1、第 3 讲 铁、铜的获取及应用考纲要求 1.了解铁、铜及其重要化合物的主要性质及其应用。2.以 Fe2 、Fe 3 的相互转化为例，理解变价金属元素的氧化还原反应。3.能鉴别溶液中的 Fe2 、Fe 3 。考点一 用物质分类思想认识铁及其重要化合物1铁的存在2铁的性质(1)物理性质纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽和良好的延展性，是电和热的良导体，具有能被磁铁吸引的特性，纯铁有很强的抗腐蚀能力。(2)化学性质：铁是较活泼的金属，发生化学反应时可生成2、3 两种价态的化合物。用化学方程式或离子方程式表示下列变化FeH 2O(g) 3Fe4H 2O(g) Fe3O44H 2 = = = =
2、=高 温 3铁的氧化物和氢氧化物(1)铁的氧化物化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4俗名 铁红 磁性氧化铁颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水铁的化合价 2 3 2，3稳定性 不稳定 稳定 稳定与 H 反应的离子方程式FeO2H =Fe2H 2OFe2O36H =2Fe3 3H 2OFe3O48H =Fe2 2Fe 3 4H 2O(2)铁的氢氧化物化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3色态 白色固体 红褐色固体与盐酸反应 Fe(OH)22H =Fe2 2H 2O Fe(OH)33H =Fe3 3H 2O受热分解 2Fe(OH)3 Fe= = =
3、 = = 2O33H 2O制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2 2OH =Fe(OH)2可溶性铁盐与碱溶液反应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，反应方程式为 4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)34.亚铁盐和铁盐(1)亚铁盐：含有 Fe2 的溶液呈浅绿色，Fe 2 既有_性，又有_性，Fe 2 与 Zn、Cl 2反应的离子方程式分别为_，_。(2)铁盐：氧化性：含有 Fe3 的溶液呈_色，Fe 3 具有氧化性，Fe 3 与 Fe、Cu 反应的离子方程式分别为
4、_，_。特性：含有 Fe3 的盐溶液遇到_时变成血红色。易水解：FeCl 3滴入沸水中的离子方程式：_。答案 (1)氧化 还原 ZnFe 2 =Zn2 Fe 2Fe 2 Cl 2=2Fe3 2Cl (2)棕黄色 2Fe 3 Fe= =3Fe2 2Fe 3 Cu= =2Fe2 Cu 2 KSCN Fe 3 3H 2OFe(OH)3(胶体)3H = = = = = 深度思考1铁有很强的抗腐蚀能力，为什么日常生活中的铁制品容易生锈？答案 主要因为铁不纯，往往含有碳等杂质，当这些铁制品在潮湿的空气中或接触到电解质溶液(如食盐水)时会发生电化学腐蚀。2铁、铝遇冷的浓硫酸或浓硝酸发生钝化，是物理变化还是化
5、学变化？答案 常温下铁、铝遇冷的浓 HNO3、浓 H2SO4时表面会生成一层致密的氧化物薄膜，化学上称为钝化，属于化学变化。3FeCl 3、FeCl 2和 Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？答案 都可以。2Fe3Cl 2 2FeCl3= = = = =点 燃 2FeCl3Fe= =3FeCl24Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)34铁元素是典型的变价金属元素，它在化合物中主要表现为2 价和3 价，请归纳总结：(1)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成2 价？写出有关反应的化学方程式或离子方程式。答案 FeFe 2 ：铁与氧化性比较弱的非金属单质(如 S、I 2)，非氧化性酸(如
6、盐酸、稀硫酸)，不活泼金属的盐溶液(如 CuSO4溶液)反应，都可实现这种转化。如：FeSFeS,2H Fe= =Fe2 H 2，Cu 2 Fe= =Fe2 Cu。= = = = = (2)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成3 价？写出有关反应的化学方程式。答案 FeFe 3 ：铁与强氧化剂(如 Cl2、HNO 3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。例如：2Fe3Cl 2 2FeCl3，Fe4HNO 3(稀)= =Fe(NO3)= = = = =点 燃 3NO2H 2O,2Fe6H 2SO4(浓) Fe2(SO4)33SO 26H 2O。= = = = = 题组一 铁及其化合物的性质1铁
7、屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是 ( )AFe(OH) 3 Fe 2O3 BFe(OH) 2 Fe 2O3CFe(OH) 2 Fe(OH) 3 DFe(OH) 2 Fe 3O4答案 B解析 铁与稀硫酸反应生成 FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀 Fe(OH)2，在空气中加热 Fe(OH)2，铁元素被氧化为3 价，最后所得红棕色残渣为 Fe2O3。2在高温条件下铁与水能发生反应。资料显示，在不同温度下，还原铁粉与水蒸气反应的产物是不同的，温度低于 570 时，生成 FeO，高于
8、570 时，生成 Fe3O4。老师用右图所示实验装置，完成还原铁粉与水蒸气反应的演示实验。(1)实验中使用肥皂液的作用是_。(2)某同学设计下列实验方案以确定实验后试管内的固体是否存在 Fe3O4。确定是否存在 Fe3O4需要测定并记录的实验数据是_。答案 (1)检验反应中生成的 H2(2)固体样品质量和红棕色固体的质量解析 本题主要考查实验设计与探究，意在考查学生分析处理实验数据并得出合理结论的能力。为了确定实验后试管内的固体是否存在 Fe3O4，必须测定实验后固体中铁与氧的物质的量之比，因黑色粉末溶解时有少量气泡产生，故一定含有金属铁，只有当黑色粉末中 1 时，才一定含有 Fe3O4，因此
9、该同学实验中必须测定固体样品质量和n Fen O红棕色固体(Fe 2O3)的质量，以确定铁与氧的物质的量之比。题组二 铁及其化合物的定量计算3在一定量的稀 HNO3中慢慢加入铁粉，得到的 Fe2 的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。Fe 3 Fe 2 Fe、Fe 2Fe 2 、Fe 3(1)AB段铁元素以_形式存在。(2)BC段铁元素以_形式存在。(3)CD段铁元素以_形式存在。答案 (1) (2) (3)解析 向稀 HNO3中加入铁粉，开始时稀 HNO3过量应生成 Fe3 ，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应 2
10、Fe3 Fe= =3Fe2 ，最后全部转化为 Fe2 。4由 FeO、Fe 2O3和 Fe3O4组成的混合物，测得其中铁元素与氧元素的质量比为 218，则这种混合物中 FeO、Fe 2O3和 Fe3O4的物质的量之比是 ( )A121 B211C131 D113答案 D解析 可用平均组成法来求解：在混合物中铁原子和氧原子物质的量之比为(21/56)(8/16)34，则混合物的平均组成为 Fe3O4，在三种组合中 Fe3O4则不必多考虑，应注意 FeO和 Fe2O3混合后也应符合 n(Fe)n(O)34，所以在混合物中它们的物质的量之比必须是 11。5向一定量的 Fe、FeO、Fe 2O3、Fe
11、 3O4的混合物中加入 150 mL 4 molL1 的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出 2.24 L NO(标准状况)，往所得溶液中加入 KSCN溶液，无血红色出现。若用足量的 H2在加热条件下还原相同质量的混合物，所得到的铁的物质的量为( )A0.21 mol B0.25 molC0.3 mol D0.35 mol答案 B解析 n(HNO3)0.6 mol，n(NO)0.1 mol，反应后铁元素的存在形式为 Fe(NO3)2，根据元素守恒，可知反应后溶液中的 n(NO )0.5 mol，n(Fe 2 )0.25 mol，即 n(Fe)0.25 3mol。归纳总结1分析铁与稀 HNO3反应的
12、关键一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：HNO3过量：Fe4HNO 3(稀)= =Fe(NO3)3NO2H 2O，Fe过量时：Fe2Fe(NO 3)3=3Fe(NO3)2，两者相加得总方程式：3Fe8HNO 3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H 2O。2在铁及其化合物的计算中能用“守恒法”的很多，常用到的有质量守恒、电子守恒等。如第 5题中用到 N原子守恒、Fe 原子守恒以及溶液中 Fe2 、NO 的电荷守恒。3题组三 有关铁及其化合物的实验探究6下列各图示中能较长时间看到 Fe(OH)2白色沉淀的是_(填序号)。答案 解析 因为 Fe(OH)2在空气中很
13、容易被氧化为红褐色的 Fe(OH)3，即 4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)3，因此要较长时间看到 Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。、原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的 Fe(OH)2处在氢气的保护中；的原理为铁作阳极产生 Fe2 ，与电解水产生的 OH 结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；中液面加苯阻止了空气进入；由于带入空气中的氧气，能迅速将 Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。反思归纳成功制备 Fe(OH)2的关键由于 Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为 Fe(OH)3，在实验室中制备 Fe(
14、OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。制备原理：Fe 2 2OH =Fe(OH)2成功关键：溶液中不含 Fe3 和 O2等氧化性物质；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。考点二 “铁三角”的转化关系及应用“铁三角”的转化关系深度思考1用离子方程式实现下列转化：Fe 2 Fe3 Cl2、 NO3 H Fe、 Cu2Fe 2 Cl 2=2Fe3 2Cl ；3Fe 2 4H NO =3Fe3 2H 2ONO；32Fe 3 Fe= =3Fe2 ；Cu2Fe 3 =Cu2 2Fe 2 。2如何除去括号中的杂质(1)Fe2 (Fe3 )
15、：加过量铁粉，过滤；(2)FeCl3(FeCl2)：加氯水或 H2O2；(3)FeCl2(CuCl2)：加过量铁粉，过滤；(4)Fe(Al)：加过量强碱溶液，过滤；(5)Fe2O3(Al2O3、SiO 2)：加过量强碱溶液过滤。3(1)Fe 2O3加入到足量的氢碘酸中，发生反应的离子方程式(用两个表示)为_，_。(2)Fe(OH)3加入到足量的氢碘酸中，发生反应的离子方程式(用一个表示)为_。答案 (1)Fe 2O36H =2Fe3 3H 2O 2Fe 3 2I =I22Fe 2(2)2Fe(OH)36H 2I =2Fe2 I 26H 2O题组一 Fe 2 与 Fe3 的转化及应用1下列试剂中
16、，不能使 Fe2 转化为 Fe3 的是 ( )氯气 NaCl 溶液 KMnO 4溶液 稀硝酸 盐酸 NaNO 3溶液A B C D答案 D解析 要实现 Fe2 转化为 Fe3 ，必须加强氧化性物质，NaCl、HCl 均没有强氧化性，NO 在酸性条件下才表现强氧化性。32在 FeCl3、CuCl 2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是 ( )A若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是 Fe2 ，一定不含 Cu2B若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是 Fe2 ，可能含 Cu2 和 Fe3C若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是 Fe3
17、 和 Fe2 ，一定不含Cu2D若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是 Fe2 ，一定不含 Cu2和 Fe3答案 D解析 氧化性 Fe3 Cu 2 Fe 2 ，加入铁粉后有固体剩余，Fe 3 一定不存在；若剩余固体全部都是 Cu，溶液中还可能有 Cu2 ，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是 Cu和 Fe，则溶液中不可能有 Cu2 。不论哪种情况，Fe 3 和 Fe都会转化为 Fe2 。3在 FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下：.向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；.向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液 pH，同时鼓入足量的空气。
18、(1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为_。(2)过程加入铁屑的主要作用是_，分离得到的固体主要成分是_，从固体中分离出铜需采用的方法是_。(3)过程中发生反应的化学方程式为_。答案 (1)2Fe 3 Cu= =2Fe2 Cu 2(2)反应掉 FeCl3、CuCl 2 Fe、Cu 加入足量稀盐酸后过滤(3)4FeCl24Ca(OH) 2O 22H 2O=4Fe(OH)34CaCl 2解析 FeCl 3溶液蚀刻铜箔的离子方程式为 2Fe3 Cu= =2Fe2 Cu 2 ，得到的废液中含有 FeCl3、CuCl 2、FeCl 2。题组二 Fe 3 、Fe 2 的检验4为了验证 Fe3 的性质，某
19、化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是 ( )A BC D答案 C解析 不反应，实验方案及现象均错；检验的是 Cl ，与 Fe3 的性质无关。5要证明某溶液中不含 Fe3 而可能含有 Fe2 进行如下实验操作时，最佳顺序为 ( )加入足量氯水 加入足量 KMnO4溶液 加入少量 NH4SCN溶液A B C D答案 C解析 在该溶液中先加入少量 NH4SCN溶液，溶液不变血红色，无 Fe3 存在，再加入氯水，将 Fe2 氧化成 Fe3 ，溶液变为血红色。KMnO 4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以不用 KMnO4溶液。反思归纳检验 Fe2 、Fe 3 的常用方法1根
20、据溶液颜色含有 Fe2 的溶液显浅绿色含有 Fe3 的溶液显黄色2用 KSCN溶液和氯水(1)流程：溶液 加 KSCN溶 液(2)有关反应：Fe 3 3SCN Fe(SCN) 3(血红色)2Fe2 Cl 2=2Fe3 2Cl 3用 NaOH溶液(1)流程：溶液加 NaOH溶 液(2)有关反应：Fe 3 3OH =Fe(OH)3(红褐色沉淀)Fe2 2OH =Fe(OH)2(白色沉淀)4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)3题组三 涉及 Fe2 、Fe 3 的离子共存问题6下列各离子组能大量共存的是 ( )AFe 3 、NH 、H 、SO4 24BFe 3 、Br 、Na 、I CFe
21、 2 、AlO 、Na 、NO2 3DFe 3 、HCO 、NH 、NO3 4 3答案 A解析 B 项中 Fe3 与 I 易发生氧化还原反应；C 项中 Fe2 与 AlO 发生双水解反应不2能大量共存；D 项中，Fe 3 与 HCO 发生双水解反应不能大量共存。37下列离子在指定溶液中能大量共存的是 ( )A1.0 molL 1 的 KNO3溶液：H 、Fe 2 、Cl 、SO 24B1.0 molL 1 的 FeCl2溶液：NO 、Na 、K 、ClO 3C使酚酞变红的溶液中：Na 、Cl 、SO 、Fe 324D酸性溶液中：NO 、SO 、Fe 3 、Mg 23 24答案 D解析 A 项中
22、 KNO3在酸性条件下能氧化 Fe2 ；B 项中 ClO 能氧化 Fe2 ；C 项中 Fe3 在碱性条件下易水解，只能存在于酸性溶液中。反思归纳Fe3 、Fe 2 的离子共存问题(1)Fe2 、Fe 3 均水解，与 HCO 、AlO 、CO 等因水解相互促进，在溶液中不能大量3 2 23共存。(2)Fe3 与 S2 、I 、HS 、SO ，Fe 2 与 NO (H )、ClO 、MnO (H )在溶液中因发23 3 4生氧化还原反应不能大量共存。(3)Fe3 与 SCN 发生络合反应不能大量共存。考点三 铜及其化合物1单质铜(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。(2)化
23、学性质写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：化学方程式：2CuO 2CO 2H 2O=Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。化学方程式：2CuS Cu2S。= = = = = 与氧化性酸a与浓硫酸共热的化学方程式：Cu2H 2SO4(浓)CuSO4SO 22H 2O；= = = = = b与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu8H 2NO =3Cu2 2NO4H 2O。3与盐溶液反应(写离子方程式)a与硝酸银溶液：Cu2Ag =2AgCu 2 ；b与 FeCl3溶液：Cu2Fe 3 =2Fe2 Cu 2 。2氧化铜和氧化亚铜名称 氧化铜 氧化亚铜颜色 黑色 砖红色与酸反应(H ) CuO2H =C
24、u2 H 2O Cu2O2H =Cu2 CuH 2O与 H2反应 CuOH 2 Cu= = = = = H 2OCu2OH 2 2CuH 2= = = = = O转化关系 4CuO 2Cu2OO 2= = = = =高 温 3.氢氧化铜(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。(2)化学性质及应用4CuSO 45H2OCuSO45H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。无水 CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)，可作为水的检验依据。题组一 铜及其化合物的性质1某研究小组通过实验探究 Cu及其化合物的性质，操作正确且能达到实验目的的是 ( )A将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，
25、观察硫酸铜溶液的颜色B常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察 CuCl2的生成C将 CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水 CuCl2固体D将表面有铜绿Cu 2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿答案 D解析 A 项浓硫酸溶于水时放热，应该是把反应后的溶液倒入水中，故该项错误；B 项需要先加热铜才与氯气发生反应，故该项错误；C 项氯化铜溶液中存在水解平衡，加热蒸干最终得到的是氢氧化铜，故该项错误；D 项铜和盐酸不反应，只有铜绿Cu 2(OH)2CO3与盐酸反应，故该项正确。2铜是生命必需的元素，也是人类最早使用的金属之一，铜的生产和使用对国计民生各个方面都产生了深远的影响，请完
26、成(1)(3)题：(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜即曾青(CuSO 4)跟铁反应生成铜。试写出该反应的化学方程式：_。(2)铜器表面有时会生成铜绿，请写出生成铜绿的化学方程式：_，这层铜绿可以用化学方法除去。试写出除去铜绿而不损伤器物的化学方程式：_。(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币：_。(铜的熔点是 1 183.4 ，铁的熔点是 1 534.8 )答案 (1)FeCuSO 4=FeSO4Cu(2)2CuO 2H 2OCO 2=Cu2(OH)2CO3Cu2(OH)2CO34HCl= =2CuCl2CO 23H 2O(
27、3)选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀解析 (2)2CuO 2H 2OCO 2=Cu2(OH)2CO3；要除去铜器表面的铜绿，考虑选择盐酸，因盐酸不和铜反应，且盐酸具有挥发性。化学反应方程式如下：Cu2(OH)2CO34HCl= =2CuCl2CO 23H 2O。(3)根据题给信息以及做货币的实际要求，选择铜做货币是因为铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型；铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀。题组二 废铜的利用3某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制 CuO，其设计的实验过程为(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物
28、，灼烧后含有少量铜的可能原因是_(填字母序号)。a灼烧过程中部分氧化铜被还原b灼烧不充分铜未被完全氧化c氧化铜在加热过程中分解生成铜d该条件下铜无法被氧气氧化(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净 CuO，与途径相比，途径有明显的两个优点是_。答案 (1)ab(2)耗酸少；无污染性气体 SO2产生解析 (1)灼烧后含有少量铜，其原因可能是灼烧不充分，铜未被完全氧化，也可能是灼烧过程中部分氧化铜被还原。(2)根据途径的反应方程式 Cu2H 2SO4(浓) CuSO4SO 22H 2O和途= = = = = 径的反应方程式 2CuO 22H 2SO4 2CuSO42H 2O，可以看出途径的= =
29、= = = 优点是产生等量的 CuSO4，比途径消耗硫酸少；途径不产生污染大气的气体SO2。反思归纳废铜综合利用的常见流程框图模式考点四 从自然界获取铁和铜1铁、铜在自然界中的存在铁和铜在自然界中主要以化合态的形式存在。常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为 Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为 Fe2O3)等；常见的铜矿有黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)、孔雀石主要成分为 CuCO3Cu(OH)2等。此外铁在自然界中还以游离态的形式存在于陨铁中。自然界中也存在少量的单质铜。2铁的冶炼(1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。(2)设备：炼铁高炉。(3)反应原理：用还原剂将铁从其化合物中还原出来。(4)
30、工艺流程：从高炉下方鼓入空气与焦炭反应产生 CO2并放出大量的热量；CO 2再与灼热的焦炭反应，生成 CO；CO 在高温下将氧化铁还原为铁。有关化学反应方程式：CO 2CO2；CCO 2 2CO；3COFe 2O3 2Fe3= = = = =点 燃 = = = = = = = = = =高 温 CO2。特别提醒 铁矿石中含有 SiO2需除去：石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣，有关化学反应方程式：CaCO 3CaOCO 2；CaOSiO 2 CaSiO3(炉渣)。炉渣的密度比= = = = =高 温 = = = = =高 温 铁水小，故浮在铁水上面
31、，从而分离出去。3铜的制备与精炼工业上主要采用高温冶炼黄铜矿(主要成分是 CuFeS2)的方法获得铜。用这种方法冶炼得到的铜，含铜量为 99.5%99.7%，还含有 Ag、Au、Fe、Zn 等杂质。要达到电气工业生产用铜的要求，这种由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过电解精炼，电解精炼得到的铜，含铜量高达 99.95%99.98%。深度思考下图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。根据上图回答下列问题。(1)铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？答案 铝的金属活动性比铁、铜强，在自然界中以稳定的化合态存在，难冶炼，古代人们的技术条件
32、达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。(2)写出以 NaCl、Al 2O3、MgCl 2、CuO、CuSO 4、Ag 2O为原料制备 Na、Al、Mg、Cu、Ag 的化学方程式，并说明它们的制备方法。答案 2NaCl(熔融) 2NaCl 2 电解法= = = = =通 电 2Al2O3(熔融) 4Al3O 2 电解法= = = = =通 电 MgCl2(熔融) MgCl 2 电解法= = = = =通 电 2CuOC 2CuCO 2或= = = = = CuOH 2 CuH 2O 热还原法= = = = = CuSO4Fe= =CuFeSO 4 湿法炼铜2Ag2O 4AgO
33、2 热分解法= = = = = 题组一 铁的冶炼及应用1铁的氧化物有多种用途。请解答下面有关问题：(1)赤铁矿的主要成分是 Fe2O3，是工业炼铁的主要原料之一。写出由 Fe2O3制得单质铁的化学方程式_。某赤铁矿除了含 Fe2O3之外，还含有少量的 SiO2和 Al2O3。将试样溶于 NaOH溶液，充分反应后过滤，即可得到较纯净的 Fe2O3。该过程中发生反应的离子方程式是_。(2)Fe2O3可以与铝粉组成铝热剂用于焊接钢轨或定向爆破。某同学猜测，该反应所得熔融物中含有 Fe2O3。他设计如下实验来验证自己的猜想：取少量试样，加入足量稀盐酸，然后滴加 KSCN溶液，若出现血红色，证明含有 F
34、e2O3。否则，不含有 Fe2O3。你认为该方案合理吗？为什么？答案 (1)Fe 2O33CO 2Fe3CO 2(合理即可)= = = = =高 温 SiO22OH =SiO H 2O、Al 2O32OH =2AlO H 2O23 2(2)不合理。因为 Fe3 能跟铝热反应生成的 Fe反应生成 Fe2 ，Fe 2 与 SCN 反应时不会出现血红色(其他答案合理即可)解析 (1)工业冶炼铁是用 CO作还原剂，SiO 2、Al 2O3与 NaOH溶液发生反应。(2)由于2Fe3 Fe= =3Fe2 的干扰，该种方案不合理。题组二 铜的冶炼及应用2铜在自然界存在于多种矿石中，如：矿石名称 黄铜矿 斑
35、铜矿 辉铜矿 孔雀石主要成分 CuFeS2 Cu5FeS4 Cu2S CuCO3Cu(OH)2请回答下列问题：(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是_。(2)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2OCu 2S 6CuSO 2，反应的氧化剂是_。= = = = =高 温 (3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是_；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中 1种酸和 1种盐的名称_。(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量 Fe、Ag、Au 等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：_。答案 (1)Cu 2S (
36、2)Cu 2O和 Cu2S(3)形成酸雨 硫酸、硫酸铵(4)电解池中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使 Cu单质变为 Cu2 进入溶液中，Cu2e =Cu2 ；阴极上发生还原反应，Cu2 得到电子在阴极上析出 Cu单质，Cu 2 2e =Cu，从而达到精制 Cu的目的解析 (2)Cu 2O、Cu 2S的 Cu由1 价被还原为 0价，作氧化剂；Cu 2S的 S由2 价被氧化为4 价，作还原剂。(3)处理 SO2尾气一般为循环制备硫酸，或用氨水吸收，最后可得到(NH 4)2SO4等化学品。反思归纳铜的冶炼1粗炼(1)火法炼铜(以 CuFeS2为例)：
37、2CuFeS 2O 2 Cu2S2FeSSO 2 = = = = =高 温 2Cu2S3O 2 2Cu2O2SO 2 2Cu 2OCu 2S 6CuSO 2= = = = =高 温 = = = = =高 温 (2)湿法炼铜：FeCuSO 4=CuFeSO 42电解精炼电解时，以 CuSO4作电解液，粗铜为阳极，纯铜为阴极。探究高考 明确考向1判断正误，正确的划“” ，错误的划“”(1)在“硫酸亚铁铵的制备”实验中，为了得到硫酸亚铁铵晶体，应小火加热蒸发皿，直到有大量晶体析出时停止加热 ( )(2012浙江理综，8C)(2)向 FeBr2溶液中通入足量氯气：2Fe 2 4Br 3Cl 2=2Fe
38、3 2Br 26Cl ( )(2013海南，10C)(3)将水蒸气通过灼热的铁粉，铁与水在高温下反应，粉末变红 ( )(2013广东理综，23D)(4)向某溶液中滴加 KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有 Fe2 ( )(2013江苏，13D)(5)Fe3 有氧化性，所以 FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜 ( )(2012广东理综，12D)(6)过量的 Fe粉中加入稀 HNO3，充分反应后，滴入 KSCN溶液，溶液呈血红色，说明稀HNO3将 Fe氧化为 Fe3 ( )(2011安徽理综，10A)(7)Fe在足量 Cl2中燃烧生成 FeCl2和 FeCl3 (
39、 )(2012天津理综，2D)(8)Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同 ( )(2011重庆理综，7A)(9)Fe与 S混合加热生成 FeS2 ( )(2012重庆理综，7A)答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9)22012新课标全国卷，26(1)(2)铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。(1)要确定铁的某氯化物 FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g的 FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和 OH 的阴离子交换柱，使 Cl 和 OH 发生交换。交换完成后，流
40、出溶液的 OH 用 0.40 molL1 的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸 25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出 FeClx中x的值：_(列出计算过程)。(2)现有一含有 FeCl2和 FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得 n(Fe)n(Cl)12.1，则该样品中 FeCl3的物质的量分数为_。在实验室中，FeCl 2可用铁粉和_反应制备，FeCl 3可用铁粉和_反应制备。答案 (1)n(Cl)0.025 0 L0.40 molL 1 0.010 mol054 g0.010 mol35.5 gmol 1 0.185 gn(Fe)0.185 g/56 gmol 1 0.003 3
41、moln(Fe)n(Cl)0.003 30.01013，x3(2)0.10 盐酸 氯气解析 解答此题的关键是明确阴离子交换柱交换出的 OH 的物质的量等于 Cl 的物质的量，从而求出 FeClx中 x的值。(1)首先明确阳离子交换柱和阴离子交换柱的作用，根据离子等量交换，溶液中 OH 的物质的量等于 FeClx中 Cl 的物质的量。通过中和滴定知 n(OH )n(H )0.40 molL1 25.0103 L0.010 mol，故 n(Cl )0.010 mol。FeClx中 Fe元素的质量为 0.54 g35.5 gmol 1 0.010 mol0.185 gFeClx中 Fe元素与 Cl元素的物质的量之比为 0.010 mol13，故0.185 g56 gmol 1x3。(2)根据题意可设该混合物的组成为 FeCl2.1，利用十字交叉法可得样品中 FeCl3的物质的量分数为 0.10。注意制备 FeCl2选用弱氧化剂，制备 FeCl3选用强氧化剂。32013天津理综，9 节选FeCl 3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水
