【志鸿优化设计】高考化学一轮复习 第七单元金属及其重要化合物第3讲铁、铜的获取及应用练习1 苏教版.doc

第3讲铁、铜的获取及应用考纲点击1了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。2了解合金的概念及其重要应用。一、fe及其化合物的性质1铁在自然界中的存在形态铁在自然界中的存在形态，既有_态，又有_态，以_态为主。常见的铁矿(填化学式)：磁铁矿(主要成分为_)，赤铁矿(主要成分为_)，黄铁矿(主要成分为_)。2铁的物理性质纯铁为_色，有金属光泽，有良好的_性、_性和_性；能被_吸引。纯铁的抗蚀力_，但通常用的铁都含有碳和其他元素，因而使其熔点显著降低，抗蚀力减弱。3铁的化学性质(1)铁原子的结构特点铁的原子结构示意图：_，在周期表中位置：_，是一种应用最广泛的_元素，铁元素具有_价态，通常显_价和_价，其中_价比较稳定；其化合物及其水溶液往往带有颜色：(水合)fe2呈_色，(水合)fe3呈_色。(2)主要反应(注：写化学方程式；写离子方程式)与非金属反应与水蒸气反应_与酸反应与盐溶液反应4fe2和fe3之间相互转化(1)fe2fe3，在_剂的作用下，可实现该转化，如fe2与cl2反应的离子方程式为：_。(2)fe3fe2，在_剂的作用下，可实现该转化，如fe、cu等，有关反应的离子方程式分别为：_、_。5fe2和fe3的检验(1)直接观察颜色：fe2的溶液呈_，fe3的溶液呈_。(2)利用显色反应：有关离子反应方程式：_(3)利用其化合物沉淀的颜色：有关反应的离子方程式：fe2的变化：_，_。fe3的变化：_即时训练1某同学利用铁与水蒸气反应后的固体物质进行了如下实验：(1)固体溶于稀盐酸的化学方程式为_。(2)试剂1的化学式是_。(3)加入新制氯水后溶液红色加深的原因是(用离子方程式表示)_。(4)某同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，现对褪色原因进行探究。提出假设：假设1：溶液中的3价铁被氧化为更高的价态；假设2：_。设计方案：为了对你所提出的假设2进行验证，你设计的实验方案是_。二、铜及其化合物1铜(1)铜元素在自然界中的存在铜元素在自然界中的存在形态：既有_态，又有_态，以_为主。常见的铜矿有黄铜矿(主要成分为_)、孔雀石(主要成分为_)。(2)铜的物理性质色，具有金属光泽，具有_性、_性、_性。被广泛用于电器元件、导线等的制造。_被磁铁吸引。(3)铜的化学性质(4)铜的冶炼高温冶炼黄铜矿电解精炼湿法炼铜反应原理：_生物炼铜2铜的化合物常见铜的化合物为cuo、cu(oh)2、cuso45h2o等。其中：cuo是不溶于水的_氧化物，cu(oh)2是_碱，cuso45h2o为_色晶体，俗称_。无水cuso4为白色粉末，遇水变蓝色(生成cuso45h2o)可作为_的检验依据。即时训练2孔雀石主要含cu2(oh)2co3，还含少量fe、si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备cuso45h2o及caco3，步骤如下：请回答下列问题：(1)溶液a中的金属离子有cu2、fe2、fe3。从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂为_(填代号)，检验溶液a中fe3的最佳试剂为_(填代号)。akmno4b(nh4)2sch2o2 dkscn(2)由溶液c获得cuso45h2o，需要经过加热蒸发、_、过滤等操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是_。(3)制备caco3时，应向cacl2溶液中先通入(或先加入)_(填化学式)。一、“铁三角”及其应用1“铁三角”中的转化关系(1)fefe2铁与氧化性比较弱的非金属(如s、i2)，非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如cuso4溶液)，fecl3溶液反应，都可实现这种转化。例如：fecuso4=cufeso4；fe2h=fe2h2。(2)fe2fe比较活泼的金属(如al、zn)、co、h2、c等能从亚铁化合物中还原出铁来。例如：fecl2zn=zncl2fe。(3)fefe3铁与强氧化剂，如cl2、kmno4(h)、hno3、浓硫酸在一定条件下反应都会实现这种转化。例如：2fe3cl22fecl3。(4)fe3fe可通过较强还原剂实现，如al、zn、co、h2等。例如fe2o32al2feal2o3；2fecl33zn=2fe3zncl2。(5)fe2fe3亚铁盐与强氧化剂反应，如cl2、br2、hno3、浓硫酸、kmno4(h)、h2o2等。例如：2fecl2cl2=2fecl3。(6)fe3fe2铁盐溶液与还原剂反应，如fe、cu、碘化物、硫化物等。例如：2fe3cu=2fe2cu2；2fe3fe=3fe2。2常见应用(1)判断离子共存fe2、fe3均水解，与hco、alo、co等因水解相互促进在溶液中不能大量共存。fe3与s2、i、hs、so，fe2与no(h)、clo、mno(h)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。(2)盐溶液的配制与保存fe2的盐溶液：加少量铁粉，防止fe2被氧化；加少量相应的酸，防止fe2水解。fe3的盐溶液：加少量相应酸防止fe3水解。(3)制取fe(oh)3胶体fe33h2ofe(oh)3(胶体)3h(4)制备无水fecl3fecl36h2ofecl36h2o。(从mgcl26h2o中提取mgcl2，原理相同)(5)相关除杂fe2(fe3)：加足量铁粉充分搅拌过滤。fecl3(fecl2)：加氯水或双氧水。fecl2(cucl2)：加过量fe粉，充分反应，过滤。cu2(fe2)：原溶液cu2(fe3)fe(oh)3、cu2cu2溶液。【例1】运用铁及其化合物的知识，完成下列各题。(1)下列物质跟铁反应后的生成物，能跟kscn溶液作用生成红色溶液的是()。a盐酸 b氯气ccuso4溶液 d稀硫酸(2)既有氧化性，又有还原性的微粒是()。afe bfe2 cfe3(3)把过量的铁粉加入稀硝酸中，其结果是()。a不反应b生成硝酸铵c生成硝酸亚铁(4)要除去fecl2溶液中的少量fecl3，可行的办法是()。a滴入kscn溶液 b通入氯气c加入铜粉 d加入铁粉(5)当人体缺铁时，往往需要吃补铁保健品，人体能够吸收的是2价铁元素。但是2价铁元素很容易被氧化。检验补铁剂中铁元素价态的方法是_。天然食品中含有的大多是3价铁元素，实践证明，多吃富含维生素c的食物能较好地将3价铁转化为2价的铁，便于人体吸收，由此可判断维生素c在此过程中起到_的作用，具有_性。二、fe2与fe3的鉴别(1)直接观察颜色：fe2的溶液呈浅绿色，fe3的溶液呈棕黄色。(2)利用显色反应：有关离子方程式：fe3scn=fe(scn)2或fe33scn=fe(scn)3(3)利用铁化合物沉淀的颜色：有关反应式：fe22oh=fe(oh)24fe(oh)22h2oo2=4fe(oh)3fe33oh=fe(oh)3有关离子反应式：2fe33co3h2o=2fe(oh)33co2(4)利用fe3的氧化性：有关离子反应式：2fe3cu=2fe2cu2有关离子反应式：2fe32i=2fe2i2有关离子反应式：fe2s2=fes2fe3s2=2fe2s(5)利用fe2的还原性：有关离子反应式：5fe2mno8h=5fe3mn24h2o有关离子反应式：2fe2br2=2fe32br注：以上方法以kscn溶液鉴别最常用。【例2】工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，10 min后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是_。(2)另称取铁钉6.0 g放入15.0 ml浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液x并收集到气体y。甲同学认为x中除fe3外还可能含有fe2。若要确认其中的fe2，应选用_(填序号)。akscn溶液和氯水 b铁粉和kscn溶液c浓氨水 dkmno4酸性溶液 拓展应用下列离子的检验方法合理的是()。a向某溶液中滴入kscn溶液呈红色，说明不含fe2b向某溶液中通入cl2，然后再加入kscn溶液变红色，说明原溶液中含有fe2c向某溶液中加入naoh溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有fe3d向某溶液中加入naoh溶液得白色沉淀，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mg2三、金属的冶炼由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此冶炼不同的金属必须采用不同的冶炼方法。金属活动性顺序表：1电解法适合冶炼金属活动性很强的金属(一般是在金属活动性顺序表中铝及排在铝前边的金属，即表中组金属)。如：na、mg、al分别通过电解熔融nacl、电解熔融mgcl2、电解熔融al2o3来获得。2还原法适用于冶炼金属活动性介于zncu之间的大多数金属。还原法包括溶液中的置换反应，如湿法炼铜：fecuso4=cufeso4；另外还有热还原法，即高温条件下用还原剂c、co、h2、al等还原金属氧化物。如：工业上铁的冶炼：fe2o33co2fe3co2；铝热反应：2alcr2o32cral2o3。3热分解法适用于冶炼金属活动性较差的金属，如汞和银：2hgo2hgo2，2ag2o4ago2。【例3】金牌编剧高满堂的钢铁年代为我们描绘了可歌可泣的动人故事。剧中有一段大炼钢铁的火热场面，给观众留下深刻印象。金属的冶炼事关国家的发展人民生活。下列用于制备相应金属的反应原理中，可行的是()。a用氢气还原氧化铝制备铝b湿法炼铜：fecuso4=feso4cuc用铝热法可制备铁、锰、钒、铬等金属，也可用此法制镁d用金属钠与agno3溶液反应制银fe(oh)2的制备1fe2、fe3容易水解；fe2、fe(oh)2容易被氧化，故制备时都应运用相关的化学知识避免水解、氧化的发生，类似的现象在元素化合物中普遍存在，在复习过程中应善于对相关物质的性质进行整合，并学会深化探究、拓展应用。2课本中一些基础性质、制备实验具有其经典性，但好多经典实验装置又具有其局限性：譬如操作上的不精准性、观察现象的不清晰性；而高考实验很多都是以书本实验为模型的拓展和深入研究。因此，在复习过程中，应多注意对书本实验的多方位研究，既要从性质层面作相应的整合、拓展研究；又要从装置及操作层面作相应的改良改进，以培养自己的综合实验能力和处理问题的能力，让自己的复习能达到真正“温故知新”的效果。【实验典例】【实验设计】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：方法一：按照图1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。最终在_容器中观察到白色沉淀，该实验中涉及的化学方程式有：_。方法二：按图2进行实验，最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀。请从所提供的试剂或电极材料中选择正确的序号填在横线上：纯水nacl溶液naoh溶液四氯化碳cucl2溶液乙醇fe棒植物油碳棒a为_，b为_，c为_，d为_。(填序号)【探究思考】实验表明上述实验中出现白色的沉淀会逐渐转变为灰绿色或绿色，那么如何解释出现灰绿色或绿色的现象呢？(1)甲同学查阅资料后，得到fe(oh)2如下信息：资料名称物理性质描述化学性质描述化学辞典，顾翼东编，1989年版p637白色无定形粉末或白色至淡绿色六方晶体与空气接触易被氧化，将细粉喷于空气中，则立即燃烧出火花大学普通化学(下册)，傅鹰著，p637白色沉淀此沉淀易被氧化成淡绿色fe3(oh)8普通化学教程(下册)，p788白色能强烈吸收o2，迅速变成棕色fe(oh)3。这时作为氧化的中间产物为土绿色，其中含有fe2、fe3阅读该资料后，你对上述实验中出现灰绿色或绿色的现象的解释是_；资料中提及的灰绿色fe3(oh)8，用氧化物的形式表示可写成_。(2)乙同学依据配色原理：白色和棕色不可能调配成绿色或灰绿色的常识，认为绿色可能是形成fe(oh)2nh2o所致。用热水浴的方式加热“方法一”中生成的绿色沉淀，观察到沉淀由绿变白的趋势。加热时，“方法一”中弹簧夹c应处于_(填“打开”或“关闭”)状态，容器a中的反应须处于_(填“停止”或“发生”)状态。写出该实验中支持乙同学观点的化学方程式_。(3)欢迎你参加该研究小组的讨论，请提出一种在研究由fe2制备fe(oh)2的过程中，有助于对沉淀由“白”变“绿”的现象进行合理解释的实验设计新思路。_。1某同学对铁的氧化物产生浓厚兴趣，查阅资料后制成以下卡片：在空气中把铁灼烧至500 就形成fe3o4；温度再升高，可形成fe2o3；在更高的温度下加热fe2o3(约1 400 )时，可失去氧，又得到fe3o4。即：fefe3o4fe2o3下列说法正确的是()。afeo、fe2o3和fe3o4均为黑色固体b反应互为可逆反应c热稳定性顺序为：feofe2o3fe3o4d四氧化三铁中铁元素的化合价复杂，若写成氧化物的形式则化学式可写为feofe2o3，若视四氧化三铁为一种盐，其化学式可写为fe(feo2)22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 gdv8963制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是()。a烧杯中有铜无铁 b烧杯中有铁无铜c烧杯中铁、铜都有 d烧杯中铁、铜都无4某厂的酸性工业废水中含有一定量的fe3、cu2、au3等离子。有人设计了下图中的工艺流程，利用常用的酸(以h2so4为主)、碱(以naoh为主)和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。填写下面空白。(1)图中标号处需加入的相应物质分别是_、_、_、_、_；(2)写出处发生反应的离子方程式_；写出处发生反应的化学方程式_；(3)铁红的化学式为_；分别写出铁红和氧化铜在工业生产中的一种用途：铁红_，氧化铜_。参考答案基础梳理整合一、1游离化合化合fe3o4fe2o3fes22银白导电导热延展磁铁相当强3(1)第4周期族过渡可变233浅绿(棕)黄(2)3fe2o2fe3o42fe3cl22fecl3fei2fei2fesfes3fe4h2o(g)fe3o44h2fe2h=fe2h2fe4hno=fe3no2h2o3fe8h2no=3fe22no4h2ofecu2=fe2cufe2fe3=3fe24(1)强氧化2fe2cl2=2fe32cl(2)强还原2fe3fe=3fe22fe3cu=cu22fe25(1)浅绿色棕黄色(2)溶液不呈红色溶液呈血红色fe33scn=fe(scn)3(3)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色产生红褐色沉淀fe22oh=fe(oh)24fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3fe33oh=fe(oh)3即时训练1答案：(1)fe3o48hcl=2fecl3fecl24h2o(2)kscn(或nh4scn)(3)2fe2cl2=2fe32cl(4)scn被过量的氯水氧化用胶头滴管取少量褪色后的溶液于试管中，滴加过量kscn溶液，如果溶液出现红色，则说明假设2正确，若溶液不变红色，则假设2不正确二、1(1)游离化合化合态cufes2cuco3cu(oh)2(2)紫红导电导热延展不能(3)2cuo22cuocucl2cucl22cuscu2scu2ag=cu22agcu2fe3=cu22fe2cu2h2so4(浓)cuso4so22h2ocu4hno3(浓)=cu(no3)22no22h2o3cu8hno3(稀)3cu(no3)22no4h2o(4)fecu2=cufe22碱性不溶性蓝蓝矾、胆矾水即时训练2答案：(1)cd(2)冷却结晶引流(3)nh3(或nh3h2o)解析：(1)为使fe2、fe3一起沉淀，要加氧化剂将fe2氧化而又不引入新杂质，选h2o2；fe3用scn检验。(2)从溶液中析出晶体采用结晶法；过滤时要用到玻璃棒引流。(3)cacl2溶液不与co2反应，加入碱能反应，但又不能引入杂质，应通入nh3(或加入nh3h2o)。核心归纳突破【例1】答案：(1)b(2)b(3)c(4)d(5)a取少量样品制成溶液，若溶液呈浅绿色为fe2；若溶液呈棕黄色为fe3。b.取少量样品制成溶液，滴入naoh溶液，若产生红褐色沉淀为fe3；先生成白色沉淀，立即变灰绿最后变红褐色为fe2。c.取少量样品制成溶液滴入kscn溶液，若溶液变血红色为fe3，不变色为fe2(任选其一作答即可)还原剂还原解析：(1)铁跟盐酸、稀硫酸、cuso4溶液反应后得到2价铁离子，铁跟氯气反应生成fecl3，fecl3与kscn在水溶液中发生fe3scn=fe(scn)2(红色)。(3)在过量铁粉存在条件下，不可能有fe3，因为fe2fe3=3fe2，溶液中铁元素的存在形式只可能有fe2。答案为c。(4)除杂的原则是：除去杂质而不引入新的杂质。若滴入kscn溶液，不能除去fe3而引入了k、scn等杂质离子，a选项不正确；通入氯气，发生反应：2fecl2cl2=2fecl3，不符合题意，b选项不正确；加入铜粉，cu2fe3=cu22fe2，溶液中增加了cu2，该方法错误；加入铁粉，fe2fe3=3fe2，该方法可行，答案为d。(5)检验铁元素的价态，可以考虑先观察其水溶液颜色的方法：含fe2的溶液为浅绿色，含fe3的溶液为棕黄色。也可以用和naoh溶液反应或kscn溶液反应观察产物颜色的方法检验：fe2与naoh生成不稳定的白色沉淀fe(oh)2，该白色沉淀暴露在空气中会迅速转变成灰绿色，最后变为红褐色沉淀fe(oh)3，fe2和kscn溶液作用没有颜色变化；而fe3与naoh溶液直接生成红褐色沉淀fe(oh)3或与kscn溶液作用呈红色。要将fe3转化为fe2，必须加还原剂，由此可判断：维生素c具有还原性，起到还原剂的作用。【例2】答案：(1)铁钉表面被钝化(或其他合理答案)(2)d解析：(1)铁在冷浓硫酸中钝化生成致密氧化膜，氧化膜不与硫酸铜反应；(2)因为溶液中含有fe3，所以不能用a、b、c来鉴别，可用高锰酸钾酸性溶液，如果含有fe2，滴加高锰酸钾酸性溶液后会褪色。拓展应用c解析：a加入kscn溶液呈红色，证明含fe3，但不能说明不含fe2；b呈红色，说明含fe3，但cl2有氧化性，无法判断原来是含fe2还是fe3；c红褐色沉淀，说明含有fe3；d白色沉淀红褐色，说明含有fe2，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否有mg2。