2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題3.4 鐵、銅及其他化合物講案（含解析）.doc

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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 專題3.4 鐵、銅及其他化合物講案（含解析） 復(fù)習(xí)目標(biāo)： 1、掌握鐵及其化合物的物理、化學(xué)性質(zhì)。 2、掌握Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化，能鑒別溶液中的Fe2＋、Fe3＋。 3、掌握Fe(OH)2、FeCl3的制備方法。 4、了解銅及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用 基礎(chǔ)知識(shí)回顧： 一、鐵及其化合物 1、鐵的存在 2、鐵的性質(zhì) （1）物理性質(zhì) 純鐵具有金屬的共性，如具有銀白色金屬光澤和良好的延展性，是電和熱的良導(dǎo)體，具有能被磁鐵吸引的特性，純鐵有很強(qiáng)的抗腐蝕能力。 （2）化學(xué)性質(zhì)：鐵是較活潑的金屬，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)可生成＋2、＋3兩種價(jià)態(tài)的化合物。 用化學(xué)方程式或離子方程式表示下列變化 Fe＋ Fe＋H2O(g)④3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 Fe— 3、鐵的氧化物的比較 化學(xué)式 FeO Fe2O3 Fe3O4 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(jià)態(tài) +2 +3 1/3正2價(jià)，2/3正3價(jià) 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++3H2O Fe3O4+8H+=Fe2++2Fe3++4H2O 與CO反應(yīng) 高溫FexOy+yCO=xFe+yCO2 4、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 ↓ 5、Fe(OH)2與Fe(OH)3的比較 Fe（OH）2 Fe（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+ +3H2O Fe（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) 【典型例題1】鐵屑溶于過量稀硫酸，過濾后向?yàn)V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?jiān)鲜龀恋砗蜌堅(jiān)謩e是 (　　) A．Fe(OH)3 Fe2O3 B．Fe(OH)2 Fe2O3 C．Fe(OH)2 Fe(OH)3 D．Fe(OH)2 Fe3O4 【遷移訓(xùn)練1】【甘肅省玉門市油田一中xx學(xué)年高三第三次摸底考試】向一定量的Fe、FeO、Fe3O4 的混合物中加人100mL 1 molL-1的鹽酸，恰好使混合物完全溶解，生成224 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，向溶液中 滴加KSCN溶液無紅色出現(xiàn)。若用足量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的此混合物，能得到鐵的質(zhì)量為 A．2.8 g B．5.6 g C．11.2 g D．無法計(jì)算 二、銅及其化合物 1、單質(zhì)銅 （1）物理性質(zhì)：紫紅色固體，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。 （2）化學(xué)性質(zhì) 圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式： ①化學(xué)方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(綠色固體)。 ②化學(xué)方程式：2Cu＋SCu2S。 ③與氧化性酸 a．與濃硫酸共熱：Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O； b．與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 ④與鹽溶液反應(yīng)(寫離子方程式) a．與硝酸銀溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋； b．與FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。 2、氧化銅和氧化亞銅 名稱 氧化銅 氧化亞銅 顏色 黑色 磚紅色 與酸反應(yīng)(H＋) CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 與H2反應(yīng) CuO＋H2Cu＋H2O Cu2O＋H22Cu＋H2O 轉(zhuǎn)化關(guān)系 4CuO2Cu2O＋O2↑ 3、氫氧化銅 （1）物理性質(zhì)：藍(lán)色不溶于水的固體。 （2）化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用 4、CuSO45H2O CuSO45H2O為藍(lán)色晶體，俗稱藍(lán)礬、膽礬。無水CuSO4為白色粉末，遇水變藍(lán)色(生成CuSO45H2O)，可作為水的檢驗(yàn)依據(jù)。 【典型例題2】下表中，對(duì)陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關(guān)系的判斷都正確的是(　　) 選項(xiàng) 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ 判斷 A 銅綠的主要成分是堿式碳酸銅 可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠 Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)?；無 B 銅表面易形成致密的氧化膜 銅容器可以盛放濃硫酸 Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)?；? C 向硫酸銅溶液通入氨氣，有深藍(lán)色沉淀產(chǎn)生，過濾后灼燒濾渣，最后變成黑色固體 把銅絲放在酒精燈火焰上灼燒，銅絲表面變黑 Ⅰ對(duì)；Ⅱ?qū)Γ挥? D 藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是物理變化 硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑 Ⅰ錯(cuò)；Ⅱ?qū)?；無 【遷移訓(xùn)練2】【浙江省浙北名校聯(lián)盟學(xué)校xx年度高三第一學(xué)期期中聯(lián)考試卷】現(xiàn)有CuO和Fe2O3的混 合物a g，向其中加入1 molL-1的HNO3溶液200 mL恰好完全反應(yīng)，若將2a g該混合物用足量CO還原， 充分反應(yīng)后剩余固體質(zhì)量為 A．（2a-1.6）g B．2（a-1.6）g C．（a-1.6）g D．3.2 g 考點(diǎn)詳析： 考點(diǎn)一：鐵的變價(jià)及Fe2+、Fe3+的性質(zhì)、檢驗(yàn) 1、 鐵與硝酸反應(yīng) 一是明確哪種物質(zhì)過量，二是根據(jù)兩種物質(zhì)的量分析討論判斷，根據(jù)反應(yīng)方程式： HNO3過量：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O， Fe過量時(shí)：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2， 兩者相加得總方程式：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，可以用數(shù)軸表示： 解題時(shí)需注意量的范圍。 即：①≤，產(chǎn)物僅有Fe(NO3)3，HNO3可能有剩余； ②≥，產(chǎn)物僅有Fe(NO3)2，F(xiàn)e可能有剩余； ③<<，產(chǎn)物為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，F(xiàn)e和HNO3都反應(yīng)完全。 2、＋2、＋3價(jià)鐵的化學(xué)性質(zhì) （1）Fe2＋的氧化性和還原性 Fe2＋處于鐵的中間價(jià)態(tài)，既有氧化性，又有還原性。在中學(xué)階段接觸Fe2＋的氧化還原反應(yīng)中其主要表現(xiàn)還原性，如：Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表現(xiàn)還原性。 （2）Fe3＋的氧化性 Fe3＋處于鐵的高價(jià)態(tài)，表現(xiàn)較強(qiáng)的氧化性，如：它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。 （3）Fe2＋與Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化 用離子方程式實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化：Fe2＋Fe3＋ ①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－； ②3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑； ③2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋； ④Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。 3、+2鐵和+3價(jià)鐵的檢驗(yàn) （1）溶液顏色 含有Fe2＋的溶液顯淺綠色 含有Fe3＋的溶液顯黃色 （2）用KSCN溶液和氯水 ①流程： 溶液 ②有關(guān)反應(yīng)：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(血紅色) 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ （3）用NaOH溶液 ①流程： 溶液 ②有關(guān)反應(yīng)：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(紅褐色沉淀) Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 【典型例題3】3．在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH的稀溶液中加入足量Na2O2固體，充分作用后，再加入過量稀鹽酸，完全反應(yīng)，則離子數(shù)目沒有變化的是 (　　) A．Fe3＋、Al3＋ B．Al3＋ C．Fe2＋、NH D．Fe3＋ 【遷移訓(xùn)練3【河北省正定中學(xué)xx年高三第五次月考試題】鐵和氧化鐵的混合物共a mol，加鹽酸后固體全部溶解，共收集到b mol氫氣，且向反應(yīng)后的溶液中加入KSCN溶液不顯紅色，則原混合物中單質(zhì)鐵的物質(zhì)的量為 （ ） A．(a+b) mol B．(a-b) mol C．(a-b)mol D．(a+b) mol 考點(diǎn)二：鐵三角及應(yīng)用 1、“鐵三角”轉(zhuǎn)化關(guān)系 （1）一般是指Zn .Al .CO. H2. 等還原劑。 FeCl2+Zn=ZnCl2+Fe 3FeCl2+2Al=2AlCl3+3Fe FeO+COFe+CO2 FeO+H2Fe+H2O （2）是指H+. S. I2. Cu2+. Fe3+.等氧化劑。 Fe+2H+=Fe2++H2↑ Fe+SFeS Fe+I2FeI2 Fe+Cu2+=Fe2++Cu Fe+2Fe3+=3Fe2+ （3）（5）是指Cl2. Br2. O2. HNO3. KMnO4等氧化劑。 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- 2Fe2++Br2=2Fe3++2Br- 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Fe2++4H++NO3-=3Fe3++NO↑+2H2O 5Fe2++MnO4-+8H+=Mn2++5Fe3++4H2O （4）一般是指Fe. Cu. HI. H2S.等還原劑. 2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+ Fe3++Fe=3Fe2+ 2Fe3++2I-=2Fe2++I2↓ 2Fe3++H2S=2Fe2++S↓+2H+ （5）是指Cl2. Br2. O2. HNO3. KMnO4等氧化劑。 2Fe+3Cl22FeCl3 2Fe3++Br2==2FeBr3 Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 4Fe+3O2(純) 2Fe2O3 （6）是指Zn. Al. CO. H2. 等還原劑。 2Fe3++3Zn(足)=3Zn2+2Fe Fe3++Al=Al3++Fe Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe Fe2O3+3CO2Fe+3CO2 Fe2O3+3H22Fe+3H2O 2、“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用舉例 （1）判斷離子共存 ①Fe2＋、Fe3＋均水解，與HCO、AlO、CO等因水解相互促進(jìn)，在溶液中不能大量共存。 ②Fe3＋與S2－、I－、HS－、SO，F(xiàn)e2＋與NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)在溶液中因發(fā)生氧化還原反應(yīng)不能大量共存。 （2）鹽溶液的配制與保存 ①Fe2＋的鹽溶液：加少量鐵粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相應(yīng)的酸，防止Fe2＋水解。 ②Fe3＋的鹽溶液：加少量相應(yīng)的酸防止Fe3＋水解。 【典型例題4】A、B、C是所學(xué)過的三種單質(zhì)，A、B、C及其他物質(zhì)之間的反應(yīng)關(guān)系如圖所示，其中B、 D、E、F的水溶液呈酸性。若D＋C→E＋F且常溫下只有B為氣態(tài)，則A、B、C分別為 (　　) A．Fe、Cl2、Cu B．Fe、Cl2、H2 C．Cu、Cl2、Fe D．Fe、Cl2、Mg 【遷移訓(xùn)練5】向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300 mL 1 mol/L的HCl溶液，恰好使混合物完全溶解， 所得溶液中加入KSCN溶液后無紅色出現(xiàn)，若用過量的CO在高溫下還原相同質(zhì)量的此混合物，固體的質(zhì) 量減少了 (　　) A．6.4 g B．4.8 g C．2.4 g D．1.6 g 考點(diǎn)三：Fe(OH)2的制備 Fe(OH)2的制備與實(shí)驗(yàn)條件的控制 要制備氫氧化亞鐵，并使氫氧化亞鐵長(zhǎng)時(shí)間保持白色沉淀的狀態(tài)。一是要減少溶液中氧氣的含量，防止溶液與空氣的接觸；二是要防止溶液中出現(xiàn)三價(jià)鐵離子。既要除去三價(jià)鐵離子，又不引入新的雜質(zhì)，一般選用鐵粉來還原三價(jià)鐵離子。實(shí)驗(yàn)中一般采用新制的硫酸亞鐵與NaOH溶液反應(yīng)來制取Fe(OH)2沉淀。下面我們來探究其他制備氫氧化亞鐵的方法。 【典型例題5】下面三種方法均可制得Fe(OH)2白色沉淀。 方法一：用不含F(xiàn)e3+的FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。 （1）用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時(shí)還需要加入 。 （2）除去蒸餾水中溶解的O2常采用 的方法。 （3）生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用長(zhǎng)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 方法二：在如右圖所示的裝置中，用NaOH溶液、鐵屑、稀H2SO4等試劑制備。 （1）在試管Ⅰ里加入的試劑是 。 （2）在試管Ⅱ里加入的試劑是 。 （3）為了制得Fe(OH)2白色沉淀，在試管Ⅰ和Ⅱ中加入試劑，打開止水夾， 塞緊塞子后的實(shí)驗(yàn)步驟是 。 （4）這樣生成的Fe(OH)2沉淀能較長(zhǎng)時(shí)間保持白色， 理由是 。 方法三：利用電解實(shí)驗(yàn)可以制得純凈的Fe(OH)2白色沉淀，如右圖所示，已知兩電極的材料分別為石墨和鐵。 （1）a電極的材料應(yīng)為 ，電極反應(yīng)式為 。 （2）電解液c可以是 （填編號(hào)）。 A．純水 B．NaCl溶液 C．NaOH溶液 D．CuCl2溶液 （3）d為苯，其作用是 ，在加入苯之前對(duì)電解液c 應(yīng)作何簡(jiǎn)單處理？ 。 （4）為了在較短時(shí)間內(nèi)看到白色沉淀，可采取的措施是 （填編號(hào)）。 A．改用稀H2SO4作電解液 B．適當(dāng)增大電源的電壓 C．適當(dāng)減小兩極間的距離 D．適當(dāng)降低電解液的溫度 （5）若c用Na2SO4溶液，當(dāng)電解一段時(shí)間后看到白色Fe(OH)2沉淀，再反接電源電解，除了電極上看到氣泡外，另一明顯現(xiàn)象為 。 【遷移訓(xùn)練5】【浙江省效實(shí)中學(xué)xx年度高三模擬考試卷】暗紫色化合物A具有綠色、高電壓和高能量 的特點(diǎn)，近年來引起了電化學(xué)界的高度重視。在常溫和干燥的條件下，化合物A可以穩(wěn)定的存在，但它在 水溶液中不穩(wěn)定，一段時(shí)間后轉(zhuǎn)化為紅褐色沉淀，同時(shí)產(chǎn)生一種氣體單質(zhì)。某興趣小組的同學(xué)對(duì)化合物A 進(jìn)行組成分析，確定A中僅含有O、K、Fe三種元素。取3.96g化合物A的粉末溶于水，滴加足量的稀硫 酸，向反應(yīng)后的溶液中加入含有0.08mol KOH的溶液，恰好完全反應(yīng)。過濾，將洗滌后的沉淀充分灼燒， 得到紅棕色固體粉末1.60g；將所得濾液在一定條件下蒸發(fā)可得到一種純凈的不含結(jié)晶水的鹽10.44g。 （1）化合物A的化學(xué)式為 ▲ ；化合物A與H2O反應(yīng)的離子方程式為 ▲ 。 （2）化合物A還可作為一種“綠色高效多功能”水處理劑。原因是 ▲ 。 （3）化合物A的制備還可通過氧化法，試寫出在KOH存在條件下用次氯酸鉀氧化氫氧化鐵制備A的化學(xué)方程式 ▲ 。 （4）目前，人們針對(duì)化合物A的穩(wěn)定性進(jìn)行了大量的探索，并取得了一定的進(jìn)展。下列物質(zhì)中有可能提高化合物A水溶液穩(wěn)定性的是 ▲ A．亞硫酸鈉 B．KOH C．醋酸 D．Fe(NO3)3 （5）為研究溫度對(duì)化合物A水溶液穩(wěn)定性的影響，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案 ▲ 。 考點(diǎn)四：鐵、銅及其化合物之間轉(zhuǎn)化與推斷例析 1、 鐵、銅及其化合物之間轉(zhuǎn)化關(guān)系 2、推斷題眼 鐵和銅在推斷題中題眼較多，如顏色（Fe2O3、Fe(OH)3為紅棕色），特殊反應(yīng)（鐵的變價(jià)）等相關(guān)關(guān)系。 【典型例題6】A、B、C為中學(xué)常見單質(zhì)，其中一種為金屬，通常情況下，A為固體，B為黃綠色氣體，C為無色氣體。D、E、F、G、H、X均為化合物，其中X常溫下是無色氣體，其水溶液是一種強(qiáng)酸，E為黑色固體，H在常溫下為液體。它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(其中某些反應(yīng)條件和部分反應(yīng)物已略去)。 請(qǐng)回答下列問題： （1）寫出下列物質(zhì)的化學(xué)式：A__________、D__________、E__________、X_________。 （2）在反應(yīng)①～⑦中，不屬于氧化還原反應(yīng)的是__________(填編號(hào))。 （3）反應(yīng)④的離子方程式是_____________________________________________； （4）反應(yīng)⑦的化學(xué)方程式是_____________________________________________； 該反應(yīng)中每消耗0.3 mol的A，可轉(zhuǎn)移電子______mol。 （5）寫出D的溶液與小蘇打溶液反應(yīng)的離子方程式是________________________ _____________________________________________________________________。 （6）除去D溶液中混有的少量G的方法是_________________________________ _____________________________________________________________________。 （7）在D溶液中制備無水D固體的方法是__________________________________ _____________________________________________________________________。 【遷移訓(xùn)練6】【甘肅省河西五市普通高中xx屆高三第一次聯(lián)考】A—E是中學(xué)常見的5種化合物，A、B是氧化物，它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示。 則下列說法正確的是（ ） A．X與A反應(yīng)的化學(xué)方程式是： Al2O3 + 2Fe Fe2O3 + 2Al B．向D溶液中滴加KSCN溶液，產(chǎn)生血紅色沉淀 C．單質(zhì)Y在一定條件下能與水發(fā)生置換反應(yīng) D．由于化合物B和C均既能與酸反應(yīng)，又能與堿反應(yīng)，所以均是兩性化合物