2019_2020学年高中化学专题3从矿物到基础材料第二单元第2课时铁、铜及其化合物的应用学案苏教版必修.docx

第2课时铁、铜及其化合物的应用核心素养发展目标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Fe、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Fe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高价态生成物2Fe2、Fe3的检验方法(1)Fe2不变色变血红色(2)1下列说法正确的是()A赤铁矿的主要成分是Fe3O4BFe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3C铁锈的主要成分是Fe2O3DFe3O4中铁元素有2价和3价，Fe3O4是混合物答案C解析赤铁矿、铁锈的主要成分均是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。2下列说法不正确的是()A铁的氧化物均为黑色固体，均难溶于水BFe(OH)2在空气中易变质，生成红褐色Fe(OH)3C铁在氧气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的Fe3O4D氢氧化亚铁为白色絮状沉淀答案A解析FeO是一种黑色粉末，Fe2O3是一种红棕色粉末，Fe3O4是一种磁性的黑色晶体。3向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是()A加入KSCN溶液一定不变红色B溶液中一定含Fe2C溶液中一定含Cu2D剩余固体中一定含Cu答案C解析溶液中Fe3、Cu2均具有氧化性，且氧化性：Fe3Cu2，若加入的铁粉是少量的，Fe3有剩余，加入KSCN溶液仍会变血红，但若Fe3有剩余，则不会有Cu置换出来，即没有固体存在。铁粉无论与Fe3还是与Cu2反应，均生成Fe2，若铁粉是过量的，则Cu会被完全置换出来，溶液中无Cu2。4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Fe(OH)2沉淀。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时，除加硫酸防止生成Fe(OH)2外，还需加入_。(2)除去蒸馏水中溶解的O2，常采用_的方法。(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_。答案(1)铁屑(2)煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2转化成Fe(OH)3沉淀5化合物A、B组成元素相同，且B为白色。C是一种与B含有相同价态该金属元素的硫酸盐，向C中加入适量的NaOH溶液，可观察到生成的沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀A，加热A可得红棕色粉末D。回答下列问题：(1)写出各物质的化学式：A_、B_、C_、D_。(2)写出B转化为A的化学方程式：_。写出A受热分解的化学方程式：_。答案(1)Fe(OH)3Fe(OH)2FeSO4Fe2O3(2)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O33H2O解析解答本题的关键是抓住C与NaOH溶液反应的特征现象，确定A是Fe(OH)3，C是FeSO4，B为Fe(OH)2，D为Fe2O3。题组一铁、铜的性质及应用1下列物质不能利用金属单质与非金属单质直接制得的是()ACuCl2BFeCl2CFe3O4DNaCl答案B2下列有关叙述正确的是()AFe与S混合加热生成FeS2BFe3有还原性，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FeCl3D铁在高温下与水蒸气的反应是置换反应答案D解析Fe与S混合加热生成FeS，A项错误；2Fe3Cu=2Fe2Cu2，FeCu2=Fe2Cu，B项错误；Fe在Cl2中燃烧只能生成FeCl3，C项错误。3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()AFeSO4BH2SO4CFe2(SO4)3DAgNO3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。题组二铁的氧化物4“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同是由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，你猜测其中的原因可能是()A土壤中含有铁粉、二氧化锰等B黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料C土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色CuD土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3答案D解析黏土中含有铁元素，在烧制砖瓦时，与O2反应，生成氧化物，铁元素的氧化物有3种，FeO与Fe3O4为黑色，Fe2O3为红棕色，故D项正确。5某物质由铁和氧两种元素组成，实验测得铁元素与氧元素的质量比为218，关于该物质的下列说法中不正确的是()A铁元素与氧元素物质的量比为34B该物质可能为四氧化三铁C该物质一定为四氧化三铁D该物质可能为混合物答案C解析由铁元素与氧元素的质量之比为218，求得铁元素与氧元素的物质的量之比为34，该物质可能为Fe3O4；若FeO与Fe2O3混合物的物质的量比为11时，混合物中铁元素与氧元素的物质的量比也为34，该物质可能为混合物。6下列关于氧化铁和氧化亚铁的叙述中不正确的是()A都是碱性氧化物B都能与酸反应生成盐和水C都能与水反应生成氢氧化物D都能被一氧化碳还原为铁答案C解析氧化铁和氧化亚铁都是不溶于水的碱性氧化物，都不能与水反应生成氢氧化物，都能与酸反应生成相应的盐和水，都具有氧化性，能被氢气、一氧化碳、金属铝等还原剂还原为铁单质。题组三铁的氢氧化物7在空气中氢氧化亚铁白色沉淀可转化为红褐色沉淀。关于该反应的下列叙述中不正确的是()A生成物为氢氧化铁B该反应是化合反应C该反应是氧化还原反应D氢氧化亚铁作氧化剂答案D解析氢氧化亚铁易与氧气、水反应生成氢氧化铁，该反应既是化合反应，又是氧化还原反应，氢氧化亚铁是还原剂，氧气是氧化剂。8下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是()ABCD答案B解析因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置是先用H2将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中，中液面上加苯阻止了空气进入；由于能接触到空气中的O2，故不能较长时间观察到白色沉淀。题组四铁盐和亚铁盐9刻制印刷电路板时用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生反应为Cu2Fe3=2Fe2Cu2。根据该反应判断下列说法不正确的是()A铜是还原剂BFe3具有氧化性C该反应是置换反应D该反应属于离子反应答案C解析该反应中铜元素化合价升高，被氧化，为还原剂；铁元素化合价降低，被还原，Fe3为氧化剂，具有氧化性；生成物中没有单质，不是置换反应；但该反应为离子反应。10向某溶液中加入含Fe2的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成血红色，则下列结论错误的是()A该溶液中一定含有SCNB氧化性：Fe3Cl2CFe2与SCN不能形成血红色物质DFe2被氧化为Fe3答案B解析溶液中的Fe2与加入的新制氯水发生反应：2Fe2Cl2=2Fe32Cl，故氧化性：Fe3Cl2；能使含Fe3的溶液变为血红色，说明原溶液中一定含有SCN；因原溶液中加入含Fe2的溶液后，无明显变化，说明Fe2与SCN不能形成血红色物质。11选择合适试剂完成甲、乙两组实验。甲组：检验含Fe3的溶液中是否含有Fe2；乙组：检验含Fe2的溶液中是否含有Fe3。下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是()试剂选项甲组乙组A新制氯水、KSCN溶液NaOH溶液B酸性KMnO4溶液KSCN溶液CKOH溶液溴水D溴水酸性KMnO4溶液答案B解析甲组，在Fe3存在的条件下检验Fe2，要排除Fe3干扰。所选试剂具备下列条件：一是能与Fe2发生有明显现象的反应；二是与Fe3不反应。溴水符合条件，实验现象是溴水颜色变浅，酸性KMnO4溶液也符合条件，实验现象是溶液的紫色变浅。乙组，在Fe2存在的条件下检验Fe3，用KSCN溶液检验Fe3即可，Fe2不会造成干扰。12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答案D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中电荷不守恒，应为2Fe2Cl2=2Fe32Cl。13为了防止枪支生锈，常采用化学处理使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密保护层“发蓝”。化学处理过程中其中一步的反应为3FeNaNO25NaOH=3Na2FeO2H2ONH3。下列叙述不正确的是()A枪支“发蓝”实质上是使铁表面钝化B上述反应中，铁被氧化CNO的氧化性大于FeO的氧化性D反应中转移电子2mol，生成还原产物8.5g答案D解析枪支“发蓝”的过程是使钢铁零件表面生成Fe3O4的致密保护层，即铁表面钝化，A正确；该反应中铁被氧化成Na2FeO2，NaNO2被还原成NH3，氧化剂是NaNO2，氧化产物是Na2FeO2，NO的氧化性大于FeO的氧化性，B、C正确；反应中转移电子2mol，生成还原产物NH3的质量约为5.7g，D错误。14某学生小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验，根据实验流程回答相关问题。(1)请写出Fe2O3与反应的离子方程式：_。(2)物质为_。(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式：_。(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液，该过程的现象为_，此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表达)_。(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中，并继续煮沸至红褐色，制得分散系_，它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是_。答案(1)Fe2O36H=2Fe33H2O(2)NaOH溶液(其他合理答案也可)(3)Fe2FeCl3=3FeCl2(4)生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(5)Fe(OH)3胶体分散质粒子大小不同解析(1)Fe2O3为碱性氧化物，能够与盐酸反应生成FeCl3和H2O。(2)FeCl3溶液能够与碱反应生成Fe(OH)3，物质可以是NaOH、NH3H2O等。(3)Fe3具有氧化性，能够氧化Fe：Fe2FeCl3=3FeCl2。(4)Fe(OH)2是白色沉淀，能迅速被氧气氧化，会看到沉淀