高考化学一轮复习 专题3 从矿物到基础材料 1 第一单元 铁、铜的获取及应用教学案

第一单元 铁、铜的获取及应用
学习任务1 铁及其重要化合物的性质
一、铁元素及其原子结构
1．铁位于周期表中第4周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。

2．原子结构
Fe
二、单质铁
1.物理性质：
纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽，具有导电性、导热性和延展性，具有能被磁铁吸引的特性。

2.化学性质
(1)与非金属单质的反应 (2)与水蒸气的反应 3Fe ＋4H 2O(g)=====高温
Fe 3O 4＋4H 2 (3)与酸、盐的反应
3．用途：用量最大、用途最广泛的合金是铁合金——钢，可用于制造不锈钢、特种钢、钢板、钢管等。

三、铁的冶炼 1．铁元素的存在
铁元素在自然界主要以化合态的形式存在，常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe 3O 4)、赤铁矿(主要成分为Fe 2O 3)。

2．炼铁原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。

3．完成下列化学方程式
(1)一氧化碳的生成：C ＋O 2=====点燃CO 2、CO 2＋C=====△
2CO 。

(2)铁矿石被还原：Fe 2O 3＋3CO=====高温
2Fe ＋3CO 2。

(3)石灰石的作用：CaCO 3=====高温CaO ＋CO 2↑、CaO ＋SiO 2=====高温
CaSiO 3。

四、铁的氧化物
(1)铁位于元素周期表中第4周期第ⅧB 族。

( ) (2)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。

( )
(3)将一定量的铁、铜的混合物加入100 mL 0.1 mol·L －1
的FeCl 3溶液中，充分反应后，溶液中有固体剩余，则剩余的固体中一定含有铜，可能含有铁。

( )
(4)Fe 分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。

( ) (5)氢氧化铁与HI 溶液仅发生中和反应。

( ) 答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)× 2．将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。

(1)Fe 2O 3 a ．红褐色 (2)Fe(OH)2
B ．红棕色
(3)Fe(OH)3 c ．白色 (4)Fe 2＋
D ．棕黄色
(5)Fe 3＋ e ．浅绿色 A ．具有较强的还原性 B ．易被氧化成灰绿色， 最终变成红褐色 C ．制作红色油漆、涂料 D ．受热分解成红棕色 粉末
E ．具有较强的氧化性
答案：(1)－b －C (2)－c －B (3)－a －D (4)－e －A (5)－d －E
3．(双选)下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是( ) A ．过量的Fe 与Cl 2加热时发生反应
B ．Fe 与过量稀H 2SO 4反应后，再向其中加KNO 3
C ．Fe 与过量的S 加热时发生反应
D ．Fe 和Fe 2O 3的混合物溶于盐酸中
解析：选AB 。

Fe 与Cl 2反应只生成FeCl 3；Fe ――→过量稀H 2SO 4Fe 2＋――→H ＋
、NO －
3Fe 3＋
；Fe 与S 反应只生成FeS ；Fe 2O 3溶于盐酸生成Fe 3＋
，当混合物中Fe 不足时，溶液中仍有Fe 3＋
，当Fe 足量时，溶液中无Fe 3＋。

分析铁的化合物时的“两分清”
1．价态要分清
(1)要注意单质铁被不同氧化剂氧化时，产物不同。

(2)要注意不同价态的化合物所表现的不同的化学性质，如Fe 3＋以氧化性为主，Fe 2＋
以还原性为主。

2．颜色要分清
铁的化合物“五颜六色”，一定要记牢：Fe 2＋
溶液为浅绿色，Fe 3＋
溶液为棕黄色，Fe(SCN)3
溶液为血红色，Fe(OH)3胶体为红褐色，Fe(OH)2沉淀在空气中的颜色变化为白色→灰绿色→红褐色，Fe(OH)3沉淀为红褐色固体，Fe 2O 3为红棕色，Fe 3O 4、FeO 、FeS 均为黑色。

提升一 铁及其化合物的性质与计算 1．下列叙述正确的是( )
A ．Fe 与稀HNO 3、稀H 2SO 4反应均有气泡产生，说明Fe 与两种酸均发生置换反应
B ．足量的Fe 在Cl 2中燃烧生成FeCl 2和FeCl 3
C ．Fe 和Fe 2O 3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出
D ．Fe 2O 3――→HCl （aq ）FeCl 3(aq)――→△无水FeCl 3，在给定的条件下能实现转化
解析：选C 。

HNO 3具有强氧化性，与Fe 发生氧化还原反应，产生的气体为NO ，A 项错；铁与Cl 2反应无论量的多少产物都是FeCl 3，B 项错；Fe 2O 3溶解产生Fe 3＋
恰好将等物质的量的铁单质氧化，因而不能置换出H 2，C 项正确；FeCl 3溶液加热时易水解，D 项错。

2．(2020·营口质检)有一块铁的氧化物样品，用140 mL 5.0 mol ·L
－1
盐酸恰好将其
完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl 2，恰好使其中的Fe 2＋
全部转变为Fe 3＋
，则该样品可能的化学式为( )
A ．Fe 2O 3
B ．Fe 3O 4
C ．Fe 4O 5
D ．Fe 5O 7
解析：选D 。

根据2Fe 2＋
＋Cl 2===2Fe 3＋
＋2Cl －
可知，铁的氧化物样品用盐酸溶解后所得溶液中n (Fe 2＋
)＝0.025 mol ×2＝0.05 mol ，根据电荷守恒得2n (Fe 2＋
)＋3n (Fe 3＋
)＝n (Cl －
)，则n (Fe 3＋
)＝0.2 mol ，故 n (Fe 2＋
)∶n (Fe 3＋
)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe 2O 3，即Fe 5O 7。

确定铁的氧化物组成的基本方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m ∶n ， 则氧化物中n (Fe)∶n (O)＝
m 56∶n
16
＝a ∶b ，
若a ∶b ＝1∶1，则铁的氧化物为FeO ； 若a ∶b ＝2∶3，则铁的氧化物为Fe 2O 3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物为Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3的物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。

提升二有关铁及其化合物的实验探究
3．下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( )
4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，过量的铁粉再与Fe(NO3)3发生反应：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液不会变为血红色，实验现象错误，故A不正确。

B.铜粉与Fe2(SO4)3溶液发生反应：Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4，实验现象为溶液变蓝色，但是没有黑色固体出现，该实验能说明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强，不能说明金属铁比铜活泼，因为铁没有置换出铜单质，故B不正确。

C.Fe3＋的氧化性比Cu2＋的氧化性强，Fe先与Fe3＋反应生成Fe2＋，再与Cu2＋反应生成单质Cu。

固体一定含Cu，可能含Fe；溶液中一定含Fe2＋，可能含Cu2＋，故C不正确。

D.纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故D正确。

4．用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。

(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入__________。

(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。

(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。

这样操作的理由是__________________________________ ________________________________________________________________________。

(4)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。

解析：(1)Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加Fe 粉防止Fe2＋被氧化。

(2)气体的溶解度随温度升高而降低，所以煮沸后的水中溶解的O2较少。

(4)因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。

因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。

①、②原理相同，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；③的原理为铁做阳极产生Fe2＋，与电解水产生的OH－结合生成 Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间观察到白色沉淀。

答案：(1)稀硫酸、铁屑
(2)煮沸
(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
(4)①②③⑤
制备Fe(OH)2的关键与方法
由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。

制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。

(1)成功关键
①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；
②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。

(2)制备Fe(OH)2时常采用的方法
①采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2＋易被空气中的氧气氧化成Fe3＋)；
②将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；
③将碱直接加到亚铁盐溶液的底部[使生成的Fe(OH)2与空气隔离]；
④在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。

学习任务2 Fe2＋和Fe3＋的性质及其检验方法
1．Fe2＋、Fe3＋的性质及相互转化
(1)Fe2＋的氧化性和还原性
Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。

在中学阶段接触Fe2＋的氧化还原反应中其主要表现还原性，如Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO－3(H＋)等均表现还原性。

Fe(OH)2是弱碱，含Fe 2＋
的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。

配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe 2＋
的水解，加少量铁粉防止Fe 2＋
被氧化。

(3)Fe 3＋的氧化性
Fe 3＋
处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如它能氧化Fe 、Cu 、HI 、H 2S 等。

(4)Fe 3＋易水解
Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe 3＋
极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。

①利用Fe 3＋
易水解的性质，实验室可将FeCl 3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式为FeCl 3＋3H 2O=====△
Fe(OH)3(胶体)＋3HCl 。

②利用Fe 3＋易水解的性质，工业上常用调节pH 的方法除去溶液中的铁离子。

③利用Fe 3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。

④Fe 3＋
与HCO －
3、AlO －
2、CO 2－
3、ClO －
等水解呈碱性的离子不能大量共存。

(5)Fe 2＋
与Fe 3＋
的相互转化 用离子方程式表示下列转化：
Fe 2＋
①Cl 2、②NO －
3（H ＋
）③Fe 、④Cu
Fe 3＋
①2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl －
；
②3Fe 2＋
＋4H ＋
＋NO －
3===3Fe 3＋
＋2H 2O ＋NO↑； ③2Fe 3＋
＋Fe===3Fe 2＋
； ④Cu ＋2Fe 3＋
===Cu 2＋
＋2Fe 2＋。

2．Fe 2＋
、Fe 3＋的检验 (1)Fe 2＋的检验
①取少量被检验的溶液，滴加KSCN 溶液，无现象，再通入Cl 2，若变成血红色溶液，说明有Fe 2＋
存在(验证时不能先通氯气)。

反应方程式：2Fe 2＋
＋Cl 2===2Fe 3＋
＋2Cl －
，Fe 3＋
＋3SCN －
===Fe(SCN)3(血红色)。

②取少量被检验的溶液，加入NaOH 溶液，产生白色絮状沉淀，白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe 2＋
存在。

反应方程式：Fe 2＋
＋2OH －
===Fe(OH)2↓(白色沉淀)， 4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3(红褐色沉淀)。

①取出少量被检验的溶液，加入KSCN溶液，溶液呈血红色，证明有Fe3＋存在。

反应方程式：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血红色)。

②取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在。

反应方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)。

1．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是________。

解析：③CuSO4与FeCl3不反应；④生成AgCl白色沉淀，与Fe3＋无关。

答案：③④
2．检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁，可使用的试剂是( )
A．NaOH B．KMnO4
C．KSCN D．
解析：选B。

A.若加入NaOH，硫酸亚铁发生反应产生的白色Fe(OH)2会被硫酸铁发生反应产生的红褐色的Fe(OH)3遮挡，不容易观察到，因此不能检验，错误。

B.KMnO4有氧化性，硫酸亚铁有还原性，会发生氧化还原反应，使KMnO4的紫色褪去，而硫酸铁不能与KMnO4发生反应，因此可以作为检验试剂，正确。

C.KSCN与硫酸铁会发生反应，使溶液变血红色，而硫酸亚铁不能反应，因此无论硫酸亚铁是否存在，溶液都变血红色，因此无法检验，错误。

D.苯酚与硫酸铁溶液发生显色反应，使溶液变为紫色，而与硫酸亚铁不能发生反应，无论硫酸亚铁是否存在，溶液都变紫色，所以不能作为检验试剂，错误。

检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项
(1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水可以氧化SCN－)。

(2)当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。

(3)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。

(4)检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法
①检验Fe2＋最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K3[Fe(CN)6]：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色)。

②检验Fe 3＋
也可用苯酚(C 6H 5OH)，在FeCl 3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。

提升一 Fe 2＋
、Fe 3＋
的性质及相互转化
1．在含有Fe 3＋
、Fe 2＋
、Al 3＋
、NH ＋
4的稀溶液中加入足量Na 2O 2固体，充分作用后，再加入过量稀盐酸，完全反应，则离子数目没有变化的是( )
A ．Fe 3＋
、Al 3＋ B ．Al 3＋
C ．Fe 2＋
、NH ＋
4
D ．Fe 3＋
解析：选B 。

2Na 2O 2＋2H 2O===4NaOH ＋O 2↑，Fe 2＋
转变为Fe 3＋
，Fe 3＋转变为Fe(OH)3沉淀析出，Al 3＋
转变为AlO －
2，NH ＋
4转变为NH 3，NH ＋
4减少。

没有过滤，再加入过量稀盐酸，Fe(OH)3沉淀转变为Fe 3＋
，所以Fe 2＋
减少，Fe 3＋
增多，AlO －
2再转变为Al 3＋
，几乎不变。

2．下列除杂的操作不正确的是( )
A ．MgCl 2溶液中混有少量FeCl 3：加入足量MgO 充分反应后过滤
B ．FeCl 2溶液中混有少量FeCl 3：加入过量铁粉充分反应后过滤
C ．CuCl 2溶液中混有少量FeCl 3：加入NaOH 溶液充分反应后过滤
D ．CuCl 2溶液中混有少量FeCl 2：先加入H 2O 2将Fe 2＋
氧化成Fe 3＋
，再加入CuO 充分反应后过滤
解析：选C 。

FeCl 3溶液中存在水解平衡：FeCl 3＋3H 2O
Fe(OH)3＋3HCl ，加入MgO 与
H ＋
反应，上述平衡右移，使Fe 3＋
转化成Fe(OH)3而除去，A 正确；加入过量铁粉，FeCl 3与Fe 反应生成FeCl 2而达到除杂的目的，B 正确；先用H 2O 2将Fe 2＋
氧化成Fe 3＋
，再利用FeCl 3的水解，加入CuO 与H ＋
反应，将Fe 3＋
转化成Fe(OH)3而除去，D 正确；C 项中加入NaOH 溶液，Cu 2＋
、Fe 3＋
均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求。

提升二 Fe 2＋
、Fe 3＋
的检验
3．下列离子的检验方法合理的是( )
A ．向某溶液中滴入KSCN 溶液，溶液呈血红色，说明原溶液中不含Fe 2＋
B ．向某溶液中通入Cl 2，然后再加入KSCN 溶液，溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe
2
＋
C ．向某溶液中加入NaOH 溶液，得红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe 3＋
D ．向某溶液中加入NaOH 溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液
中只含有Fe 2＋，不含有Mg 2＋
解析：选C 。

A.原溶液――→KSCN 呈血红色，说明含Fe 3＋，无法判断是否含有Fe 2＋
；B.原溶液――→Cl 2 ――→KSCN 呈血红色，说明反应后溶液中含Fe 3＋
，但Cl 2有氧化性，无法判断原溶液中
是含有Fe 2＋还是含有Fe 3＋；C.原溶液――→NaOH 红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe 3＋
；D.原溶液――→NaOH 白色沉淀―→红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe 2＋，但由于红褐色的掩盖，无法判断是否含有Mg 2＋。

4．工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS 2)冶炼铜的主要流程如下： (1)气体A 中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。

a ．浓H 2SO 4 b ．稀HNO 3 c ．NaOH 溶液
d ．氨水
(2)用稀H 2SO 4浸泡熔渣B ，取少量所得溶液，滴加KSCN 溶液后呈血红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在
Fe
2＋
的方法是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(注明试剂、现象)。

解析：(1)冰铜(m Cu 2S ·n FeS)加入石英砂并通入空气焙烧生成泡铜(Cu 2O 、Cu)、熔渣和SO 2气体(A)。

SO 2是一种酸性氧化物，可用NaOH 溶液或氨水吸收。

(2)溶液中滴加KSCN 溶液呈血红色，说明含有Fe 3＋。

可利用Fe 2＋
的还原性来检验溶液中是否存在Fe 2＋
，加入酸性KMnO 4溶液，酸性KMnO 4溶液褪色，说明还存在Fe 2＋。

答案：(1)cd (2)Fe 3＋
另取少量溶液，滴加酸性KMnO 4溶液，酸性KMnO 4溶液褪色，说明还存在Fe
2＋
1.含Fe 3＋
、Fe 2＋
的混合溶液中Fe 3＋
、Fe 2＋
的检验 （1）Fe 3＋的检验 混合溶液
――→滴加KSCN 溶液溶液变血红色，说明含有Fe 3＋
混合溶液――→淀粉­KI试纸试纸变蓝
色，说明含有Fe 3＋
(2)Fe 2＋
的检验
混合溶液――→滴加酸性KMnO 4溶液KMnO 4溶液紫红色褪去，说明含有Fe 2＋
混合溶液
――→滴加溴水溴水褪色，说明含有Fe 2＋
2．Fe 2＋、Fe 3＋
性质的应用 (1)判断离子共存
①Fe 3＋
与I －
、S 2－
、SO 2－
3因发生氧化还原反应而不能大量共存。

②Fe 2＋与ClO －、MnO －4、NO －3(H ＋)等离子因发生氧化还原反应而不能大量共存。

(2)盐溶液的配制与保存
①Fe 2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe 2＋被氧化；加少量相应的酸，抑制Fe 2＋水解。

②Fe 3＋的盐溶液：加少量相应的酸抑制Fe 3＋水解。

学习任务3 铜及其化合物的性质
1．单质铜
(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。

(2)化学性质
写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式：
①2Cu ＋O 2＋CO 2＋H 2O===Cu 2(OH)2CO 3(绿色固体)。

②2Cu ＋S=====△Cu 2S 。

③与氧化性酸反应
a ．与浓硫酸共热的化学方程式：Cu ＋2H 2SO 4(浓)=====△CuSO 4＋SO 2↑＋2H 2O ；
b ．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu ＋8H ＋＋2NO －3===3Cu 2＋＋2NO↑＋4H 2O 。

④与盐溶液反应(写离子方程式)
a ．与硝酸银溶液：Cu ＋2Ag ＋===2Ag ＋Cu 2＋；
b ．与FeCl 3溶液：Cu ＋2Fe 3＋===2Fe 2＋＋Cu 2＋。

2．氧化铜和氧化亚铜
(1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。

(2)化学性质及应用
4．CuSO 4·5H 2O
CuSO 4·5H 2O 为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。

无水CuSO 4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO 4·5H 2O)，可作为检验水的依据。

1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

(1)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物。

( )
(2)过量铜与浓硝酸反应，产生的气体中有NO 2、NO 和H 2。

( )
(3)CuO 是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2。

( )
(4)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈。

( )
(5)将CuCl 2溶液在蒸发皿中加热蒸干，制得无水CuCl 2固体。

( )
(6)(2018·高考江苏卷)Cu 与FeCl 3溶液反应可生成CuCl 2。

( )
答案：(1)× (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√
2．为了比较铁和铜的金属活动性强弱，某化学研究小组的同学设计了如下方案，并将实验结果记录如下： 方案 现象或产物 ①将铁片置于CuSO 4溶液中
铁片上有亮红色物质析出 ②将铁丝和铜丝分别在氯气中燃烧
产物分别为FeCl 3和CuCl 2
续 表
方案
现象或产物 ③将铁片和铜片分别放入热的浓硫酸中
产物分别为Fe 2(SO 4)3和CuSO 4 ④将铁片和铜片分别放入稀硫酸中
铁片上有气泡逸出，铜片上没有气泡逸出 ⑤将铁片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯
中，并用导线连接
铁片逐渐溶解，铜片上有气泡逸出
能根据上述现象或产物证明铁的金属活动性比铜强的方案一共有( )
A ．2种
B ．3种
C ．4种
D ．5种 解析：选B 。

①铁能置换出铜，可证明铁比铜活泼；④铁能置换出稀硫酸中的氢，而铜不能，可证明铁比铜活泼；⑤铁、铜、稀硫酸形成原电池，铁做负极，铜做正极，可证明铁比铜活泼，共有3种方案符合题意，选项B 正确。

(1)通常利用反应：2Cu ＋O 2=====△2CuO 除去混合气体中的少量O 2或用于测定混合气体中
O 2的含量。

(2)无水CuSO4常用作水的检验剂；由于其吸水效率低，一般不用作干燥剂。

(3)铜可在O2和H＋共存环境中逐渐溶解，如2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。

(4)溶液中的Cu2＋常为蓝色(浓CuCl2溶液为蓝绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2＋的判定依据，如CuSO
4溶液呈蓝色。

(5)Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，这是鉴定Cu2＋的原理之一。

提升一铜及其化合物的性质
1．现有下列五个转化，其中不能通过一步反应实现的是( )
①SiO2―→Na2SiO3
②CuSO4―→CuCl2
③SiO2―→H2SiO3
④CuO―→Cu(OH)2
⑤Na2O2―→Na2SO4
A．①②B．③④
C．②③④D．②③④⑤
解析：选B。

①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；②CuSO4＋BaCl2===BaSO4↓＋CuCl2；③SiO2不溶于水，不能一步生成H2SiO3；④CuO不溶于水，不能一步生成Cu(OH)2；⑤Na2O2＋SO2===Na2SO4。

2．(双选)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是( )
223
器表面的铜绿Cu2(OH)2CO3，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B错误；硫酸铜与氨水生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C正确；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末，有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作
消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。

提升二铜及其化合物的制备
3．孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。

某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：
(1)反应①能观察到的现象是________________________________________________
________________________________________________________________________，有关反应的化学方程式为____________________________________________
________________________________________________________________________。

(2)反应②加入的金属可能是________，有关反应的离子方程式为________________________________________________________________________。

(3)操作a可能的方法是________，欲除掉的杂质为________________________；要从操作a所得到的溶液中得到溶质的晶体，需要进行的操作是________________________________________________________________________。

解析：(1)孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，且有气泡产生；反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。

(2)～(3)经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有CuSO4，加入的金属粉末能将Cu2＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等；要从滤液中得到CuSO4晶体，需进行加热浓缩、冷却结晶等操作。

答案：(1)固体逐渐消失，溶液由无色变为蓝色，有气泡产生
Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
(2)铁粉Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(答案合理即可)
(3)过滤难溶于水和稀硫酸的杂质加热浓缩、冷却结晶
4．某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制CuO，其设计的实验过程为
(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是________。

A．灼烧过程中部分氧化铜被还原
B．灼烧不充分铜未被完全氧化
C．氧化铜在加热过程中分解生成铜
D．该条件下铜无法被氧气氧化
(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优
点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。

(3)有同学指出，由CuSO 4溶液到生成CuO 少了一个环节，即应先生成Cu(OH)2沉淀，过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuO 。

以下说法不可能成为减少该环节的理由的是________。

A ．CuO 比Cu(OH)2颗粒粗大，更易于过滤从溶液中分离
B ．Cu(OH)2分解温度较低，加热其浊液即可使其分解
C ．干态下分解Cu(OH)2，温度难以控制，可能因温度过高导致CuO 进一步分解生成Cu 2O
D ．过滤分离出的CuO 不需洗涤就已非常纯净
答案：(1)AB (2)耗酸少，无污染性气体SO 2产生 (3)D
铜的冶炼“三方法”
(1)湿法炼铜：Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu 。

(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
2CuFeS 2＋4O 2=====800 ℃Cu 2S ＋3SO 2＋2FeO(炉渣)
2Cu 2S ＋3O 2=====1 200 ℃2Cu 2O ＋2SO 2
2Cu 2O ＋Cu 2S =====1 200 ℃6Cu ＋SO 2↑
粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag 、Zn 、Fe 、Au 等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。

电解精炼铜的原理是用粗铜做阳极，失电子变为Cu 2＋
，用纯铜棒做阴极即可得到精铜。

(3)生物炼铜：“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。

生物炼铜的优点：①成本低；②污染小；③反应条件简单；④含量(品位)很低的矿石也可以被利用。

1．(2017·高考江苏卷)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。

碱式氯化铜有多种制备方法：
(1)方法1: 45～50 ℃时，向CuCl 悬浊液中持续通入空气得到Cu 2 (OH)2 Cl 2·3H 2O, 该反应的化学方程式为_______________________________________________________。

(2)方法2: 先制得CuCl 2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。

Cu 与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl 2，Fe 3＋
对该反
应有催化作用，其催化原理如图所示。

M′的化学式为________________。

解析：(1)在H 2O 存在的条件下，CuCl 能被空气中的O 2氧化生成Cu 2(OH)2Cl 2·3H 2O ，根据得失电子守恒配平反应的化学方程式。

(2)由题图知，O 2氧化M′生成M ，根据题意“Fe 3＋对该反应有催化作用”，则M′为Fe 2＋。

答案：(1)4CuCl ＋O 2＋8H 2O =====45～50 ℃2Cu 2(OH)2Cl 2·3H 2O (2)Fe 2＋
2．(2016·高考全国卷Ⅱ)某班同学用如下实验探究Fe 2＋、Fe 3＋的性质。

回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol/L 的溶液。

在FeCl 2溶液中需加入少量铁屑，其目的是__________________________________________________。

(2)甲组同学取2 mL FeCl 2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN 溶液，溶液变红，说明Cl 2可将Fe 2＋氧化。

FeCl 2溶液与氯水反应的离子方程式为___________________________
________________________。

(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl 2溶液中先加入0.5 mL 煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN 溶液，溶液变红，煤油的作用是________________________。

(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol/L KI 溶液，加入6 mL 0.1 mol/L FeCl 3溶液混合。

分别取2 mL 此溶液于3支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1 mL CCl 4充分振荡、静置，CCl 4层显紫色；
②第二支试管中加入1滴K 3[Fe(CN)6] 溶液，生成蓝色沉淀；
③第三支试管中加入1滴KSCN 溶液，溶液变红。

实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I －过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________________。

解析：(1)Fe 2＋具有还原性，FeCl 2溶液易被氧化而变质，配制FeCl 2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe 2＋被氧化。

(2)溶液变红，说明有Fe 3＋生成，则FeCl 2溶液与氯水反应生成FeCl 3，离子方程式为2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl －。

(3)甲组实验中，FeCl 2易被空气中的O 2氧化，会生成FeCl 3，因此实验不够严谨。

加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。

(4)实验②中K 3[Fe(CN)6]溶液的作用是检验Fe 2＋。

根据实验①，CCl 4层显紫色，说明有I 2生成，根据实验②，生成蓝色沉淀，说明有Fe
2＋生成，根据实验③，溶液变红，说明有Fe 3＋剩余，I －过量的情况下，溶液中仍含有Fe 3＋，
由此说明该反应为可逆反应。

答案：(1)防止Fe2＋被氧化
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
(4)Fe2＋Fe3＋可逆反应
3．(2019·高考全国卷Ⅰ)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·x H2O]是一种重要铁盐。

为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下：回答下列问题：
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是________________。

(2)步骤②需要加热的目的是________________，温度保持80～95 ℃，采用的合适加热方式是________。

铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为________(填标号)。

(3)步骤③中选用足量的H2O2，理由是___________________________________
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。

分批加入H2O2，同时为了________________，溶液要保持pH小于0.5。

(4)步骤⑤的具体实验操作有______________________________________，
经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。

(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。

硫酸铁铵晶体的化学式为______________。

解析：(1)除去铁屑表面油污的方法是用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。

(2)铁与稀硫酸反应时加热，可提高反应速率。

温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于控制。

含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有硫化氢生成。

氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能与碱溶液反应，硫化氢在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C装置倒置漏斗能防倒吸。

故宜选择C装置吸收硫化氢。

(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋，发生反应为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，从生成物看，又不引入杂质。

铁离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反应生成氢氧化铁。

(4)步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。

(5)失重5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2·x H2O，由题意。