鐵和銅

Ⅰ.課標(biāo)要求
1.了解鐵單質(zhì)及化合物的顏色.狀態(tài)及性質(zhì)。
2.通過合金材料了解銅及化合物的性質(zhì)。
3.能用氧化還原反應(yīng)的規(guī)律探究鐵的化合物之間的相互轉(zhuǎn)化。
4.能掌握氫氧化鐵膠體制備，能列舉合金材料的應(yīng)用。
Ⅱ.考綱要求
了解鐵銅及化合物的性質(zhì)和應(yīng)用。
能用氧化還原反應(yīng)原理掌握鐵銅化合物之間相互轉(zhuǎn)化。
Ⅲ.教材精講：
知識主線：單質(zhì)氧化物氧化物對應(yīng)水化物相應(yīng)鹽

FeFeOFe(OH)2FeSO4
Fe2O3Fe9OH)3FeCl3
Fe3O4

CuCu2O
CuOCu(OH)2CuCl2,CuSO4
抓Fe. Fe(OH)2. Fe(OH)3. Cu(OH)2. Fe3+ . Fe2+ . Cu2+.的特性。
1．鐵的氧化物的比較
化學(xué)式FeO Fe2O3Fe3O4
俗稱―鐵紅磁性氧化鐵
色態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體
價態(tài)+2+31/3正2價，2/3正3價
水溶性不溶不溶不溶
與酸的反應(yīng)FeO+2H+===Fe2++H2O
遇氧化性酸生成Fe3+ 鹽Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2OFe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
與CO的反應(yīng)高溫
FexOy+yCO===xFe+yCO2
2．Fe2+ 和Fe3+ 的比較
Fe2+Fe3+
水合離子顏色淺綠色棕黃色
氧化還原性既有氧化性，又有還原性只有氧化性
水解性Fe2+ +2H2O←→Fe（OH）2+2H+Fe3+ +3H2O←→Fe（OH）3+3H+
與堿的反應(yīng)Fe2+ +2OH―=== Fe（OH）2 ↓Fe3+ +3OH―=== Fe（OH）3 ↓

3．Fe（OH）2與Fe（OH）3的比較
Fe（OH）2Fe（OH）3
顏色狀態(tài)白色固體紅褐色固體
水溶性不溶不溶
穩(wěn)定性易氧化為Fe（OH）3，空氣中加熱得不到FeO較穩(wěn)定： ?
Fe（OH）3== Fe2O3+3H2O
與酸的反應(yīng)Fe（OH）2+2H+=== Fe2+ +3H2OFe（OH）3+3H+=== Fe3+ +3H2O
制法在隔絕O2的條件下Fe2+與堿反應(yīng)Fe3+與堿反應(yīng)
4.鐵三角：
注：（1）一般是指Zn .Al .CO. H2. 等還原劑。
（2）是指H+. S. I2. Cu2+. Fe3+.等氧化劑.
（3）（5）是指Cl2. Br2. O2. HNO3. KMnO4等氧化劑.
（4）一般是指Fe. Cu. HI. H2S.等還原劑.
（6）是指Zn. Al. CO. H2. 等還原劑。
根據(jù)鐵三角有關(guān)（1）---(6)的化學(xué)方程式如下。
(1)FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe 3FeCl2+2Al=2AlCl3+3Fe
FeO+CO===Fe+CO2 FeO+H2===Fe+H2O
(2)Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe+S===FeS Fe+I2===FeI2
Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+
(3)2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- 2Fe2++Br2=2Fe3++2Br- 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 3Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O 5Fe2++MnO4-+8H+=Mn2++5Fe3++4H2O
(4) 2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ Fe3++Fe=3Fe2+
2Fe3++2I-=2Fe2++I2↓ 2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+
(5)2Fe+3Cl2===2FeCl3 2Fe3++Br2==2FeBr3
Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 4Fe+3O2(純)====2Fe2O3
(6) 2Fe3++3Zn（足）=3Zn2+2Fe Fe3++Al=Al3++Fe Fe2O3+2Al===Al2O3+2Fe Fe2O3+3CO====2Fe+3CO2 Fe2O3+3H2====2Fe+3H2O
5.檢驗Fe3+.常用方法有：
（1）向未知溶液滴入少量KSCN溶液呈血紅色。
（2）向未知溶液滴入少量苯酚溶液呈紫色。
（3）向未知溶液中滴入少量NaOH溶液呈紅褐色。
6.檢驗Fe+.是向未知溶液滴入少量KSCN溶液呈無色，繼續(xù)滴入少量氯水呈血紅色。






7.下列是銅及化合物的知識網(wǎng)絡(luò)
有關(guān)1～17的化學(xué)方程式.如下：
2Cu+S ==== Cu2S
2.Cu+2H2SO4(濃) ===== CuSO4+SO2↑+H2O
3. CuSO4+Zn ==== ZnSO4+ Cu CuSO4+Fe ==== FeSO4+ Cu
4. CuCl2+Fe ==== FeCl2+ Cu CuCl2 ===== Cu+Cl2
5. Cu+Cl2 ===== CuCl2
6. 2Cu+O2+H2O+CO2 ===== Cu2(OH)2CO3
7. Cu2(OH)2CO3 ===== 2CuO+CO2↑+H2O↑
8. 2Cu+O2 ==== 2CuO
9. CuO+CO ==== Cu+CO2 CuO+H2 ==== Cu+H2O
10. Cu(NO3)2+Zn ==== Zn(NO3)2+Cu
11. 3Cu+8HNO3 (稀) ==== 3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O
12. CuO+2HNO3 ==== Cu(NO3)2+H2O
13. 2Cu( NO3)2 ==== CuO+4NO2↑+O2↑
14. Cu(NO3)2+2NaOH ==== Cu(OH)2↓+2NaNO3
15. Cu(OH)2+2HNO3 ==== Cu(NO3)2+2H2O
16. 2 Cu(OH)2+R-CHO―→R- COOH+ Cu2O↓+2H2O
17. Cu(OH)2 ==== CuO+H2O
Ⅳ.典型例題：
例1．下列各組的兩種溶液中，分別加入足量氨水，觀察到的現(xiàn)象相同的是
A．FeCl3AlCl3B．NaCl BaCl2
C．MgCl2CuCl2D．FeCl2FeCl3
答案：B
【解析】本題考查
①鹽 + 堿――新鹽 + 新堿反應(yīng)規(guī)律及完成條件
②重要金屬氫氧化物的色態(tài)
B．NaCl、BaCl2與足量氨水均無反應(yīng)�！嘤^察現(xiàn)象相同應(yīng)為答案
∵Fe(OH)3Al(OH)3Mg(OH)2Cu(OH)2Fe(OH)2
紅褐色?白色?白色?藍(lán)色?白色??灰綠色??紅褐色?
∴A、C、D不能觀察到相同的現(xiàn)象不為答案
例2.已知硫化亞鐵可溶于稀硫酸生成硫化氫。若取一定量鐵粉和硫粉的混合物, 隔絕空氣加熱充分反應(yīng), 冷卻后再加入足量稀硫酸, 產(chǎn)生2.24升氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下), 則下列說法正確的是
A．2.24升氣體的質(zhì)量肯定是3.4克
B．原混合物的質(zhì)量不可能大于8.8克
C．原混合物加熱后肯定生成0.1mol硫化亞鐵
D．原混合物中一定含有5.6克鐵

【解析】本題涉及對元素化合物基礎(chǔ)知識及關(guān)于反應(yīng)物是否過量的綜合分析應(yīng)用能力考查, 有關(guān)化學(xué)反應(yīng)為；Fe + SFeS
如果硫粉過量不影響氣體量。如Fe粉過量
所以2.24升氣體可能皆為H2S氣, 可能為H2S氣與H2氣混合氣。只有一定量鐵粉和硫粉混合物加熱充分反應(yīng)兩者均適量的特殊情況才能得出2.24升氣體皆為H2S氣氣體質(zhì)量為3.4g, 肯定生成0.1mol硫化亞鐵, A、C均不正確。
依據(jù)關(guān)系式
a + b = 0.1mola + b = 0.1mol


∴D為正確答案
若硫粉過量產(chǎn)生0.1mol氣體為H2SFeS～H2S?
8.8g0.1 mol
原鐵粉和硫粉總質(zhì)量為8.8g + 余硫粉質(zhì)量
∴可能會大于8.8克
∴B選項不正確。答案為D。
例3.根據(jù)圖中的實驗現(xiàn)象及轉(zhuǎn)化關(guān)系判斷A、B、C、D、E、F、G各是什么物質(zhì)寫出①、②反應(yīng)的離子方程式；③④反應(yīng)的化學(xué)方程式。

答案: A―FeSB―H2SC―FeSO4D―CuSE―Na2SO4
F―Fe(OH)3G―S
①
②
③
④
【解析】本題是通過圖示表示出實驗的過程和某些特殊現(xiàn)象, 要求學(xué)生根據(jù)有關(guān)基礎(chǔ)知識進行推斷回答問題。解題時要抓住變化過程中的特殊現(xiàn)象去分析、推斷, 選準(zhǔn)突破口。不一定是從前往后分析推斷, 或是從后往前推斷。本題的突破口為白色沉淀在空氣中放置變?yōu)榛揖G色沉淀繼續(xù)放置變?yōu)榧t褐色沉淀。可知白色沉淀為Fe(OH)2, F為Fe(OH)3, H為Fe2(SO4)3溶液, C溶液中必含F(xiàn)e2+, A可能為單質(zhì)Fe或Fe的化合物。如果A為Fe則B為H2?依題意B + CuSO4?黑色沉淀D?∴B不可能是H2, 按基礎(chǔ)知識分析D為CuS, 所以B只能為H2S氣體, A為FeS, 依據(jù)題意B + H?C+ G
(H2S)Fe2(SO4)3?(淡黃色沉淀)
(含F(xiàn)e2+的溶液)
這考查H2S還原性, 高鐵鹽溶液(Fe3+)氧化性兩者之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)
書寫化學(xué)方程式進一步確定B為H2S
G為S, C為FeSO4。E + BaCl2?白色沉淀 + 溶液的焰色反應(yīng)呈黃色
可確定E為Na2SO4①②離子方程式不難寫出為
①
②為
③化學(xué)方程式為
【點評】本題能掌握紅裼色是氫氧化鐵，黑色物質(zhì)有Fe. FeS. FeO. Fe3O4. C. CuO.MnO2等，淡黃色物質(zhì)有Na2O2. AgBr. S等。要對黑色物質(zhì)，淡黃色物質(zhì)等明顯信息進行篩選，結(jié)合題意進行有效的推理得出F為Fe(OH)3, D為CuS，A為FeS,G是硫黃，試題就解答了。主要考察鐵化合物的知識及分析問題的能力，推理問題的能力。

Ⅴ.跟蹤訓(xùn)練
一、選擇題（下列各題均只有一個合理答案，請將合理答案的序號填在第Ⅱ卷題首的答案欄內(nèi)填在其它地方無效）
1. 制印刷電路時常用氯化鐵溶液作為“腐蝕液”：發(fā)生的反應(yīng)為2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2。向盛有氯化鐵溶液的燒杯中同時加入鐵粉和銅粉，反應(yīng)結(jié)束后，下列結(jié)果不可能出現(xiàn)的是
　A. 燒杯中有銅無鐵 　　　　　　　　　　　B. 燒杯中有鐵無銅
　C. 燒杯中鐵、銅都有 　　　　　　　　　　D.燒杯中鐵、銅都無
2、欲分離，加入試劑的順序正確的是
A．B．
C．D．
3、根據(jù)如下反應(yīng)：判斷
氧化性強弱的順序是
A．B．
C．D．
4. 跟27克Al反應(yīng)相應(yīng)的稀HNO3溶液中最多可溶解Fe的質(zhì)量為
A．28g B．56gC．84gD．27g
5. 下列離子在同一溶液中能大量共存的是
A．B．
C．D．
二. 選擇題（下列各題均有二個合理答案，請將合理答案的序號填在第Ⅱ卷題首的答案欄內(nèi)填在其它地方無效）
6. 將鐵屑溶于過量鹽酸后，再加入下列物質(zhì)，會有三價鐵生成的是
A、硫酸B、氯水C、硝酸鋅D、氯化銅
7. 在鹽酸中加入鐵粉，等鐵粉全部溶解之后，再加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色其原因是
A．Fe有還原性B．鹽酸有還原性
C．KMnO4具有氧化性D．FeCl2中Fe2+具有還原性
8. 含n g HNO3的稀溶液恰好使m g鐵粉完全溶解，若有g(shù) HNO3被還原成NO（沒有其它還原產(chǎn)物），則n∶m為
A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．9∶2
9. 5.6g鐵粉加入含0.3mol的溶液中，充分反應(yīng)后，下列說法中正確的是
A．Fe全部被氧化 B．Fe部分被氧化
C．Fe3+全部被還原D．Fe3+部分被還原
10. 下列物質(zhì)中，既可以作為氧化劑又可以做為還原劑的是
A．FeSO4B．FeC．F2D．HCl
三、本題包括4小題.
11. 氧化銅有多種用途，如用作玻璃著色劑、油類脫硫劑等。為獲得純凈的氧化銅以探究其性質(zhì)，某同學(xué)用工業(yè)硫酸銅(含硫酸亞鐵等雜質(zhì))進行如下實驗：
⑴制備氧化銅
工業(yè)CuSO4 CuSO4溶液 CuSO4?5H2O …… CuO
①步驟I的目的是除不溶性雜質(zhì)。操作是 。
②步驟Ⅱ的目的是除鐵。操作是：滴加H2O2溶液，稍加熱；當(dāng)Fe2+轉(zhuǎn)化完全后，慢慢加入Cu2(OH)2CO3粉末，攪拌，以控制溶液pH=3.5；加熱煮沸一段時間，過濾，用稀硫酸酸化濾液至pH=1�？刂迫芤簆H=3.5的原因是 。
③步驟Ⅲ的目的是得到CuSO4?5H2O晶體。操作是 ，過濾，水浴加熱烘干。水浴加熱的特點是 。
⑵探究氧化銅的性質(zhì)
①取A、B兩支試管，往A中先加入適量CuO粉末，再分別向A 和B中加入等體積的3%H2O2溶液，只觀察到A中有大量氣泡。結(jié)論是 。
②為探究試管A中反應(yīng)的速率，收集氣體并測定其體積必需的實驗儀器有：
。
12. 鈦（Ti）被稱為繼鐵、鋁之后的第三金屬，鈦白（TiO2）是目前最好的白色顏料。制備TiO2和Ti的原料是鈦鐵礦，我國的鈦鐵礦礦儲量居世界首位。含有Fe2O3的鈦鐵礦（主要成分為FeTiO3）制取TiO2的流程如下：


⑴ Ti的原子序數(shù)為22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。
⑵ 步驟①加鐵的目的是____________________________________________________；
　 步驟②冷卻的目的是____________________________________________________。
⑶ 上述制備TiO2的過程中，可以利用的副產(chǎn)物是___________；考慮成本和廢物綜合利用因素，廢液中應(yīng)加入_________________處理。
⑷ 由金紅石(TiO2)制取單質(zhì)Ti，涉及到的步驟為：

已知：① C(s) + O2(g) == CO2(g)； △H = －393.5 KJ/mol
② 2CO(g) + O2(g) == 2CO2(g)； △H = －566 KJ/mol
③ TiO2(s) + 2Cl2(g) == TiCl4(s) + O2(g)； △H = +141 KJ/mol
則TiO2(s) + 2Cl2(g) + 2C(s)== TiCl4(s) + 2CO(g) 的△H = _________________。
反應(yīng)TiCl4 + 2Mg == 2MgCl2 + Ti 在Ar氣氛中進行的理由是______
13. 在一定條件下用普通鐵粉和水蒸氣反應(yīng),可以得到鐵的氧化物.該氧化物又可以經(jīng)過此反應(yīng)的逆反應(yīng),生成顆粒很細(xì)的鐵粉.這種鐵粉具有很高的反應(yīng)活性,在空氣中受撞擊或受熱時會燃燒,所以俗稱"引火鐵".請分別用下圖中示意的兩套儀器裝置,制取上述鐵的氧化物和"引火鐵".實驗中必須使用普通鐵粉和6摩/升鹽酸,其他試劑自選(裝置中必要的鐵架臺、鐵夾、鐵圈、石棉網(wǎng)、加熱設(shè)備等在圖中均已略去).

填寫下列空白:
(1)實驗進行時試管A中應(yīng)加入的試劑是 ;燒瓶B的作用是 ;燒瓶C的作用是 ;在試管D中收集得到的是 .
(2)實驗時,U型管G中應(yīng)加入的試劑是 ;長頸漏斗H中應(yīng)加入 .
(3)兩套裝置中,在實驗時需要加熱的儀器是(填該儀器對應(yīng)的字母) .
(4)燒瓶I中發(fā)生的反應(yīng)有時要加入少量硫酸銅溶液,其目的是 .
(5)試管E中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 .
(6)為了安全,在E管中的反應(yīng)發(fā)生前,在F出口處必須 ;E管中的反應(yīng)開始后,在F出口處應(yīng) .
14、試設(shè)計一個方案, 在用廉價的原料和每種原料只用一次的條件下, 分三步從含有的廢液中, 把Fe3+轉(zhuǎn)化為綠礬回收; 把Cu2+轉(zhuǎn)化為Cu回收。各步反應(yīng)應(yīng)加入的原料依次是 各步反應(yīng)的離子方程式是
(1)
(2)
(3)
四.本題包括3小題
15. 試樣X由氧化亞鐵和氧化銅組成.取質(zhì)量相等的兩份試樣按下圖所示進行實驗:
(1)請寫出步驟③中所發(fā)生的全部反應(yīng)的離子方程式.


(2)若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反應(yīng)后,生成的不溶物W的質(zhì)量是m,則每份試樣X中氧化銅的質(zhì)量為_____________.(用m表示)
16、由單質(zhì)A與化合物B兩種粉末組成的混合物, 在一定條件下可按下圖所示發(fā)生轉(zhuǎn)化:


請回答
(1)A的化學(xué)式; B的化學(xué)式
(2)反應(yīng)①的化學(xué)方程式
(3)反應(yīng)②的離子方程式
(4)反應(yīng)③的離子方程式
(5)反應(yīng)④的離子方程式
17.現(xiàn)有濃度各為1mol/L的FeCl3、FeCl2、CuCl2的混和溶液100ml，加入一定量的鐵粉，按下列情況填空。
（1）反應(yīng)完畢，鐵粉有剩余。
①反應(yīng)完畢，溶液中一定含有 陽離子，是 mol，一定沒有 陽離子。
②固體物質(zhì)烘干后，其中一定含有 和 ，和反應(yīng)前加入的鐵粉質(zhì)量比 （填多或少） 克。
（2）反應(yīng)完畢，有銅生成，鐵粉無剩余。
①反應(yīng)后的溶液中一定含有 陽離子，該陽離子在溶液中的物質(zhì)量的范圍是 。
②溶液中可能含有 陽離子,該陽離子在溶液中物質(zhì)的量的可能存在范圍是 。
③溶液中一定不含陽離子。
④溶液的質(zhì)量（填增加或減少）
（3）反應(yīng)完畢后，無固體沉淀物質(zhì)存在，反應(yīng)后的溶液中一定含 ___和 ___陽離子，它們中物質(zhì)的量為定值的是 陽離子，為 mol，它們中的物質(zhì)的量為一數(shù)值范圍的是 _____陽離子，該數(shù)值范圍是 。

一.1.B.2.D.3.D.4.C.5.D
二.6.BC.7.CD.8.CD.9.AD.10.AD
三.11. ⑴①答案：加適量水溶解，攪拌，過濾
②答案：使Fe3+可全部轉(zhuǎn)化為Fe（OH）3沉淀，而Cu2+不會轉(zhuǎn)化為Cu (OH)2沉淀。
③
答案：將CuSO4?5H2O溶液加熱蒸發(fā)至有晶膜出現(xiàn)時 ，停止加熱。
受熱均勻，溫度易于控制在1000C以下。
⑵①
答案：CuO可加快H2O2分解的反應(yīng)速率，是H2O2分解反應(yīng)的催化劑。
②
答案：秒表、橡皮塞、導(dǎo)管、集氣瓶、量筒。
12.（1）4,ⅣB.(2)將Fe3+還原為Fe2+，得到FeSO4.7H2O.
(3) FeSO4.7H2O, 石灰. （4）―80KJ/mol,防止高溫下Mg(Ti)與空氣中的氧氣（或二氧化碳，氮氣）作用。
13.(1)普通鐵粉(或鐵粉),作為水蒸氣發(fā)生器(或用來產(chǎn)生水蒸氣);防止水倒吸(或用作安全瓶);氫氣(每空1分,共4分)
(2)固體NaOH(或堿石灰、CaO等堿性固體干燥劑);6摩/升HCl(每空1分,共2分)
注:G中如填寫酸性干燥劑或液體干燥劑,則此空不給分.
(3)A、B、E(必須全對給1分,錯、漏1個即不給分)
(4)加快氫氣產(chǎn)生的速度(1分)

(6).檢驗氫氣的純度(1分) 點燃?xì)錃?2分)
14. 加入原料依次是Ca(OH)2溶液, 稀H2SO4, 鐵
(1)
(2)
(3)
15. (1)Cu2++Fe====Cu+Fe2+2H++Fe＝Fe2++H2↑(每式1分,共2分)


16. (1)A的化學(xué)式AlB的化學(xué)式Fe2O3
(2)2Al + Fe2O32Fe + Al2O3
(3)
(4)
(5)
17. （1）①Fe2+；0.35； Fe3+、Cu2+
②Fe；Cu；少；2.0g
（2）①Fe2+；
②Cu2+；
③Fe3+
④增加
（3）Fe2+；Cu2+；Cu2+；0.1；Fe2+；

解答：在溶液中含，F(xiàn)e粉有剩余，說明溶液中Fe3+、Cu2+已反應(yīng)完全。
設(shè)0.1mol Fe3+與Fe完全反應(yīng)消耗Fe粉x g。


設(shè)0.1 mol Cu2+完全反應(yīng)，固體質(zhì)量增加y g。


∴固體總質(zhì)量減少
（1）①只要把0.1 mol Fe3+轉(zhuǎn)化的Fe2+和FeCl2中的Fe2+以及后所生成的Fe2+全部加在一起即為所求。
②鐵粉有剩余，故反應(yīng)后固體物質(zhì)中定有Fe，又由于Fe置換出CuCl2中的Cu，故還有Cu。
（2）反應(yīng)完畢后，有Cu生成、Fe粉無剩余，說明Fe與Cu2+恰好完全反應(yīng)或Fe粉有不足。
①溶液中一定有Fe2+，F(xiàn)e與Cu2+恰好完全反應(yīng)時Fe2+應(yīng)為0.35mol。若Fe與Cu2+剛發(fā)生反應(yīng)，那么Fe2+應(yīng)大于0.25mol。
∴Fe2+的范圍：
②當(dāng)Fe粉與Cu2+反應(yīng)時，相應(yīng)量不足。
∴有Cu2+：
③Fe3+因Cu析出，根據(jù)氧化性強弱關(guān)系，F(xiàn)e3+先被還原成Fe2+后，Cu2+才能被還原。
（3）一定含F(xiàn)e2+和Cu2+，可能有Fe3+。

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