鐵和銅
Ⅰ.課標要求
1.瞭解鐵單質及化合物的顏色.狀態及性質。
2.通過合金材料瞭解銅及化合物的性質。
3.能用氧化還原反應的規律探究鐵的化合物之間的相互轉化。
4.能掌握氫氧化鐵膠體制備，能列舉合金材料的應用。
Ⅱ.考綱要求
瞭解鐵銅及化合物的性質和應用。
能用氧化還原反應原理掌握鐵銅化合物之間相互轉化。
Ⅲ.教材精講：
知識主線： 單質 氧化物 氧化物對應水化物 相應鹽
Fe FeO Fe(OH)2 FeSO4
Fe2O3 Fe9OH)3 FeCl3
Fe3O4
Cu Cu2O
CuO Cu(OH)2 CuCl2,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
化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗稱 — 鐵紅 磁性氧化鐵
色態 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體
價態 +2 +3 1/3正2價，2/3正3價
水溶性 不溶 不溶 不溶
與酸的反應 FeO+2H+===Fe2++H2O
遇氧化性酸生成Fe3+ 鹽 Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
與CO的反應 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+
與鹼的反應 Fe2+ +2OH—=== Fe（OH）2 ↓ Fe3+ +3OH—=== Fe（OH）3 ↓
3．Fe（OH）2與Fe（OH）3的比較
Fe（OH）2 Fe（OH）3
顏色狀態 白色固體 紅褐色固體
水溶性 不溶 不溶
穩定性 易氧化爲Fe（OH）3，空氣中加熱得不到FeO 較穩定：
Fe（OH）3== Fe2O3+3H2O
與酸的反應 Fe（OH）2+2H+=== Fe2+ +3H2O Fe（OH）3+3H+=== Fe3+ +3H2O
製法 在隔絕O2的條件下Fe2+與鹼反應 Fe3+與鹼反應
4.鐵三角：
注：（1）一般是指Zn . 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。
根據鐵三角有關（1）---(6)的化學方程式如下。
(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，繼續滴入少量氯水呈血紅色。
7.下列是銅及化合物的知識網絡
有關1～17的化學方程式.如下：
2Cu+S ==== Cu2S
+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，觀察到的現象相同的是
A．FeCl3 AlCl3 B．NaCl BaCl2
C．MgCl2 CuCl2 D．FeCl2 FeCl3
答案：B
【解析】本題考查
①鹽 + 鹼——新鹽 + 新鹼 反應規律及完成條件
②重要金屬氫氧化物的色態
B．NaCl、BaCl2與足量氨水均無反應。∴觀察現象相同應爲答案
∵Fe(OH)3 Al(OH)3 Mg(OH)2 Cu(OH)2 Fe(OH)2
紅褐色 白色 白色 藍色 白色灰綠色紅褐色
∴A、C、D不能觀察到相同的現象不爲答案
例2.已知硫化亞鐵可溶於稀硫酸生成硫化氫。若取一定量鐵粉和硫粉的混合物, 隔絕空氣加熱充分反應, 冷卻後再加入足量稀硫酸, 產生2.24升氣體(標準狀況下), 則下列說法正確的是
A．2.24升氣體的質量肯定是3.4克
B．原混合物的質量不可能大於8.8克
C． 原混合物加熱後肯定生成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知識及關於反應物是否過量的綜合分析應用能力考查, 有關化學反應爲； Fe + SFeS
如果硫粉過量不影響氣體量。如Fe粉過量
所以2.24升氣體可能皆爲H2S氣, 可能爲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兩者均適量的特殊情況才能得出2.24升氣體皆爲H2S氣氣體質量爲3.4g, 肯定生成0.1mol硫化亞鐵, A、C均不正確。
依據關係式
a + b = 0.1mol a + b = 0.1mol
∴D爲正確答案
若硫粉過量產生0.1mol氣體爲H2S FeS ～ H2S
8.8g 0.1 mol
原鐵粉和硫粉總質量爲8.8g + 餘硫粉質量
∴可能會大於8.8克
∴B選項不正確。答案爲D。
例3.根據圖中的實驗現象及轉化關係判斷A、B、C、D、E、F、G各是什麼物質寫出①、②反應的離子方程式；③④反應的化學方程式。
答案: A—FeS B—H2S C—FeSO4 D—CuS E—Na2SO4
F—Fe(OH)3 G—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象, 要求學生根據有關基礎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象去分析、推斷, 選準突破口。不一定是從前往後分析推斷, 或是從後往前推斷。本題的突破口爲白色沉澱在空氣中放置變爲灰綠色沉澱繼續放置變爲紅褐色沉澱。可知白色沉澱爲Fe(OH)2, F爲Fe(OH)3, H爲Fe2(SO4)3溶液, C溶液中必含Fe2+, A可能爲單質Fe或Fe的化合物。如果A爲Fe則B爲H2依題意B + CuSO4黑色沉澱D ∴B不可能是H2, 按基礎知識分析D爲CuS, 所以B只能爲H2S氣體, A爲FeS, 依據題意B + H C + G
(H2S) Fe2(SO4)3 (淡黃色沉澱)
(含Fe2+的溶液)
這考查H2S還原性, 高鐵鹽溶液(Fe3+)氧化性兩者之間發生氧化還原反應
書寫化學方程式 進一步確定B爲H2S
G爲S, C爲FeSO4。E + BaCl2白色沉澱 + 溶液的焰色反應呈黃色
可確定E爲Na2SO4 ①②離子方程式不難寫出爲
①
②爲
③化學方程式爲
【點評】本題能掌握紅裼色是氫氧化鐵，黑色物質有Fe. FeS. FeO. Fe3O4. C. 2等，淡黃色物質有Na2O2. AgBr. S等。要對黑色物質，淡黃色物質等明顯信息進行篩選，結合題意進行有效的推理得出F爲Fe(OH)3, D爲CuS，A爲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.答案欄內填在其它地方無效）
1. 制印刷電路時常用氯化鐵溶液作爲“腐蝕液”：發生的反應爲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，反應結束後，下列結果不可能出現的是
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、根據如下反應：判斷
氧化性強弱的順序是
A． B．
C． D．
4. 跟27克Al反應相應的稀HNO3溶液中最多可溶解Fe的質量爲
A．28g B．56g C．84g D．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卷題首的答案欄內填在其它地方無效）
6. 將鐵屑溶於過量鹽酸後，再加入下列物質，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，等鐵粉全部溶解之後，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 HNO3被還原成NO（沒有其它還原產物），則n∶m爲
A．1∶1 B．2∶1 C．3∶1 D．9∶2
9. 5.6g鐵粉加入含0.3mol的溶液中，充分反應後，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. 下列物質中，既可以作爲氧化劑又可以做爲還原劑的是
A．FeSO4 B．Fe C．F2 D．HCl
三、本題包括4小題.
11. 氧化銅有多種用途，如用作玻璃着色劑、油類脫硫劑等。爲獲得純淨的氧化銅以探究其性質，某同學用工業硫酸銅(含硫酸亞鐵等雜質)進行如下實驗：
⑴製備氧化銅
工業CuSO4 CuSO4溶液 CuSO45H2O …… CuO
①步驟I的目的是除不溶性雜質。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Fe2+轉化完全後，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。控制溶液pH=3.5的原因是 。
③步驟Ⅲ的目的是得到CuSO45H2O晶體。操作是 ，過濾，水浴加熱烘乾。水浴加熱的特點是 。
⑵探究氧化銅的性質
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。結論是 。
②爲探究試管A中反應的速率，收集氣體並測定其體積必需的實驗儀器有：
。
12. 鈦（Ti）被稱爲繼鐵、鋁之後的第三金屬，鈦白（TiO2）是目前最好的白色顏料。製備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（主要成分爲FeTiO3）製取TiO2的流程如下：
⑴ Ti的原子序數爲22，Ti位於元素週期表中第_______週期，第______族。
⑵ 步驟①加鐵的目的是____________________________________________________；
步驟②冷卻的目的是____________________________________________________。
⑶ 上述製備TiO2的過程中，可以利用的副產物是___________；考慮成本和廢物綜合利用因素，廢液中應加入_________________處理。
⑷ 由金紅石(TiO2)製取單質Ti，涉及到的步驟爲：
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,可以得到鐵的氧化物.該氧化物又可以經過此反應的逆反應,生成顆粒很細的鐵粉.這種鐵粉具有很高的反應活性,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,製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、加熱設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中應加入的試劑是 ;長頸漏斗H中應加入 .
(3)兩套裝置中,在實驗時需要加熱的儀器是(填該儀器對應的字母) .
(4)燒瓶I中發生的反應有時要加入少量硫酸銅溶液,其目的是 .
(5)試管E中發生反應的化學方程式是 .
(6)爲了安全,在E管中的反應發生前,在F出口處必須 ;E管中的反應開始後,在F出口處應 .
14、試設計一個方案, 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+轉化爲綠礬回收; 把Cu2+轉化爲Cu回收。各步反應應加入的原料依次是 各步反應的離子方程式是
(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中所發生的全部反應的離子方程式.
(2)若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反應後,生成的不溶物W的質量是m,則每份試樣X中氧化銅的質量爲_____________.(用m表示)
16、由單質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生轉化:
請回答
(1)A的化學式 ; B的化學式
(2)反應①的化學方程式
(3)反應②的離子方程式
(4)反應③的離子方程式
(5)反應④的離子方程式
17.現有濃度各爲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）反應完畢，鐵粉有剩餘。
①反應完畢，溶液中一定含有 陽離子，是 mol，一定沒有 陽離子。
②固體物質烘乾後，其中一定含有 和 ，和反應前加入的鐵粉質量比 （填多或少） 克。
（2）反應完畢，有銅生成，鐵粉無剩餘。
①反應後的溶液中一定含有 陽離子，該陽離子在溶液中的物質量的範圍是 。
②溶液中可能含有 陽離子,該陽離子在溶液中物質的量的可能存在範圍是 。
③溶液中一定不含 陽離子。
④溶液的質量 （填增加或減少）
（3）反應完畢後，無固體沉澱物質存在，反應後的溶液中一定含 ___和 ___陽離子，它們中物質的量爲定值的是 陽離子，爲 mol，它們中的物質的量爲一數值範圍的是 _____陽離子，該數值範圍是 。
一.1.B.2.D.3.D.4.C.5.D
二
三.11. ⑴①答案：加適量水溶解，攪拌，過濾
②答案：使Fe3+可全部轉化爲Fe（OH）3沉澱，而Cu2+不會轉化爲Cu (OH)2沉澱。
③
答案：將CuSO45H2O溶液加熱蒸發至有晶膜出現時 ，停止加熱。
受熱均勻，溫度易於控制在1000C以下。
⑵①
答案：CuO可加快H2O2分解的反應速率，是H2O2分解反應的催化劑。
②
答案：秒錶、橡皮塞、導管、集氣瓶、量筒。
12.（1）4,ⅣB.(2)將Fe3+還原爲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),作爲水蒸氣發生器(或用來產生水蒸氣);防止水倒吸(或用作安全瓶);氫氣(每空1分,共4分)
(2)固體NaOH(或鹼石灰、CaO等鹼性固體乾燥劑);6摩/升HCl (每空1分,共2分)
注:G中如填寫酸性乾燥劑或液體乾燥劑,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)加快氫氣產生的速度(1分)
(6).檢驗氫氣的純度(1分) 點燃氫氣(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的化學式Al B的化學式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，Fe粉有剩餘，說明溶液中Fe3+、Cu2+已反應完全。
設0.1mol Fe3+與Fe完全反應消耗Fe粉x g。
設0.1 mol Cu2+完全反應，固體質量增加y g。
∴固體總質量減少
（1）①只要把0.1 mol Fe3+轉化的Fe2+和FeCl2中的Fe2+以及後所生成的Fe2+全部加在一起即爲所求。
②鐵粉有剩餘，故反應後固體物質中定有Fe，又由於Fe置換出CuCl2中的Cu，故還有Cu。
（2）反應完畢後，有Cu生成、Fe粉無剩餘，說明Fe與Cu2+恰好完全反應或Fe粉有不足。
①溶液中一定有Fe2+，Fe與Cu2+恰好完全反應時Fe2+應爲0.35mol。若Fe與Cu2+剛發生反應，那麼Fe2+應大於0.25mol。
∴Fe2+的範圍：
②當Fe粉與Cu2+反應時，相應量不足。
∴有Cu2+：
③Fe3+因Cu析出，根據氧化性強弱關係，Fe3+先被還原成Fe2+後，Cu2+才能被還原。
（3）一定含Fe2+和Cu2+，可能有Fe3+。
Cu2+爲0.1mol，Fe2+：，因爲Fe3+與Fe恰好反應完畢，Fe無剩餘時，Fe2+應等於0.25 mol。
