高考化学一轮复习专题3.3第三章铁、铜及其化合物教案.docx

第三讲 铁、铜及其化合物考纲要求：1.了解铁的主要性质及应用。2.了解铁的重要化合物的主要性质及应用。3. 了解铜的主要性质及应用。考点一铁的单质、氧化物和氢氧化物1铁的存在2铁的性质(1)物理性质颜色状态导电、导热性、延展性特性地壳含量银白色固体良好被磁铁吸引占第位(2)化学性质(写出化学方程式或离子方程式)与非金属反应与O2反应常温铁锈(成分为Fe2O3xH2O)点燃3Fe2O2 Fe3O4与Cl2反应点燃2Fe3Cl22FeCl3与S、I2反应FeSFeS、FeI2FeI2与H2O(g)反应3Fe4H2O(g) Fe3O44H2。与酸反应与H反应Fe2H=Fe2H2与稀HNO3反应过量Fe4HNO=Fe3NO2H2O少量3Fe8H2NO=3Fe22NO4H2O与浓H2SO4、浓HNO3反应常温下钝化，加热分别生成SO2、NO2与盐(Cu2、Fe3)反应FeCu2=Fe2Cu、Fe2Fe3=3Fe2注意铁与一般氧化剂(如S、HCl、FeCl3、CuSO4、I2等)反应时被氧化为Fe2，铁与强氧化剂(如Cl2、Br2、HNO3、浓H2SO4等)反应时被氧化为Fe3。在电化学中单质铁发生电极反应时生成Fe2，电极反应式为Fe2e=Fe2。3.生铁的冶炼(1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。(2)设备：高炉。(3)主要反应还原剂的生成：CO2CO2，CO2C2CO；铁的还原：Fe2O33CO2Fe3CO2；造渣反应：CaCO3CaOCO2，CaOSiO2CaSiO3。4铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗称铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的价态2价3价2价，3价与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O共性高温时，都能被C、CO、H2、Al等还原剂还原，生成单质铁5铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体溶解性难溶于水难溶于水与盐酸反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H= Fe33H2O受热分解2Fe(OH)3 Fe2O33H2O制法可溶性亚铁盐与碱反应：Fe22OH=Fe(OH)2可溶性铁盐与碱反应：Fe33OH=Fe(OH)3二者的关系空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)36Fe(OH)2的制备方法一：有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。方法二：还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。方法三：电解法用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。题点全练题点(一)铁及其化合物的性质及应用1在一定条件下，下列物质能与铁单质发生反应，其中能将铁元素从0价转变为3价的是()A盐酸B稀硫酸C稀硝酸 D硫酸铜溶液【答案】C【解析】Fe与非氧化性酸(HCl、稀H2SO4)反应生成Fe2：Fe2H=Fe2H2；Fe与弱氧化剂(Fe3、Cu2)反应生成Fe2：FeCu2=Fe2Cu。2如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是()AFe4HNO=Fe3NO2H2OBFe3O48H=Fe22Fe34H2OCFe(OH)33H=Fe33H2OD3Fe(OH)210HNO=3Fe3NO8H2O【答案】B【解析】Fe3O4与HNO3反应生成Fe3，正确的离子方程式为3Fe3O428HNO=9Fe3NO14H2O。3一定质量的某铁的氧化物FexOy，与足量的4 molL1硝酸溶液充分反应，消耗硝酸溶液 700 mL，生成2.24 L NO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为()AFeOBFe2O3CFe3O4 DFe4O5【答案】C【解析】铁的氧化物FexOy与足量的4 molL1硝酸溶液充分反应，生成Fe(NO3)3，硝酸被还原生成NO，n(NO)0.1 mol，根据氮原子守恒可得，3nFe(NO3)3n(NO)n(HNO3)，3nFe(NO3)30.1 mol0.7 L4 molL1，nFe(NO3)30.9 mol，令氧化物FexOy中Fe元素的平均化合价为a，根据得失电子守恒可得，0.9 mol(3a)0.1 mol(52)，解得a，由化合物中正负化合价代数和为0可得x2y，xy34，故该氧化物的化学式为Fe3O4。规律方法铁的氧化物组成的判断方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为mn，则氧化物中n(Fe)n(O)ab，若ab11，则铁的氧化物为FeO；若ab23，则铁的氧化物为Fe2O3；若ab34，则铁的氧化物是Fe3O4，或FeO与Fe2O3按物质的量比11的混合物，或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为11，Fe3O4为任意值)。题点(二)Fe(OH)2的制备4(1)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是_。(2)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入_。除去蒸馏水中溶解的O2常采用_的方法。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溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_。【答案】(1)(2)稀硫酸、铁屑煮沸避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2【解析】(1)因为Fe(OH)2在空气中容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。、原理相同，都是先用氢气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；的原理为铁作阳极产生Fe2，与电解水产生的OH结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；中液面加苯阻止了空气进入；由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。(2)Fe2易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2易被空气中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2被氧化。气体的溶解度随温度升高而降低，所以煮沸后的水中溶解的O2较少。 规律方法防止Fe(OH)2氧化的方法(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。(5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2与OH反应制取。考点二“铁三角”及Fe2、Fe3的检验1“铁三角”的转化关系(1)完成下列变化的离子方程式，体会Fe2与Fe3转化条件将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：2Fe3H2S=2Fe2S2H。将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液，溶液变蓝：2Fe32I=I22Fe2。向FeCl2溶液中滴入H2O2：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O。将FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中，有无色气体放出：3Fe24HNO=3Fe3NO2H2O。(2)“铁三角”转化关系的应用判断离子能否共存Fe2NO(H)、ClO、MnO(H)。Fe3S2、I、SO。Fe3HCO、CO等水解相互促进的离子。盐溶液的配制与保存(3)物质的制备2Fe2、Fe3的检验(1)Fe2的检验无现象溶液变红色，证明含有Fe2产生白色絮状沉淀，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2生成蓝色沉淀，证明有Fe2(2)Fe3的检验溶液变红色，证明含有Fe3产生红褐色沉淀，证明有Fe3存在(3)混合溶液中Fe3、Fe2的检验Fe3的检验a.溶液变红色，说明含有Fe3b.试纸变蓝色，说明含有Fe3Fe2的检验a.酸性KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2b.溴水褪色，说明含有Fe2c.生成蓝色沉淀，说明含有Fe2注意在水溶液中Fe2浅绿色、Fe3棕黄色。题点全练题点(一)“铁三角”转化关系的应用1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BC D 【答案】D【解析】强氧化剂Cl2、KMnO4溶液、稀HNO3等，可以把Fe2氧化成Fe3。2用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是()A若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3B若有固体存在，则溶液中一定有Fe2C若溶液中有Cu2，则一定没有固体析出D若溶液中有Fe2，则一定有Cu析出【答案】B【解析】若无固体剩余，说明铜全部以Cu2形式存在，加入的铁粉完全反应，溶液中一定含有Fe2，可能含有Fe3，A错误；若有固体存在，固体中一定有铜，可能有铁，溶液中一定含有Fe2，B正确；若溶液中有Cu2，有可能加入铁粉的量少，只有部分Cu2与Fe反应，所以可能有固体析出，C错误；当加入的铁粉较少时，只发生Fe2Fe3=3Fe2时，不会有铜析出，D错误。3Fe2、Fe3、Zn2较完全地形成氢氧化物沉淀的pH分别为6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量Fe2、Fe3杂质离子，为除去这些离子制得纯净的ZnSO4，应加入的试剂是()ANaOH溶液 B氨水CKMnO4、ZnCO3 DH2O2、ZnO【答案】D【解析】由于Fe2沉淀所需pH比Zn2大，应首先将Fe2氧化为Fe3，然后调节溶液的pH使Zn2还不沉淀时Fe3已沉淀完全。氧化剂H2O2将Fe2氧化为Fe3，ZnO能消耗溶液中的H且不引入新的杂质离子，故D项符合要求。规律方法混合溶液中Fe3、Fe2的除去方法(1)除去Mg2中混有的Fe3的方法向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2其中之一，与Fe3水解产生的H反应，促进Fe3的水解，将Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(2)除去Cu2中混有的Fe3的方法向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3其中之一，与Fe3水解产生的H反应，促进Fe3的水解，将Fe3转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(3)除去Mg2中混有的Fe2的方法先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3。(4)除去Cu2中混有的Fe2的方法先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3。题点(二)Fe2、Fe3的检验4要证明某溶液中不含Fe3而可能含有Fe2，进行如下实验操作时，最佳顺序为()加入足量氯水加入足量酸性KMnO4溶液加入少量NH4SCN溶液A BC D【答案】C【解析】用NH4SCN检验Fe3是否存在，用氯水将Fe2转化为Fe3进行检验Fe2的存在。5某溶液中可能存在Mg2、Fe2、Fe3，加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。下列结论正确的是()A一定有Fe2，一定没有Fe3、Mg2B一定有Fe3，一定没有Fe2、Mg2C一定有Fe3，可能有Fe2，一定没有Mg2D一定有Fe2，可能有Mg2，一定没有Fe3【答案】D【解析】加入NaOH溶液，开始时有白色絮状沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色说明溶液中一定有Fe2，若有Fe3，则红褐色沉淀会掩盖Fe(OH)2的白色，所以不可能存在Fe3，而Mg(OH)2是白色，有可能存在。6将铜和氧化铁的混合物溶于足量稀盐酸中，向所得溶液中滴入2滴KSCN溶液后出现红色。下列有关说法错误的是()A容器中可能有固体残渣B所得溶液中一定存在Fe2C反应过程中水的电离程度增大D再加入铜后，溶液红色逐渐褪去【答案】A【解析】所得溶液中滴入KSCN溶液后变红色，说明会有Fe3，则Cu不存在。易错易混检验Fe2和Fe3时的注意事项（1）检验Fe2时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN)。（2）Fe3、Fe2、Cl同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2(Cl能还原酸性KMnO4，有干扰)。考点二铜及其化合物1单质铜(1)物理性质紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。(2)化学性质常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的铜锈。有关化学方程式：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3。写出下列化学方程式：铜在空气中加热：2CuO22CuO；铜丝在硫蒸气中反应：2CuSCu2S。2铜的重要化合物(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO34H=2Cu2CO23H2O。(2)黑色氧化铜在高温下分解为红色的Cu2O，化学方程式为4CuO2Cu2OO2。(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO45H2OCuSO45H2O。(4)红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为Cu2O2H=CuCu2H2O。3.铜及其化合物的应用(1)原电池：铜可作为铜锌原电池中的极材料。(2)电解池：电解CuCl2溶液，即CuCl2CuCl2。(3)铜的精炼：以粗铜为极，纯铜为极，CuSO4溶液为电解液进行电解，可将粗铜提纯。(4)氧化铜与醇反应时作氧化剂，并可实现从CuO到Cu的转化。(5)用新制的氢氧化铜悬浊液来检验基，并可实现从Cu(OH)2到Cu2O的转化。(6)Cu2作为重金属离子能使蛋白质变性，可利用此性质来配制农药，如配制波尔多液。(7)在制取乙炔的实验中，可用CuSO4溶液除去乙炔中的杂质H2S等：CuSO4H2S=CuSH2SO4。(8)Cu2能催化H2O2分解制O2，加快其分解速率。(9)无水CuSO4粉末遇水变蓝的特性检验(或水蒸气)的存在。题点全练题点(一)铜及其化合物的性质1下列关于铜的化合物的说法正确的是()A蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是化学变化B常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，有棕黄色的烟生成C用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO2H=Cu2H2OD向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合物倒入蒸发皿加热煮沸一会儿，然后冷却、过滤，滤纸上的物质为“蓝色固体”【答案】A【解析】蓝色硫酸铜晶体受热失去结晶水转化为白色硫酸铜粉末是化学变化，A正确；常温下铜与氯气不反应，需在点燃条件下才能反应，观察到有棕色的烟生成，B错误；铜锈的成分是碱式碳酸铜，不是氧化铜，C错误；CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，加热后过滤，滤纸上留下的是黑色物质CuO，D错误。2下列陈述、正确并且有因果关系的是()【答案】项陈述陈述ASO2有漂白性SO2能使溴水褪色B铁比铜活泼铜容器可以盛放浓硝酸C铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿D铜表面易形成致密的氧化膜铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈【答案】C【解析】SO2具有漂白性，但SO2使溴水褪色利用的是SO2的还原性，A项错误；铜在常温下能与浓硝酸反应，铜容器不能盛放浓硝酸，B项错误；碱式碳酸铜能与盐酸反应生成氯化铜、水和CO2，而铜不与稀盐酸反应，故可以用稀盐酸除去铜器表面的铜绿，C项正确；铜板上的铁钉在潮湿空气中易发生电化学腐蚀，铁作负极加快腐蚀速率，D项错误。3已知酸性条件下有反应：2Cu=Cu2Cu，由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一位同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物做了验证，实验操作和实验现象记录如下：加入试剂稀硫酸浓硫酸加热稀硝酸浓硝酸实验现象红色固体和蓝色溶液无色气体无色气体和蓝色溶液红棕色气体和绿色溶液由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是()ACuBCu2OC一定有Cu，可能有Cu2O D一定有Cu2O，可能有Cu【答案】D【解析】根据题