以下情况：Fe、Cu均剩余，溶液中只有Fe2；只有Cu剩余，溶液中只有Fe2或含Fe2、Cu2；Fe、Cu均不剩余，Fe3恰好反应，溶液中有Fe2、Cu2；Fe、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，经充分搅拌反应后静置、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()ANa、Mg2 BFe2、Cu2CAl3、Cu2 DMg2、Fe3答案D解析A项：B项：；C项：D项：。8将1.12 g铁粉加入25 mL 2 molL1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是()A铁粉有剩余，溶液呈浅绿色B往溶液中滴入无色KSCN溶液，不显血红色CFe2和Fe3物质的量之比为61D氧化产物和还原产物的物质的量之比为25答案C解析n(Fe)0.02 mol，n(FeCl3)0.05 mol，由2Fe3Fe=3Fe2知，Fe3过量0.01 mol，铁粉全部溶解，反应生成0.06 mol Fe2，Fe3的特征反应之一是遇KSCN溶液变血红色；氧化产物与还原产物的物质的量之比为12。题组三铁及其化合物的相关计算9向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 molL1的盐酸，恰好使混合物完全溶解，放出224 mL(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()A11.2 g B5.6 gC2.8 g D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)0.1 L1 molL10.05 mol，m(Fe)2.8 g。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。则原混合液中FeCl3和CuCl2的物质的量之比是()A11 B34 C27 D72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：2FeCl3Fe=3FeCl2，CuCl2Fe=CuFeCl2 x 0.5x y y y由题意得：56 gmol1(0.5xy)64 gmol1y解得xy27。综合强化11铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：Fe2Fe3FeO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，实现上述的转化，要求生成物纯净，可选用_(填字母)。aCl2 bFe cCu dKMnO4(2)如下化学方程式中：Fe2O33NaClO4KOH2K2FeO4(高铁酸钾)3NaCl2H2O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_、_。答案(1)ab(2)Fe2O3(3)净水消毒解析(1)Fe2Fe3，Fe3Fe2，选KMnO4、Cu则引入杂质。(2)2O3K2O4，故Fe2O3作还原剂。(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。12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方程式：_。答案(1)FeHClFeCl2Cl2(2)CuCl2Fe=FeCl2Cu,2FeCl3Fe=3FeCl2，Fe2HCl=FeCl2H2，2FeCl2Cl2=2FeCl3解析从腐蚀铜的废液中回收铜的步骤：13AI分别表示中学化学中常见的物质，它们之间的相互转化关系如下(部分反应物、生成物没有列出)：已知：A、B、C、D、E、F六种物质中均含有同一种元素；G为主族元素的固态化合物。(1)写出下列物质的化学式：E_，F_，J_。(2)写出下列反应的化学方程式：_；_；_。(3)写出“CD”的离子方程式(各写一个)：CD_；DC_。(4)检验C、D的混合溶液中有D的阳离子，实验方法是_(写明试剂、现象，下同)，检验溶液中还有C中的阳离子，实验方法是_。答案(1)Fe(OH)2Fe(OH)3NaAlO2(2)3Fe3O48Al9Fe4Al2O3Fe3O48HClFeCl22FeCl34H2O2Al2O34Al3O2(3)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O2Fe3Cu=2Fe2Cu2(答案合理均可)(4)加入KSCN溶液，溶液呈血红色另取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液，溶液的紫色褪去解析“C与NaOH溶液反应得E，且E在空气中转变为F”是明显的突破口。结合学过的Fe(OH)2到Fe(OH)3的转化，推测E为Fe(OH)2，F为Fe(OH)3。又因A、B、C、D、E、F六种物质中均含有同一种元素，故C为FeCl2，D为FeCl3。B中含铁元素，且B中既有Fe2又有Fe3，所以B为Fe3O4，A为Fe。G为主族元素的固态化合物，能电解，且与NaOH溶液能反应生成J，所以G为Al2O3，反应为铝热反应。(4)要检验Fe2和Fe3混合溶液中的Fe3，可加入KSCN溶液；若要检验混合溶液中有Fe2，则不能加KSCN溶液或加“KSCN溶液/氯水”，合适的方法是滴加酸性高锰酸钾溶液，依据溶液褪色来确定Fe2的存在。14(1)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，实验测得n(Fe)n(Cl)12.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为_。在实验室中，FeCl2可用铁粉和_反应制备，FeCl3可用铁粉和_反应制备。(2)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为_。(3)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离子是_，该反应的离子方程式是_。(4)有一铁的氧化物样品，用5 molL1的盐酸140 mL恰好完全溶解，所得溶液还能与通入的0.56 L氯气(标准状况)反应，使Fe2全部转化为Fe3，则此氧化物为_。答案(1)10%(或0.1)盐酸氯气(2)2Fe32I=2Fe2I2(3)Fe2MnO5Fe28H=Mn25Fe34H2O(4)Fe5O7解析(1)设FeCl3、FeCl2的物质的量分别为a、b，则有，解得ab19。FeCl3的物质的量分数为10%。(3)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)15。(4)n(Cl)5 molL10.14 L20.75 mol；n(H)5 molL10.14 L0.7 mol，所以，即该氧化物的化学式为Fe5O7。