高中化学 铁和铜讲义1 精

铁和铜

【知识归纳】

一、铁及其化合物

1、铁

2、氧化铁

3、氢氧化铁

二、铜及其化合物

典型例题

1．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )

A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4

B. 铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2

C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加过量铁粉，然后过滤

D．Fe3＋与KSCN反应产生血红色沉淀

解析：A中赤铁矿的主要成分是Fe2O3；B中产物应为Fe3O4和H2；D中Fe3＋与KSCN反应生成的是红色可溶物。

答案：C

2．把表面有氧化物的相同大小的铜片和铁片一起放入盐酸中，充分反应后，所得溶液中的金属离子为( )

A．Fe3＋和Cu2＋B．Fe2＋和Cu2＋

C．Fe2＋和Fe3＋D．Fe2＋

解析：本题涉及的物质的性质有：CuO与盐酸的反应，Fe、Fe2O3与盐酸的反应，Fe3＋与Fe、Cu的反应，Fe与Cu2＋的反应等。表面氧化物较少，溶于盐酸后，生成的Fe3＋和Cu2＋较少，分别被Fe还原为Fe2＋和Cu，Cu与盐酸不反应，Fe与盐酸反应生成Fe2＋。

答案：D

3．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时是白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最后变成红褐色。下列结论正确的是( )

A．一定有Fe2＋存在，一定没有Fe3＋、Mg2＋

B．一定有Fe3＋存在，一定没有Fe2＋、Mg2＋

C．一定有Fe3＋存在，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋

D．一定有Fe2＋存在，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋

解析：因为Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时的颜色变化可掩盖其它白色沉淀，故溶液中可能含有Mg2＋，D正确。

答案：D

4．下列说法正确的是( )

A．铜的化学性质活泼，不宜用铜制作盛食品的器皿

B．铜的导电能力不如铝

C．由于Cu2＋有氧化性，所以用CuSO4来配制农药

D．因为Cu2＋能使蛋白质变性，所以铜盐溶液有毒

解析：金属铜的化学性质比较稳定，所以使用铜器皿比较安全；铜属于重金属，铜盐有毒，因Cu2＋会与蛋白质作用，使蛋白质变性。

答案：D

5．(9分)某工程师为了从腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用下列步骤：

(1)请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式。

①____________，②______________，③____________，

④____________，⑤____________，⑥____________。

(2)请写出相关反应的化学方程式。

______________________，____________________，

______________________，____________________。

解析：从腐蚀铜的废液中回收铜。

答案：(1)①Fe ②FeCl2③Fe和Cu ④HCl

⑤FeCl2⑥Cl2

(2)CuCl 2＋Fe===FeCl 2＋Cu

Fe ＋2HCl===FeCl 2＋H 2↑

2FeCl 3＋Fe===3FeCl 2 2FeCl 2＋Cl 2===2FeCl 3

6．在一定条件下，用普通铁粉和水蒸气反应，可以得到铁的氧化物。该氧化物又可以经过此反应的逆反应，生成颗粒很细的铁粉，这种铁粉具有很高的反应活性，在空气中受撞击或受热时会燃烧，所以俗称“引火铁”。请分别用如图所示的两套仪器装置，制取上述铁的氧化物和“引火铁”。实验中必须使用普通铁粉和6 mol/L 的盐酸，其他试剂自选(装置中必要的铁架台、铁夹、铁圈、石棉网、加热设备等在图中均已略去)。

填写下列空白：

(1)实验进行时，试管A 中应加入的试剂是________；烧瓶 B 的作用是________；烧瓶C 的作用是________；在试管D 中收集得到的是________。

(2)实验时，U 形管G 中应加入的试剂是________；长颈漏斗H 中应加入________。

(3)两套装置中，在实验时需要加热的仪器是(填该仪器对应的字母)________。

(4)试管E 中发生的反应的化学方程式是：__________________________。

(5)为了安全，在E 管中反应发生前，在F 出口处必须

_______________________________________________________________；

E 管中反应开始后，在

F 的出口处应__________________________________。

解析：题目给出两个看似相同的反应装置，分别完成哪个反应成为解题关键。右图有H 2发生装置，左图有H 2收集装置，可见铁粉与水蒸气的反应由左边装置完成，实现“引火铁”的制取由右边装置完成，这样，问题就可解决了。

答案：(1)普通铁粉(铁粉) 作为水蒸气发生器(或用来产生水蒸气) 防止倒吸 氢气

(2)固体NaOH(或碱石灰、CaO 等碱性固体干燥剂) 6 mol/L 盐酸

(3)A 、B 、E

(4)Fe 3O 4＋4H 2=====高温3Fe ＋4H 2O

(5)检验氢气的纯度 点燃氢气

巩固训练

1．下列离子方程式正确的是( )

A ．铁跟FeCl 3溶液反应：Fe ＋Fe 3＋===2Fe 2＋

B ．Fe 跟稀盐酸反应：2Fe ＋6H ＋===2Fe 3＋＋3H 2↑

C ．FeCl 2溶液跟Cl 2反应：Fe 2＋＋Cl 2===Fe 3＋＋2Cl －

D ．Fe(OH)3跟盐酸反应：Fe(OH)3＋3H ＋===Fe 3＋＋3H 2O

解析：A 中电荷不守恒，应为：Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋；B 中违反反应事实，应为：Fe ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2↑；C 中得失电子、电荷均不守恒，应为：2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl －

。

答案：D 2．要证明某溶液中不含Fe 3＋而可能含Fe 2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是( )

①加足量氯水 ②加足量KMnO 4溶液③加少量KSCN 溶液

A ．①②

B ．③②

C ．③①

D ．①②③

解析：本题检验方法的关键是Fe 3＋遇SCN －反应显红色，而Fe 2＋遇SCN －不显红色。加入

KSCN 溶液不显红色证明无Fe 3＋，再加氯水，如有Fe 2＋可被氧化为Fe 3＋，遇SCN －反应显红色。KMnO 4溶液本身呈紫色，使Fe 3＋与SCN －反应显红色的实验现象不易观察，故C 正确。

答案：C

3．将过量的Na 2O 2投入FeCl 2溶液中，可观察到的现象是( )

A ．有白色沉淀生成

B ．有红褐色沉淀生成

C ．溶液由浅绿色变为黄色

D ．不可能有无色气体产生 解析：Na 2O 2能把Fe 2＋氧化成Fe 3＋，Na 2O 2又与H 2O 反应生成NaOH ，故可生成红褐色沉淀。

答案：B

4．向盐酸中加入铁粉，待铁粉全部溶解后，再加入酸性KMnO 4溶液，KMnO 4溶液紫红色褪去的原因是( )

A ．Fe 有还原性

B ．FeCl 2中Fe 2＋具有还原性

C ．KMnO 4具有还原性

D ．盐酸有还原性

解析：溶液褪色是因为Fe 2＋具有还原性，KMnO 4具有氧化性，KMnO 4被Fe 2＋还原生成无色的Mn 2＋。

答案：B

5．某500 mL 溶液中含0.1 mol Fe 2＋、0.2 mol Fe 3＋，加入0.2 mol 铁粉，待Fe 3＋完全被还原后，溶液中Fe 2＋的物质的量浓度为(假设反应前后溶液体积不变)( )

A ．0.4 mol/L

B ．0.6 mol/L

C ．0.8 mol/L

D ．1.0 mol/L 解析：由反应2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋可知铁粉过量，0.2 mol Fe 3＋与过量铁粉反应生成0.3

mol Fe 2＋，故反应后Fe 2＋共为0.4 mol ，c (Fe 2＋)＝0.4 mol 0.5 L

＝0.8 mol/L 。

答案：C

6． (1)为了检验某未知溶液是否为FeCl2溶液，采取如下实验方案加以证明：取少量该未知溶液于试管中，先通入氯气，再滴加KSCN溶液，溶液呈现血红色，则证明该未知溶液是FeCl2溶液。

你认为此方案是否合理________(填“合理”或“不合理”)，若不合理，上述方案应如何改进______________________________________ (若填“合理”，则此空可不答)。

(2)现向一支装有FeCl2溶液的试管中滴加氢氧化钠溶液，可观察到的现象是________；

其中涉及的氧化还原反应方程式为__________________________________。

(3)实验室在保存FeCl2溶液时，常向其中加入少量铁粉，原因是(用离子方程式表示)__________________________________________________________。

解析：(1)方案不合理，向溶液中通入Cl2后发生反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，再加KSCN，溶液呈红色不能说明原溶液中是否含有Fe2＋，因为原溶液中若存在Fe3＋，也会出现同样现象。正确做法是先加KSCN溶液，无现象，再加入新制氯水，溶液变血红色，说明原溶液有Fe2＋。(2)反应生成的Fe(OH)2不稳定，易被氧气氧化，从而出现白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色的现象。(3)加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧气氧化，反应为：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。

答案：(1)不合理先加KSCN溶液，无现象，再加入氯水，溶液变成血红色，则证明原溶液有Fe2＋

(2)出现白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

(3)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

7．如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验时必须使用铁屑、6 mol/L硫酸溶液，其他试剂任选。填写下列空白：

(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________，A中反应的化学方程式为__________________________________________________。

(2)实验开始时应先将活塞E________(填“打开”或“关闭”)，其目的是________。在C中收集到的气体主要为__________________。

(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：____________________________________。

(4)拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，看到的现象为

______________________________________________________________；

写出有关反应的化学方程式：________________________________________。

解析：Fe(OH)2属于难溶碱，制取时可根据：盐＋碱―→新盐＋新碱的规律，用可溶性的亚铁盐和可溶性碱反应生成。B中有NaOH溶液，还需要亚铁盐溶液，实验要求必须使用铁屑和6 mol/L的H2SO4，很显然是用于制取FeSO4，然后采用一定的方法使两者混合。由于Fe(OH)2极易被氧化，所以FeSO4和NaOH溶液反应，应在无空气的情况下进行，可以用生成的H2将系统内的空气排净。

答案：(1)铁屑Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑

(2)打开排除B中的空气H2

(3)关闭活塞E，A中压强增大，将FeSO4溶液压入B瓶中进行反应

(4)白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3

8．某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、锌粉、0.1 mol/L FeCl3溶液，0.1 mol/L FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2＋、Fe3＋的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。

(1)用所给试剂写出体现Fe2＋具有还原性的反应的化学方程式____________________。

(2)设计实验方案，完成下列表格。

(3)该兴趣小组为说明“Fe2＋具有氧化性”，提出了向FeCl2溶液中加入锌粉，观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为__________________________________________。

(4)某反应中反应物与生成物有Fe3＋、Mn2＋、H＋、MnO－4、H2O和一种未知离子X。

①已知MnO－4在反应中得到电子，则X是________。

②该反应的离子方程式是___________________________________________。

解析：(1)在反应中Fe2＋作还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂，所以选用氯水，反应为2FeCl2＋Cl2===2FeCl3。

(2)向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2的溶液中滴加硫氰化钾溶液不变红。

(3)向FeCl2的溶液中加入锌粉，离子反应为Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。

(4)已知MnO－4得电子，故MnO－4是氧化剂，Mn2＋为还原产物，则题目提供的Fe3＋是氧化产物，故还原剂为Fe2＋。即X为Fe2＋。该反应中反应物为MnO－4、Fe2＋和H＋。生成物为Mn2＋、Fe3＋和H2O，n(MnO－4)∶n(Fe2＋)＝1∶5。

答案：(1)2FeCl 2＋Cl 2===2FeCl 3 (2)浅绿色 不变色

(3)Fe 2＋＋Zn===Zn 2＋

＋Fe

(4)①Fe 2＋ ②MnO －4＋5Fe 2＋＋8H ＋===Mn 2＋＋5Fe 3＋＋4H 2O

提升训练（一）

1．下列关于铁的叙述正确的是( )

①铁能被磁铁吸引，但纯铁易锈蚀 ②在人体的血红蛋白中含有铁元素 ③铁位于周期表中的第四周期第ⅧB 族 ④铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧 ⑤铁与硝酸反应的产物仅是Fe(NO 3)3 ⑥不能通过化合反应生成FeCl 2和Fe(OH)3

A ．①③ Ｂ．②④ Ｃ．②⑤ Ｄ．④⑥

2、将铁屑溶于过量盐酸后，再加入下列物质，不会有三价铁生成的是（ ）

A ．硫酸 Ｂ．氯水 Ｃ．硝酸锌 Ｄ．溴水

3、下列氯化物中，既能由金属和氯气直接参与化合制得，又能由金属和盐酸反应制得的是（ ）

A ．CuCl 2 Ｂ．FeCl 2 Ｃ．MgCl 2 Ｄ．FeCl 3

4、向含a g HNO 3的稀溶液中，加入b g 铁粉充分反应全部溶解。已知有a 4

g HNO 3被还原（还原产物为NO ），则a ∶b 不可能是（ ）

A ．2∶1 Ｂ．3∶1 Ｃ．4∶1 Ｄ．9∶2

5、下列选项中,符合右图所示关系的是（ ）

A ．一定状况下,气体摩尔体积(y)与该气体的物质的量（x ）的关系

B ．铁在氯气中燃烧，生成FeCl 3的物质的量(y)与消耗氯气的物质的量（x ）的关系

C ．将铁在常温下放入浓硫酸中，生成气体的物质的量(y)与消耗浓硫酸的物质的量（x ）的关系

D ．H 2SO 4溶液的物质的量浓度(y)与其质量分数(x) 的关系

6、向含有Cu(NO 3)2、Zn(NO 3)2、Fe(NO 3)3、AgNO 3各0.1 mol 的混合溶液中加入0.1 mol Fe ，

充分搅拌后Fe 溶解，溶液中不存在Fe 3＋，同时析出0.1 mol Ag 。下列结论错误的是（ ）

A ．氧化性：Zn 2＋>Cu 2＋>Fe 3＋>Ag ＋ Ｂ．Fe 3＋的氧化性大于Cu 2＋

Ｃ．溶液中Cu 2＋与Fe 2＋的物质的量比为1∶2 Ｄ．1 mol Fe 可还

原2 mol Fe 3＋

7、在FeCl 3、CuCl 2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是（ ）

A ．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe 2＋，一定不含Cu 2＋

B ．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe 2＋，可能含Cu 2＋和Fe

3＋

x

C．若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含

Cu2＋

D．若滤出的固体中有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2

＋和Fe3＋

1、B

2、A

3、C

4、A

5、Ｂ

6、Ａ

7、Ｂ

8．下列试剂中，不能使 Fe2＋转化为 Fe3+的是 ( )

①氯气②NaCl 溶液③KMnO4溶液④稀硝酸⑤盐酸⑥NaNO3 溶液

A．①②③Ｂ．①③④Ｃ．②④⑤Ｄ．②⑤⑥

9、下列各离子组能大量共存的是 ( )

A．Fe3＋、NH＋4、H＋、SO2－4

B．Fe3＋、Br－、Na＋、I－

C．Fe2＋、AlO－2、Na＋、NO－3

D．Fe3＋、HCO－3、NH＋4、NO－3

10、下列离子方程式书写正确的是（）

A．向溴化亚铁溶液中通入过量氯气：Fe2++2Br-+2Cl2==Fe3+ + Br2+ 4Cl－

B．三氯化铁溶液跟过量氨水反应 Fe3++3NH3?H2O == Fe(OH)3↓+3NH4+

C．硫化亚铁与盐酸反应 S2-+2H+==H2S↑

D．过量铁粉与稀HNO3反应：Fe+4H＋+NO3－= Fe3＋+NO↑+2H2O

11、能正确表示下列反应的离子方程式的是( ) A．将铁粉加入稀硫酸中：2Fe＋6H+===2Fe3+＋3H2↑ B．将磁性氧化铁溶于盐酸：Fe3O4＋8H+===3Fe3+＋4H2O C．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：Fe2+＋4H+＋NO3-===Fe3＋＋2H2O＋NO↑ D．将铜屑加入含Fe3＋的溶液中：2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+

8、D 9、A 10、B 11、D

12、铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是( ) A．Fe(OH)3Ｂ．Fe(OH)2Fe2O3

Ｃ．Fe(OH)2Fe(OH)3Ｄ．Fe(OH)2Fe3O4

Ａ

13、向一定量FeO、Fe和Fe3O4的混合物中加入100 mL 1.5 mo1·L-1的盐酸，使混合物完全溶解，放出224 mL（标准状况）气体，再向反应后的溶液中加入1 mo1·L-1NaOH溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入NaOH溶液的体积最少为（）

A．90 mL Ｂ．100 mL Ｃ．150 mL Ｄ．200 mL

14、有氧化铁和氧化铜的混合物a g，加入2 mol/L的硫酸溶液50 mL时，恰好完全溶解。若将2a g这种混合物在氢气流中加热并充分反应，冷却后剩余固体的质量为（）A．0.8g Ｂ．1.6ag Ｃ．(2a-3.2g) Ｄ．(2a-1.6)g

15、部分氧化的 Fe－Cu 合金样品（氧化产物为 Fe2O3、CuO）共 5.76 g，经如下处理：

下列说法正确的是（）

A．滤液 A 中的阳离子为 Fe2＋、Fe3＋、H＋

B．样品中 Fe 元素的质量为 2.24 g

C．样品中 CuO 的质量为 4.0 g

D．V＝896

13、Ｃ14、Ｃ15、Ａ

16、铁元素的化合价有+2、+3两种，磁铁矿的主要成分是Fe3O4，能与盐酸反应生成两种盐。

（1）请用铁的+2价、+3价的氧化物形式表示Fe3O4可写成___________________

（2）写出Fe3O4与盐酸反应的离子方程式_________________。

（3）设计实验验证反应后溶液中含有Fe3+所用的试剂和反应的化学方程式

__________、______________。

（4）设计实验验证反应后溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+。进行实验操作的顺序

有：①加入足量氯水，②加入足量高锰酸钾溶液，③加入少量硫氰化钾溶液，选

择所需要的试剂及先后的顺序是______________（注意先后顺序）。

（5）将反应后的溶液中Fe3+全部转化为Fe2+，最适宜的物质是选用___________。

（6）将反应后的溶液中Fe2+全部转化为Fe3+，选用的绿色试剂是H2O2 ，H2O2在酸性

的条件下将Fe2+氧化为Fe3+，写出反应的离子方程式___________________。

16、（1）FeO·Fe2O3；（2）Fe3O4+8H+=2Fe3++Fe2++4H2O

（3）KSCN溶液；FeCl3+3KSCN=Fe（SCN）3+3KCl；

（4）③①；（5）铁；（2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O）

17、如图所示，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6 mol·L-1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：

（1）B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________。A中反应

的离子方程式是___________。

（2）实验开始时应先将活塞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处活塞，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为

____________。

18、某研究性学习小组在研究由Fe2+制备Fe(OH)2的过程中，设计了如下实验方案：按照下图所示装置进行实验，容器A中的反应开始时，弹簧夹C处于打开状态，一段时间后，关闭