2020高考化学一轮复习 专题34 铁和铁的化合物 金属的冶炼学案（无答案）苏教版

考点34 铁和铁的化合物 金属的冶炼考点透视一、铁的性质（1）铁的原子结构铁为于元素周期表中第四周期、族。其原子结构示意图为右图铁的原子结构特点决定了铁在参加化学反应，易失去最外层上的2个电子，还可以再失去次外层上的一个电子，而分别显+2、+3两种价态。（2）铁的化学性质与强氧化剂反应铁与CI2、硫酸、浓硫酸等强氧化剂反应可显+3价。2Fe+3CI22FeCI3Fe+4HNO3（稀）=Fe（OH3）3+NO+2H2O2Fe+6H2SO4（浓）2 Fe（OH4）3+3SO2+6H2O与弱氧化剂反应铁与S、I2、H+、Cu2+、Fe3+等弱氧化剂反应可显+2价。S+FeFeSFe+I2FeI2Fe+Cu2+=Fe2+H2与水反应在高温条件下，Fe与水蒸气反应3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2与氧气反应铁在纯氧中燃烧：3Fe+O2Fe3O4吸氧腐蚀：负极反应：2Fe4e-=2Fe2+正极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-二、铁的重要化合物（1）铁的氧化物（2）铁的氢氧化物三、Fe2+、Fe3+的检验1.Fe2+的鉴别方法（1）在可能含有Fe2+的溶液中，滴加KSCN溶液，无现象，再导入CI2，若成血红色溶液，说明有Fe2+存在。（鉴别中不能先导氧气）2Fe2+CI2=2Fe2+2CI-Fe3+SCN-=Fe（SCN）2+（血红色）方法（2）加碱，产生白色沉淀，很快白色沉淀转变成灰绿色红褐色。证明有Fe2+的存在。2Fe2+2OH-=Fe（OH）24Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）32.Fe3+的鉴别方法（1）加入NaOH等碱溶液，Fe3+与碱反应生成特有的红褐色沉淀。Fe3+30H-=Fe（OH）3（红褐色）方法（2）：加入KSCN溶液，Fe3+与SCN-生成血红色的溶液。Fe3+SCN-=Fe（SCN）2+（血红色）方法（3）：滴加苯酚溶液，若有Fe3+，溶液呈紫色。四、“铁三角”的转化关系1.重要的反应FeO+H2=Fe+H2OFe+2HCI=FeCI2+H22FeCI2+CI2=2FeCI32FeCI3+Fe=3FeCI23Zn+2FeCI3=3ZnCI22Fe+3CI22FeCI32. Fe2+和Fe3+的性质（1）Fe2+具有氧化性，主要表现还原性4 Fe2+O2+4H+=4 Fe3+2H2O（Fe2+被氧化）2Fe2+H2O2+2H+=2Fe3+2H2O（2）Fe3+.具有较强的氧化性，与S2-、I-、SO-等能发生氧还原反应2Fe3+. S2-=.2Fe2+S 2Fe3+2I -=2Fe2+I2（3）Fe3+是典型的弱碱阳离子，与HCO、AIO2-等在溶液发生双水解反应2Fe3+3CO-+3H2O=2Fe（OH）3+3CO2（4）Fe3+遇苯酚溶液呈紫色，可用于检验Fe3+（5）压铁盐、铁盐的存放方法：压铁盐溶液加入少量屑以防止Fe2+ 被氧化，滴入少量相应的酸溶液以防止Fe2+解。铁盐溶液加入少量相应的酸溶液以防止2Fe3+水解。五、铜及其其化合物的性质六、由金属活动顺序表分析金属知识的规律金属冶炼方法热分解法；在金属活动性顺序表中位于铜后面的金属的氧化物受热即可分解。如：2HgO2HgO+O22Hg2O4AgO+O2热还原法：在金属活动性顺序表中位于NgCu之间的金属的冶炼一般用焦碳、CO、H2和活泼金属作还原剂即可制得这些金属的单质。如：Fe2O3+3CO2Fe+3CO2WO3+3H2W+3H2OCr2O3+2Al2C1+Al2O3电解法，此法适用于冶炼K、Ca、Na、Mg、Al等还原性和弱的金属。如：2Al2O34Al+3O22NaCl2Na+Cl2金属的回收和资源保护回收废旧金属，将其重新制成金属或它们的化合物，再行使用。例如废旧钢铁可以用于炼钢；废铁屑可用于制铁盐；从电解精练铜的阳极泥中，可回收金、银等贵重金属。难点释疑1.亚铁盐与铁盐的常用鉴别方法 (1)观察溶液的颜色 亚铁盐溶液为浅绿色，铁盐溶液为棕黄色。 (2)加碱溶液，观察产生的沉淀的颜色 亚铁盐溶液中加入碱溶液后，先出现白色沉淀，又迅速转变为灰绿色，最后变为红褐色沉淀，铁盐溶液中加入碱溶液后，只出现红褐色沉淀。 (3)加KSCN或NH4SCN溶液，观察溶液的颜色 亚铁盐溶液中加入KSCN或NH4SCN溶液后，无明显现象，滴加几滴氯水后，溶液呈现血红色，铁盐溶液中加入KSCN或NH4SCN溶液后，溶液马上呈现血红色。 2.铁盐溶液与其他常见溶液的反应会产生不同的现象，因而在物质的鉴别中铁盐溶液是一种常用的试剂。 如FeCl3溶液与下列一些物质反应时所产生的特殊现象。 (1)与NaOH溶液或氨水反应，产生红褐色沉淀； (2)与AgNO3溶液反应，产生白色沉淀； (3)与Na2CO3或NaHCO3溶液反应，产生红褐色沉淀和无色气体； (4)与氢硫酸溶液反应，产生淡黄色沉淀； (5)与Na2S溶液反应，当S2一不足时，产生淡黄色沉淀，当S2-过量时产生黑色沉淀； (6)与紫色石蕊试液反应，溶液呈红色； (7)与KSCN溶液反应，溶液呈血红色； (8)与淀粉KI溶液反应，溶液呈蓝色。 3有关离子共存问题 (1)Fe2+有较强的还原性，在酸性条件下与NO3-、MnO4-等具有较强氧化性的离子不能共存； (2)FeS不溶于水，但溶于酸，因此Fe2+与S2-在酸性条件下可以共存 (3)Fe3+有较强的氧化性，与I一、S2-、SO32-等具有较强还原性的离子不能共存，有较cu活泼的金属单质(包括Cu)存在时，Fe3+不能存在。命题趋势近年来以工业为题材的有关气体体积计算的应用题，出现的比较频繁，有关元素及其化合物知识的实验题，也是考试的前沿。同时还结合铁的相关知识考查推断题。典型例析【例1】在氧化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液存在较多的阳离子是（ ）A.Cu2+ B.Fe3+ C.Fe2+ D.H+【解析】解此题要掌握单质铁有还原性和H+、Cu2+、Fe3+有氧化性。现Fe单质有剩余则上述三种阳离子不能大量存在。其中Fe被氧化为Fe2+；而H+、Cu2+、Fe3+分别被还原为H2、Cu、Fe2+，所以溶液Fe2+最多。【答案】C【例2】将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是（）A. 硫酸 B.氯水 C.硝酸锌D.氯化铜【解析】铁溶于盐酸生成Fe2+，Fe+2H+=Fe2+H2而。【答案】B、C【例3】用铁片与稀H2SO4反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是（）A.对反应体系进行加热B.将稀H2SO4改用98%浓H2SO4C.滴加少量CuSO4溶液D.不用铁片，而改用铁粉【解析】根据影响化学反应速率因素，加热、增大固体的表面积均可加快反应速率。滴加CuSO4，铁片能从CuSO4中置换出Cu形成FeCu原电池，也能使氢气生成速率加快。常混下浓H2SO4会使铁片钝化。【答案】B【例4】用足量的CO还原32.0g某种氧化物，将生成的气体通入足量橙清石灰水中，得到60g沉淀，则该氧化物是（）A.FeO B.Fe2O3 C.CuO D.Cu2O【解析】这是一道初中化学计算题，初中生可以根据化学方程式以质量为主线计算，而高中生依据元素质量守恒，解题方法的能力。COCO2CaCO3（C守恒），n（CO）=n（CO2）=n（CaCO3）=60g100gmol-1=0.6mol，因为COCO2生成1molCO2要从氧化物中夺取1mol氧原子，所以32.0g氧化物含氧元素质量m（o）为0.6mol16gmol-1=9.6g=7.3，经计算，只有Fe2O3符合要求，选B。【答案】B【例5】用下面两种方法可以制得白色的Fe（OH）2沉淀方法一：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。（1）用硫酸压铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入 。（2）除去蒸馏水中溶液的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溶液液面下，再剂出naOH溶液方法二：在如右图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。（1）在试管里加入的试剂 。（2）在试管里加入的试剂 。（3）为了制得白色Fe（OH）2沉淀，在试管和中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是 。（4）这样生成的Fe（OH）2沉淀能 较长时间保持白色，其理由是 。【解析】（1）Fe2+易水解，要加入稀H2SO4阻止其水解；易液空气O2氧化，要加Fe粉，将被氧化的Fe3+还原成Fe2+（2）气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的K中溶解的O2变少。（3）两支试管，试管是开口式，无法用产生的气体将试液压入试管中，所以制取FeSO4应放在试管中，而在试管中盛不含O2的NaOH溶液。当Fe与稀H2SO4放入试管后，产生H2可从试管内短管处排出试管内空气。经过止水夹通入试管中，再排出尽试管内空气。然后关闭止水夹，FeSO4等液体通过长导管压入试管内，在此压液过程中，液体都处于H2环境，从而避免了空气中O2的氧化。使得Fe（OH）2能保存更长时间。【答案】方法一（1）稀H2SO4；铁屑。（2）煮费。（3）避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2方法二（1）稀H2SO4；铁屑。（2）NaOH溶液（3）检验试管出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时，再夹紧止水夹。（4）试管中反应生成的H2充满了试管和试管，且外界空气不容易进入。【例6】铁在热的稀HNO3 中放应，其主要还原产物为N2O2而在冷的稀HNO3中反应，其主要还原产物为NO，当溶液更稀时，其主要还原产物为NH4+。请分析下图，回答有关问题。 （1）假设在任一气体产生的曲线段内只有一种还原产物，试配平由b点到e点时反应的化学方程式Fe+HNO3Fe（NO3）3+H2O（2）判断从O点到a点时的还原产物，应为 。（3）a点到b点时产生还原产物为 ，其原因是 。（4）已知到达d点时反应完全结束，此时溶液中的主要阳离子为 。分析投入金属铁的物质的量之比 。【解析】题给出图象可分为两部分，其一为H+浓度随n（Fe）的改变情况；其二为产生气体的体积随n（Fe）的改变情况，从题给条件知铁在冷稀HNO3中生成NO，在热稀HNO3中生成N2O。Fe与HNO3反应为放热反应。故图象中：Oa段产物为NO：bc段产物为NH4+；cd段H+耗尽无气体产生，是Fe与Fe（OH3）反应，气体总体体积为一定值。【答案】（1）8Fe+3OHNO3=8Fe（NO3）3+3NH4NO3+9H2O（2）NO（开始为冷的稀HNO3）（3）N2O；反应为放热反应，当温度升高后，则生成N2O（4）Fe2+；2：32Fe（NO3）3+Fe=3Fe（NO3）2。【例7】某化学课外小组用含铜96%的废铜屑制取胆矾（五水含硫酸铜）。将铜屑放入稀硫酸中，加热并不断鼓入空气，在氧气作用下便生成硫酸铜。（1）写出生成硫酸铜的化学方程式： 。（2）现用1Kg这种废铜屑理论上能制取胆矾多少千克？（3）将胆矾与生石灰、水按质量比依次为1：0.56：100混合配制成无机铜杀菌剂波尔多液。此波尔多液中Cu2+离子和Ca2+离子的物质的量比为 （最简整数比）【解析】波尔多液有效成分的化学式可表示为CuSO4xCu（OH）2yCa（OH）2，此种配比当x=1时，试确定y的数值（1）根据铜与胆矾的比例关系，列式得出1kg这种废铜屑理论上能制取胆矾的质量为（3）将胆矾与生石灰质量比CuSO4+Ca（OH）2Cu（OH）2+CaSO4反应前 2 5 0 0反应后 1 4 1 1所以CuSO4+Cu（OH）2yCa（OH）2中y=4。【答案】（1）2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O（2）3.75kg （3）2：54【例8】冶炼金属一般有下列方法焦碳法水煤气（或氢气，或一氧化碳）法，活泼金属置换法，电解法：四种方法在工业上均有运用（1）请对下表中的金属冶炼方法进行分析，从上述四种方法中选择相应的顺序填入表中空格：火烧孔雀石炼铜次湿法炼铜铝热法炼铭从光卤石中炼碳火烧孔雀石炼铜所发生反应的化学方程式（写主要的两个）： 、 。（2）请在举出使用上述方法冶炼金属的例子各一个（用化学方程式表示）： ； ； 。【答案】（1）；Cu2（OH）2CO3=2CuO+CO2+H2O；C+2CuO=2Cu+CO2（2）Fe2O3+3CO=2Fe+3CO2，3H2+WO3=W+3H2O；Fe2O3+4AI=3Mn+2AI2O3；2NaCI=2Na+CI2。【例9】钛（TI）因为具有神奇的性能越来越引起人们的关注，常温下钛不和非金属、强碱反应。红热时，却可与常见非金属单质反应。钛是航空、军工、电力等方面的 必需原料。地壳中含有钛矿石之一称金红石（TO2），目前大规模生产钛的方法是第一步；金红石、碳粉混合在高温条件下通入蒸气制TICI4和一种可燃性气体。该反应的化学方程式为 ，该反应的还原剂是 ；第二步：在氧气的气氛中，用过量的镁在加热条件下与TICI4 饭制得金属钛。（1）写出此反应的化学方程式 ；（2）如何由上述所得产物中获取金属钛？简述步骤并写出有关反应的化学方程式 。【解析】第一步中“可燃性”气体为CO，反应方程式应为TIO2+2CI2+2C=TICI4+2CO。Mg与TICI4反应为：TICI4+2Mg=2MgCI2+TI【答案】TIO2+2CI2+2C= TICI4+CO2（1）TICI4+2Mg=2MgCI2+TI（2）产物冷却后加足量的盐酸、过滤、洗涤、干操得金属体；Mg+2Mg=MgCI2+H2过关检测1.下列反应中，其产物的颜色按红、红褐、淡黄、蓝色顺序排列的是（）金属钠在纯氧中燃烧 FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间 FeCI3溶液中滴入KSCN溶液 无水CuSO4放入医用酒精中A. B. C. D.2.2020年12月31日，世界上第一条商业磁悬浮铁路在上海投入运营。磁悬浮的核心技术是利用超导体的反磁性。以Y2O3、BaCO3和CuO为原料，经研磨烧结可合成一种高温超导物质Yba2Cu3O。现欲合成0.5mol此高温超导物质，理论上需取Y2O3、BaCO3和CuO的物质的量（mol）分别为（）A.0.50.、0.50、0.50 B. 0.50 、1.0、1.5C.0.25、1.0、1.5 D.1.0、0.25、0.173.将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸，滴加硫氧化钾溶液没有颜色变化，再加入氮水即呈红色的是（）。A.FeS B.Fe2O3 C.FeCI3 D.Fe3O44.铁屑溶于过量的稀硫酸，过滤后向滤液中加入适量硫酸，再加入过量的氨水，有红褐色沉淀生成。过滤，加热沉淀物至质量不再发生变化，得到红棕色的残渣。上述沉淀和残渣分别为（）。AFe（OH）3；Fe2OB. .Fe（OH）2；FeOCFe（OH）2；Fe（OH）3；Fe3O4D、Fe2O3；Fe（OH）3 5.为了除去MgCl2 酸性溶液中的Fe3+ ，可在加热、搅拌的条件下加入一种试剂，过滤后再加入适量盐酸，该试剂是（ ）A、NH3.H2O B、NaOH C、Na2CO3 D、MgCO36.在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中加入100Ml 1.00mol-1 R的硫酸,恰好使混合物完全溶解,并放出0.448L气体(标准状况),此时溶液中无Fe3+ ,则下列判断正确的是( )A.反应后所得溶液中的Fe2+ 与SO42- 的物质的量之比为1：1B.Fe、FeO、Fe2O3 消耗硫酸的物质的量之比为1：1：2C.混合物里，FeO的物质的量无法确定，但Fe比Fe2O3 的物质的量多。D.混合物里，Fe2O3的物质的量无法确定，但Fe比FeO的物质的量多7.硝酸铜是制备Cu-Zn-Al系催化剂的重要原料。19.2g纯铜粉理论上可制得纯净硝酸铜晶体的质量为( )A、28.2g B 、56.4g C、64.2g D、72.6g8.向混有Fe2O3 的铁屑中加入足量稀H2SO4，直至固体全部溶解。如果测得溶液中不含Fe3+，产生的Fe2+与H2 物质的量之比为4：1，则原混合物中Fe2O3与Fe物质的量之比不：（ ）A、1：1 B、1：2 C、4：1 D、3：19.完全溶解28.4g碳酸铜和氢氧化铜的混合物需要消耗1mol.L-1的盐酸500mL。若燃烧相同质量的上述混合物，能得到氧化铜的质量为（ ）A.40g B.30g C.20g D.16g10.把铝粉和氧化亚铁粉配成铝热剂,分成两等份,一份在高温下恰好完全反应后,再与足量盐酸反应另一份直接放入足量的烧碱溶液中充分反应;前后两种情况下生成的气体质量比是( )A.3:2 B.2：3 C.1:1 D.28:911.制印刷电路常用氯化铁溶液作为腐蚀液,发生的反应为2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2。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，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12.已知2Fe2+Br2=2Fe3+2Br- ，若向100mL的FeBr2溶液中通入标准情况下的Cl23.36L.测得形成的溶液中Cl- 离子和Br- 离子的物质的量浓度相等,则原FeBr2溶液的物质的量浓度为( )A.0.75moI.L-1 B.1.5moI.L-1C.2moI.L-1 D.0.3moI.L-113.下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是( )A.2HgO=2Hg+O2 B.4Al+3MnO2=2Al2O3+3MnC.2MgO=2Mg+O2 D.4CO+Fe3O4=3Fe+4CO2 简要说明不符合工业实际的原因: 。14.在氧化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液存在较多的阳离子是（ ）A.Cu2+ B.Fe3+ C.Fe2+ D.H+15将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是（ ）A. 硫酸 B.氯水 C.硝酸锌 D.氯化铜16用铁片与稀H2SO4反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加快的是（ ）A.对反应体系进行加热 B.将稀H2SO4改用98%浓H2SO4C.滴加少量CuSO4溶液 D.不用铁片，而改用铁粉17用足量的CO还原32.0g某种氧化物，将生成的气体通入足量橙清石灰水中，得到60g沉淀，则该氧化物是（ ）A.FeO B.Fe2O3 C.CuO D.Cu2O18.下列反应中，其产物的颜色按红、红褐、淡黄、蓝色顺序排列的是（ ）金属钠在纯氧中燃烧 FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间 FeCI3溶液中滴入KSCN溶液 无水CuSO4放入医用酒精中A. B. C. D.19.将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸，滴加硫氧化钾溶液没有颜色变化，再加入氮水即呈红色的是（ ）。A.FeS B.Fe2O3 C.FeCI3 D.Fe3O420.根据如图所示装置和操作，回答有关问题。按图1所示装置，用两种不同操作分别进行实验，观察B管中现象，操作1：先夹紧止水夹a再使用权A管开始反应，实验中B管中观察到的现象是操作2：打开止水夹a使A管反应一段时间后再夹紧止水夹a。实验中的B管中观察的现象是 请说明造成两种操作现象不同的原因（如两面三刀种现象相同，此小题不用回答） 用上述装置的实验结束后，取A管内反应所得的溶液，隔绝空气小心蒸干后，再高温煅烧（有关装置和操作均已略去），最后留下红色固体，将分解时产生的气体按图所示装置依次通过洗气装置，结果试管甲呃逆出现白色身点，试管乙内品红溶液红色褪去，回答：用方程式表示试管甲产生白色沉淀的原因 。根据实验现象，写出A管内溶液蒸干后，在高温煅烧分解时所发生反应的方程式 。图中丙装置的作用是 ，实验结束后，在装置丙中观察到的现象是 。21.从海水中提取各种化工原料。下图是工业上对海水的几项综合利用示意图。试回答下列问题：（1）粗盐中含 Ca2+ Mg 2+SO2-4等杂质，精致时所用试剂为（ ）A、盐酸 B、BaCl2溶液C、NaOH溶液