2026届高考化学一轮复习专题二第三单元铁、铜的获取及应用试题苏教版

2026届高考化学一轮复习专题二第三单元铁、铜的获取及应用试题苏教版单元引言铁与铜，作为人类文明史上使用最早、应用最广泛的金属之一，其身影贯穿于生产生活的方方面面，也是中学化学元素化合物知识体系中的核心内容。在高考化学中，铁、铜及其化合物因其丰富的化学性质、多样的转化关系以及在工业生产和实际应用中的重要地位，始终是考查的重点与热点。本单元的一轮复习，旨在帮助同学们系统梳理铁、铜元素的单质及其重要化合物的性质、制备方法，并深化对其在生产生活中应用的理解，同时强化相关化学方程式的书写与应用，提升分析和解决实际问题的能力，为后续的综合应用与能力拔高奠定坚实基础。一、铁、铜及其化合物的性质与转化（一）铁元素及其重要化合物铁元素位于元素周期表第四周期第Ⅷ族，其原子最外层电子数为2，易失去电子形成+2、+3价的阳离子。铁是一种银白色金属，具有良好的导电导热性和延展性。1.铁的化学性质*与非金属单质反应：如与氧气、氯气、硫等反应，注意产物中铁的价态差异。*与水反应：常温下与水不反应，高温下与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气。*与酸反应：与非氧化性酸反应生成亚铁盐和氢气；与强氧化性酸（如浓硫酸、浓硝酸）在常温下发生钝化，加热时则发生氧化还原反应，产物与酸的浓度、温度及用量有关。*与某些盐溶液反应：遵循金属活动性顺序，能置换出活动性较弱的金属阳离子，如铜离子、银离子等。2.铁的重要化合物*氧化物：氧化亚铁（FeO）、氧化铁（Fe₂O₃，俗称铁红）、四氧化三铁（Fe₃O₄，具有磁性）。注意它们的颜色、溶解性及与酸反应的情况。*氢氧化物：氢氧化亚铁（Fe(OH)₂）和氢氧化铁（Fe(OH)₃）。重点掌握氢氧化亚铁的制备及其易被氧化的特性（白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色），以及两者与酸的反应。*盐类：*亚铁盐（Fe²⁺）：如硫酸亚铁、氯化亚铁。具有还原性，易被氧化为铁盐；溶液呈浅绿色。*铁盐（Fe³⁺）：如硫酸铁、氯化铁。具有氧化性，能氧化一些还原性较强的物质（如Fe、Cu、I⁻等）；溶液呈黄色（或棕黄色）；易水解，其水溶液显酸性。3.Fe²⁺与Fe³⁺的相互转化这是本单元的核心内容之一。Fe²⁺具有还原性，可被强氧化剂（如Cl₂、Br₂、HNO₃、KMnO₄(H⁺)等）氧化为Fe³⁺；Fe³⁺具有氧化性，可被还原剂（如Fe、Cu、I⁻、H₂S等）还原为Fe²⁺。务必熟练书写相关的离子方程式。（二）铜元素及其重要化合物铜元素位于元素周期表第四周期第ⅠB族，原子最外层电子数为1，常见化合价为+1和+2价，+2价铜的化合物更为常见和稳定。1.铜的化学性质*与非金属单质反应：如与氧气、氯气、硫等反应。*与酸反应：与非氧化性酸不反应；与强氧化性酸（如浓硫酸、浓硝酸、稀硝酸）反应，生成相应的铜盐、水和气体（SO₂或NO、NO₂）。*与某些盐溶液反应：如与硝酸银溶液发生置换反应。*在潮湿空气中，铜可与氧气、二氧化碳、水共同作用生成碱式碳酸铜（铜绿）。2.铜的重要化合物*氧化物：氧化铜（CuO，黑色）和氧化亚铜（Cu₂O，砖红色）。*氢氧化物：氢氧化铜（Cu(OH)₂，蓝色絮状沉淀），受热易分解为氧化铜和水；能与酸反应；与醛类物质在加热条件下发生氧化还原反应（斐林反应）。*盐类：硫酸铜（CuSO₄），其晶体CuSO₄·5H₂O俗称胆矾或蓝矾，是重要的结晶水合物，可用于检验水蒸气。氯化铜（CuCl₂）溶液浓度不同颜色不同（稀溶液蓝色，浓溶液绿色）。二、铁、铜的工业获取（一）铁的冶炼——从铁矿石到铁1.原料：铁矿石（如赤铁矿Fe₂O₃、磁铁矿Fe₃O₄等）、焦炭、石灰石、空气。2.主要设备：高炉。3.主要反应原理：*还原剂的生成：C+O₂(点燃)→CO₂；CO₂+C(高温)→2CO。*铁矿石的还原：Fe₂O₃+3CO(高温)→2Fe+3CO₂。*造渣（除去脉石SiO₂）：CaCO₃(高温)→CaO+CO₂↑；CaO+SiO₂(高温)→CaSiO₃(炉渣，密度比铁水小，浮于表面而分离)。4.产品：生铁（含碳量2%~4.3%的铁合金）。（二）铜的冶炼1.火法炼铜（适用于硫化铜矿）：*主要步骤：矿石富集→焙烧→熔炼→吹炼→精炼（电解精炼）。*相关反应（以黄铜矿CuFeS₂为例，反应复杂，了解主要原理）：焙烧时除去部分硫，生成金属氧化物；熔炼时形成冰铜（铜锍）；吹炼得到粗铜；粗铜通过电解精炼得到纯度较高的精铜（99.95%~99.98%）。2.湿法炼铜：*原理：利用较活泼金属（如铁）从铜盐溶液中置换出铜。CuSO₄+Fe→FeSO₄+Cu。*特点：适用于低品位矿石，污染小，但成本可能较高。三、铁、铜及其化合物的应用1.铁的应用：*生铁和钢（含碳量0.03%~2%的铁合金）是最重要的金属材料，广泛应用于建筑、机械、交通工具等。*铁的化合物：Fe₂O₃用作红色颜料、炼铁原料；FeCl₃溶液可用于刻蚀铜电路板、净水等；FeSO₄可用于补铁剂、废水处理等。2.铜的应用：*纯铜导电性好，常用于制作导线、电器元件。*铜合金（如黄铜Cu-Zn合金、青铜Cu-Sn合金、白铜Cu-Ni合金）具有优良的性能，应用广泛。*铜的化合物：硫酸铜可用于配制农药、电镀液；氧化铜可作催化剂等。四、铁、铜及其化合物的实验与探究1.Fe²⁺、Fe³⁺的检验：*Fe³⁺：加入KSCN溶液，溶液变为血红色；或加入NaOH溶液，生成红褐色沉淀。*Fe²⁺：加入NaOH溶液，生成白色沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色；或先加入KSCN溶液无明显现象，再加入氯水（或双氧水等氧化剂），溶液变为血红色。2.Fe(OH)₂的制备：关键在于隔绝空气，防止其被氧化。常用方法：用煮沸过的蒸馏水配制FeSO₄溶液和NaOH溶液；在FeSO₄溶液表面滴加少量植物油隔绝空气；将胶头滴管插入FeSO₄溶液液面下再滴加NaOH溶液。3.铜的精炼：电解法：以粗铜为阳极，纯铜为阴极，硫酸铜溶液为电解质溶液。阳极发生氧化反应（主要是Cu失电子），阴极发生还原反应（Cu²⁺得电子析出纯铜），阳极泥中可回收金、银等贵金属。五、典型例题解析例题1：下列关于铁及其化合物的说法正确的是（）A.铁在空气中燃烧生成Fe₂O₃B.Fe³⁺的溶液中加入KSCN溶液产生红色沉淀C.除去FeCl₂溶液中的FeCl₃杂质，可以向溶液中加入铁粉，然后过滤D.Fe(OH)₂在空气中加热可得到FeO解析：本题考查铁及其化合物的基本性质。A项，铁在空气中燃烧生成的是Fe₃O₄，而非Fe₂O₃，A错误；B项，Fe³⁺与KSCN溶液反应生成的是血红色的可溶性物质Fe(SCN)₃，不是沉淀，B错误；C项，Fe能与FeCl₃反应生成FeCl₂，过量的Fe可通过过滤除去，C正确；D项，Fe(OH)₂在空气中加热时，易被氧化，最终得到的是Fe₂O₃，D错误。故答案为C。例题2：工业上以黄铜矿（主要成分为CuFeS₂）为原料冶炼铜的主要流程如下：（此处应有流程图，假设为：黄铜矿→焙烧→冰铜（mCu₂S·nFeS）→吹炼→粗铜→电解精炼→精铜）（1）焙烧时，黄铜矿与空气中的氧气反应，生成Cu₂S、FeS和一种刺激性气味的气体，写出该反应的化学方程式。（2）写出“吹炼”过程中，Cu₂S转化为Cu的主要化学方程式（被氧气氧化）。（3）电解精炼铜时，阳极材料是什么？阴极的电极反应式是什么？解析：本题结合工业流程考查铜的冶炼。（1）根据题意，刺激性气味气体应为SO₂。反应前后元素种类不变，CuFeS₂与O₂反应生成Cu₂S、FeS和SO₂。配平可得：2CuFeS₂+4O₂(高温)→Cu₂S+2FeS+3SO₂。（2）吹炼过程中，Cu₂S被O₂氧化为Cu，S元素被氧化为SO₂。化学方程式为：Cu₂S+O₂(高温)→2Cu+SO₂。（3）电解精炼铜时，阳极用粗铜，阴极用纯铜片。阴极发生还原反应，Cu²⁺得电子生成Cu，电极反应式为：Cu²⁺+2e⁻→Cu。六、单元过关检测题（以下为针对本单元内容的练习题，题型包括选择题、填空题、实验题等，此处列举部分示意）选择题1.下列物质不能通过化合反应直接制得的是（）A.FeCl₃B.Fe(OH)₃C.CuSD.Fe₃O₄2.下列离子方程式书写正确的是（）A.铁与稀硫酸反应：2Fe+6H⁺→2Fe³⁺+3H₂↑B.氯化亚铁溶液中通入氯气：Fe²⁺+Cl₂→Fe³⁺+2Cl⁻C.氢氧化铜与稀硫酸反应：Cu(OH)₂+2H⁺→Cu²⁺+2H₂OD.铜与氯化铁溶液反应：Cu+Fe³⁺→Cu²⁺+Fe²⁺填空题3.某溶液中可能含有Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺。为了检验其中的金属离子，进行如下实验：①取少量溶液，加入KSCN溶液，无明显现象；②另取少量溶液，加入少量酸性KMnO₄溶液，KMnO₄溶液褪色；③再取少量溶液，加入足量铁粉，充分反应后过滤，得到的固体能被磁铁吸引。则该溶液中一定含有的离子是______，一定不含有的离子是______，可能含有的离子是______。（填离子符号）实验题4.某化学兴趣小组用如图所示装置（夹持装置已略去）制备Fe(OH)₂并观察其颜色。（此处应有装置图，假设为：A为分液漏斗，内盛稀硫酸；B为锥形瓶，内盛铁粉；C为装有NaOH溶液的试管，B中产生的气体可将B中液体压入C中）（1）实验开始前，需要对装置进行的操作是______。（2）简述实验操作步骤：①关闭分液漏斗活塞，打开止水夹（假设连接B和C的导管上有止水夹），向A中加入稀硫酸，一段时间后，关闭止水夹；②...（请补充后续操作，以制得Fe(OH)₂）。（3）实验中观察到C中生成白色沉淀，随后迅速变为灰绿色，最后变为红褐色。请解释白色沉淀变为红褐色的原因（用化学方程式表示）。七、复习建议1.夯实基础，构建知识网络：熟练掌握铁、铜及其重要化合物的性质、转化关系，特别是Fe²⁺与Fe³⁺的相互转化条件和离子方程式的书写。将零散的知识点系统化，形成知识网络。2.注重理解，把握核心原理：对于铁、铜的冶炼，要理解工业流程中每一步的目的和主要反应原理，而不是死记硬背。3.强化实验，提升探究能力：关注Fe(OH)₂的制备、Fe²⁺与Fe³⁺的检验等重要实验，理解实验设计的原理，分析实验现象，掌握实验操作技能，并能对实验方案进行评价和改进。4.