第 8 讲 铁、铜及其化合物考纲定位选项示例1.了解铁、铜及其重要化合物的主要性质，了解其应用。2.了解合金的概念及其重要应用。1.Fe3有氧化性，FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜。(2012年广东高考T12D)2.Fe与S混合加热生成FeS2。(2012年重庆高考T7A)3.Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3。(2012年天津高考T2D)4.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法。(2011年山东高考T12C)5.高铁酸钾( K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂，它的性质和作用是：有强氧化性，可消毒杀菌，还原产物能吸附水中杂质。(2011年上海高考T5A)一、铁、铜1物理性质铁是_色金属，铜是_色金属，二者都具有_的导电性、导热性和延展性，其中_能被磁铁吸引。银白紫红良好铁2化学性质物质化学性质铁铜与非金属单质反应与Cl2反应_与O2反应_与S反应_与水反应_不反应3Fe4H2O(g) Fe3O44H2物质化学性质铁铜与酸反应与非氧化性酸反应(HCl)_不反应与氧化性酸反应铁在常温下，遇到冷浓硫酸或冷浓硝酸会发生_，表面形成致密的_与浓硫酸反应：_；与稀硝酸反应：_；与浓硝酸反应：_钝化 氧化膜 （续表）物质化学性质铁铜与盐溶液反应与FeCl3溶液反应离子方程式：_离子方程式：_与CuCl2溶液反应离子方程式：_不反应与AgNO3溶液反应离子方程式：_离子方程式：_（续表）2Fe3Fe=3Fe2FeCu2=CuFe22Fe3Cu=2Fe2Cu2Fe2Ag=Fe22AgCu2Ag= Cu22Ag二、铁、铜的氧化物铁红磁性氧化铁黑色红棕色黑色黑色三、铁、铜的氢氧化物氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3Cu(OH)2物理性质颜色_水溶性均_溶于水化学性质与盐酸反应(离子方程式)_与稀硝酸反应(离子方程式)_受热分解_制备原理相应的可溶性盐与碱(如NaOH或氨水)反应白色红褐色蓝色难Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2OCu(OH)22H=Cu22H2O3Fe(OH)210HNO =3Fe3NO8H2OFe(OH)33H=Fe33H2OCu(OH)22H=Cu22H2O四、Fe、Fe2和Fe3的转化关系Fe、Fe2和Fe3之间可相互转化，相互间能发生氧化还原反应。图 2-8-11Fe2具有较强的还原性，与氧化剂反应生成Fe3(1)Fe2被氯气氧化：_。(2)Fe2被溴水氧化：_。(3)Fe2被高锰酸钾氧化：_。(4)Fe2被稀硝酸氧化：_。(5)Fe2被浓硝酸氧化：_。(6)Fe2被氧气氧化：_。2Fe2Cl2=2Cl2Fe32Fe2Br2=2Br2Fe34Fe2O24H=4Fe32H2O2Fe3有较强的氧化性，与还原剂反应生成 Fe2(1) Fe3被 Fe 还原：_。(2) Fe3被 Cu 还原：_。(3)FeCl3 中滴加氢硫酸，溶液变浑浊：_。(4)Fe3能使淀粉KI 溶液变蓝：_ 。(5)SO2 通入 FeCl3 溶液中：_。 _2Fe3Fe=3Fe22Fe3Cu=2Fe2Cu22Fe3H2S=2Fe2S2H2Fe32I=2Fe2I2五、合金合金是由两种或两种以上的金属(或金属跟非金属)熔合而成的具有金属特性的物质。其特点是：_一般比它的各成分金属大；多数合金的_一般比它的各成分金属低；合金的化学性质与成分金属不同；物理、化学和机械性能均强于各成分金属。硬度熔点 考点1Fe2、Fe3的性质与鉴别 1Fe2和Fe3的性质 Fe2和Fe3这两种离子的盐溶液因水解均呈现酸性，对应的盐溶液颜色通常分别为浅绿色、黄色(实际颜色与盐溶液的浓度有关)。Fe2的盐溶液通常表现为还原性，Fe3的盐溶液则主要表现为较强的氧化性。 2Fe2和Fe3的常见鉴别方法 (1)观察法：Fe3的盐溶液呈棕黄色，Fe2的盐溶液呈浅绿色。 (2)SCN法：滴入KSCN或其他可溶性硫氰化物溶液，呈血红色的是Fe3的盐溶液，不变色的是Fe2的盐溶液。 (3)碱液法：分别加入碱液(如氨水)，生成红褐色沉淀的是Fe3的盐溶液，先生成白色絮状沉淀，又迅速转变为灰绿色，最终变为红褐色的是Fe2的盐溶液。 (4)H2S法：分别通入H2S气体或加入氢硫酸，有淡黄色沉淀析出(或混浊)的是Fe3的盐溶液，无此现象的是Fe2的盐溶液。 (5)苯酚法：分别滴入苯酚溶液，溶液呈紫色的是Fe3，不变色的是Fe2。 (6)淀粉KI法：能使淀粉碘化钾试纸变蓝的溶液是Fe3 ，无此现象的是Fe2。 (7)KMnO4(或溴水)法：分别加入少量酸性KMnO4溶液(或溴水)，能使之褪色的是Fe2的盐溶液，不能使之褪色的是Fe3的盐溶液。 (8)铜片法：分别加入铜片，溶液逐渐变为蓝色的是Fe3的盐溶液，不变色的是Fe2的盐溶液。【例 1】将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。 (1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有的离子是：_；铜单质_(填“一定”或“可能”)存在。 (2)若FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中不可能有的单质_，Fe2_(填“一定”或“可能”)存在。 (3)若要检验溶液中是否有Fe3，正确的操作：_。思路指导：凡是相互间能发生反应的物质就不可能大量共存；Fe、Cu均可与Fe3反应，Fe能与Cu2反应。解析：本题主要的化学反应有：Fe2FeCl3=3FeCl2；FeCuCl2=CuFeCl2；Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2。们能发生上述、反应。(2)若 FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中一定没有 Fe、Cu，一定有 Fe2，发生的反应为、。(3)物质检验的基本步骤：取样加试剂描述现象下结论。(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3、Cu2，因为它答案：(1)Fe3、Cu2一定(2)Fe、Cu一定(3)用小试管取12 mL溶液，滴加12滴KSCN溶液， 若溶液变成血红色，则有Fe3；否则无Fe3【例2】(2013年东北三校联考)下列检验试剂选用正确的是()。A用氯水、KSCN溶液检验FeCl3中是否有FeCl2B用酸性KMnO4溶液检验FeCl3中是否有FeCl2C用NaOH溶液检验MgCl2中是否有FeCl2D用硝酸检验某黄色固体是纯铜还是黄铜解析：A组中的Fe3产生的干扰无法消除；B组中酸性KMnO4溶液还能氧化Cl；C组中虽然Mg2也能形成白色沉淀，但若有Fe2，则生成的白色沉淀颜色会发生变化，故C项正确；D组中纯铜和黄铜均能溶解在硝酸中，不能达到目的。答案：C考点2 金属的通性及金属的冶炼1金属的通性跟酸的反应能置换出稀酸(如HCl、H2SO4)中的氢能置换出稀酸中的氢不能置换出稀酸中的氢反应程度反应剧烈程度依次减弱能跟浓硫酸、硝酸反应能跟王水反应跟盐的反应位于金属活动性顺序前面的金属可以将后面的金属从其盐溶液中置换出来(K、Ca、Na除外)（续表）2.金属的冶炼金属冶炼的实质是用还原的方法，使金属化合物中的金属阳离子得电子变成金属原子。MnneM，金属活动性不同，冶炼方法也不同。(1)热分解法。对于金属活动性顺序表中排在 Hg 后面的不活泼金属，可以 用 热 分 解 法 冶 炼 。 例 如 ： 2Ag2O4Ag O2 ，2HgO2HgO2。(2)热还原法。 对于金属活动性顺序表中ZnCu段的金属，可以采用加还原剂并加热的方法进行冶炼，常见的还原剂有H2、CO、C(焦炭)和活泼金属如铝等。例如：Fe2O33CO 2Fe3CO2，Fe2O32Al 2FeAl2O3。 (3)电解法。 排在Zn前面的金属，由于化学性质非常活泼，很难用还原剂将它们从化合物中还原出来，工业上用电解法冶炼。例如：2Al2O3(熔融) 4Al3O2，2NaCl(熔融) 2NaCl2。 电解冰晶石电解【例 3】下列关于铁和合金的说法不正确的是()。A铁及铁合金是当今社会运用最广泛的金属材料B合金的硬度比其成分物质的硬度大C因为形成了铁碳合金，所以熔点变低D生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加思路指导：合金在生活中应用很广，要解这类题目，首先要了解常见的合金及应用，了解合金的主要特点：(1)合金是混合物。(2)合金具有成分元素的性质；但熔点低于成分金属的熔点，硬度大于成分金属的硬度。(3)合金中成分元素的含量影响合金的性质。解析：铁及铁合金是当今社会运用最广泛的金属材料，且合金硬度大于成分金属，熔点低于各成分物质的熔点，A、B、C 正确。生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次降低。答案：D【例4】下列说法正确的是()。A所有不锈钢都只含有金属元素B大多数金属元素均以单质形式存在于自然界C某省打捞的明代沉船上存在大量铝制餐具D镁合金的硬度和强度均高于纯镁解析：不锈钢中含有碳元素，A 错；大多数金属元素以化合态存在于自然界中，只有 Au 等少数不活泼金属以游离态存在于自然界中，B 错；铝是一种活泼金属，明代还没有冶炼铝的技术，其沉船上不可能有铝制品，C 错；合金的特点是硬度大于成分金属，熔点低于成分金属，D 正确。解析：D的相互转化，Fe2的还原性、Fe3的强氧化性和强水解能力、实验探究 铁及其化合物性质的综合考查考向分析铁和铜在生活生产中有广泛用途，是高考的命题热点。常见考查方式有离子共存(有色离子、形成沉淀、水解)、铁铜实验、化工工艺流程等，主要考查的物质有Fe、Fe2、Fe3铜离子的水解等。【例 5】由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末，取样进行下列实验(部分产物略去)：(1)取少量溶液 X，加入过量的 NaOH 溶液，有沉淀生成。质是(填化学式)_。(2)Z 为一种或两种气体：若 Z 只为一种气体，试剂 a 为饱和 NaHCO3 溶液，则反应中能同时生成两种气体的化学方程式是：_。取上层清液，通入CO2，无明显变化，说明样品中不含有的物若 Z 为两种气体的混合物，试剂 a 为适量的水，则 Z 中两种气体的化学式为_。(3)向 Y 中通入过量的 Cl2，并不断搅拌，充分反应后，溶液中的阳离子是(填写离子符号)_。(4)取 Y 中的溶液，调节 pH 约为 7，加入淀粉KI 溶液和共转移 3mol 电子，该反应的离子方程式是：_。(5)另取原样品，加入足量稀硫酸充分反应，若溶液中一定不会产生 Y 中的红色固体，则原样品中所有可能存在的物质组合是(各组合中物质用化学式表示)_。H2O2，溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2 mol I时， 解析：根据(1)中现象，可知样品中不含Al；Y为亚铁盐溶液，固体为Cu和Fe；(2)Z为一种气体时，浓酸为硫酸，化学方程式为：C2H2SO4(浓) CO22SO22H2O，通过饱和NaHCO3溶液后，气体只有CO2；若Z是两种气体时，浓酸为硝酸，化学方程式为：C4HNO3(浓)=CO24NO22H2O，通过水后，气体为CO2和NO；(3)向Y中通入过量氯气，生成的FeCl3逐渐与铁粉和铜粉反应生成CuCl2和FeCl3，溶液中阳离子为Cu2、Fe3和H；(4)FeCl2溶液中加淀粉碘化钾和H2O2时，其反应为：2Fe23H2O24I=2Fe(OH)32I2；(5)原样品中加足量稀硫酸，Y溶液中一定不会出现红色固体，则原样品中不存在铁和铝，故其可能组合为：CuO和C或CuO、C和Fe2O3。【例 6】(2012 年天津高考)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后，得到含 70% Cu、25% Al、4% Fe及少量 Au、Pt 等金属的混合物，并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线：请回答下列问题：(1) 第 步 Cu 与 酸 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ：_；得到滤渣 1 的主要成分为_。(2)第步加 H2O2的作用是_，使用 H2O2 的优点是_，调节溶液pH的目的是使_生成沉淀。(3)用第步所得的 CuSO45H2O 制备无水 CuSO4 的方法是_。(4)由滤渣 2 制取 Al2(SO4)318H2O，探究小组设计了三种方案：上述三种方案中，_方案不可行，原因是_；从原子利用率角度考虑，_方案更合理。后，用 c molL1 EDTA(H2Y2) 标准溶液滴定至终点，平均消耗(5)探究小组用滴定法测定 CuSO45H2O(Mr250)的含量。取 a g 试样配成 100 mL 溶液，每次取 20.00 mL，消除干扰离子EDTA 溶液 b mL。滴定反应如下：Cu2H2Y2=CuY22H。写出计算 CuSO45H2O 质量分数的表达式：w_；下 列 操 作 会 导 致 CuSO45H2O含 量的测定结果偏高的是_。未干燥锥形瓶滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡未除净可与 EDTA 反应的干扰离子 解析：(4)因滤渣2中含有Fe(OH)3沉淀，甲方案没有除去酸浸时产生的Fe3，使制得晶体中含有大量杂质Fe2(SO4)3，故甲方案不可取；方案乙中用铝与Fe3反应，产品中生成的含铝化合物增多，原子利用率高；丙中消耗的酸、碱多，原子利用率低。题组一 铁及其化合物1下列有关纯铁的描述正确的是()。A熔点比生铁的低B与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率比生铁的快C在潮湿的空气中比生铁容易被腐蚀D在冷的浓硫酸中可钝化解析：生铁属于合金，其熔点比纯铁的低；生铁与盐酸反应及生铁在潮湿空气中的腐蚀，因形成原电池，故反应速率均比纯铁的快；常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中均发生钝化。答案：D2下列化合物可通过化合反应制备的是()。Fe(OH)3；CuS；NaHCO3；FeCl2；FeCl3。A全部C除外B除外D除外解析：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3；Cu 和 S 反应只生成 Cu2S；Na2CO3CO2H2O=2NaHCO3；2FeCl3Fe=3FeCl2；2FeCl2Cl2=2FeCl3。答案：B3下列物质反应后一定有3 价铁生成的是()。过量的 Fe 与 Cl2反应；Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加 KNO3；Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸；Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中。A只有C只有B只有D全部答案：C 解析：中的Cl2氧化性强，它能将铁氧化为3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原；中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2，但由于稀硫酸过量，加入KNO3后，HNO3能将Fe2氧化成Fe3；发生了Fe2被 HNO3 氧化的反应；中发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。4已知：2Fe2Br2=2Fe32Br。向100 mL FeBr2溶液中通入标准状况下的 Cl2 3.36 L，充分反应后测得溶液中 Cl ()。解析：利用原子守恒及电荷守恒原理，可知 3.36 L 的 Cl2答案：A与Br的物质的量浓度相等，则原FeBr2溶液的物质的量浓度为A2 molL1 B1 molL1 C0.4 molL1 D0.2 molL1题组三 铜及其化合物5.(2013年西安模拟)CuCO3和Cu2(OH)2CO3的混合物34.6 g，可恰好完全溶解于300 mL 2 molL1的盐酸中，若加热分解等量的这种混合物可得CuO固体质量为()。A16.0 g B19.2 g C24.0 g D30.6 g解析：CuCO3和Cu2(OH)2CO3的混合物34.6 g，可恰好完全溶解于300 mL、2 molL1的盐酸中，完全溶解后都生成CuCl2，Cl共有0.320.6 mol，所以有0.3 mol的CuCl2，分解生成的CuO应该为0.3 mol,0.3 mol CuO的质量为24.0 g。答案：C6(2012 年福建高考改编)酸浸法制取硫酸铜的方法如下：(1) 步骤() 中 Cu2(OH)2CO3发生反应的化学方程式为：_。(2)步骤()中所加试剂起调节 pH 作用的离子是_(填离子符号)。(3)步骤()发生的反应中，1 mol 的 MnO2 转移 2 mol 的电子，该反应的离子方程式为：_。题组四 金属的通性及合金7(双选)下列说法正确的是()。A有些活泼金属如铝可作热还原法的还原剂B用电解 NaCl 溶液的方法来冶炼金属钠C可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝D回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物 答案：AD金属NaCuAlFe熔点/97.510836601535沸点/8832595220030008所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔融状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔沸点：其中不能形成合金的是()。ACu 和 AlCFe 和 NaBFe 和 CuDAl 和 Na解析：形成合金必须满足各成分金属都要有共同的液态温度范围(即合金中一种金属的熔点要高于另一种金属的熔点但低于它的沸点)，这样才能熔合在一起。当铁熔化时，钠已经变成钠蒸气了，所以铁和钠不具备形成合金的条件。答案：C