1、1第 10 讲 铁、铜的获取及应用考纲要求 1.了解铁、铜及其重要化合物的主要性质和重要应用。2.认识化学在金属矿物等自然资源综合利用和实现物质间转化等方面的实际应用。3.了解金属材料在生产和生活中的重要应用。考点一 铁及其重要化合物的性质1.铁铁位于元素周期表中第 4 周期族，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。(1)结构(2)铁的物理性质银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。(3)铁的化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为2 价和3 价。按要求书写下列反应的方程式：Fe 与 Cl2、S 反应的化学方程式：2Fe3Cl 2
2、 2FeCl3；= = = = =点 燃 FeS FeS。= = = = = Fe 与水蒸气的反应：3Fe4H 2O(g) Fe3O44H 2。= = = = =高 温 与氧化性酸(如 HNO3)的反应(写离子方程式)。2Fe 与过量稀 HNO3的反应：FeNO 4H =Fe3 NO2H 2O。 3Fe 与少量稀 HNO3的反应：3Fe2NO 8H =3Fe2 2NO4H 2O。 3Fe 与 FeCl3溶液的反应(写离子方程式)：Fe2Fe 3 =3Fe2 。2.铁的氧化物化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4俗名 铁红 磁性氧化铁颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性)溶解性 难溶
3、于水 难溶于水 难溶于水铁的化合价 2 3 2，3稳定性 不稳定 稳定 稳定与 H 反应的离子方程式FeO2H =Fe2 H2OFe2O36H =2Fe3 3H2OFe3O48H =Fe2 2Fe3 4H 2O3.铁的氢氧化物(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成 Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为 4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)3。(2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe 2O3xH2O)，受热易分解，方程式为 2Fe(OH)3 Fe2O33H 2O；制取 Fe(OH)3用可溶性铁盐=
4、 = = = = 与碱反应，离子方程式：Fe 3 3OH =Fe(OH)3。4.亚铁盐(1)Fe2 的氧化性和还原性含有 Fe2 的溶液呈浅绿色，Fe 2 处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如：遇 Br2、Cl 2、H 2O2、NO (H )等均表现为还原性。 3Fe2 的酸性溶液与 H2O2反应的离子方程式：2Fe 2 H 2O22H =2Fe3 2H 2O。(2)可水解Fe(OH)2是弱碱，含 Fe2 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 Fe2 的水解，加少量铁屑防止 Fe2 被氧化。5.铁盐的性质及应用(1)氧化性：含有 Fe3 的
5、溶液呈棕黄色，Fe 3 处于铁的高价态，遇 Fe、Cu、HI、H 2S 等均表现为氧化性。3Fe 3 与 S2 、I 、HS 、SO 等具有较强还原性的离子不能大量共存。23Fe 3 可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为 2Fe3 Cu= =Cu2 2Fe 2 。(2)易水解：Fe(OH) 3是很弱的碱，且溶度积很小，因而 Fe3 极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。利用 Fe3 易水解的性质，实验室可用 FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl 33H 2O Fe(OH)3(胶体)3HCl。= = = = = 利用 Fe3 易水解的性质，工业上常用调节 pH
6、 方法除去溶液中的铁离子。利用 Fe3 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。Fe 3 与 HCO 、AlO 、CO 、ClO 等水解呈碱性的离子不能大量共存。 3 2 23(1)铁位于元素周期表中第 4 周期B 族( )(2)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在( )(3)Fe 在足量 Cl2中燃烧生成 FeCl3，在少量 Cl2中燃烧生成 FeCl2( )(4)Fe 分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物( )(5)Fe3O4中 Fe 的化合价有2 价和3 价，因而 Fe3O4是 FeO 与 Fe2O3的混合物( )(
7、6)FeCl3可与铜发生置换反应( )答案 (1) (2) (3) (4) (5) (6)1.铁有2、3 价两种价态，单质铁与_(填下列编号，下同)反应时只生成3 价铁；与_反应时只生成2 价铁；与_反应时既生成2 价铁也生成3 价铁。所选试剂：Cl 2 O 2 H 2O(g) S 盐酸 稀硝酸(足量) 稀硫酸 CuSO 4溶液 FeCl 3溶液答案 2.FeCl3、FeCl 2和 Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？用化学方程式举例说明。答案 都可以。2Fe3Cl 2 2FeCl3；= = = = =点 燃 2FeCl3Fe= =3FeCl2；4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(
8、OH)3。题组一 铁及其化合物的性质及应用41.(2018南通三模)下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是( )A.工业上在高温下用 C 还原含 Fe2O3的铁矿石炼铁B.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到 Fe3O4C.工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸D.氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂答案 AD解析 常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化现象，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故 C 正确；氯化铁有氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质净水，故 D 错误。2.下列各组物质反应产生的气体分
9、别通入 FeSO4溶液中，能与 FeSO4发生反应的是( )A.Na2O2和 H2O B.Al 和 NaOH 溶液C.食盐和浓硫酸共热 D.铜片和浓硫酸共热答案 A解析 反应产生的气体分别通入 FeSO4溶液中，能与 FeSO4发生反应，说明气体具有氧化性，把硫酸亚铁氧化为硫酸铁。过氧化钠和水反应生成氧气，氧气能氧化硫酸亚铁生成硫酸铁，故 A 正确；铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气，氢气与硫酸亚铁不反应，故 B 错误；食盐和浓硫酸加热反应生成氯化氢气体，氯化氢气体不与硫酸亚铁发生反应，故 C 错误；铜和浓硫酸加热反应生成二氧化硫气体，二氧化硫具有还原性和氧化性，但氧化性弱于铁离子，不能和硫酸亚铁发
10、生反应，故 D 错误。题组二 用守恒思想判断物质的组成3.(2018武汉高三质检)铁的常见化合价有2 价和3 价。据研究，铁在浓 HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为 Fe8O11的化合物，它可以看作由 FeO 和 Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为( )A.FeO3Fe2O3 B.2FeO3Fe2O3C.FeO2Fe2O3 D.2FeOFe2O3答案 B解析 化合物 Fe8O11可以看作由 FeO 和 Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeOmFe2O3，则Error!解得 n2， m3，该化合物可以表示为 2FeO3Fe2O3。4.准确称取某种铁的氧化物 2.88g，
11、用足量的 CO 进行还原，将生成的 CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀 4.00g，则这种铁的氧化物为( )A.Fe3O4B.Fe2O3C.FeOD.以上都不是答案 C解析 4.00gCaCO 3沉淀的物质的量为 0.04mol，则 CO、CO 2的物质的量也为 0.04mol，增加5的氧元素为 0.04mol，质量为 0.04mol16gmol1 0.64g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64g，铁元素质量为 2.88g0.64g2.24g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为 0.04mol11，则这种铁的氧化物的化学式为 FeO。2.24g56gmol 15.有一块铁的“氧化
12、物”样品，用 140mL5.0molL1 盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收 0.025molCl2，恰好使其中的 Fe2 全部转变为 Fe3 ，则该样品可能的化学式为( )A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7答案 D解析 根据 2Fe2 Cl 2=2Fe3 2Cl ，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中 n(Fe2 )0.025mol20.05mol，根据电荷守恒得 2n(Fe2 )3 n(Fe3 ) n(Cl )，则n(Fe3 )0.2mol，故 n(Fe2 ) n(Fe3 )0.050.214，故该氧化物可表示为FeO2Fe2O3，即 Fe5O7。确定铁的
13、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) a b，m56 n16若 a b11，则铁的氧化物为 FeO；若 a b23，则铁的氧化物为 Fe2O3；若 a b34，则铁的氧化物是 Fe3O4或 FeO 与 Fe2O3按物质的量之比为 11 的混合物或FeO、Fe 2O3、Fe 3O4的混合物(其中 FeO、Fe 2O3物质的量之比为 11，Fe 3O4为任意值)。题组三 氢氧化亚铁制备方法的改进6.下列各图示中能较长时间看到 Fe(OH)2白色沉淀的是_(填序号)。答案 6解析 因为 Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的 Fe
14、(OH)3，即 4Fe(OH)2O 22H 2O=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。原理一样，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；的原理为铁作阳极产生 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；中加苯阻止了空气进入；由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。7.如下图所示，此装置可用来制取和观察 Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和 6molL1 的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：(1)B 中
15、盛有一定量的 NaOH 溶液，A 中应预先加入的药品是_。A 中反应的离子方程式是_。(2)实验开始时先将止水夹 a_(填“打开”或“关闭”)。(3)简述生成 Fe(OH)2的操作过程_。(4)实验完毕，打开 b 处止水夹，放入一部分空气，此时 B 瓶中发生的反应为_。答案 (1)铁屑 Fe2H =Fe2 H 2(2)打开(3)待 A 装置反应一段时间后关闭止水夹 a，产生的 H2将 FeSO4溶液压入 B 中进行反应(4)4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)3解析 Fe2H =Fe2 H 2，产生的 H2将 Fe2 压入 B 中，Fe 2 2OH =Fe(OH)2；因为 Fe(O
16、H)2在空气中很容易被氧化为红褐色的 Fe(OH)3，即发生 4Fe(OH)2O 22H 2O=4Fe(OH)3。防止 Fe(OH)2氧化的方法(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。(2)将盛有 NaOH 溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出 NaOH 溶液。(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如 H2、N 2、稀有气体等。(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。7(5)用 Fe 作阳极，石墨作阴极，电解 NaOH 溶液，利用新产生的 Fe2 与 OH 反应制取。考点二 “铁三角” 、Fe 2 和 Fe3 的检验1.“铁三角”的转化关系完成下列变化的离子方
17、程式，体会 Fe2 与 Fe3 转化条件。(1)将 H2S 气体通入 FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：H2S2Fe 3 =S2Fe 2 2H 。(2)将 FeCl3溶液滴入 KI-淀粉溶液，溶液变蓝：2I 2Fe 3 =I22Fe 2 。(3)FeCl3可溶解铁片：2Fe3 Fe= =3Fe2 。(4)FeSO4可使酸性 KMnO4溶液褪色：5Fe2 MnO 8H =5Fe3 Mn 2 4H 2O。 4(5)将 FeCl2溶液滴入 HNO3溶液中，有无色气体放出：3Fe2 NO 4H =3Fe3 NO2H 2O。 32.Fe2 、Fe 3 的检验方法(1)用 KSCN 溶液和氯水(2)用 Na
18、OH 溶液(3)含 Fe2 、Fe 3 的混合溶液中 Fe3 、Fe 2 的检验溶液变血红色，说明含有 Fe3 。混 合 溶 液 滴 加 KSCN溶 液 8KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有 Fe2 。混 合 溶 液 滴 加 酸 性 KMnO4溶 液(4)Fe2 的特征检验方法溶液 产生蓝色沉淀，说明溶液中含有 Fe2 ，3Fe 2 2Fe(CN) 6 K3FeCN6溶 液 3 =Fe3Fe(CN)62。(1)金属阳离子只有氧化性，不可能有还原性( )(2)氢氧化铁与 HI 溶液反应仅能发生中和反应( )(3)中性溶液中可能大量存在 Fe3 、Cl 、K 、SO ( )24(4)FeCl3溶液
19、与 KSCN 溶液反应的离子方程式为 Fe3 3SCN =Fe(SCN)3( )(5)用酸性 KMnO4溶液检验 FeCl3溶液中是否含有 FeCl2( )答案 (1) (2) (3) (4) (5)1.混合溶液中 Fe3 、Fe 2 除去的常用方法已知：化合物 Fe(OH)3 Fe(OH)2 Mg(OH)2 Cu(OH)2Ksp近似值 1039 1017 1011 1020(1)除去 Mg2 中混有的 Fe3 的方法向混合溶液中加入_、_、_中之一，与 Fe3 水解产生的 H反应，促进 Fe3 的水解，将 Fe3 转化为 Fe(OH)3沉淀除去。(2)除去 Mg2 中混有的 Fe2 的方法先
20、加入氧化剂(如_)将溶液中的 Fe2 氧化成 Fe3 ，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3 。(3)请设计实验方案：除去 CuCl2溶液中混有的少量 FeCl2。答案 (1)MgO MgCO 3 Mg(OH) 2 (2)H 2O2(3)先通入适量 Cl2(或加入 H2O2)，然后再按向混合溶液中加入足量 CuO或 CuCO3、Cu(OH)2、Cu 2(OH)2CO3中之一，充分反应后过滤。2.在一定量的稀 HNO3中慢慢加入铁粉，得到的 Fe2 的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。9Fe 3 Fe 2 Fe、Fe 2 Fe
21、2 、Fe 3(1)AB 段铁元素以_形式存在。(2)BC 段铁元素以_形式存在。(3)CD 段铁元素以_形式存在。答案 (1) (2) (3)解析 向稀 HNO3中加入铁粉，开始时稀 HNO3过量应生成 Fe3 ，随加入铁粉量的增加，HNO 3反应完全后，发生反应 2Fe3 Fe= =3Fe2 ，最后全部转化为 Fe2 。题组一 Fe 2 和 Fe3 的检验1.下列有关物质检验方法不合理的是( )A.向 某 溶 液 中 滴 加 KSCN 溶 液 ， 溶 液 不 变 色 ， 滴 加 氯 水 后 溶 液 显 血 红 色 ， 该 溶 液 中 一 定 含 有 Fe2B.用酸性 KMnO4溶液检验 F
22、eCl3溶液中是否含有 FeCl2C.检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀 H2SO4后滴加 KSCN 溶液，再观察溶液是否变血红D.向某溶液中加入 NaOH 溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有 Fe3答案 B解析 B 项中的 Cl 也能使酸性 KMnO4溶液褪色。2.将 0.2molL1 的 KI 溶液和 0.05molL1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡 2Fe3 2I 2Fe2 I 2的是( )A.向混合液中滴入 KSCN 溶液，溶液变血红色B.向混合液中滴入 AgNO3溶液，有黄色沉淀生成C.向混合液中滴入 K3
23、Fe(CN)6溶液，有蓝色沉淀生成D.向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色答案 A解析 0.2 molL1 的 KI 溶液和 0.05 molL1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合，KI 过量，向混合液中 滴 入 KSCN 溶 液 ， 溶 液 变 血 红 色 ， 说 明 溶 液 中 仍 含 有 Fe3 ， 能 说 明 溶 液 中 存 在 化 学 平 衡2Fe3 2I 2Fe2 I 2，A 项正确；KI 过量，溶液中存在 I ，B 项错误；该反应生成Fe2 ，向混合液中滴入 K3Fe(CN)6溶液，有蓝色沉淀生成，只能说明溶液中含有 Fe2 ，不能说明溶液中存在化学平衡 2Fe3 2I 2Fe2
24、I 2，C 项错误；该反应生成 I2，向混合10液中滴入淀粉溶液 ， 溶 液 变 蓝 色 ， 说 明 溶 液 中 含 有 碘 单 质 ， 不 能 说 明 溶 液 中 存 在 化 学 平 衡2Fe3 2I 2Fe2 I 2，D 项错误。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 后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水能氧化 SCN )。(2)Fe3 、Fe 2 、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)。(3)检验 Fe2 、Fe 3 的其他方法检验 Fe3 也可
25、用苯酚(C 6H5OH)；检验 Fe2 最好用 K3Fe(CN)6溶液。题组二 铁及其化合物的转化关系3.某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是( )A.将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性B.将热的 NaOH 溶液滴入 FeCl3溶液中：制备 Fe(OH)3胶体C.在蒸发皿中加热蒸干 FeSO4溶液：制备 FeSO46H2O 晶体D.将铜粉加入 FeCl3溶液中：验证 Fe3 的氧化性强于 Cu2答案 D解析 A 项，不活泼金属 Cu 等也能与热的浓硫酸反应；B 项，得到的是 Fe(OH)3沉淀；C 项，Fe2 可能被氧化同时也难保证结晶水的数目。4.硫酸亚铁是一种重要的化工
26、原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法错误的是( )A.FeSO4与 NH4HCO3反应制备 FeCO3，适宜在高温条件下进行B.碱式硫酸铁水解能产生 Fe(OH)3胶体，可用作净水剂C.可用 KSCN 溶液检验(NH 4)2Fe(SO4)2是否被氧化D.常温下，FeSO 4比(NH 4)2Fe(SO4)2难溶于水答案 AD解析 A 项中，NH 4HCO3高温下易分解，且生成的 FeCO3可能受热分解。5.(Fe2 、Fe 3 的转化与化学计算)向含有 1molHNO3和 1molH2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子 a、b 与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已
27、知稀硝酸的还原产物只有 NO)。下列有关判断不正确的是( )11A.a 表示 Fe3 的关系曲线B.n10.75C.P 点时， n(Fe2 )0.5625molD.向 P 点溶液中加入铜粉，最多可溶解 14.4g答案 C解析 该反应可以看作两步：Fe4H NO =Fe3 NO2H 2O，硝酸根过量，氢离子 3不足；2Fe 3 Fe= =3Fe2 。a 表示 Fe3 的关系曲线，A 正确；溶液中共有 3molH 参加反应，消耗铁为 0.75mol，B 正确；P 点 n(Fe2 ) n(Fe3 )，二者均为 0.45mol，C 错误；剩余0.45molFe3 ，消耗 0.225mol 铜，质量为
28、14.4g，D 正确。铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：FeNO4H =Fe3 NO2H 2O、2Fe 3 Fe= =3Fe2 、Fe2H =Fe2 H 2(若 H 量不足， 3该反应不再发生)。考点三 铜及其化合物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)化学性质常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的_。有关化学方程式_。写出下列化学方程式：12铜在空气中加热：_；铜丝在硫蒸气中反应：_。答案 铜锈 2CuO 2CO 2H 2O=Cu2
29、(OH)2CO32CuO 2 2CuO 2CuS Cu2S= = = = = = = = = = 2.铜的重要化合物(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：Cu 2(OH)2CO3 2CuOCO 2H 2O，可溶于稀硫酸，离= = = = = 子方程式：Cu 2(OH)2CO34H =2Cu2 CO 23H 2O。(2)黑色氧化铜在高温下分解为砖红色的 Cu2O，化学方程式为4CuO 2Cu2OO 2。= = = = =高 温 (3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为 CuSO45H2OCuSO45
30、H 2O。= = = = = (4)砖 红 色 的 Cu2O 与 稀 硫 酸 反 应 ， 溶 液 变 蓝 ， 同 时 生 成 红 色 的 单 质 铜 ， 离 子 方 程 式 为Cu2O 2H =CuCu 2 H 2O。(1)CuO 是黑色固体，与水反应生成 Cu(OH)2( )(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物( )(3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水( )(4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀( )(5)CuSO45H2O 失去结晶水属于物理变化( )答案 (1) (2) (3) (4) (5)某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：(1)Cu CuSO4
31、硫酸铜溶液 CuSO45H2O 浓 H2SO4 加 热 加 水 稀 释 蒸 发 结 晶(2)Cu CuO 硫酸铜溶液 CuSO45H2O O2 灼 烧 稀 H2SO4 蒸 发 结 晶(3)对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？为什么？答案 方案(1)：产生污染性气体，且消耗硫酸较多。13方案(2)：消耗能量较多，且步骤复杂。方案(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。因此方案(3)更经济合理。题组一 铜及其化合物的转化1.某研究小组通过实验探究 Cu 及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是( )A.将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色B.常
32、温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察 CuCl2的生成C.将 CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水 CuCl2固体D.将表面有铜绿Cu 2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿答案 D解析 铜丝与浓硫酸反应后，仍有大量浓硫酸存在，不能把水加入反应器中，否则会发生危险，A 项错误；Cu 与 Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B 项错误；CuCl 2水解生成的 HCl 易挥发，加热蒸干能促进 CuCl2的水解而得不到 CuCl2固体，C 项错误。2.已知 CuO 经高温灼烧生成 Cu2O，Cu 2O 与 H 发生反应：Cu2O2H =CuCu 2 H 2O。将经高温灼烧后
33、的 CuO 样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是( )A.如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成 Cu2OB.溶液中最终可能有紫红色固体出现C.该实验的结果无法说明 CuO 分解的程度D.如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明 CuO 没有分解答案 C解析 解答此题的关键是明确稀硝酸具有酸性和强氧化性，能溶解 CuO、Cu 2O 和单质 Cu，因而该实验结果无法说明 CuO 分解的程度。3.某化合物 M 由两种常见的元素组成，为了测定其组成进行如下实验：M 的化学式可能为( )A.Cu2SB.CuSC.FeS2D.Fe3S4答案 A解析 由题意并结
34、合选项可知，1.60 g M 在高温下反应生成的气体是二氧化硫，二氧化硫14被双氧水氧化为硫酸，根据滴定过程消耗的氢氧化钠，可以求出 n(S) n(SO2) n(H2SO4)n(NaOH) 20.00103 L0.1 molL1 0.01 mol，所以 m(S)0.32 12 12 250 mL25.00 mLg，则 m(金属)1.60 g0.32 g1.28 g，假若是铜，则 n(Cu)0.02 mol，M 可能为Cu2S；假若是铁，则 n(Fe)0.023 mol，没有与之对应的选项。综上所述，A 项正确。题组二 铜及其化合物的制取4.某炼铁废渣中含有大量 CuS 及少量铁的化合物，工业上
35、以该废渣为原料生产 CuCl22H2O晶体的工艺流程如下：下列说法正确的是( )A.焙烧过程中每消耗 1molCuS 则消耗 1.5molO2B.焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C.滤渣中主要含铁的氧化物D.将获得的 CuCl22H2O 晶体加热可制得 CuCl2固体答案 AB解析 A 项，2CuS3O 2 2CuO2SO 2，由方程式可知，1molCuS 消耗= = = = =高 温 1.5molO2，正确；B 项，废气中含有 SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C 项，调节pH 时，Fe 3 水解转化为 Fe(OH)3而除去，错误；D 项，将 CuCl22H2O 直接加热脱水，C
36、u 2水解，HCl 挥发会产生 Cu(OH)2，无法得到 CuCl2，错误。5.(2019无锡检测)工业上由黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)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.浓硫酸 b.稀硝酸c.NaOH 溶液 d.氨水(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_。(3)以 CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含 Al、Zn、Ag、Pt、Au 等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。a.电能全部转化为化学能b.粗铜接电源正极，发生氧化反应15c.溶液中 Cu2 向阳极移动d.从阳极泥中可回收 Ag、Pt、Au 等金属(4)利用反应 2CuO 22H 2
37、SO4=2CuSO42H 2O 可制备 CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_。答案 (1)cd (2)3Cu 2O2Al Al2O36Cu (3)bd (4)= = = = =高 温 4H O 24e =2H2O解析 (1)气体 A 中的大气污染物为 SO2，可以用 NaOH 溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜中的 Cu2O 与 Al 高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a 错；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b 对；电解过程中 Cu2 向阴极移动，c 错；粗铜中 Ag、Pt、Au 的放
38、电能力比铜的弱，形成阳极泥，可以回收，d 对。(4)根据总反应，O 2发生还原反应，因此正极反应式为 O24H 4e =2H2O。铜的冶炼“两方法”(1)湿法炼铜：FeCuSO 4=FeSO4Cu。(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：2CuFeS24O 2 Cu2S3SO 22FeO(炉渣)= = = = =800 2Cu2S3O 2 2Cu2O2SO 2= = = = =1200 2Cu2OCu 2S 6CuSO 2= = = = =1200 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%9
39、9.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为 Cu2 ，用纯铜棒作阴极即可得精铜。考点四 从自然界中获取铁和铜1铁、铜在自然界中的存在铁和铜在自然界中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 Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为 Fe2O3)等；常见的铜矿有黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)、孔雀石主要成分为CuCO3Cu(OH)2等。此外铁在自然界中还以游离态的形式存在于陨铁中。自然界中也存在少量的单质铜。162铁的冶炼(1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。(2)设备：炼铁高炉。(3)反应原理：用还原剂将铁从其化合物中还原出来。(4)工艺流程：从高炉下方鼓入空气与
40、焦炭反应产生 CO2并放出大量的热量；CO 2再与灼热的焦炭反应，生成 CO；CO 在高温下将氧化铁还原为铁。有关反应化学方程式：CO 2CO2；CCO 2 2CO；3COFe 2O3 2Fe3CO 2= = = = =点 燃 = = = = = = = = = =高 温 。特别提醒 铁矿石中含有 SiO2需除去：石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣，有关反应化学方程式：CaCO3 CaOCO 2；CaOSiO 2 CaSiO3(炉渣)。炉渣的密度= = = = =高 温 = = = = =高 温 比铁水小，故浮在铁水上面，从而分离出去。3铜的制备与
41、精炼工业上主要采用高温冶炼黄铜矿(主要成分是 CuFeS2)的方法获得铜。用这种方法冶炼得到的铜，含铜量为 99.5%99.7%，还含有 Ag、Au、Fe、Zn 等杂质。要达到电气工业生产用铜的要求，这种由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过电解精炼，电解精炼得到的铜，含铜量高达 99.95%99.98%。(1)高炉炼铁、生产普通硅酸盐水泥和普通玻璃都要用到的原料是石灰石()(2)工业炼铁：需要用到的原料有铁矿石、一氧化碳、空气和石灰石()(3)在接触室里用 98.3%的浓硫酸吸收 SO3，目的是防止形成酸雾便于 SO3吸收完全()(4)工业制玻璃和炼铁过程中都要加入石灰石，目的是除去杂质二氧化硅
42、()(5)生物炼铜法：利用某种能耐受铜盐毒性的细菌，这种细菌利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，把不溶性的硫化铜直接转化为单质铜()下图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。17根据上图回答下列问题：(1)铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？答案 铝的金属活动性比铁、铜强，在自然界中以稳定的化合态存在，难冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。(2)写出以 NaCl、Al 2O3、MgCl 2、CuO、CuSO 4、Ag 2O 为原料制备 Na、Al、Mg、Cu、Ag 的化学方程式，并写出它们
43、的制备方法。答案 2NaCl(熔融) 2NaCl 2 电解法= = = = =通 电 2Al2O3(熔融) 4Al3O 2 电解法= = = = =通 电 MgCl2(熔融) MgCl 2 电解法= = = = =通 电 2CuOC 2CuCO 2或= = = = = CuOH 2 CuH 2O 热还原法= = = = = CuSO4Fe= =CuFeSO 4 湿法炼铜2Ag2O 4AgO 2 热分解法= = = = = 题组一 铁的冶炼及应用1铁的氧化物有多种用途。请回答下面有关问题：(1)赤铁矿的主要成分是 Fe2O3，是工业炼铁的主要原料之一。写出由 Fe2O3制得单质铁的化学方程式_。某赤铁矿除了含 Fe2O3之外，还含有少量的 SiO2和 Al2O3。将试样溶于 NaOH 溶液，充分反应后过滤，即可得到较纯净的 Fe2O3。该过程中发生反应的离子方程式是_。(2)Fe2O3可以与铝粉组成铝热剂用于焊接钢轨或定向爆破。某同学猜测，该反应所得熔融物18中含有 Fe2O3。他设计如下实验来验证自己的猜想：取少量试样，加入足量稀盐酸，然后滴加 KSCN 溶液，若出现血红色，证明含有 Fe2O3。否则，不含有 Fe2O3。你认为该方案合理吗？为什么
