1、高考资源网（） 您身边的高考专家第3讲铁、铜的获取及应用考纲点击1了解常见金属及其重要化合物的主要性质及其应用。2了解合金的概念及其重要应用。一、Fe及其化合物的性质1铁在自然界中的存在形态铁在自然界中的存在形态，既有_态，又有_态，以_态为主。常见的铁矿(填化学式)：磁铁矿(主要成分为_)，赤铁矿(主要成分为_)，黄铁矿(主要成分为_)。2铁的物理性质纯铁为_色，有金属光泽，有良好的_性、_性和_性；能被_吸引。纯铁的抗蚀力_，但通常用的铁都含有碳和其他元素，因而使其熔点显著降低，抗蚀力减弱。3铁的化学性质(1)铁原子的结构特点铁的原子结构示意图：_，在周期表中位置：_，是一种应用最广泛的_
2、元素，铁元素具有_价态，通常显_价和_价，其中_价比较稳定；其化合物及其水溶液往往带有颜色：(水合)Fe2呈_色，(水合)Fe3呈_色。(2)主要反应(注：写化学方程式；写离子方程式)与非金属反应与水蒸气反应_与酸反应与盐溶液反应4Fe2和Fe3之间相互转化(1)Fe2Fe3，在_剂的作用下，可实现该转化，如Fe2与Cl2反应的离子方程式为：_。(2)Fe3Fe2，在_剂的作用下，可实现该转化，如Fe、Cu等，有关反应的离子方程式分别为：_、_。5Fe2和Fe3的检验(1)直接观察颜色：Fe2的溶液呈_，Fe3的溶液呈_。(2)利用显色反应：有关离子反应方程式：_(3)利用其化合物沉淀的颜色：
3、有关反应的离子方程式：Fe2的变化：_，_。Fe3的变化：_即时训练1某同学利用铁与水蒸气反应后的固体物质进行了如下实验：(1)固体溶于稀盐酸的化学方程式为_。(2)试剂1的化学式是_。(3)加入新制氯水后溶液红色加深的原因是(用离子方程式表示)_。(4)某同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深红色褪去，现对褪色原因进行探究。提出假设：假设1：溶液中的3价铁被氧化为更高的价态；假设2：_。设计方案：为了对你所提出的假设2进行验证，你设计的实验方案是_。二、铜及其化合物1铜(1)铜元素在自然界中的存在铜元素在自然界中的存在形态：既有_态，又有_态，以_为主。常见的铜矿有黄铜矿(主要成
4、分为_)、孔雀石(主要成分为_)。(2)铜的物理性质色，具有金属光泽，具有_性、_性、_性。被广泛用于电器元件、导线等的制造。_被磁铁吸引。(3)铜的化学性质(4)铜的冶炼高温冶炼黄铜矿电解精炼湿法炼铜反应原理：_生物炼铜2铜的化合物常见铜的化合物为CuO、Cu(OH)2、CuSO45H2O等。其中：CuO是不溶于水的_氧化物，Cu(OH)2是_碱，CuSO45H2O为_色晶体，俗称_。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)可作为_的检验依据。即时训练2孔雀石主要含Cu2(OH)2CO3，还含少量Fe、Si的化合物。实验室以孔雀石为原料制备CuSO45H2O及CaCO3
5、，步骤如下：请回答下列问题：(1)溶液A中的金属离子有Cu2、Fe2、Fe3。从下列所给试剂中选择：实验步骤中试剂为_(填代号)，检验溶液A中Fe3的最佳试剂为_(填代号)。aKMnO4b(NH4)2ScH2O2 dKSCN(2)由溶液C获得CuSO45H2O，需要经过加热蒸发、_、过滤等操作。除烧杯、漏斗外，过滤操作还用到另一玻璃仪器，该仪器在此操作中的主要作用是_。(3)制备CaCO3时，应向CaCl2溶液中先通入(或先加入)_(填化学式)。一、“铁三角”及其应用1“铁三角”中的转化关系(1)FeFe2铁与氧化性比较弱的非金属(如S、I2)，非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)，不活泼金属的盐溶液
6、(如CuSO4溶液)，FeCl3溶液反应，都可实现这种转化。例如：FeCuSO4=CuFeSO4；Fe2H=Fe2H2。(2)Fe2Fe比较活泼的金属(如Al、Zn)、CO、H2、C等能从亚铁化合物中还原出铁来。例如：FeCl2Zn=ZnCl2Fe。(3)FeFe3铁与强氧化剂，如Cl2、KMnO4(H)、HNO3、浓硫酸在一定条件下反应都会实现这种转化。例如：2Fe3Cl22FeCl3。(4)Fe3Fe可通过较强还原剂实现，如Al、Zn、CO、H2等。例如Fe2O32Al2FeAl2O3；2FeCl33Zn=2Fe3ZnCl2。(5)Fe2Fe3亚铁盐与强氧化剂反应，如Cl2、Br2、HNO
7、3、浓硫酸、KMnO4(H)、H2O2等。例如：2FeCl2Cl2=2FeCl3。(6)Fe3Fe2铁盐溶液与还原剂反应，如Fe、Cu、碘化物、硫化物等。例如：2Fe3Cu=2Fe2Cu2；2Fe3Fe=3Fe2。2常见应用(1)判断离子共存Fe2、Fe3均水解，与HCO、AlO、CO等因水解相互促进在溶液中不能大量共存。Fe3与S2、I、HS、SO，Fe2与NO(H)、ClO、MnO(H)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。(2)盐溶液的配制与保存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。Fe3的盐溶液：加少量相应酸防止Fe3水解。(3)制取Fe(OH
8、)3胶体Fe33H2OFe(OH)3(胶体)3H(4)制备无水FeCl3FeCl36H2OFeCl36H2O。(从MgCl26H2O中提取MgCl2，原理相同)(5)相关除杂Fe2(Fe3)：加足量铁粉充分搅拌过滤。FeCl3(FeCl2)：加氯水或双氧水。FeCl2(CuCl2)：加过量Fe粉，充分反应，过滤。Cu2(Fe2)：原溶液Cu2(Fe3)Fe(OH)3、Cu2Cu2溶液。【例1】运用铁及其化合物的知识，完成下列各题。(1)下列物质跟铁反应后的生成物，能跟KSCN溶液作用生成红色溶液的是()。A盐酸 B氯气CCuSO4溶液 D稀硫酸(2)既有氧化性，又有还原性的微粒是()。AFe
9、BFe2 CFe3(3)把过量的铁粉加入稀硝酸中，其结果是()。A不反应B生成硝酸铵C生成硝酸亚铁(4)要除去FeCl2溶液中的少量FeCl3，可行的办法是()。A滴入KSCN溶液 B通入氯气C加入铜粉 D加入铁粉(5)当人体缺铁时，往往需要吃补铁保健品，人体能够吸收的是2价铁元素。但是2价铁元素很容易被氧化。检验补铁剂中铁元素价态的方法是_。天然食品中含有的大多是3价铁元素，实践证明，多吃富含维生素C的食物能较好地将3价铁转化为2价的铁，便于人体吸收，由此可判断维生素C在此过程中起到_的作用，具有_性。二、Fe2与Fe3的鉴别(1)直接观察颜色：Fe2的溶液呈浅绿色，Fe3的溶液呈棕黄色。(
10、2)利用显色反应：有关离子方程式：Fe3SCN=Fe(SCN)2或Fe33SCN=Fe(SCN)3(3)利用铁化合物沉淀的颜色：有关反应式：Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3Fe33OH=Fe(OH)3有关离子反应式：2Fe33CO3H2O=2Fe(OH)33CO2(4)利用Fe3的氧化性：有关离子反应式：2Fe3Cu=2Fe2Cu2有关离子反应式：2Fe32I=2Fe2I2有关离子反应式：Fe2S2=FeS2Fe3S2=2Fe2S(5)利用Fe2的还原性：有关离子反应式：5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O有关离子反应式：2Fe2Br2=2Fe3
11、2Br注：以上方法以KSCN溶液鉴别最常用。【例2】工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，10 min后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是_。(2)另称取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。甲同学认为X中除Fe3外还可能含有Fe2。若要确认其中的Fe2，应选用_(填序号)。aKSCN溶液和氯水 b铁粉和KSCN溶液c浓氨水 dKMnO4酸性溶液 拓展应用下列离子的检验方法合理的是()。A向某溶液中滴入KSCN
12、溶液呈红色，说明不含Fe2B向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，说明原溶液中含有Fe2C向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3D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Mg2三、金属的冶炼由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此冶炼不同的金属必须采用不同的冶炼方法。金属活动性顺序表：1电解法适合冶炼金属活动性很强的金属(一般是在金属活动性顺序表中铝及排在铝前边的金属，即表中组金属)。如：Na、Mg、Al分别通过电解熔融NaCl、电解熔融MgCl2、电解熔融Al2
13、O3来获得。2还原法适用于冶炼金属活动性介于ZnCu之间的大多数金属。还原法包括溶液中的置换反应，如湿法炼铜：FeCuSO4=CuFeSO4；另外还有热还原法，即高温条件下用还原剂C、CO、H2、Al等还原金属氧化物。如：工业上铁的冶炼：Fe2O33CO2Fe3CO2；铝热反应：2AlCr2O32CrAl2O3。3热分解法适用于冶炼金属活动性较差的金属，如汞和银：2HgO2HgO2，2Ag2O4AgO2。【例3】金牌编剧高满堂的钢铁年代为我们描绘了可歌可泣的动人故事。剧中有一段大炼钢铁的火热场面，给观众留下深刻印象。金属的冶炼事关国家的发展人民生活。下列用于制备相应金属的反应原理中，可行的是(
14、)。A用氢气还原氧化铝制备铝B湿法炼铜：FeCuSO4=FeSO4CuC用铝热法可制备铁、锰、钒、铬等金属，也可用此法制镁D用金属钠与AgNO3溶液反应制银Fe(OH)2的制备1Fe2、Fe3容易水解；Fe2、Fe(OH)2容易被氧化，故制备时都应运用相关的化学知识避免水解、氧化的发生，类似的现象在元素化合物中普遍存在，在复习过程中应善于对相关物质的性质进行整合，并学会深化探究、拓展应用。2课本中一些基础性质、制备实验具有其经典性，但好多经典实验装置又具有其局限性：譬如操作上的不精准性、观察现象的不清晰性；而高考实验很多都是以书本实验为模型的拓展和深入研究。因此，在复习过程中，应多注意对书本实
15、验的多方位研究，既要从性质层面作相应的整合、拓展研究；又要从装置及操作层面作相应的改良改进，以培养自己的综合实验能力和处理问题的能力，让自己的复习能达到真正“温故知新”的效果。【实验典例】【实验设计】某研究性学习小组在研究由Fe2制备Fe(OH)2的过程中，设计了如下实验方案：方法一：按照图1进行实验，容器A中的反应开始时，弹簧夹C处于打开状态，一段时间后，关闭弹簧夹C，容器A中的反应仍在进行。最终在_容器中观察到白色沉淀，该实验中涉及的化学方程式有：_。方法二：按图2进行实验，最终在两极间的溶液中首先观察到白色沉淀。请从所提供的试剂或电极材料中选择正确的序号填在横线上：纯水NaCl溶液NaO
16、H溶液四氯化碳CuCl2溶液乙醇Fe棒植物油碳棒来源:Ka为_，b为_，c为_，d为_。(填序号)【探究思考】实验表明上述实验中出现白色的沉淀会逐渐转变为灰绿色或绿色，那么如何解释出现灰绿色或绿色的现象呢？(1)甲同学查阅资料后，得到Fe(OH)2如下信息：资料名称物理性质描述化学性质描述化学辞典，顾翼东编，1989年版P637白色无定形粉末或白色至淡绿色六方晶体与空气接触易被氧化，将细粉喷于空气中，则立即燃烧出火花大学普通化学(下册)，傅鹰著，P637白色沉淀此沉淀易被氧化成淡绿色Fe3(OH)8普通化学教程(下册)，P788白色能强烈吸收O2，迅速变成棕色Fe(OH)3。这时作为氧化的中间
17、产物为土绿色，其中含有Fe2、Fe3阅读该资料后，你对上述实验中出现灰绿色或绿色的现象的解释是_；资料中提及的灰绿色Fe3(OH)8，用氧化物的形式表示可写成_。(2)乙同学依据配色原理：白色和棕色不可能调配成绿色或灰绿色的常识，认为绿色可能是形成Fe(OH)2nH2O所致。用热水浴的方式加热“方法一”中生成的绿色沉淀，观察到沉淀由绿变白的趋势。加热时，“方法一”中弹簧夹C应处于_(填“打开”或“关闭”)状态，容器A中的反应须处于_(填“停止”或“发生”)状态。写出该实验中支持乙同学观点的化学方程式_。(3)欢迎你参加该研究小组的讨论，请提出一种在研究由Fe2制备Fe(OH)2的过程中，有助于
18、对沉淀由“白”变“绿”的现象进行合理解释的实验设计新思路。_。1某同学对铁的氧化物产生浓厚兴趣，查阅资料后制成以下卡片：在空气中把铁灼烧至500 就形成Fe3O4；温度再升高，可形成Fe2O3；在更高的温度下加热Fe2O3(约1 400 )时，可失去氧，又得到Fe3O4。即：FeFe3O4Fe2O3下列说法正确的是()。AFeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体B反应互为可逆反应C热稳定性顺序为：FeOFe2O3Fe3O4D四氧化三铁中铁元素的化合价复杂，若写成氧化物的形式则化学式可写为FeOFe2O3，若视四氧化三铁为一种盐，其化学式可写为Fe(FeO2)22部分氧化的FeCu合金样品(氧
19、化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：下列说法正确的是()。A滤液A中的阳离子为Fe2、Fe3、HB样品中Fe元素的质量为2.24 gC样品中CuO的质量为4.0 gDV8963制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，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4某厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3、Cu2、Au3等离子。有人设计了下图中的工艺流程，利用常用的酸(以H2SO4为主)、碱(以NaOH为主)和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧
20、化铜。填写下面空白。(1)图中标号处需加入的相应物质分别是_、_、_、_、_；(2)写出处发生反应的离子方程式_；写出处发生反应的化学方程式_；(3)铁红的化学式为_；分别写出铁红和氧化铜在工业生产中的一种用途：铁红_，氧化铜_。参考答案基础梳理整合一、1游离化合化合Fe3O4Fe2O3FeS22银白导电导热延展磁铁相当强3(1)第4周期族过渡可变233浅绿(棕)黄(2)3Fe2O2Fe3O42Fe3Cl22FeCl3FeI2FeI2FeSFeS3Fe4H2O(g)Fe3O44H2Fe2H=Fe2H2Fe4HNO=Fe3NO2H2O3Fe8H2NO=3Fe22NO4H2OFeCu2=Fe2Cu
21、Fe2Fe3=3Fe24(1)强氧化2Fe2Cl2=2Fe32Cl(2)强还原2Fe3Fe=3Fe22Fe3Cu=Cu22Fe25(1)浅绿色棕黄色(2)溶液不呈红色溶液呈血红色Fe33SCN=Fe(SCN)3(3)白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色产生红褐色沉淀Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3Fe33OH=Fe(OH)3即时训练1答案：(1)Fe3O48HCl=2FeCl3FeCl24H2O来源:K(2)KSCN(或NH4SCN)(3)2Fe2Cl2=2Fe32Cl(4)SCN被过量的氯水氧化用胶头滴管取少量褪色后的溶液于试管中，滴加过量KSCN
22、溶液，如果溶液出现红色，则说明假设2正确，若溶液不变红色，则假设2不正确二、1(1)游离化合化合态CuFeS2CuCO3Cu(OH)2来源:高考资源网(2)紫红导电导热延展不能(3)2CuO22CuOCuCl2CuCl22CuSCu2SCu2Ag=Cu22Ag来源:高考资源网Cu2Fe3=Cu22Fe2Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2OCu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O3Cu8HNO3(稀)3Cu(NO3)22NO4H2O(4)FeCu2=CuFe22碱性不溶性蓝蓝矾、胆矾水即时训练2答案：(1)cd(2)冷却结晶引流(3)NH3(或NH3H2O)解析：(1)为
23、使Fe2、Fe3一起沉淀，要加氧化剂将Fe2氧化而又不引入新杂质，选H2O2；Fe3用SCN检验。(2)从溶液中析出晶体采用结晶法；过滤时要用到玻璃棒引流。(3)CaCl2溶液不与CO2反应，加入碱能反应，但又不能引入杂质，应通入NH3(或加入NH3H2O)。核心归纳突破【例1】答案：(1)B(2)B(3)C(4)D(5)a取少量样品制成溶液，若溶液呈浅绿色为Fe2；若溶液呈棕黄色为Fe3。b.取少量样品制成溶液，滴入NaOH溶液，若产生红褐色沉淀为Fe3；先生成白色沉淀，立即变灰绿最后变红褐色为Fe2。c.取少量样品制成溶液滴入KSCN溶液，若溶液变血红色为Fe3，不变色为Fe2(任选其一作
24、答即可)还原剂还原解析：(1)铁跟盐酸、稀硫酸、CuSO4溶液反应后得到2价铁离子，铁跟氯气反应生成FeCl3，FeCl3与KSCN在水溶液中发生Fe3SCN=Fe(SCN)2(红色)。(3)在过量铁粉存在条件下，不可能有Fe3，因为Fe2Fe3=3Fe2，溶液中铁元素的存在形式只可能有Fe2。答案为C。(4)除杂的原则是：除去杂质而不引入新的杂质。若滴入KSCN溶液，不能除去Fe3而引入了K、SCN等杂质离子，A选项不正确；通入氯气，发生反应：2FeCl2Cl2=2FeCl3，不符合题意，B选项不正确；加入铜粉，Cu2Fe3=Cu22Fe2，溶液中增加了Cu2，该方法错误；加入铁粉，Fe2F
25、e3=3Fe2，该方法可行，答案为D。(5)检验铁元素的价态，可以考虑先观察其水溶液颜色的方法：含Fe2的溶液为浅绿色，含Fe3的溶液为棕黄色。也可以用和NaOH溶液反应或KSCN溶液反应观察产物颜色的方法检验：Fe2与NaOH生成不稳定的白色沉淀Fe(OH)2，该白色沉淀暴露在空气中会迅速转变成灰绿色，最后变为红褐色沉淀Fe(OH)3，Fe2和KSCN溶液作用没有颜色变化；而Fe3与NaOH溶液直接生成红褐色沉淀Fe(OH)3或与KSCN溶液作用呈红色。要将Fe3转化为Fe2，必须加还原剂，由此可判断：维生素C具有还原性，起到还原剂的作用。【例2】答案：(1)铁钉表面被钝化(或其他合理答案)
26、(2)d解析：(1)铁在冷浓硫酸中钝化生成致密氧化膜，氧化膜不与硫酸铜反应；(2)因为溶液中含有Fe3，所以不能用a、b、c来鉴别，可用高锰酸钾酸性溶液，如果含有Fe2，滴加高锰酸钾酸性溶液后会褪色。拓展应用C解析：A加入KSCN溶液呈红色，证明含Fe3，但不能说明不含Fe2；B呈红色，说明含Fe3，但Cl2有氧化性，无法判断原来是含Fe2还是Fe3；C红褐色沉淀，说明含有Fe3；D白色沉淀红褐色，说明含有Fe2，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否有Mg2。【例3】B解析：铝的化学性质活泼，不能用还原剂将其从化合物中还原出来。故冶炼铝是用电解氧化铝的方法，A不可行；铝热反应用于冶炼活泼性比铝弱的
27、金属，如Fe、V、Cr、Mn等，Mg的活泼性比铝强，不适合用铝热反应；Na很活泼，能与H2O发生反应，不能从水溶液中置换出Ag。实验探究拓展来源:高考资源网KS5U.COM实验典例答案：【实验设计】方法一：BFeH2SO4=FeSO4H2、FeSO42NaOH=Fe(OH)2Na2SO4、H2SO42NaOH=Na2SO42H2O方法二：或【探究思考】(1)由于Fe(OH)2部分被氧化，混入少量的Fe(OH)3FeOFe2O34H2O(2)打开发生Fe(OH)2nH2OFe(OH)2nH2O(3)向Fe2和Fe3的混合液中加入NaOH溶液后，观察生成的沉淀的颜色是否为灰绿色或者可以将Fe(OH
28、)3和Fe(OH)2混合后观察其颜色演练巩固提升1D解析：Fe2O3为红色固体，A项错误；可逆反应的前提是反应条件相同，B项错误；在Fe3O4中铁呈现两种化合价：2、3，FeOFe2O3和Fe(FeO2)2的形式均符合，D项正确。2B解析：根据题意，3.2 g滤渣一定是铜，而铜与Fe3不共存，则A项一定错误；最后的3.2 g固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24 g，B正确；铜元素共3.2 g，且Cu不可能完全被氧化成CuO，则C项错误；同理，2.24 g Fe元素不可能全是单质，故生成的氢气的体积小于896 mL，D错误。3B解析：铁的还原性比铜强，FeCl3首先氧化Fe；只有Fe反应完全后，剩余的FeCl3才能再氧化Cu。故烧杯中有铁无铜是不可能的。4答案：(1)废铁屑稀硫酸稀硝酸氢氧化钠氢氧化钠(2)Fe2H=Fe2H2、2Fe3Fe=3Fe2、Cu2Fe=CuFe2、2Au33Fe=2Au3Fe23Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O(3)Fe2O3作红色涂料作制造铜盐的原料解析：本题难度不大，但应注意利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑这一条件。- 11 - 版权所有高考资源网