高中化学全程学习方略课件：3.2.2 铁、铜及其化合物的应用

欢迎进入化学课堂 例1 将54 4g铁和氧化铁的混合粉末 投入足量的稀硫酸中充分反应后 收集到4 48LH2 标准状况下 并测得溶液中无Fe3 求原混合物中氧化铁的物质的量和铁的质量分数 保留3位有效数字 思路点拨 解答本题要注意以下三点 自主解答 混合物投入稀硫酸中首先发生如下反应 Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 因为氧化性Fe3 比H 的强 所以铁粉先和Fe3 反应 再和H 反应 反应的离子方程式如下 2Fe3 Fe 3Fe2 Fe 2H Fe2 H2 n H2 假设原混合物中Fe2O3的物质的量为x 则 Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O2Fe3 Fe 3Fe2 x6x2x2xx3x Fe 2H Fe2 H2 0 200mol0 400mol0 200mol0 200mol所以 m Fe2O3 m Fe x 160g mol x 0 200mol 56g mol 54 4g解得 x 0 200mol m Fe 0 200mol 0 200mol 56g mol 22 4g 所以混合物中铁的质量分数为 w Fe 100 41 2 答案 0 200mol41 2 变式训练 在硫酸铁溶液中 加入ag铜 完全溶解后 再加入bg铁 充分反应后得到cg残余固体 且a c 则下列说法正确的是 A 残余固体全部是铜B 残余固体可能为铁和铜的混合物C 残余固体是铁 溶液中一定不含Cu2 D 最后得到的溶液可能含有Fe3 解析 选A 本题涉及的反应有 Cu 2Fe3 Cu2 2Fe2 Fe Cu2 Fe2 Cu 由于题目中a c 说明Cu没有被全部置换出来 所加的Fe不足 Cu2 没有完全反应掉 故残留固体全部为Cu 因为Fe3 能够氧化Cu 所以当残留固体中有Cu存在时 溶液中一定不含有Fe3 例2 某学生设计了如下图中的方法对A盐进行鉴定 A A中一定有Fe3 B C中一定有Fe3 C B为AgI沉淀D A一定为FeBr2溶液 自主解答 选B 加入AgNO3溶液 生成浅黄色沉淀 说明有AgBr沉淀产生 即A溶液中有Br C中加KSCN溶液显血红色 说明C溶液中有Fe3 但是不能说明A溶液中一定有Fe3 因为若A溶液中含有Fe2 则加入酸化的AgNO3溶液后 也可以将Fe2 氧化成Fe3 而出现相同的现象 所以A溶液为FeBr2或FeBr3溶液 变式训练 1 不能用于区别两种棕黄色液体FeCl3溶液和溴水的试剂是 A 铁粉B KSCN溶液C NaOH溶液D 淀粉KI溶液 解析 选D 各物质和FeCl3溶液 溴水反应的方程式或现象如下表所示 2 向某溶液中加入含Fe2 的溶液后 无明显变化 当再滴加几滴新制氯水后 混合液变成血红色 则下列结论中正确的是 A 该溶液中一定含有KSCNB 氧化性 Fe3 Cl2C Fe2 与SCN 不能形成血红色物质D Fe2 被氯水还原为Fe3 解析 选C 根据反应Cl2 2Fe2 2Cl 2Fe3 由于氧化剂的氧化性 氧化产物的氧化性 所以氧化性 Cl2 Fe3 B错误 与Fe3 形成血红色溶液的只有SCN 因此该溶液中一定含有SCN 但不一定是KSCN 也可能是NH4SCN A错误 D错在 还原 应该是Fe2 被氯水氧化为Fe3 1 2010 嘉兴高一检测 把铁片分别放入下列溶液后 铁片溶解而溶液质量增加 但无气体产生 此溶液是 A 稀盐酸B AgNO3溶液C FeCl3溶液D Cu NO3 2溶液 解析 选C 铁和稀盐酸反应生成气体 铁和AgNO3溶液 Cu NO3 2溶液反应后溶液质量均减小 Fe 56 2Ag 216 Fe 56 Cu 64 而铁和FeCl3溶液反应的方程式为2Fe3 Fe 3Fe2 反应后单质铁全部进入溶液中而使溶液的质量增加 2 录音磁带是在醋酸纤维 聚酯纤维等纤维制成的片基上 均匀地涂上一层磁性材料 磁粉 制取磁粉的主要物质是 A Fe2O3B Fe3O4C FeOD Al2O3 解析 选B Fe3O4俗称磁性氧化铁 是磁铁矿的主要成分 可以做磁性材料 3 硫酸亚铁溶液含有杂质硫酸铜和硫酸铁 为除去杂质 提纯硫酸亚铁 应该加入下列哪种物质 A 锌粉B 镁粉C 铁粉D 铝粉 解析 选C 加入锌粉 镁粉 铝粉会在溶液中增加Zn2 Mg2 Al3 等杂质离子 加入铁粉 发生如下反应 Fe2 SO4 3 Fe 3FeSO4 CuSO4 Fe FeSO4 Cu 所以可以将杂质除去 4 实验室有一瓶购置时间较长的绿 FeSO4 7H2O 老师将其交给化学研究小组某同学检验药品是否有变质现象 这位同学取绿矾做了简单的检验 得出的结论是 已经开始氧化 该同学所用的试剂和判断依据是 解析 选D 绿矾被氧化将会有Fe3 生成 所以可以取少量样品配制成溶液 再加入KSCN溶液 若溶液变为血红色 则证明它已变质 5 颗粒大小达到纳米级的单质铁具有很强的反应活性 俗称 纳米铁 1 在高温条件下 用H2与FeCl2反应 可生成 纳米铁 和一种溶于水显强酸性的气体 写出该反应的化学方程式 2 纳米铁 在空气中受撞击时会燃烧 其反应与铁在纯氧中燃烧相同 写出该反应的化学方程式 3 请你预测 纳米铁 的其他化学性质 用化学反应方程式表示 解析 纳米铁与普通铁的区别在于纳米铁颗粒更小 该颗粒直径处于纳米级别范围内 但它与普通铁均是铁单质 化学性质完全相同 答案 1 H2 FeCl2 Fe 2HCl 2 3Fe 2O2 Fe3O4 3 Fe CuSO4 Cu FeSO4 合理即可 高温 撞击 A组 30分钟50分 一 选择题 本题共4小题 每小题6分 共24分 1 下列关于单质铁的化学方程式或离子方程式书写正确的是 A 铁粉与硫粉混合加热 2Fe 3S Fe2S3B 铁与稀盐酸反应 2Fe 6H 2Fe3 3H2 C 铁粉与水蒸气反应 2Fe 6H2O g 2Fe OH 3 3H2D 过量的铁在氯气中燃烧 2Fe 3Cl2 2FeCl3 高温 点燃 解析 选D 硫和稀盐酸具有弱氧化性 只能将Fe氧化成 2价 即分别生成FeS和FeCl2 氯气具有强氧化性 能够将Fe氧化成 3价 即生成FeCl3 铁粉与水蒸气反应生成Fe3O4和H2 2 2010 成都高一检测 将表面被氧化的铜片和铁片 同时加入足量稀盐酸中 除尽氧化膜 再经充分反应后 溶液中一定含有的金属离子是 A Fe3 和Cu2 B Fe2 和Cu2 C Fe2 D Fe2 和Fe3 解析 选C 铜片和铁片的表面的CuO和Fe2O3 加入足量的稀盐酸 先发生如下两个反应 CuO 2H Cu2 H2O Fe2O3 6H 2Fe3 3H2O 因为Fe比Cu活泼 Fe3 的氧化性比Cu2 的强 所以然后再发生 2Fe3 Fe 3Fe2 若Fe3 过量 则接着发生2Fe3 Cu 2Fe2 Cu2 若Fe过量 则还会发生Fe Cu2 Fe2 Cu 不论哪种情况溶液中都有Fe2 生成 3 在CuO和Cu2O的混合物中 铜元素和氧元素的质量比为5 1 则CuO和Cu2O的物质的量之比为 A 2 3B 1 3C 1 4D 3 1 解析 选D 在CuO和Cu2O的混合物中 仅含铜和氧两种元素 设其中CuO和Cu2O的物质的量之比为x y 则依题意列比例式 5 1 化简可得 x y 3 1 4 有一些茶叶的包装盒中有一个小袋 将小袋打开可看到灰黑色粉末 其中有的已变成棕褐色 将这种黑色粉末投入稀盐酸后 取上层清液并加几滴氯水 再滴加KSCN溶液 马上出现血红色 以下结论不正确的是 A 该灰黑色粉末作抗氧化剂B 该灰黑色粉末不可食用C 小袋中原来装有铁粉D 小袋中原来装有氧化铁 解析 选D 根据生活常识知该小袋内黑色粉末的作用是抗氧化剂 由于它的存在 从而保护了茶叶中的有机成分不被氧化 根据黑色棕褐色血红色 知该黑色部分被氧化为Fe3 从而证明该黑色粉末中含有铁粉或氧化亚铁 综上分析可知D项不正确 二 非选择题 本题共2小题 共26分 5 12分 2010 台州高一检测 A是一种红棕色金属氧化物 B D是金属单质 J是一种难溶于水的白色化合物 受热后容易发生分解 1 写出下列物质的化学式 A E J G 2 按要求写方程式 A B C D的化学方程式 F G的化学方程式 C I的离子方程式 解析 本题的突破口是 G为红褐色沉淀 A为红棕色金属氧化物 结合题中的转化关系 可以得到如下的转化图 答案 1 Fe2O3FeCl2Al OH 3Fe OH 3 2 2Al Fe2O3 2Fe Al2O3 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 Al2O3 2OH 2AlO2 H2O 高温 6 14分 在常温下 Fe与水并不起反应 但在高温下 Fe与水蒸气可发生反应 应用下列装置 在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物 加热 并通入水蒸气 就可以完成高温下 Fe与水蒸气的反应实验 请回答该实验中的问题 1 写出该反应的化学方程式 该氧化还原反应的还原剂是 氧化剂是 2 实验前必须对整套装置进行气密性检查 操作方法是 3 圆底烧瓶中盛装水 该装置受热后的主要作用是 向烧瓶中放置了几片碎瓷片 其作用是 4 干燥管中盛装的物质是 作用是 5 试管中收集的气体是 如果要在A玻璃管处点燃该气体 则必须对该气体进行 解析 检查整套装置的气密性时 要特别注意由于整个装置容积比较大 所以不能用手捂热使空气膨胀的方法 而要用酒精灯微热或用热毛巾捂热 若先点燃酒精喷灯则Fe会与装置内的O2反应 所以应先点燃酒精灯使产生的水蒸气将装置内的空气排尽 答案 1 3Fe 4H2O g Fe3O4 4H2FeH2O 2 在玻璃管口A处接一段乳胶管 乳胶管头上连一段玻璃管 并将管口浸入水中 用酒精灯火焰微热烧瓶底部 如果能够观察到浸入水中的玻璃管口有气体逸出 停止加热后 玻璃管内有水柱上升 且较长时间水柱不回落 则表明该套装置气密性良好 3 为硬质玻璃管内铁与水蒸气的反应实验提供持续不断的水蒸气防止暴沸 4 碱石灰干燥剂除去反应产生H2中的水蒸气 5 H2验纯 高温 B组1 2010 济南高一检测 向FeI2 FeBr2的混合溶液中通入适量氯气 溶液中某些离子的物质的量变化如下图所示 已知 2Fe2 Br2 2Fe3 2Br 2Fe3 2I 2Fe2 I2 则下列有关说法中 不正确的是 A 还原性 I Fe2 Br B 原混合FeBr2的物质的量为6molC 当通入2molCl2时 溶液中已发生的离子反应可表示为 2Fe2 2I 2Cl2 2Fe3 I2 4Cl D 原溶液中n Fe2 n I n Br 2 1 3 解析 选B 根据题中所给的方程式可以判断微粒的还原性的相对强弱顺序为 I Fe2 Br 所以Cl2通入溶液中 Cl2首先是将I 氧化成I2 然后再将Fe2 氧化成Fe3 最后将Br 氧化成Br2 所以n I 2mol n Fe2 4mol n Br 6mol 原混合溶液中FeBr2的物质的量为 n FeBr2 n Br 3mol B选项错误 当通入2molCl2时 根据反应 2I Cl2 I2 2Cl 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 2molI 消耗1molCl2 剩余的1molCl2只能消耗2molFe2 所以该反应的离子反应式可表示为2Fe2 2I 2Cl2 2Fe3 I2 4Cl 2 2010 哈尔滨高一检测 将一颗质量为5 6g的铁钉 在潮湿的空气中放置一段时间后 向其中缓缓滴入2mol L的稀盐酸 充分反应至恰好完全溶解 则盐酸的体积最少可以是 A 67mLB 100mLC 150mLD 200mL 解析 选B 5 6g铁的物质的量为0 1mol 若铁全部被氧化 则最后将全部变成FeCl3 此时需要稀盐酸的物质的量为0 3mol 其体积为150mL 若铁未被全部氧化 则最后将全部变成FeCl2 此时需要稀盐酸的物质的量为0 2mol 其体积为100mL 所以消耗盐酸的体积的范围为 100mL V HCl 150mL 铁是人体必需的微量元素 治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物 速力菲 主要成分 琥珀酸亚铁 呈暗黄色 是市场上一种常见的补铁药物 该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸 某同学为了检测 速力菲 药片中Fe2 的存在 设计并进行了如下实验 1 试剂1 试剂2 加入新制氯水后溶液中发生的离子反应方程式是 2 加入试剂2后溶液中颜色由淡黄色转变为淡红色是因为 写出 2价Fe在空气中转化为 3价Fe的化学方程式 3 该同学猜想血红色溶液变为无色溶液的原因是溶液中的 3价铁被还原为 2价铁 你认为该同学的猜想合理吗 若你认为合理 请说明理由 若你认为不合理 该空不要作答 若你认为不合理 请提出你的猜想并设计一个简单的实验加以验证 若你认为合理 该空不要作答 解析 因为琥珀酸亚铁 不溶于水但能溶于人体中的胃酸 所以在检测 速力菲 药片中Fe2 的存在时 首先加入稀盐酸 将琥珀酸亚铁转化为可溶性的亚铁盐 然后再加入KSCN溶液 因为得到淡红色溶液 说明可能有一部分Fe2 被空气中的氧气氧化成Fe3 再加入 新制氯水后发生如下反应 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl 因为Fe3 浓度大大增加 所以溶液血红色加深 过一段时间后 溶液褪色 可能有两个原因 一是溶液中Fe3 消失 二是溶液中SCN 消失 使Fe3 消失 必须加入还原剂或其他能够和它反应的物质 在题目所给的环境中 不存在这种可能 结合氯气具有强氧化性 所以最可能是过量的氯水将SCN 氧化 从而使溶液褪色 要验证这种可能性 可以向褪色后的溶液中加入KSCN溶液 如果溶液变血红色 说明该假设正确 或向褪色后的溶液中加入FeCl3溶液 如果溶液不变血红色 也说明该假设正确 答案 1 稀盐酸KSCN溶液2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl Fe3 3SCN Fe SCN 3 2 少量的Fe2 转化为Fe3 加入KSCN溶液后显血红色4Fe OH 2 2H2O O2 4Fe OH 3 3 不合理我的猜想是Fe SCN 3中的SCN 被过量的氯水氧化 设计的实验为在褪色后的溶液中加入FeCl3溶液 仍不变血红色 或在褪色后的溶液中加入KSCN溶液 变血红色 1 哈尔滨的一个小型特种钢厂曾发生过因1000多摄氏度的铁水进入冷水坑而引发爆炸 该反应的化学方程式为 A Fe 2H2O Fe OH 2 H2 B 2Fe 6H2O 2Fe OH 3 3H2 C 3Fe 4H2O Fe3O4 4H2 D 2Fe 3H2O Fe2O3 3H2 高温 高温 高温 高温 解析 选C 高温铁水进入冷水中反应生成Fe3O4和H2 高温下H2遇到空气会发生爆炸 2 将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸 滴加KSCN溶液没有颜色变化 再加入氯水即呈红色的是 A FeCO3B Fe2O3C FeCl3D Fe2 SO4 3 解析 选A 由题意可知 A中的Fe2 与SCN 结合没有颜色改变 但通入Cl2后发生下列反应2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl Fe3 3SCN Fe SCN 3 溶液变为血红色 3 能与Fe3 反应 且能证明Fe3 具有氧化性的是 SCN Fe Fe2 Cu H2S OH A B C D 解析 选B Fe3 有氧化性 必须体现在有还原性物质的反应中 题设可与Fe3 反应的还原性物质有Fe Cu H2S 所以选B 4 根据Fe Cu2 Fe2 Cu 2FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2两个反应 判断Fe3 Fe2 Cu2 的氧化性顺序为 A Cu2 Fe2 Fe3 B Fe3 Fe2 Cu2 C Fe3 Cu2 Fe2 D Fe2 Fe3 Cu2 解析 选C 依方程Fe Cu2 Fe2 Cu Cu2 的氧化性大于Fe2 又因为2FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2 Fe3 的氧化性大于Cu2 的氧化性 所以选C 5 由FeO Fe2O3和Fe3O4组成的混合物 测得其铁元素与氧元素的质量比为21 8 则混合物中FeO Fe2O3和Fe3O4的物质的量之比可能是 A 1 2 1B 2 1 1C 1 1 1D 2 2 5 解析 选C n Fe n O 3 4 所以该铁的氧化物的平均化学式为Fe3O4 而FeO Fe2O3按照物质的量1 1正好组成Fe3O4 所以只要FeO Fe2O3的物质的量符合1 1即可 6 有0 4g铁的氧化物 用足量的CO在高温下将其还原 把生成的CO2全部通入足量澄清石灰水中 得到0 75g沉淀 这种铁的氧化物的化学式是 A FeOB Fe2O3C Fe3O4D FeO和Fe2O3 解析 选B CO和铁的氧化物反应时 氧化物中的一个O原子可以生成一个CO2分子 每一个CO2分子可以生成一个CaCO3沉淀 所以有下列的关系式 O CO2 CaCO3 所以n O n CaCO3 7 5 10 3mol 所以0 4g该氧化物中含O的质量为 m O 7 5 10 3mol 16g mol 0 12g 该铁的氧化物中氧元素的质量分数为 100 30 这种氧化物应该是Fe2O3 7 所有氮的氧化物都能跟灼热的铁粉按下式反应 4NxOy 3yFe yFe3O4 2xN2 若将0 2molNxOy通过50g灼热的铁粉 反应完全后恰好生成0 1molN2和0 1molFe3O4 则NxOy的分子式为 A NOB NO2C N2OD N2O5 解析 选B 根据化学方程式有 n NxOy n Fe3O4 n N2 4 y 2x 0 2mol 0 1mol 0 1mol 得 2x y 解得x 1 y 2 所以NxOy的分子式为NO2 8 往100mLFeCl3溶液中 通入0 672L标准状况下的硫化氢气体 设气体完全被吸收 再加入过量的铁粉 反应停止后 测得溶液中含有0 12mol金属阳离子 则原氯化铁溶液的物质的量浓度为 A 0 1mol LB 1mol LC 0 08mol LD 0 8mol L 解析 选D 以上两步反应第一步在酸性条件下进行 S2 被Fe3 氧化 H 没有参加反应 第二步 单质铁既与Fe3 反应又与H 反应 反应完毕 溶液中阳离子为Fe2 阴离子为Cl 在此不必考虑水电离出的H 和OH 从而可知溶液中Cl 的总数为0 24mol 则反应前Fe3 的物质的量应为 0 24mol 0 08mol 物质的量浓度应为 9 印刷电路板是由塑料和铜箔复合而成 刻制印刷电路时要用FeCl3溶液作为 腐蚀液 生成CuCl2和FeCl2 其反应的化学方程式如下 Cu 2FeCl3 CuCl2 2FeCl2 1 请在上式中标出电子转移的方向和数目 2 该反应的氧化剂是 3 写出FeCl3的电离方程式 4 使用过的腐蚀液会失效 但还可以回收利用 其中有一步需要将Fe2 转化为Fe3 下列试剂能实现上述变化的是 填序号 A 氯气B 铁C 铜D 稀硫酸 解析 使用过的腐蚀液中含有CuCl2 FeCl2和FeCl3 要想将其中的Fe2 转化为Fe3 首先要加入足量的铁粉将Cu2 转化为Cu和Fe2 过滤后通入足量氯气将Fe2 氧化为Fe3 答案 2 FeCl3 3 FeCl3 Fe3 3Cl 4 A 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全