(新課改省份專用)2022年高考化學一輪復習 第三章 第三節(jié) 鐵、銅及其化合物學案(含解析)
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1、(新課改省份專用)2022年高考化學一輪復習 第三章 第三節(jié) 鐵、銅及其化合物學案(含解析) 考點(一) 鐵的單質(zhì)、氧化物和氫氧化物 【精講精練快沖關(guān)】 [知能學通] 1.鐵的單質(zhì) (1)原子結(jié)構(gòu) 鐵位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族。 (2)物理性質(zhì) 鐵是銀白色金屬,熔、沸點高,抗腐蝕性強,能被磁鐵吸引,具有金屬的通性。 (3)化學性質(zhì) 鐵元素性質(zhì)活潑,有較強的還原性,主要化合價為+2價和+3價。 ①與非金屬單質(zhì)的反應 O2 常溫下:鐵被腐蝕生成鐵銹,其主要成分為Fe2O3 點燃時:3Fe+2O2Fe3O4 Cl2 2Fe+3Cl22FeCl3 S
2、 Fe+SFeS ②與水的反應 常溫下鐵與水不反應,在高溫條件下與水蒸氣反應:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。 ③與酸的反應 酸 化學方程式或現(xiàn)象 稀H2SO4 Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ 稀HNO3 Fe不足 Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O Fe過量 3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O 濃HNO3、濃H2SO4 常溫下鈍化 ④與某些鹽溶液的反應 與CuSO4溶液反應的離子方程式為Fe+Cu2+===Fe2++Cu。 與FeCl3溶液反應的離子方程式為2Fe3++Fe===3Fe2
3、+。 (4)生鐵的冶煉 ①原料:鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石。 ②設(shè)備:高爐。 ③主要反應 還原劑的生成 C+O2CO2、CO2+C2CO 鐵的還原 Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 造渣反應 CaCO3CaO+CO2↑ CaO+SiO2CaSiO3 2.鐵的氧化物 化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 — 鐵紅 磁性氧化鐵 顏色狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體(有磁性) 化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4 溶解性 不溶于水 鐵的化合價 +2 +3 +2、+3 與H+反應的離子方程式 FeO+2
4、H+=== Fe2++H2O Fe2O3+6H+=== 2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+=== Fe2++2Fe3++4H2O 3.鐵的氫氧化物 化學式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色態(tài) 白色固體 紅褐色固體 與鹽酸反應 Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O 受熱分解 — 2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O 制法 可溶性亞鐵鹽與堿(如NaOH溶液)反應:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓ 可溶性鐵鹽與堿(如NaOH溶液)反應: Fe3++3OH-=== Fe(OH)3↓
5、 二者的關(guān)系 空氣中,F(xiàn)e(OH)2能夠迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3,現(xiàn)象是白色沉淀迅速變 成灰綠色,最后變成紅褐色,化學方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O=== 4Fe(OH)3 [題點練通] 1.坦克、導彈的制造材料主要是各種金屬的合金,鋼鐵便是其中十分重要的一種。下列關(guān)于鐵的說法中正確的是( ) A.鐵元素屬于過渡元素,其原子序數(shù)為26 B.單質(zhì)鐵與濃硫酸在常溫下不反應 C.鐵單質(zhì)只具有還原性,其陽離子只具有氧化性 D.與相同濃度的鹽酸反應生成氫氣的速率,純鐵比生鐵的快 解析:選A 鐵是26號元素,屬于過渡元素,A正確;常溫下,鐵和濃硫酸反應生成一層
6、致密的氧化物薄膜而阻止進一步反應,并不是鐵和濃硫酸不反應,B錯誤;Fe2+既有還原性也有氧化性,C錯誤;生鐵中鐵、碳、鹽酸構(gòu)成原電池,能加快反應速率,所以生鐵反應速率比純鐵快,D錯誤。 2.鐵屑溶于過量稀硫酸,過濾后向濾液中加入過量氨水,有白色沉淀生成,過濾,在空氣中加熱沉淀至質(zhì)量不再發(fā)生變化為止,得到紅棕色殘渣,上述沉淀和殘渣分別是( ) A.Fe(OH)3 Fe2O3 B.Fe(OH)2 Fe2O3 C.Fe(OH)2 Fe(OH)3 D.Fe(OH)2 FeO 解析:選B 鐵與稀硫酸反應生成FeSO4,再與過量氨水反應生成白色沉淀Fe(OH)2,在空
7、氣中加熱Fe(OH)2,鐵元素被氧化為+3價,最后所得紅棕色殘渣為Fe2O3。 3.一定質(zhì)量的某鐵的氧化物FexOy,與足量的4 mol·L-1硝酸溶液充分反應,消耗硝酸溶液 700 mL,生成2.24 L NO(標準狀況)。則該鐵的氧化物的化學式為( ) A.FeO B.Fe2O3 C.Fe3O4 D.Fe4O5 解析:選C 鐵的氧化物FexOy與足量的4 mol·L-1硝酸溶液充分反應生成Fe(NO3)3,硝酸被還原生成NO,NO的物質(zhì)的量為=0.1 mol,根據(jù)氮原子守恒,3n[Fe(NO3)3]
8、+n(NO)=n(HNO3),故3n[Fe(NO3)3]+0.1 mol=0.7 L×4 mol·L-1,解得n[Fe(NO3)3]=0.9 mol,令氧化物FexOy中Fe元素的平均化合價為a,根據(jù)得失電子守恒,則0.9 mol×(3-a)=0.1 mol×(5-2),解得a=,由化合物中正負化合價代數(shù)和為0可得x=2y,則x∶y=3∶4,故該氧化物的化學式為Fe3O4。 4.在一定量的稀HNO3中慢慢加入鐵粉,得到的Fe2+的物質(zhì)的量(縱坐標)與所加鐵粉的物質(zhì)的量(橫坐標)的關(guān)系如圖所示。請將正確答案的序號填在相應的橫線上。 ①Fe3+?、贔e2+?、跢e、Fe2+?、蹻e2+、F
9、e3+ (1)AB段鐵元素以__________形式存在。 (2)BC段鐵元素以__________形式存在。 (3)CD段鐵元素以__________形式存在。 解析:向稀HNO3中加入鐵粉,開始時稀HNO3過量應生成Fe3+,隨加入鐵粉量的增加,HNO3反應完全后,發(fā)生反應2Fe3++Fe===3Fe2+,最后全部轉(zhuǎn)化為Fe2+。 答案:(1)① (2)④ (3)③ 鐵與稀HNO3反應時產(chǎn)物的判斷 Fe與HNO3、Cl2、Br2等強氧化劑反應時,氧化劑的量不管是否過量,總是先生成Fe3+,然后Fe3+再與Fe反應生成Fe2+。 (1)當稀HNO3過量時 發(fā)生反應
10、:Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,鐵元素的存在形式為Fe3+。 (2)當Fe過量時 發(fā)生反應:Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,2Fe(NO3)3+Fe===3Fe(NO3)2。 總反應:3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,鐵元素的存在形式為Fe2+,鐵元素的價態(tài)為+2價。 (3)當 << 時 鐵元素的存在形式為Fe2+和Fe3+,鐵元素的價態(tài)為+2、+3價??梢杂脭?shù)軸表示: 5.(1)下列各圖示中,能較長時間觀察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。 (2)用下列方法可制得白
11、色的Fe(OH)2沉淀:用不含F(xiàn)e3+的FeSO4溶液與用不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應制備。 ①用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時還需加入________。 ②除去蒸餾水中溶解的O2常采用________的方法。 ③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是____________________________________。 解析:(1)因為Fe(OH)2在空氣中容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3,因此要較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除裝置中的氧氣或空氣。①、②原理
12、相同,都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡,并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護中;③的原理為鐵作陽極產(chǎn)生Fe2+,與電解水產(chǎn)生的OH-結(jié)合生成Fe(OH)2,且液面用汽油保護,能防止空氣進入;⑤中液面加苯阻止了空氣進入;④由于帶入空氣中的氧氣,能迅速將Fe(OH)2氧化,因而不能較長時間看到白色沉淀。(2)①Fe2+易水解,要加入稀硫酸防止其水解;Fe2+易被空氣中的O2氧化,要加Fe粉防止Fe2+被氧化。②氣體的溶解度隨溫度升高而降低,所以煮沸后的水中溶解的O2較少。 答案:(1)①②③⑤ (2)①稀硫酸、鐵屑?、谥蠓? ③避免生成的Fe(OH)2沉淀接觸O2 防止Fe(OH)2氧化
13、的方法 (1)將配制溶液的蒸餾水煮沸,驅(qū)除溶液中的氧氣。 (2)將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入試管的亞鐵鹽溶液底部,并慢慢擠出NaOH溶液。 (3)在亞鐵鹽溶液上面充入保護氣,如H2、N2、稀有氣體等。 (4)在亞鐵鹽溶液上面加保護層,如苯、植物油等。 (5)用Fe作陽極,石墨作陰極,電解NaOH溶液,利用新產(chǎn)生的Fe2+與OH-反應制取?! ? 考點(二) 鐵鹽、亞鐵鹽的性質(zhì) 鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化 【點多面廣精細研】 1.亞鐵鹽 含有Fe2+的溶液,呈淺綠色,既有氧化性,又有還原性。 (1)氧化性:Fe2+與Zn反應的離子方程式:Zn+Fe2+===
14、Fe+Zn2+。 (2)還原性:Fe2+與Cl2反應的離子方程式:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。 2.鐵鹽 (1)氧化性:含F(xiàn)e3+的溶液,呈黃色,F(xiàn)e3+具有較強的氧化性。Fe3+與Cu、I-反應的離子方程式:2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+,2Fe3++2I-===2Fe2++I2。 (2)特性:含有Fe3+的鹽溶液遇到KSCN時變成血紅色。 (3)FeCl3易水解:將其飽和溶液滴入沸水中制備膠體的化學方程式為FeCl3+3H2OFe(OH)3(膠體)+3HCl。 3.Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化 上述轉(zhuǎn)化中標號反應的離子方程式: ①3Fe2+
15、+4H++NO===3Fe3++NO↑+2H2O; ②2Fe3++Fe===3Fe2+。 [小題練微點] 判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)金屬陽離子只有氧化性,不可能有還原性( ) (2)向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不變色,滴加氯水后溶液顯紅色,該溶液中一定含有Fe2+( ) (3)可用鐵粉除去FeCl2溶液中的FeCl3( ) (4)FeCl3溶液可用于銅制印刷線路板制作,是因為FeCl3能從含Cu2+的溶液中置換出銅( ) (5)將Fe(NO3)2樣品溶于稀硫酸后,滴加KSCN溶液,觀察溶液是否變紅,檢驗Fe(NO3)2晶體是否
16、已氧化變質(zhì)( ) (6)用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2( ) 答案:(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)× 1.要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+而可能含有Fe2+,進行如下實驗操作時,最佳順序為( ) ①加入足量氯水?、诩尤胱懔克嵝訩MnO4溶液?、奂尤肷倭縉H4SCN溶液 A.①③ B.③② C.③① D.①②③ 解析:選C 在該溶液中先加入少量NH4SCN溶液,溶液不變紅色,證明無Fe3+存在,再加入氯水,將Fe2+氧化成Fe3+,溶液變?yōu)榧t色。KMnO4溶
17、液呈紫紅色,溶液顏色變化不明顯,所以不能用酸性KMnO4溶液檢驗。 2.(2016·全國卷Ⅱ)某班同學用如下實驗探究Fe2+、Fe3+的性質(zhì)。回答下列問題: (1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體,均配制成0.1 mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑,其目的是_________________________________________________。 (2)甲組同學取2 mL FeCl2溶液,加入幾滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液變紅,說明Cl2可將Fe2+氧化。FeCl2溶液與氯水反應的離子方程式為________________________。 (3
18、)乙組同學認為甲組的實驗不夠嚴謹,該組同學在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液變紅,煤油的作用是___________ _____________。 (4)丙組同學取10 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液,加入6 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液混合。分別取2 mL此溶液于3支試管中進行如下實驗: ①第一支試管中加入1 mL CCl4充分振蕩、靜置,CCl4層顯紫色; ②第二支試管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成藍色沉淀; ③第三支試管中加入1滴KSCN溶液,溶液變紅。 實驗②檢驗的離子是
19、________(填離子符號);實驗①和③說明:在I-過量的情況下,溶液中仍含有________(填離子符號),由此可以證明該氧化還原反應為________。 (5)丁組同學向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液,溶液變成棕黃色,發(fā)生反應的離子方程式為______________________________;一段時間后,溶液中有氣泡出現(xiàn),并放熱,隨后有紅褐色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是___________________________; 生成沉淀的原因是_________________________________________(用平衡移動原理解釋)。 解析:
20、(1)Fe2+具有很強的還原性,易被空氣中的O2氧化為Fe3+,在FeCl2溶液中加入少量鐵屑,可防止Fe2+被氧化。(2)Fe2+被氧化為Fe3+,Cl2被還原為Cl-,反應的離子方程式為2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。(3)O2難溶于煤油,加入煤油能隔絕空氣,排除O2對實驗的影響。(4)KI溶液與FeCl3溶液反應的離子方程式為2I-+2Fe3+===I2+2Fe2+。K3[Fe(CN)6]是檢驗Fe2+的試劑。實驗③溶液變紅,說明溶液中仍存在Fe3+,由此可說明該氧化還原反應為可逆反應。(5)酸化的FeCl2溶液與H2O2反應,F(xiàn)e2+被氧化為Fe3+,H2O2被還原為H2
21、O,反應的離子方程式為H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O。Fe3+對H2O2的分解起催化作用,當反應一段時間后,會發(fā)生反應:2H2O22H2O+O2↑,故溶液中產(chǎn)生氣泡。由于H2O2分解反應放熱,促使Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+平衡右移,最終出現(xiàn)Fe(OH)3紅褐色沉淀。 答案:(1)防止Fe2+被氧化 (2)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- (3)隔絕空氣(排除氧氣對實驗的影響) (4)Fe2+ Fe3+ 可逆反應 (5)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O Fe3+催化H2O2分解產(chǎn)生O2 H2O2分解反應放熱,促
22、進Fe3+的水解平衡正向移動 1.Fe2+的檢驗 方法1 無現(xiàn)象溶液變紅色,證明含有Fe2+ 方法2 產(chǎn)生白色絮狀沉淀,迅速變成灰綠色,最終變?yōu)榧t褐色,證明有Fe2+ 方法3 生成藍色沉淀,證明有Fe2+ 2.Fe3+的檢驗 方法1 溶液變紅色,證明含有Fe3+ 方法2 產(chǎn)生紅褐色沉淀,證明有Fe3+存在 3.檢驗Fe2+和Fe3+時的注意事項 (1)檢驗Fe2+時不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能將加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可能氧化SCN-)。 (2)Fe3+、Fe2+、Cl-同時存在時不能用酸性KMnO4溶液檢驗Fe2+(C
23、l-能還原酸性KMnO4,有干擾)。 4.Fe2+、Fe3+的除雜問題 主要成分 雜質(zhì) 除雜方法 FeCl3(aq) FeCl2(aq) 加入氯水或H2O2 FeCl2(aq) FeCl3(aq) 加過量鐵粉后過濾 FeCl2(aq) CuCl2(aq) 加過量鐵粉后過濾 3.判斷下列說法的正誤(正確的打“√”,錯誤的打“×”)。 (1)(2018·全國卷Ⅰ)16.25 g FeCl3水解形成的Fe(OH)3膠體粒子數(shù)為0.1NA( ) (2)(2018·江蘇高考)Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq)( ) (3)(2018·江蘇高考)向F
24、eCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液顯紅色( ) (4)(2016·全國卷Ⅰ)1 mol Fe溶于過量硝酸,電子轉(zhuǎn)移數(shù)為2NA( ) (5)(2016·全國卷Ⅲ)鐵比銅金屬性強,所以可用FeCl3腐蝕Cu刻制印刷電路板( ) (6)(2015·全國卷Ⅰ)將稀硝酸加入過量鐵粉中,充分反應后滴加KSCN溶液,現(xiàn)象是有氣體生成,溶液呈血紅色,說明稀硝酸將Fe氧化為Fe3+( ) (7)(2014·全國卷Ⅱ)下列過程沒有發(fā)生化學反應:用含硅膠、鐵粉的透氣小袋與食品一起密封包裝( ) 答案:(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× (7)× 4.制印刷電路時,
25、常用氯化鐵溶液作為腐蝕液,其反應為2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2?,F(xiàn)向氯化鐵溶液中加入a g 銅,完全溶解后,再加入b g鐵,充分反應后得到c g殘余固體,且a>c,則下列說法正確的是( ) A.殘余固體全部是銅 B.殘余固體可能為鐵和銅的混合物 C.最后得到的溶液可能含有Fe3+ D.殘余固體是鐵,溶液中一定不含Cu2+ 解析:選A 此題中發(fā)生的化學反應有三個,分別為①2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2;②CuCl2+Fe===FeCl2+Cu;③2FeCl3+Fe===3FeCl2。依元素守恒可知:a g銅完 全溶解后,變?yōu)閍 g Cu2+。若
26、加入的鐵足夠多的話,可將溶液中的Cu2+全部變回金屬銅(a g)甚至還會有鐵剩余,此時,殘余固體(c g)應大于或等于a g,依題意:a>c,故加入的鐵是不足量的,此時溶液中還有部分銅未完全置換出來,剩余固體為Cu,不可能有Fe剩余。由上述推導可知,溶液中一定有Fe2+,還應有Cu2+剩余,Cu與Fe3+是不能共存的,剩余固體中有Cu,則溶液中必無Fe3+,故溶液中含F(xiàn)eCl2和CuCl2。 “鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系及應用 (1)“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系 完成下列變化的離子方程式,體會Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化條件 ①將H2S氣體通入FeCl3溶液中產(chǎn)生淡黃色沉淀:2Fe3++H2S=
27、==2Fe2++S↓+2H+。 ②將FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液,溶液變藍:2Fe3++2I-===I2+2Fe2+。 ③向FeCl2溶液中滴入H2O2:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。 ④FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色:5Fe2++MnO+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。 ⑤將FeCl2溶液滴入到HNO3溶液中,有無色氣體放出: 3Fe2++4H++NO===3Fe3++NO↑+2H2O。 (2)“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系的應用 ①判斷離子能否共存 Fe2+NO(H+)、ClO-、MnO(H+)。 Fe3+S2-、I-、SO。 Fe3
28、+HCO、CO等水解相互促進的離子。 ②鹽溶液的配制與保存 Fe2+的鹽溶液 加少量鐵粉,防止Fe2+被氧化;加少量相應的酸,防止Fe2+水解 Fe3+的鹽溶液 加少量相應的酸,防止Fe3+水解 ③物質(zhì)的制備 制備無水的FeCl3 在HCl氣流中加熱蒸干FeCl3溶液 制備Fe(OH)3膠體 向沸水中加入飽和FeCl3溶液并煮沸至有紅褐色膠狀物出現(xiàn)為止 1.(2019·宣威模擬)為了驗證Fe3+的性質(zhì),某化學興趣小組設(shè)計了如圖所示的一組實驗,其中實驗方案設(shè)計錯誤的是( ) A.④ B.③ C.③④
29、 D.①②③④⑤ 歸納與Fe3+能反應的離子 ①發(fā)生復分解反應:OH-。 ②發(fā)生絡合反應:SCN-。 ③發(fā)生互相促進的水解反應:CO、HCO。 ④發(fā)生氧化還原反應:S2-、I-。 解析:選C Fe3+與Fe反應生成淺綠色的Fe2+,故①正確;Fe3+與KSCN溶液反應顯示紅色,據(jù)此能夠檢驗Fe3+,故②正確;CuSO4與FeCl3不發(fā)生反應,混合后溶液不會變成無色,故③錯誤;AgNO3與FeCl3反應生成AgCl沉淀,白色沉淀為AgCl,該性質(zhì)是Cl-性質(zhì),與Fe3+無關(guān),故④錯誤;Fe3+與NaOH溶液反應生成紅褐色Fe(OH)3沉淀,據(jù)此可以檢驗是否存在
30、Fe3+,故⑤正確。 2.下列說法不正確的是( ) ①FeCl3溶液可用于銅質(zhì)印刷線路板制作是因為FeCl3能從含Cu2+的溶液中置換出銅 ②室溫下,不能將濃硫酸盛放在鐵桶中 ③K+、Fe3+、NO、SCN-在水溶液中能大量共存 ④因氧化鐵能與酸反應,可用于制作紅色涂料 ⑤將Fe(NO3)2樣品溶于稀H2SO4后,滴加KSCN溶液觀察溶液是否變紅,可檢驗Fe(NO3)2晶體是否已氧化變質(zhì) A.僅①②③ B.僅①③④ C.僅②④⑤ D.全部 解析:選D?、貴eCl3和Cu反應生成FeCl2和CuCl2,所以FeCl3溶液可用于銅質(zhì)印
31、刷線路板制作,故錯誤;②室溫下,濃硫酸使Fe鈍化,所以能將濃硫酸盛放在鐵桶中,故錯誤;③Fe3+與SCN-發(fā)生絡合反應,所以Fe3+與SCN-不能大量共存,故錯誤;④因氧化鐵為紅棕色,而且氧化鐵難溶于水,可以作紅色涂料,故錯誤;⑤將Fe(NO3)2樣品溶于稀H2SO4后,酸性條件下,NO能把Fe2+氧化為Fe3+,滴加KSCN溶液變紅,不能說明Fe(NO3)2晶體已經(jīng)變質(zhì),故錯誤。 3.下列除雜的操作不正確的是( ) A.MgCl2溶液中混有少量FeCl3:加入足量鎂充分反應后過濾 B.FeCl2溶液中混有少量FeCl3:加入過量鐵粉充分反應后過濾 C.CuCl2溶液中混有少量FeC
32、l3:加入NaOH溶液充分反應后過濾 D.:先加入H2O2將Fe2+氧化成Fe3+,再加入CuO充分反應后過濾 掌握除去Cu2+中混有的Fe2+的方法 先加入氧化劑(如H2O2)將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一,其與Fe3+水解產(chǎn)生的H+反應,促進Fe3+的水解,將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去?! ? 解析:選C FeCl3溶液中存在水解平衡:FeCl3+3H2OFe(OH)3+3HCl,加入鎂與H+反應,使上述平衡右移,使Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3而除去,A正確;加入過量鐵粉,F(xiàn)e
33、Cl3與Fe反應生成FeCl2而達到除雜的目的,B正確;加入NaOH溶液,Cu2+、Fe3+均轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀,不符合除雜要求,C錯誤;先用H2O2將Fe2+氧化成Fe3+,再利用FeCl3的水解,加入的CuO與H+反應,使水解平衡向生成Fe(OH)3的方向移動而除去Fe3+,D正確。 4.現(xiàn)有濃度分別為1 mol·L-1的FeCl3、FeCl2、CuCl2混合溶液100 mL,加入一定量的鐵粉,按下列情況填空。 (1)充分反應后,如果溶液中還有一定量的Cu2+,則溶液中一定含有的金屬離子還有________,該離子在溶液中的物質(zhì)的量范圍為________________,可能含有的金屬
34、或金屬離子為________。 (2)反應完畢后,鐵粉有剩余,溶液中一定含有的金屬離子為________,物質(zhì)的量為________ mol,一定沒有的金屬離子為________。 解題的2個關(guān)鍵點 (1)注意與鐵粉發(fā)生反應的先后順序 Fe+2Fe3+===3Fe2+……① Fe+Cu2+===Fe2++Cu……② (2)分析是否完全反應及離子是一定存在還是可能存在 當有Cu2+剩余時,表明①已進行反應了,而②可能沒有進行或進行了一部分。當Fe有剩余時,表明反應①、②均完全反應?! ? 解析:該題涉及的反應有:①Fe+2FeCl3===3FeCl2;②Fe+CuCl2
35、===Cu+FeCl2。(1)當Cu2+有剩余時,一定無鐵粉,一定有Fe2+;若Fe3+剩余,則容器中含有Fe3+、Fe2+、Cu2+;若Fe3+恰好反應,則容器中含有Fe2+、Cu2+;若Cu2+部分反應,則容器中含有Cu、Fe2+、Cu2+。當Fe3+未被還原時,F(xiàn)e2+取最小值為0.1 mol,當Cu2+全部被還原時,F(xiàn)e2+取最大值為0.35 mol。(2)若鐵粉有剩余,則溶液中就不可能有Fe3+、Cu2+,因為能發(fā)生上述①②反應。反應完畢后,溶液中一定含有Fe2+,由反應的化學方程式可知n(Fe2+)=n(FeCl3)+ n(CuCl2)+n(FeCl2)=×0.1 mol+0.1
36、 mol+0.1 mol=0.35 mol。
答案:(1)Fe2+ 0.1 mol 37、;銅絲在硫蒸氣中反應:2Cu+SCu2S。
2.銅的重要化合物
(1)Cu2(OH)2CO3的名稱為堿式碳酸銅,是銅綠、孔雀石的主要成分,受熱分解可生成黑色的氧化銅,化學方程式:Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O,可溶于稀硫酸,離子方程式:Cu2(OH)2CO3+4H+===2Cu2++CO2↑+3H2O。
(2)黑色氧化銅在高溫下分解為紅色的Cu2O,化學方程式為4CuO2Cu2O+O2↑。
(3)藍色的硫酸銅晶體受熱分解為白色的硫酸銅粉末,化學方程式為CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O。
(4)紅色的Cu2O與稀硫酸反應,溶液變藍,同時生成紅色的單質(zhì)銅,離 38、子方程式為Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O。
3.銅及其化合物的應用
(1)銅的精煉:以粗銅為極,純銅為極,CuSO4溶液為電解液進行電解,可將粗銅提純。
(2)氧化銅與醇反應時作氧化劑,并可實現(xiàn)從CuO到Cu的轉(zhuǎn)化。
(3)用新制的氫氧化銅懸濁液來檢驗基,并可實現(xiàn)從Cu(OH)2到Cu2O的轉(zhuǎn)化。
(4)Cu2+作為重金屬離子能使蛋白質(zhì)變性,可利用此性質(zhì)來配制農(nóng)藥,如配制波爾多液。
(5)在制取乙炔的實驗中,可用CuSO4溶液除去乙炔中的雜質(zhì)H2S等:CuSO4+H2S
===CuS↓+H2SO4。
(6)無水CuSO4粉末遇水變藍的特性檢驗(或水蒸氣)的存在。
39、
[題點練通]
1.某研究小組通過實驗探究Cu及其化合物的性質(zhì),操作正確且能達到實驗目的的是( )
A.將銅絲插入濃硫酸中并加熱,反應后再加入水,觀察硫酸銅溶液的顏色
B.常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中,觀察CuCl2的生成
C.將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干,得到無水CuCl2固體
D.將表面有銅綠[Cu2(OH)2CO3]的銅器放入鹽酸中浸泡,除去銅綠
解析:選D 銅與濃硫酸反應后濃度仍較高,不能把水加入反應容器中,A錯誤;Cu與Cl2常溫下不反應,需要加熱才能發(fā)生反應,B錯誤;CuCl2水解生成的HCl易揮發(fā),加熱蒸干CuCl2溶液得不到CuCl2固體,C錯誤。 40、
2.(2019·邯鄲模擬)某同學通過系列實驗探究Cu及其化合物的性質(zhì),操作正確且能達到的目的是( )
A.將銅粉與硫粉混合均勻加熱以制取CuS
B.向Cu與過量濃硫酸反應后的試管中加水以觀察CuSO4溶液的顏色
C.向CuSO4溶液中加入過量的NaOH,過濾洗滌并收集沉淀充分灼燒以制取CuO
D.在淀粉溶液中加入適量稀H2SO4微熱,再加少量新制Cu(OH)2懸濁液并加熱,產(chǎn)生紅色沉淀
解析:選C 由于硫的氧化性弱,所以只能將銅氧化成+1價,故A錯誤;常溫下Cu與濃硫酸不反應,因此觀察不到現(xiàn)象,故B錯誤;向CuSO4溶液中加入過量的NaOH產(chǎn)生Cu(OH)2 沉淀,過濾洗滌并灼 41、燒Cu(OH)2分解生成CuO,故C正確;葡萄糖和新制Cu(OH)2反應必須在堿性條件下進行,該反應在淀粉溶液中加入適量稀硫酸微熱,在酸性條件下進行,所以實驗不成功,不能說明淀粉沒有水解,故D錯誤。
3.(2019·榆林一模)CuSO4是一種重要的化工原料,有關(guān)制備途徑及性質(zhì)如圖所示。下列說法錯誤的是( )
A.途徑①所用混酸中H2SO4與HNO3物質(zhì)的量之比最好為3∶2
B.生成等量的硫酸銅,三個途徑中參加反應的硫酸的物質(zhì)的量:①=②<③
C.硫酸銅在1 100 ℃分解的方程式為2CuSO4Cu2O+SO2↑+SO3↑+O2↑
D.當Y為葡萄糖時,葡萄糖發(fā)生還原反應
解析: 42、選D Cu與混酸反應,離子反應為3Cu+8H++2NO===3Cu2++2NO↑+
4H2O,從方程式知,NO由硝酸提供,H+由硝酸和硫酸提供,所以硝酸為2 mol時,硫酸為3 mol,所用混酸中H2SO4與HNO3物質(zhì)的量之比最好為3∶2,故A正確;生成等量的硫酸銅,三個途徑中①②參加反應的硫酸的物質(zhì)的量相等,而③生成SO2,消耗更多的硫酸,則①=②<③,故B正確;硫酸銅在1 100 ℃分解,生成Cu2O,Cu元素的化合價降低,則O元素的化合價升高,即生成O2,還有SO2、SO3,則反應方程式為2CuSO4Cu2O+SO2↑+SO3↑+O2↑,故C正確;新制的氫氧化銅懸濁液與葡萄糖反應,生 43、成Cu2O,Cu元素的化合價降低,Cu(OH)2為氧化劑,葡萄糖為還原劑被氧化,葡萄糖發(fā)生氧化反應,故D錯誤。
4.已知酸性條件下有反應:2Cu+===Cu2++Cu,由于反應溫度不同,用氫氣還原氧化銅時,可能產(chǎn)生Cu或Cu2O,兩者都是紅色固體。一位同學對某次用氫氣還原氧化銅實驗所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗證,實驗操作和實驗現(xiàn)象記錄如下:
加入試劑
稀硫酸
濃硫酸加熱
稀硝酸
濃硝酸
實驗現(xiàn)象
紅色固體和
藍色溶液
無色氣體
無色氣體和
藍色溶液
紅棕色氣體和
藍色溶液
由此推出本次氫氣還原氧化銅實驗的產(chǎn)物是( )
A.Cu B.Cu2O
C.一定有Cu,可能有Cu2O D.一定有Cu2O,可能有Cu
解析:選D 根據(jù)題中信息可推出原紅色固體里一定有Cu2O;溶液中的紅色固體銅,可能是原來固體中含有銅,也可能是由Cu2O和硫酸反應生成的。
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