高三化学第19讲 铁铜及其重要化合物一轮复习学案.docx
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高三化学第19讲铁铜及其重要化合物一轮复习学案
高三化学第19讲铁、铜及其重要化合物一轮复习精品学案
贵州省天赋中学2011届高三化学一轮复习精品学案
第19讲铁、铜及其重要化合物
1.了解铁单质及化合物的颜色.状态及性质。
2.通过合金材料了解铜及化合物的性质。
3.能用氧化还原反应的规律探究铁的化合物之间的相互转化。
4.能掌握氢氧化铁胶体制备，能列举合金材料的应用。
（1）NO3-与Fe2+在酸性条件下，不能共存。
（2）过量的Fe与硝酸作用，或在Fe和Fe2O3的混合物中加入盐酸，要注意产生的Fe3+还可以氧化单质Fe这一隐含反应：
Fe+2Fe3+=3Fe2+。
（3）注意FeCl3、Fe2（SO4）3的水溶液蒸干所得剩余固体的区别。
FeCl3溶液加热浓缩时，因Fe3+水解和HCl的挥发，得到的固体为Fe（OH）3，如灼烧后得到红色的Fe2O3固体。
但Fe2（SO4）3溶液蒸干时，因硫酸是难挥发性酸，将不能得到Fe（OH）3固体。
（4）注意亚铁盐及Fe（OH）2易被空气中氧气氧化成三价铁的化合物。
如某溶液中加入碱溶液后，最终得到红褐色沉淀，并不能断定该溶液中一定含有Fe3+，而也可能含有Fe2+。
（5）注意铁单质与强氧化性物质反应时，也有生成二价铁化合物的可能性。
反应中若铁为足量，最终铁元素将以二价铁形式存在，因为2Fe3++Fe=3Fe2+。
第1课时铁和“铁三角”
1．铁的氧化物的比较
化学式FeOFe2O3F俗称—铁红磁性氧化铁
色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体
价态+2+31/3正2价，2/3正3价
水溶性不溶不溶不溶
与酸的反应FeO+2H+===Fe2++H2O
遇氧化性酸生成Fe3+盐Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2OFe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
与CO的反应高温
FexOy+yCO===xFe+yCO2
2．Fe2+和Fe3+的比较
Fe2+Fe3+
水合离子颜色浅绿色棕黄色
氧化还原性既有氧化性，又有还原性只有氧化性
水解性Fe2++2H2O←→Fe（OH）2+2H+Fe3++3H2O←→Fe（OH）3+3H+
与碱的反应Fe2++2OH—===Fe（OH）2↓Fe3++3OH—===Fe（OH）3↓
3．Fe（OH）2与Fe（OH）3的比较
Fe（OH）2Fe（OH）3
颜色状态白色固体红褐色固体
水溶性不溶不溶
稳定性易氧化为Fe（OH）3，空气中加热得不到FeO较稳定：
∆
Fe（OH）3==Fe2O3+3H2O
与酸的反应
Fe（OH）2+2H+===Fe2++3H2O
Fe（OH）3+3H+===Fe3++3H2O
制法在隔绝O2的条件下Fe2+与碱反应Fe3+与碱反应
4.铁三角：
注：
（1）一般是指Zn.Al.CO.H2.等还原剂。
（2）是指H+.S.I2.Cu2+.Fe3+.等氧化剂.
（3）（5）是指Cl2.Br2.O2.HN等氧化剂.
（4）一般是指Fe.Cu.HI.H2S.等还原剂.
（6）是指Zn.Al.CO.H2.等还原剂。
根据铁三角有关
（1）---（6）的化学方程式如下。
（1）FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe3FeCl2+2Al=2AlCl3+3FFeO+CO===Fe+CO2FeO+H2===Fe+H2O
（2）Fe+2H+=Fe2++H2↑Fe+S===FeSFe+I2===FeI2
Fe+Cu2+=Fe2++CuFe+2Fe3+=3Fe2+
（3）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-2Fe2++Br2=2Fe3++2Br-4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）33Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O5Fe2++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===2FeCl32Fe3++Br2==2FeBFe+4HNO3=Fe（NO3）3+NO↑+2H2O4Fe+3O2（纯）====2Fe2（6）2Fe3++3Zn（足）=3Zn2+2FeFe3++Al=Al3++FeFe2O3+2Al===Al2O3+2FeFe2O3+3CO====2Fe+3CO2Fe2O3+3H2====2Fe+3H2检验Fe3+.常用方法有：
（1）向未知溶液滴入少量KSCN溶液呈血红色。
（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溶液呈红褐色。
6.检验Fe+.是向未知溶液滴入少量KSCN溶液呈无色，继续滴入少量氯水呈血红色。
【例1】（2010全国卷1）能正确表示下列反应的离子方程式是
A．将铜屑加入溶液中：
B．将磁性氧化铁溶于盐酸：
C．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：
D．将铁粉加入稀硫酸中：
【解析】A正确，符合3个守恒；B错误，电荷不守恒，Fe3O4中Fe有两种价态，正确应该为：
Fe3O4＋8H＋=2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O；C错误，得失电子不守恒，电荷不守恒；正确的应为：
3Fe2＋＋NO3－＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O；D错误，不符合客观实际，反应后铁只能产生Fe2＋和H2；
【答案】A
【命题意图】考查离子方程式的正误判断方法！
【点评】离子方程式正误判断是个老生常谈的问题了，本题出得太没有创意了，如D这是个重现率很高的的经典错误，考生绝对做过原题！
B项也见得多，一般考查不是用盐酸而是用氢碘酸，有些专家多次指出，磁性氧化铁不溶于任何酸，这样的典型错误在高考题中再次出现，这道题就没什么意思了！
A直接取材于课本第二册，C选项，考生也绝对做过，都是太常见不过了！
【例2】（2010上海卷）由5molFe2O3、4molFe3O4和3molFeO组成的混合物，加入纯铁1mol并在高温下和Fe2O3反应。
若纯铁完全反应，则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是
A．4:
3B．3:
2C．3:
1D．2:
l
答案：
BC
解析：
此题考查了化学计算知识。
分析题给混合物和高温下发生的反应，可知当Fe2O3+Fe=3FeO时，反应后混合物中含有6molFeO、4molFe2O3，则FeO与Fe2O3的物质的量之比为：
3:
2；当发生反应：
Fe2O3+Fe+FeO=Fe3O4时，反应后混合物中含有2molFeO、4molFe2O3，则FeO与Fe2O3的物质的量之比为：
1:
2；当两反应均存在时，FeO与Fe2O3的物质的量之比处于两着之间，故BC可能。
知识归纳：
极端假设法是指根据已知的条件，把复杂问题假设为处于理想的极端状态，站在极端的角度去分析、考虑问题，使其因果关系显得十分明显、简单，从而迅速地作出正确判断的方法。
比如此题中我们就假设了两个极端，首先确定两个极端，然后确定范围，最后选择。
【例3】（2010福建卷）工业上常用铁质容器盛装冷浓酸。
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：
[探究一]
（1）将已去除表面氧化物的铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，10分钟后移人硫酸铜溶液中，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6．0g放入15．0ml．浓硫酸中，加热，充分应后得到溶液X并收集到气体Y。
①甲同学认为X中除外还可能含有。
若要确认其中的，应先用选填序号）。
a．KSCN溶液和氯水b．铁粉和KSCN溶液c．浓氨水d．酸性溶液
②乙同学取336ml（标准状况）气体Y通入足量溴水中，发生反应：
然后加入足量溶液，经适当操作后得干燥固体2．33g。
由于此推知气体Y中的体积分数为。
[探究二]
分析上述实验中体积分数的结果，丙同学认为气体Y中还可能含量有和Q气体。
为此设计了下列探究实验状置（图中夹持仪器省略）。
（3）装置B中试剂的作用是。
（4）认为气体Y中还含有Q的理由是（用化学方程式表示）。
（5）为确认Q的存在，需在装置中添加M于（选填序号）。
a．A之前b．A-B间c．B-C间d．C-D间
（6）如果气体Y中含有，预计实验现象应是。
（7）若要测定限定体积气体Y中的含量（标准状况下约有28ml），除可用测量体积的方法外，可否选用质量称量的方法？
做出判断并说明理由。
解析:
（1）铁钉（碳素钢）放入冷浓硫酸中，浓硫酸有较强的氧化性能使铁钉钝化阻止反应进一步进行
（2）+2价亚铁离子能使算话的高锰酸钾褪色，溶液中已经有+3价铁离子，选择a会造成干扰，选c会造成两种沉淀，受氢氧化铁颜色的影响无法辨别
（3）A除去，B可以检验A中是否完全除去
（4）
（5）Q为，他与二氧化硫一样都能使澄清石灰水便浑浊，选择a或b受二氧化硫的影响无法判断Q的存在；选择d，Q被碱石灰吸收
（6）氢气还原氧化铜会生成水蒸气能使白色的硫酸铜粉末变蓝
（7）中学阶段的质量称量选择托盘天平，分度值0.1g，无法精确称量出差量。
答案：
（1）铁钉表面被钝化（或其他合理答案）
（2）①d②66.7%（或其他合理答案）
（3）检验是否除尽
（4）
（5）c
（6）D中固体由黑变红和E中固体由白变蓝
（7）否，用托盘天平无法称量D或E的差量
可，用分析天平称量D或E的差量
【例4】（2010四川理综卷）（16分）四川攀枝花蕴藏丰富的钒、钛、铁资源。
用钛铁矿渣（主要成分为TiO2、FeO、Fe2O3,Ti的最高化合价为+4）作原料，生产白色颜料二氧化钛的主要步骤如下：
请回答下列问题：
硫酸与二氧化钛反应的化学方程式是____________________________________。
（1）向滤液I中加入铁粉，发生反应的离子方程式为：
_________________________、____________________。
（2）在实际生产过程中，向沸水中加入滤液Ⅲ，使混合液pH达0.5，钛盐开始水解。
水解过程中不断通入高温水蒸气，维持溶液沸腾一段时间，钛盐充分水解析出水合二氧化钛沉淀。
请用所学化学平衡原理分析通入高温水蒸气的作用：
_______________________________________________。
过滤分离出水合二氧化钛沉淀后，将滤液返回的主要目的是充分利用滤液中的钛盐、___________、______________、_______________________（填化学式），减少废物排放。
（4）A可用于生产红色颜料（Fe2O3）,其方法是：
将556akgA（摩尔质量为278g/mol）溶于水中，加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应，鼓入足量空气搅拌，产生红褐色胶体；再向红褐色胶体中加入3336bkgA和112ckg铁粉，鼓入足量空气搅拌，反应完成后，有大量Fe2O3附着在胶体粒子上以沉淀形式析出；过滤后，沉淀经高温灼烧得红色颜料。
若所得滤液中溶质只有硫酸钠和硫酸铁，则理论上可生产红色颜料_______________________kg。
答案：
（1）或
（2）
（3）加水促进钛盐水解，加热促进钛盐水解，降低浓度促进钛盐水解
（4）
解析：
本题属于化工生产流程题。
（1）考查酸的通性，可以与金属氧化物反应，又知道TI的化合价，可以写出化学方程式。
（2）加入浓硫酸后，浓硫酸可以氧化亚铁离子，再加入铁粉，铁粉可以还原铁离子。
除此外，铁粉还可以与溶液中的H+反应、（3）考查了影响盐类水解的因素。
（4）考虑最后溶质是只有硫酸钠和硫酸铁，根据开始加入A为2a×103mol加入适量氢氧化钠溶液恰好完全反应.,说明加入氢氧化钠的物质的量为4a×103mol，后来又加入12b×103mol的A，和2c×103mol的铁。
根据电荷守恒，溶质中硫酸钠消耗硫酸根离子为2a×103mol，。
而溶液中加入的硫酸根离子物质的量共计为（2a+12b）×103mol,这样剩下的硫酸根就与铁离子结合。
可知消耗铁离子为8b×103mol,根据铁元素守恒。
nFe=（2a+4b+2c）×103mol,nFe2O3=（a+2b+c）×103mol,计算得mFe2O3=kg.
【例5】（2009广东理科基础，25）钢铁生锈过程发生如下反应：
①2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2；
②4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3；
③2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O。
下列说法正确的是（）
A．反应①、②中电子转移数目相等
B．反应①中氧化剂是氧气和水
C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀
D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀
答案A
解析①②反应中消耗O2的量相等，两个反应也仅有O2作为氧化剂，故转移电子数是相等的，A项正确。
①中H2O的H、O两元素的化合价没有变，故不作氧化剂，B项错；铜和钢构成原电池，腐蚀速度加快，C项错；钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气的中易发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D项错。
第2课时铜及其化合物
有关1～17的化学方程式.如下：
1.2Cu+u2S
2.Cu+2H2SO4（浓）uSO4+SO2↑+H2uSO4+Zn====ZnSO4+CuCuSO4+Fe====FeSO4+CuuCl2+Fe====FeCl2+CuCuCl2u+Cl2u+Cl2uCl22Cu+O2+H2O+CO2u2（OH）2u2（OH）22CuO+CO2↑+H2O↑2Cu+O2====2CuuO+u+CO2CuO+H2====Cu+H2O
10.Cu（NO3）2+Zn====Zn（NO3）2+Cuu+8HNO3（稀）u（NO3）2+2NO↑+4H2O
12.CuO+2HNu（NO3）2+H22Cu（NO3）2====CuO+4NO2↑+O2↑u（NO3）2+2NaOH====Cu（OH）2↓+2NaNu（OH）2+2HNu（NO3）2+2H22Cu（OH）2+R-CHO—→R-COOH+Cu2O↓+2H2u（OH）2====CuO+H2O
【例1】（2010全国卷1）下列叙述正确的是
A．Li在氧气中燃烧主要生成
B．将SO2通入溶液可生成沉淀
C．将CO2通入次氯酸钙溶液可生成次氯酸
D．将NH3通入热的CuSO4溶液中能使Cu2+还原成Cu
【解析】A错误，因为Li在空气中燃烧只能生成Li2¬¬O,直接取材于第一册课本第二章第三节；B错误，酸性：
HCl＞H2SO3＞H2CO3所以通入后无BaSO3沉淀，因为BaSO3+2HCl=BaCl2+H2O+SO2↑；D错误，溶液中该反应难以发生，先是：
2NH3+2H2O+CuSO4=Cu（OH）2↓+（NH4）2SO4,接着Cu（OH）2CuO+H20,溶液中NH3不能还原CuO为Cu,要还原必须是干燥的固态！
C正确，强酸制弱酸，酸性：
H2CO3＞HClO,反应为：
CO2+H20+Ca（ClO）2=CaCO3↓+2HClO，直接取材于课本第一册第四章第一节；
【答案】C
【命题意图】考查无机元素及其化合物，如碱金属，氯及其化合物，碳及其化合物，硫及其化合物，氮及其化合物等A、B、C选项直接取材于高一课本，D取材于高二第一章氮族。
【点评】再次印证了以本为本的复习策略，本题四个选项就直接取材于课本，属于简单题，不重视基础，就有可能出错！
【例2】（2009广东化学10）出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2（OH）3Cl覆盖在其表面。
下列说法正确的是（）
A.锡青铜的熔点比纯铜高
B．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用
C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快
D．生成Cu2（OH）3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程
答案BC
解析锡青铜属于合金，根据合金的特性，熔点比任何一种纯金属的低判断A错；由于锡比铜活泼，故在发生电化学腐蚀时，锡失电子保护铜，B正确；潮湿的环境将会加快金属的腐蚀速率，C正确；电化学腐蚀过程实质是有电子的转移，属于化学反应过程，D错。
【例3】（2010浙江卷，27）（15分）一水硫酸四氨合铜（Ⅱ）的化学式为[Cu（NH3）4]SO4H2O是一种重要的染料及农药中间体。
某学习小组在实验室以氧化铜为主要原料合成该物质，设计的合成路线为：
相关信息如下：
①[Cu（NH3）4]SO4H2O在溶液中存在以下电离（解离）过程：
[Cu（NH3）4]SO4H2O＝[Cu（NH3）4]2+++H2O
[Cu（NH3）4]2+Cu2++4NH3
②（NH4）2SO4在水中可溶，在乙醇中难溶。
③[Cu（NH3）4]SO4H2O在乙醇水混合溶剂中的溶解度随乙醇体积分数的变化曲线示意图如下：
请根据以下信息回答下列问题：
图3
（1）方案1的实验步骤为：
a.加热蒸发b.冷却结晶c.抽滤d.洗涤e.干燥
①步骤1的抽滤装置如图3所示，该装置中的错误之处是；抽滤完毕或中途停止抽滤时，应先，然后。
②该方案存在明显缺陷，因为得到的产物晶体中往往含有杂质，产生该杂质的原因是。
（2）方案2的实验步骤为：
a.向溶液C中加入适量，b.，c.洗涤，d.干燥
①请在上述内填写合适的试剂或操作名称。
②下列选项中，最适合作为步骤c的洗涤液是。
A.乙醇B.蒸馏水C.乙醇和水的混合液D.饱和硫酸钠溶液
③步骤d不宜采用加热干燥的方法，可能的原因是。
试题解析：
本题所示的制取过程和课本的银铵溶液的配置过程类似。
综合考察了过滤、抽滤实验、沉淀洗涤与干燥及结晶等实验操作与原理。
（1）①漏斗口斜面反转才正确；先断开漏斗与安全瓶的连接，然后关闭水龙头。
②含有CuSO4晶体杂质；加热蒸发时促进了[Cu（NH3）4]2+电离产生Cu2+。
和[Cu（NH3）4]SO4H2O电离产生的硫酸根离子在冷却结晶时析出CuSO4晶体杂质。
（2）a.向溶液C中加入适量（NH4）2SO4,目的：
促使NH3+H2ONH3H2ONH4++OH
向生成更多NH3的方向移动，抑制[Cu（NH3）4]2+Cu2++4NH3。
b.过滤。
只要一般的过滤就可以。
抽滤针对含结晶水的化合物不适用。
②因[Cu（NH3）4]SO4H2O在水溶液中可以完全电离，故，选择的洗涤剂为A.乙醇。
③加热干燥可以导致失去结晶水。
教与学提示：
实验、化学平衡移动、结晶方式这些内容都是和实验有密切联系的。
在高考复习的教学中尽量还原、复原课本实验，尽量将课本实验综合化是重要的复习思路。
铁、铜及其重要化合物单元测试
一、选择题（下列各题均只有一个合理答案，请将合理答案的序号填在第Ⅱ卷题首的答案栏内填在其它地方无效）制印刷电路时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”：
发生的反应为2FeCl3+Cu＝2FeCl2+CuCl2。
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
2、欲分离，加入试剂的顺序正确的是
A．B．
C．D．
3、根据如下反应：
判断
氧化性强弱的顺序是
A．B．
C．D．跟27克Al反应相应的稀HNO3溶液中最多可溶解Fe的质量为
A．28gB．56gC．84gD．27g下列离子在同一溶液中能大量共存的是
A．B．
C．D．
二.选择题（下列各题均有二个合理答案，请将合理答案的序号填在第Ⅱ卷题首的答案栏内填在其它地方无效）将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，会有三价铁生成的是
A、硫酸B、氯水C、硝酸锌D、氯化铜在盐酸中加入铁粉，等铁粉全部溶解之后，再加入酸性KMnO4溶液，KMnO4溶液褪色其原因是
A．Fe有还原性B．盐酸有还原性
C．KMnO4具有氧化性D．FeCl2中Fe2+具有还原性含ngHNO3的稀溶液恰好使mg铁粉完全溶解，若有gHNO3被还原成NO（没有其它还原产物），则n∶m为
A．1∶1B．2∶1C．3∶1D．9∶2g铁粉加入含0.3mol的溶液中，充分反应后，下列说法中正确的是
A．Fe全部被氧化B．Fe部分被氧化C．Fe3+全部被还原D．Fe3+部分被还原
10.下列物质中，既可以作为氧化剂又可以做为还原剂的是
A．FeSO4B．FeC．F2D．HCl
三.本题包括4小题氧化铜有多种用途，如用作玻璃着色剂、油类脱硫剂等。
为获得纯净的氧化铜以探究其性质，某同学用工业硫酸铜（含硫酸亚铁等杂质）进行如下实验：
⑴制备氧化铜
工业CuSO4CuSO4溶液CuSO45H2O……CuO
①步骤I的目的是除不溶性杂质。
操作是。
②步骤Ⅱ的目的是除铁。
操作是：
滴加H2O2溶液，稍加热；当Fe2+转化完全后，慢慢加入Cu2（OH）2CO3粉末，搅拌，以控制溶液pH=3.5；加热煮沸一段时间，过滤，用稀硫酸酸化滤液至pH=1。
控制溶液pH=3.5的原因是。
③步骤Ⅲ的目的是得到CuSO45H2O晶体。
操作是，过滤，水浴加热烘干。
水浴加热的特点是。
⑵探究氧化铜的性质
①取A、B两支试管，往A中先加入适量CuO粉末，再分别向A和B中加入等体积的3%H2O2溶液，只观察到A中有大量气泡。
结论是。
②为探究试管A中反应的速率，收集气体并测定其体积必需的实验仪器有：
。
12.钛（Ti）被称为继铁、铝之后的第三金属，钛白（TiO2）是目前最好的白色颜料。
制备TiO2和Ti的原料是钛铁矿，我国的钛铁矿矿储量居世界首位。
含有Fe2O3的钛铁矿（主要成分为FeTiO3）制取TiO2的流程如下：
⑴Ti的原子序数为22，Ti位于元素周期表中第_______周期，第______族。
⑵步骤①加铁的目的是____________________________________________________；
步骤②冷却的目的是____________________________________________________。
⑶上述制备TiO2的过程中，可以利用的副产物是___________；考虑成本和废物综合利用因素，废液中应加入_________________处理。
⑷由金红石（TiO2）制取单质Ti，涉及到的步骤为：
已知：
①C（s）+O2（g）==CO2（g）；△H=－/mol
②2CO（
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