1、第二单元 铁、铜的获取及应用,三年12考 高考指数: 1.了解铁、铜的主要性质及应用。 2.了解铁和铜的重要化合物的主要性质及应用。,一、铁的主要性质及应用 1.铁的物理性质 铁具有金属的共性，具有能被_吸引的特性。 2.铁的化学性质 铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为+2价和+3价。,磁体,(1)与非金属单质的反应。 与O2的反应 常温：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为_。 点燃：_。,Fe2O3,3Fe+2O2 Fe3O4,与Cl2的反应：_。 与S的反应：_。 (2)与水的反应。 常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应 _ (3)与酸的反应。 与非氧化性酸反应的离子方程式：
2、 _。,2Fe+3Cl2 2FeCl3,Fe+S FeS,3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,Fe+2H+=Fe2+H2,与氧化性酸 遇冷的浓硫酸或浓硝酸_，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应无H2产生。 (4)与某些盐溶液的反应。 与CuSO4溶液反应的离子方程式： _ 与FeCl3溶液反应的离子方程式： _,钝化,Fe+Cu2+=Fe2+Cu,Fe+2Fe3+=3Fe2+,Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,铁矿石、焦炭、空气、石灰石,C+O2 CO2、C+CO2 2CO、,CaCO3 CaO+CO2、,CaO+SiO2 CaSiO3,生铁,钢,3.铁的冶炼,二、铁的重要
3、化合物的主要性质及应用 1.铁的氧化物 (1)物理性质。,铁红,磁性氧化铁,黑色粉末,红棕色粉末,黑色晶体,+2价,+3价,+2价，+3价,(2)化学性质。 FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式： _、 _、 Fe3O4+8H+=2Fe3+Fe2+4H2O。 FeO与硝酸反应的化学方程式： 3FeO+10HNO3=3Fe(NO3)3+NO+5H2O。 FeO、Fe2O3分别与HI溶液反应的化学方程式： _、 Fe2O3+6HI=2FeI2+I2+3H2O。,FeO+2H+=Fe2+H2O,Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O,FeO+2HI=FeI2+H2O,2.铁的氢氧
4、化物,白色固体,红褐色固体,不溶,不溶,Fe(OH)3,Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2O,Fe(OH)3+3H+=Fe3+3H2O,白色沉淀迅速变成灰绿色，最后,变成红褐色,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,三、铜及其化合物的性质及应用 1.铜元素在自然界中的存在状态 (1)游离态：地球上自然存在少量单质铜。 (2)化合态：黄铜矿_、 孔雀石_等。 2.铜单质的性质 (1)物理性质。 _色，具有金属光泽，具有导电性、传热性、延展性。,CuFeS2,CuCO3Cu(OH)2,紫红,(2)化学性质。,2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2(OH)2CO3,2Cu+O2 2C
5、uO,Cu+Cl2 CuCl2,Cu+2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O,Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2,3.铜的重要化合物的性质 (1)氧化铜。 物理性质：不溶于水的黑色固体。 化学性质 a.与酸反应：_。 b.与还原剂(如H2)反应：_。 (2)Cu(OH)2。 Cu(OH)2是不溶于水的蓝色固体，能与酸反应，受热易分解，反应的化学方程式为：_。,CuO+2H+=Cu2+H2O,CuO+H2
6、Cu+H2O,Cu(OH)2 CuO+H2O,(3)CuSO4。 CuSO45H2O为蓝色晶体，俗称_，受热易分解为白色粉末CuSO4和水。 无水CuSO4遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)，可作为水存在的检验依据。 无机农药波尔多液是CuSO4与石灰乳的混合溶液，是一种良好的杀菌剂，可以用来防治多种作物的病虫害。,蓝矾或胆矾,4.铜的冶炼 (1)高温炼铜。 黄铜矿 粗铜 精铜 (2)生物炼铜。 硫化铜矿石 CuSO4 Cu 5.铜及其化合物的应用 (1)铜是重要的金属材料。 (2)铜盐可以杀菌。 (3)Cu2O可以作玻璃、搪瓷的红色颜料。,高温,电解精炼,O2，细菌,1.在点燃的条件下，过
7、量的铁与氯气反应生成氯化亚铁。 ( ) 【分析】铁还原三价铁离子需在溶液中进行，铁与固态氯化铁不发生反应。 2.用铁制容器可以运输浓硝酸和稀硝酸。( ) 【分析】由于冷的浓硝酸与铁发生钝化，可以用铁制容器运输浓硝酸；而冷的稀硝酸与铁发生反应，不能用铁制容器运输稀硝酸。,3.根据Cl2、S与铜的反应可以判断Cl元素和S元素的非金属性强弱。( ) 【分析】铜与Cl2反应生成的产物中铜显+2价，铜与S反应生成的产物中铜显+1价，可说明Cl元素的非金属性比S元素的非金属性强。 4.氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。( ) 【分析】氢氧化铁具有氧化性，HI具有还原性，两者发生氧化还原反应。 5.FeCl
8、3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为：Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3。( ) 【分析】Fe(SCN)3是可溶性物质，不是沉淀，正确的离子方程式为：Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3。,“铁三角”及其重要应用 1.“铁三角”中的转化关系,Cl2、O2、HNO3、H2SO4(浓)、KMnO4(H+)等,只有还原性,只有氧化性,既有氧化性 又有还原性,（较弱氧化性）,（强氧化剂）,（强氧化剂）,（还原剂）,Fe,Fe2+,Fe3+,Al等 Zn、,Al、CO等,Fe、Zn、Cu、H2S、KI等,2.“铁三角”的四大应用 (1)判断离子共存。 Fe3+与HCO3-、AlO2-、CO32-等相
9、互促进水解而不能大量共存。 Fe2+与NO3-(H+)、ClO-、MnO4-(H+)，Fe3+与S2-、I-、HS-、SO32-在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存。 (2)除杂方法。 Fe2+(Fe3+)：加过量铁粉过滤 FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2,FeCl2(CuCl2)：加过量铁粉过滤 Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加过量强碱溶液过滤 (3)盐溶液的保存。 含Fe2+的溶液： 加入少量铁粉(或铁钉、铁屑)，防止Fe2+被氧化；加入少量相应的酸，防止Fe2+水解，Fe(NO3)2例外。 含Fe3+的溶液： 加入少量相应的酸，防止Fe3+水解。,(4)
10、物质制备。,在HCl气流中加热蒸干FeCl3 溶液。,向沸水中加入饱和FeCl3溶 液并煮沸至有红褐色胶状物 出现为止。,【高考警示钟】(1)对铁的某些特性不能作出正确的判断，如常温下铁在浓硫酸或浓硝酸中钝化、在铁表面易形成氧化物保护膜等。 (2)在书写或判断铁与氧化剂反应的产物时，易出现错误，如认为铁与硫化合生成Fe2S3、铁与盐酸反应生成FeCl3和H2、铁与单质碘化合生成FeI3、过量的铁与稀硝酸反应生成Fe(NO3)3、铁与FeCl3溶液不发生反应等。,【典例1】A、B、C为中学常见单质，其中一种为金属，通常情况下，A为固体，B为黄绿色气体，C为无色气体。D、E、F、G、H、X均为化合
11、物，其中X常温下是无色气体，其水溶液是一种强酸，E为黑色固体，H在常温下为液体。它们之间的转化关系如图所示(其中某些反应条件和部分反应物已略去),FeCl2,H2O,+A ,FeCl3,点燃,Cl2,血红色 溶液,+A、,+B ,+X,+F,A,B,C,E,G,H,D,Fe,O2,Fe3O4,请回答下列问题： (1)写出下列物质的化学式： A_，D_，E_，X _。 (2)在反应中，不属于氧化还原反应的是_ (填编号)。 (3)反应的离子方程式是_。 (4)反应的化学方程式是_； 该反应中每消耗0.3 mol的A，可转移电子_ mol。,(5)分别写出D的溶液与小苏打溶液、D的溶液中通入少量S
12、O2反应的离子方程式是：_、 _。 (6)除去D溶液中混有的少量G的方法是：_。 (7)在D溶液中制备无水D固体的方法是：_。 【解题指南】解答本题应注意以下三点： (1)根据B的颜色状态确定B应为Cl2； (2)根据D与G之间的相互转化关系确定A为变价金属； (3)利用突破口结合转化关系综合分析。,【解析】由“B为黄绿色气体单质”知，B为Cl2；由D与G之间的相互转化关系知，A为变价金属单质，则A为Fe，D为FeCl3，G为FeCl2；由“D+F红色溶液”知，F为KSCN；由“E与X的相互转化关系及E为黑色固体化合物、X的水溶液是一种强酸”知，E为Fe3O4，X为HCl，H为H2O；由“C为
13、无色气体单质及A+CE”知，C为O2。(3)反应的离子方程式为：Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3。(4)反应的化学方程式为： 3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2，由化合价的变化值知，当3 mol的Fe反应时可转移电子8 mol。,(5)D溶液与小苏打溶液反应的离子方程式为：Fe3+3HCO3-=Fe(OH)3+3CO2；D溶液与少量SO2反应的离子方程式为：2Fe3+SO2+2H2O=2Fe2+ SO42-+4H+。 (6)除去FeCl3溶液中混有的少量FeCl2的方法是：向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H2O2)。 (7)在FeCl3溶液中制备无水FeCl3固体的方法是：在
14、HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液。,答案：(1)Fe FeCl3 Fe3O4 HCl (2) (3)Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3 (4)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 0.8 (5)Fe3+3HCO3-=Fe(OH)3+3CO2 2Fe3+SO2+2H2O=2Fe2+SO42-+4H+ (6)向混合液中通入足量的氯气(或加入足量的H2O2) (7)在HCl气流中加热蒸干FeCl3溶液,【互动探究】(1)配制G溶液时应注意什么事项？ 提示：加入少量的铁钉(或铁粉、铁屑)，防止Fe2+被氧化；加入少量的盐酸，防止Fe2+水解。 (2)试写出反应的离子方程式。 提示：由于Fe2
15、+具有还原性，Cl2具有氧化性，两者反应的离子方程式为：2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-。,【变式备选】下列物质反应后一定没有+3价铁离子的是( ) A.过量的铁丝在氯气中点燃 B.Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸 C.过量的铁与稀硝酸反应 D.铁与氧化铁的混合物溶于盐酸中,【解析】选C。A项，由于铁与固态FeCl3不发生反应，所以，过量的铁丝在氯气中点燃只生成FeCl3；B项，发生反应：3Fe2+NO3-+4H+=3Fe3+NO+2H2O；C项，发生反应：3Fe+2NO3-+8H+=3Fe2+2NO+4H2O；D项，发生反应：Fe+2HCl=FeCl2+H2、Fe2O3+6HCl=2Fe
16、Cl3+3H2O、Fe+2FeCl3=3FeCl2，若FeCl3过量，则含有Fe3+。故选C项。,Fe2+和Fe3+的检验 Fe3+和Cu2+的分离 1.Fe2+和Fe3+的检验 (1)根据溶液颜色。 溶液呈浅绿色Fe2+；溶液呈黄色Fe3+。 (2)用KSCN溶液和氯水。 流程:,有关反应：Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3(血红色) 2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl- (3)用NaOH溶液。 流程：,有关反应：Fe3+3OH-=Fe(OH)3(红褐色) Fe2+2OH-=Fe(OH)2(白色沉淀) 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,【高考警示钟】(1)检验Fe2+时不
17、能先加氯水后加KSCN溶液；当溶液的浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2+和Fe3+的存在。 (2)检验Fe2+和Fe3+混合溶液时，要分两次分别检验Fe2+和Fe3+，检验Fe2+时要选择酸性高锰酸钾溶液，检验Fe3+时最好选择KSCN溶液。,2.Fe3+和Cu2+的分离纸层析法 (1)Fe3+和Cu2+的显色反应。 Fe3+与氨水反应生成红棕色沉淀 Fe3+3NH3H2O=Fe(OH)3+3NH4+ Cu2+与氨水反应生成深蓝色溶液 Cu2+4NH3H2O=Cu(NH3)42+4H2O (2)展开剂：丙酮和盐酸的混合溶液。 (3)移动速度：Fe3+移动较快。,【典例
18、2】证明某溶液含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是 ( ) 先加氯水，后加KSCN溶液后显血红色；先加KSCN溶液，不显血红色，再加氯水后显血红色；滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后呈红褐色；只滴加KSCN溶液不显血红色。 A. B. C. D. 【解题指南】解答本题应注意以下两点： (1)Fe2+与SCN-不显色，Fe3+与SCN-显血红色； (2)检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液。,【解析】选B。不能排除Fe3+的干扰；先加KSCN溶液不显血红色，排除了Fe3+的干扰，再加氯水后显血红色，证明一定含有Fe2+；滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，迅速变为灰绿
19、色，最后呈红褐色，证明一定含有Fe2+；只滴加KSCN溶液不显血红色，证明一定不含有Fe3+，但无法证明是否含有Fe2+，故选B项。,【技巧点拨】检验Fe3+的其他方法 (1)Fe3+与过量的铁反应，溶液变为浅绿色。 (2)Fe3+与过量的铜反应，溶液变为蓝绿色。 (3)Fe3+与淀粉KI溶液反应，溶液变为蓝色。 (4)Fe3+与NaHCO3溶液反应，放出气体，产生红褐色沉淀。,【变式训练】下列离子的检验方法合理的是( ) A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2+ B.向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2+ C.向某溶液中加入NaOH溶液
20、，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3+ D.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+,【解析】选C。向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明含Fe3+，但无法确定是否含Fe2+；向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色，说明此时含Fe3+，但Cl2有氧化性，无法确定原来溶液中是Fe2+还是Fe3+；向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3+；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，说明该溶液中含有Fe2+，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否含有Mg2+。,【解题技巧4】
21、平均值法解决混合物的组成问题,1.优点 平均值法就是根据两组分物质的某种平均值来推断两物质范围的解题方法。 平均值法所依据的数学原理是：xAxxB ，只要知道x，便可判断xA和xB的取值范围，从而实现速解巧解。,2.解题关键 平均值法解题的范围很广，适用于二元混合物的有关计算，特别适合于缺少数据而不能直接求解的混合物判断题。其关键是通过平均值确定范围，很多考题需要先根据条件确定平均值，然后再作出判断。 3.常见类型 平均值法常用于判断混合物的组成、混合物中各组分含量的计算等。平均值法最常见的是平均摩尔电子质量法、平均分子式法等。,(1)平均摩尔电子质量法。 摩尔电子质量(E)是指某物质在反应中
22、转移1摩尔电子所引起的质量改变。通常指在反应中提供单位物质的量的电子所需要的物质的质量，单位：克/摩尔电子(gmol-1e-)。平均摩尔电子质量：某混合物在反应中共转移1摩尔电子所引起的质量改变。 计算思路：已知条件平均摩尔电子质量单一组分的摩尔电子质量得出答案。,(2)平均分子式法。 对于混合物来说，其“平均分子式”也可以通过计算1 mol该混合物中各原子的物质的量来确定。如由CH4和C2H6组成的混合气体，通过计算1 mol该混合物中碳原子的物质的量(x)和氢原子的物质的量(y)来确定其平均分子式“CxHy”，且1x2、4y6。,1.(双选)有两种金属混合粉末15 g，加入足量的稀盐酸充分
23、反应后，得到11.2 L H2(标准状况)，则下列各组金属中肯定不能构成上述混合物的是( ) A.Mg、Al B.Mg、Cu C.Cu、Zn D.Al、Fe,【解析】选A、C。n(H2)= =0.5 mol，生成 1 mol H2转移2 mol电子，所以该金属的平均摩尔电子质量是 15 gmol-1e-；已知金属的摩尔电子质量分别为：镁 12 gmol-1e-、 铝9 gmol-1e-、锌32.5 gmol-1e-、铁28 gmol-1e-、铜32 gmol-1e-，根据平均值的含义不难得出答案。,2.(双选)某混合烃由两种气态烃组成，取2.24 L该混合气体燃烧后，得3.36 L CO2和3
24、.6 g水，则关于该混合烃的组成判断正确的是(气体体积均在标准状况下测定)( ) A.一定含甲烷 B.一定有乙烷 C.一定是甲烷和乙烯的混合气体 D.可能是甲烷和丙炔的混合气体,【解析】选A、D。由题意可知0.1 mol该混合烃生成0.15 mol CO2和0.2 mol H2O，则该混合烃的平均分子式为C1.5H4。 根据碳原子个数分析：其中必含碳原子数小于1.5的烃，为甲烷，另一种烃的碳原子数大于1.5。 根据氢原子个数分析：混合烃分子中平均氢原子数为4，则另一种烃中氢原子数一定为4，可能为C2H4、C3H4、C4H4等。,1.纯净铁的物理性质有( ) 光亮的银白色 黑色 在潮湿空气中易腐
25、蚀 有延展性 能导电导热 硬而脆 能被磁铁吸引，易被磁化 密度比铝小 A. B. C. D.全部,【解析】选B。通常情况下，纯净的铁是一种银白色金属，具有金属的通性(导电性、导热性和延展性)，密度比铝的大，能够被磁铁吸引产生磁性。在潮湿空气中易生锈而被腐蚀，但该性质属于化学性质，故不合题意。通常我们所见的铁是灰黑色的，所以在冶金工业上被称为“黑色金属”。,2.(2012舟山模拟)已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系，你认为下列事件发生在铁器时代之前的是( ) 金属铝的冶炼 青铜器时代 金银的使用 戴维发现金属钠 15世纪中国使用锌铸币 A. B. C. D.,【解析】选B。
26、金属的冶炼就是使化合态的阳离子还原成游离态的金属单质，金属越活泼，对应离子得电子的能力越弱，越难被还原，冶炼时所需要的条件越高，开发利用年代越晚。金、银、铜的金属性比铁的弱，开发利用年代比铁的早，锌、铝、钠比铁活泼，开发利用年代比铁的晚。,3.要除去氯化亚铁溶液中的少量氯化铁，可行的办法是( ) A.滴入KSCN溶液 B.通入氯气 C.滴入NaOH溶液 D.加入铁粉 【解析】选D。A项，KSCN溶液常用来检验Fe3+ 而不是用来除去Fe3+ ；B项，通入Cl2是除去FeCl3溶液中的FeCl2；C项，滴入NaOH溶液可将两者均沉淀出来；D项，发生反应：Fe+2FeCl3=3FeCl2，所以加入
27、铁粉既除去杂质又未引入新杂质，故选D项。,4.在FeCl3和CuCl2混合液中，加入过量的铁粉，充分反应后，溶液中的金属离子是( ) A.Fe2+ B.Fe3+ 和Fe2+ C.Cu2+ 和Fe2+ D.Cu2+ 【解析】选A。由于发生反应：Fe+2FeCl3=3FeCl2和Fe+CuCl2=FeCl2+Cu，当加入过量的铁粉时，FeCl3和CuCl2均完全反应，所以反应后溶液中的金属离子只有Fe2+，故选A项。,5.(2012台州模拟)用毛笔蘸取少量30% FeCl3溶液在铜片上画一个“Cu”字，放置片刻，用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中，下列说法正确的是( ) A.烧杯中的溶液呈棕黄色
28、B.铜片无任何变化 C.铜片上有凹陷的“Cu”字 D.发生了反应：Fe3+Cu=Cu2+Fe2+ 【解析】选C。本题主要考查FeCl3溶液与铜的反应：2Fe3+Cu=Cu2+2Fe2+，因此可以看到画上的“Cu”字，且生成的Cu2+使溶液呈蓝色，即只有C项正确。,6.某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂，并回收铜。探究过程如下：请回答下列问题： (1)步骤中先加入热的Na2CO3溶液除油污，操作甲的名称是_。,(2)步骤中，除发生反应Fe+2HCl=FeCl2+H2外，其他可能反应的离子方程式为：_。 (3)溶液C的颜色是_，溶液D中可能含有的金属阳离子有_。 (4)可
29、以验证溶液B中是否含有Fe2+的一种试剂是_(填选项序号)。 a.稀硫酸 b.铁 c.硫氰化钾 d.酸性高锰酸钾溶液 (5)操作乙的名称是_，步骤产生金属铜的化学方程式为：_。,【解析】(1)用热的Na2CO3溶液除去废铁屑上的油污后，将两者分离的方法是过滤。 (2)由于铁锈的主要成分是Fe2O3，还发生反应的离子方程式还可能有：Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O、 Fe+2Fe3+=3Fe2+。 (3)由BC发生的反应为：2FeCl2+Cl2=2FeCl3，FeCl3溶液呈棕黄色。向FeCl3溶液中加入印刷电路铜板，发生的反应为：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2 ，若Cu不足
30、量，则溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe2+、Cu2+、Fe3+；若Cu足量，则溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe2+、Cu2+，所以溶液D中可能含有的金属阳离子有Fe2+、Cu2+、Fe3+。,(4)由于Fe2+具有较强的还原性，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所以可用酸性高锰酸钾溶液验证溶液B中是否含有Fe2+。 (5)由“DE+氯气+铜”知，操作乙是电解过程，反应产生金属铜的化学方程式：CuCl2 Cu+Cl2。 答案：(1)过滤 (2)Fe2O3+6H+=2Fe3+3H2O、Fe+2Fe3+=3Fe2+ (3)棕黄色 Fe2+、Cu2+、Fe3+ (4)d (5)电解 CuCl2 Cu+Cl2,
