（浙江选考）2023高考化学大一轮复习专题3从矿物到基础材料第2单元铁、铜的获取及应用教师用书

PAGEPAGE2第二单元铁、铜的获取及应用浙江考试标准知识条目必考要求加试要求(1)自然界铁、铜的存在形式，铁、铜的物理性质aa(2)工业炼铁的反响原理bb(3)铁、铜的化学性质(跟某些非金属、酸、盐的反响)bb(4)Fe2＋、Fe3＋的性质及转化cc(5)检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法c(6)不锈钢的主要组成元素及其用途a考点1|铁及其化合物的性质与应用[根底知识自查]1．铁的位置与结构、物理性质2．铁的化学性质铁的性质活泼，有较强的复原性。(1)与非金属单质的反响①与O2的反响。常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3。点燃：3Fe＋2O2eq\o(=,\s\up15(点燃))Fe3O4。②与Cl2的反响：2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up15(点燃))2FeCl3。③与S的反响：Fe＋Seq\o(=,\s\up15(△))FeS。(2)与水的反响常温下铁与水不反响，在高温条件下与水蒸气反响：3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up15(高温))Fe3O4＋4H2。(3)与酸的反响(4)与某些盐溶液的反响①与CuSO4溶液反响的离子方程式：Fe＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋。②与FeCl3溶液反响的离子方程式：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。3．铁的冶炼(1)原料：铁矿石、焦炭、石灰石、空气。(2)设备：炼铁高炉。(3)原理：铁的冶炼过程中的主要反响(写化学方程式)①复原剂的生成：C＋O2eq\o(=,\s\up15(点燃))CO2、C＋CO2eq\o(=,\s\up15(高温))2CO；②铁矿石的复原：Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up15(高温))2Fe＋3CO2；③炉渣的形成：CaCO3eq\o(=,\s\up15(高温))CaO＋CO2↑、CaO＋SiO2=CaSiO3。4．铁的三种氧化物的主要性质氧化亚铁(FeO)氧化铁(Fe2O3)四氧化三铁(Fe3O4)俗名—铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体铁元素价态＋2＋3＋2、＋3(1)与非氧化性酸反响FeO、Fe2O3分别与盐酸反响的离子方程式为FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O，故二者均是碱性氧化物。(2)FeO不稳定，在空气中受热生成Fe3O4，其方程式为6FeO＋O2eq\o(=,\s\up15(△))2Fe3O4。(3)与Al发生铝热反响(以Fe3O4为例)方程式为3Fe3O4＋8Aleq\o(=,\s\up15(高温))9Fe＋4Al2O3。5．铁的氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3颜色状态白色固体红褐色固体与H＋反响Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O受热分解—2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up15(△))Fe2O3＋3H2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反响Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反响Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓二者的关系在空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反响方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3【特别提醒】用FeSO4和NaOH试剂制备Fe(OH)2沉淀，实验时应注意的操作有：(1)配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要加热煮沸除去溶液中的O2。(2)用长滴管吸取NaOH溶液插入FeSO4溶液液面以下挤出NaOH溶液。[核心要点提升]1．“铁三角〞及其重要应用(1)“铁三角〞的转化关系(2)重要应用①判断离子大量共存Fe3＋与S2－、I－、HS－、SOeq\o\al(2－,3)，Fe2＋与NOeq\o\al(－,3)(H＋)、ClO－、MnOeq\o\al(－,4)(H＋)在溶液中因发生氧化复原反响而不能大量共存。②盐溶液的配制与保存a．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。b．Fe3＋的盐溶液：加少量相应的酸防止Fe3＋水解。③制取Fe(OH)3胶体Fe3＋＋3H2Oeq\o(=,\s\up15(△))Fe(OH)3(胶体)＋3H＋。④制备无水FeCl3FeCl3·6H2Oeq\o(=,\s\up15(HCl气流中),\s\do15(△))FeCl3＋6H2O。(从MgCl2·6H2O中提取MgCl2，原理相同)⑤相关除杂(括号内为杂质)a．Fe2＋(Fe3＋)：加足量铁粉，充分搅拌，过滤。b．FeCl3(FeCl2)：加氯水或双氧水。c．FeCl2(CuCl2)：加过量Fe粉，充分反响，过滤。2．成功制备Fe(OH)2的两个关键(1)溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质。如在配制溶液时，可把蒸馏水加热煮沸，除去溶解在水中的氧气。(2)制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。如可在溶液外表加植物油或苯以隔绝氧气，滴加液体时，可将胶头滴管伸入到液面以下防止氧气进入，也可用铁粉和硫酸反响产生的氢气排净装置中的空气。【易错警示】(1)Fe2＋具有较强的复原性，Fe3＋水解能力强，实际上pH>3.7时，Fe3＋几乎完全水解生成Fe(OH)3沉淀。欲除去某溶液中含有的Fe2＋杂质时，一般先向溶液中参加氧化剂(如H2O2)，使Fe2＋被氧化为Fe3＋，然后加碱或盐调节pH，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。(2)Fe3＋既具有较强的氧化性又易水解，当遇到复原性离子(如I－、S2－、SOeq\o\al(2－,3))时，优先考虑氧化复原反响。(3)Fe2＋主要表现为复原性，Fe2＋与NOeq\o\al(－,3)可共存，但有H＋存在时不共存。[典型例题讲解]把22.4g铁粉完全溶解于某浓度的硝酸中，如反响只收集到0.3molNO2和0.2molNO，以下说法正确的选项是()A．反响后生成的盐只为Fe(NO3)3B．反响后生成的盐只为Fe(NO3)2C．反响后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为1∶3D．反响后生成的盐为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物质的量之比为3∶1【解析】由于铁的物质的量为eq\f(22.4g,56g·mol－1)＝0.4mol，所以在反响的过程中它失去的电子数应介于0.8mol(此时只产生Fe2＋)和1.2mol(此时只产生Fe3＋)之间，又产生0.3molNO2和0.2molNO，即反响过程中硝酸得到的电子物质的量为0.3mol×(5－4)＋0.2mol×(5－2)＝0.9mol，所以对应的产物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2，设前者的物质的量为x，后者的物质的量为y，那么由铁原子守恒可得x＋y＝0.4mol，由得失电子守恒得3x＋2y＝0.9mol，解得x＝0.1mol，y＝0.3mol。【答案】C铁与稀硝酸反响产物的判断(1)当HNO3过量时：反响原理：Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为Fe3＋。(2)当Fe过量时：反响原理：3Fe＋8HNO3=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为Fe2＋。(3)当eq\f(1,4)<eq\f(nFe,nHNO3)<eq\f(3,8)时：铁元素的存在形式为Fe2＋和Fe3＋。(2022·浙江温州3月学考模拟)某固体粉末中可能含有SiO2、Fe2O3、CuO、NaHCO3、K2CO3，某同学设计并完成了如下实验：(所加试剂均过量)【导学号：81640055】：蘸取少量溶液2在酒精灯上灼烧，透过蓝色钴玻璃观察火焰呈紫色。请答复：(1)白色沉淀是________(填化学式)。(2)生成红褐色沉淀的离子方程式为__________________________________。(3)根据实验现象，固体粉末中一定含有______________________。【解析】(1)结合固体粉末的可能组成，由题图知白色沉淀是CO2与澄清石灰水反响生成的CaCO3。(2)红褐色沉淀显然是Fe(OH)3，反响的离子方程式为Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓。(3)固体粉末中加过量盐酸固体未完全溶解，说明固体中一定含有SiO2；所得溶液1中加NaOH溶液有红褐色沉淀生成，说明固体中一定含有Fe2O3，不含CuO；固体粉末加过量盐酸有气体生成，说明固体粉末中至少有NaHCO3和K2CO3中的一种；溶液2的焰色呈紫色说明一定有K2CO3。【答案】(1)CaCO3(2)Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓(3)SiO2、Fe2O3、K2CO3[题组对点训练]1．(2022·浙江1月学考)以下关于铁及其化合物的说法中，不正确的选项是()A．金属铁可被磁铁吸引B．铁元素有可变化合价C．铁丝在氯气中燃烧生成FeCl2D．常温下铁片遇浓硫酸会发生钝化C[铁有＋2、＋3价，在强氧化性的Cl2中燃烧生成FeCl3。]2．以下说法正确的选项是()A．铁外表自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化B．将试管①中铁粉与水蒸气加热，试管②中肥皂水冒泡，不能说明铁与水蒸气在加热条件下发生了反响C．浓盐酸与铁屑反响的离子方程式：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑D．因为HNO3氧化性比Fe3＋强，故Fe与稀HNO3反响一定生成Fe3＋B[A项，铁外表形成的氧化膜较疏松，不能保护内层金属；C项，浓盐酸只能把Fe氧化为Fe2＋；D项，过量Fe与稀HNO3反响生成Fe2＋。]3．以下说法正确的选项是()A．磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)=3Fe3＋＋NO↑＋2H2OB．FeO、Fe2O3均是碱性氧化物，与H2O反响均生成碱C．Fe2O3是红棕色粉末，俗称铁红，常用作红色油漆和涂料D．FeO与酸反响一定生成亚铁盐C[A项，磁性氧化铁Fe3O4为氧化物，离子方程式不能拆写，应用化学式；B项，FeO、Fe2O3不溶于水，与H2O不反响；D项，FeO与HNO3反响生成铁盐。]4．(2022·浙江宁波镇海中学单元检测)用已被局部氧化的金属屑A制备某工业常用盐C的步骤如下：将C溶于水，向其中滴入NaOH溶液，出现白色沉淀，后逐渐变为红褐色，以下判断正确的选项是()A．过滤所得的残渣中一定没有金属AB．滤液可能是CuSO4溶液或MgSO4溶液C．水合盐B可能是FeSO4·7H2OD．无水盐C可能是Fe2(SO4)3C[根据题中信息，无水盐C中含有Fe2＋但无Fe3＋，D错误；A是局部氧化的铁屑，那么含有Fe2O3和Fe，但最终无水盐C中不含Fe3＋，说明Fe相对于Fe2O3来说是过量的，那么过滤的滤渣中含有Fe，A错误、B错误。]考点2|Fe2＋与Fe3＋的检验(加试要求)[根底知识自查]1．亚铁盐含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，既有氧化性，又有复原性。(1)氧化性：Fe2＋与Zn反响的离子方程式：Fe2＋＋Zn=Fe＋Zn2＋；(2)复原性：Fe2＋与Cl2反响的离子方程式：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。2．铁盐(1)氧化性含Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋具有较强的氧化性。a．Fe3＋与Fe、Cu反响的离子方程式分别为2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋；b．Fe3＋与I－反响的离子方程式：2Fe3＋＋2I－=2Fe2＋＋I2。(2)特性——检验Fe3＋含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液时变成血红色。3．Fe2＋和Fe3＋的相互转化Fe2＋eq\o(,\s\up15(Cl2、H＋＋NO\o\al(－,3)),\s\do15(Fe、Cu等))Fe3＋。[核心要点提升]Fe2＋与Fe3＋的鉴别方法含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验(1)Fe3＋的检验：①混合溶液eq\o(→,\s\up15(滴加KSCN溶液))溶液变血红色，说明含有Fe3＋②混合溶液eq\o(→,\s\up15(淀粉KI­试纸))试纸变蓝色，说明含有Fe3＋(2)Fe2＋的检验：①混合溶液eq\o(→,\s\up15(滴加酸性),\s\do15(KMnO4))KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋②混合溶液eq\o(→,\s\up15(滴加溴水))溴水褪色，说明含有Fe2＋[典型例题讲解]以下离子的检验方法合理的是()A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再参加KSCN溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中参加NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中参加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＋【解析】A项，Fe2＋遇到KSCN不变色，Fe2＋是否存在不确定；B项，Fe3＋干扰Fe2＋，假设原溶液中含有Fe3＋不含Fe2＋也会产生同样现象；D项，Mg(OH)2为白色沉淀被红褐色沉淀掩盖，不确定。【答案】C证明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是()A．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显血红色B．只需滴加KSCN溶液C．先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显血红色D．滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色【解析】先加KSCN不显血红色证明无Fe3＋，再加氯水，出现红色，说明产生Fe3＋，原溶液中有Fe2＋。【答案】C(1)Fe2＋用KSCN显色法检验，为了排除Fe3＋的干扰，要先加KSCN溶液，观察现象再参加氯水等氧化剂。(2)当Fe3＋存在时要验证Fe2＋的存在，可用酸性KMnO4溶液验证。(3)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能复原酸性KMnO4溶液，有干扰)。[题组对点训练]1．把铁粉、铜粉置于FeCl3溶液中，充分反响后参加KSCN不显红色，以下情况不能成立的是()A．铁不剩余，Cu剩余 B．铁、铜均剩余C．铁剩余，含Cu2＋ D．铜剩余，含Fe2＋C[最后溶液中无Fe3＋，可能情况有：Fe、Cu全剩余；Fe反响完，Cu剩余；Fe、Cu全反响完。]2．(2022·浙江宁波效实中学学考模拟)FeCl3、CuCl2的混合溶液中参加铁粉，充分反响后仍有固体存在，那么以下判断不正确的选项是()A．参加KSCN溶液一定不变色B．溶液中一定含Fe2＋C．溶液中一定含Cu2＋D．固体中一定含有CuC[反响后有固体存在，固体可能全部是铜，也可能是Fe、Cu的混合物，溶液中一定含有Fe2＋但一定不含Fe3＋，可能含有Cu2＋，那么C不正确。]3．某同学设计以下方法对A盐的水溶液进行鉴定：由此得出的结论中，不正确的选项是()A．滤液C中有Fe3＋B．A一定为FeCl2C．D溶液中存在Fe(SCN)3D．B为AgClB[B为白色沉淀可知B为AgCl，D为血红色溶液，可知C中含Fe3＋，D为Fe(SCN)3，A也可能是FeCl3。]考点3|铜及其化合物的性质及应用[根底知识自查]1．铜的主要化学性质(写出有关的化学方程式)铜是一种紫红色金属，易导电、导热，具有延展性。(1)Cu与非金属反响(2)Cu与氧化性酸反响(3)与盐溶液反响2．铜的重要化合物的性质及其应用(1)氧化物eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(CuO：黑色难溶于水的固体，与酸可以反响，,可以用H2、CO、Al复原出Cu。,Cu2O：砖红色难溶于水的固体，,与一般酸反响为Cu2O＋2H＋=Cu＋Cu2＋＋H2O，,遇到HNO3发生氧化反响生成Cu2＋。))(2)Cu(OH)2：蓝色难溶物，与酸可以反响，与稀H2SO4反响的离子方程式为Cu(OH)2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O，受热分解为CuO和H2O。新制Cu(OH)2悬浊液与葡萄糖溶液共热生成砖红色沉淀Cu2O，可用于检验葡萄糖的存在。(3)铜盐①Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，呈绿色，是铜锈的主要成分，受热易分解的方程式为Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up15(△),\s\do15())2CuO＋H2O＋CO2↑。②CuSO4a．CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾或胆矾。受热或遇浓硫酸，蓝色晶体变为白色粉末。b．无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为水或水蒸气的检验试剂。c．CuSO4与石灰乳的混合溶液即为无机农药波尔多液，是一种良好的杀菌剂，可以用来防治多种作物的病虫害。3．铜的冶炼(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu。(2)高温炼铜：黄铜矿eq\o(→,\s\up15(高温))粗铜eq\o(→,\s\up15(电解精炼))精铜。[核心要点提升]1．废铜的综合利用2．铜及其化合物的几个注意问题(1)通常利用反响2Cu＋O2eq\o(=,\s\up15(△))2CuO除去混合气体中的少量O2。(2)常利用CuSO4转化为CuSO4·5H2O时固体由白色粉末变成蓝色晶体检验少量水的存在。(3)铜在潮湿空气中生锈生成的是Cu2(OH)2CO3而不是CuO。(4)铜在通入氧气的情况下，可在稀的非氧化性酸(稀盐酸、稀硫酸)中逐渐溶解：2Cu＋O2＋2H2SO4=2CuSO4＋2H2O。[典型例题讲解](2022·浙江10月选考试题)为探究不溶性盐X(仅含四种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验：请答复：(1)X的组成元素为H、O和________(用元素符号表示)，化学式为________。(2)写出经一步反响能得到X的化学方程式(要求非氧化复原反响)_______。【解析】不溶性盐X在隔绝空气加热时生成H2O，说明X中含有H、O元素；产生的固体加水溶解有黑色固体，且溶剂溶液参加NaOH溶液生成蓝色沉淀，说明物质中含有铜元素，生成的蓝色沉淀为Cu(OH)2，黑色固体是CuO；最后得到白色沉淀是BaSO4，说明物质X中含有硫元素。n(BaSO4)＝eq\f(2.33g,233g·mol－1)＝0.01mol，n(CuO)＝eq\f(1.60g＋0.80g,80g·mol－1)＝0.03mol，n(H2O)＝eq\f(0.36g,18g·mol－1)＝0.02mol，那么X物质中n(Cu2＋)∶n(OH－)∶n(SOeq\o\al(2－,4))＝0.03mol∶0.04mol∶0.01mol＝3∶4∶1，所以X的化学式为Cu3(OH)4SO4(2)根据复分解反响的规律，经一步得到X的反响方程式为4NaOH＋3CuSO4=Cu3(OH)4SO4↓＋2Na2SO4。【答案】(1)S、CuCu3(OH)4SO4(2)4NaOH＋3CuSO4=Cu3(OH)4SO4↓＋2Na2SO4[题组对点训练]1．(2022·浙江宁波镇海中学学考模拟)把外表有少量氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入足量盐酸中充分反响，所得溶液中的金属离子()A．有Fe3＋和Cu2＋