[推荐学习]2018_2019版高中化学专题3从矿物到基础材料第二单元铁铜的获取及应用第2课时学案苏

第2课时铁、铜及其化合物的应用[学习目标定位] 1.熟知铁、铜的化学性质，会分析Fe2＋、Fe3＋之间的相互转化，学会Fe3＋的检验方法。

2.了解铁、铜及其化合物的应用。

一、铁、铜单质的性质铁和铜是我们日常生活中经常接触到的金属材料。

根据以前学习过的有关知识，填写下表：铁、铜单质的性质1．铁是比较活泼的金属，铜是不活泼金属，两者均具有还原性，且还原性Fe ＞Cu 。

2．Fe 、Cu 都有变价，所以反应后的产物与氧化剂的强弱及反应条件有关。

(1)(2)C ＋1u ――→S Cu ――→Ag ＋、Fe 3＋、HNO 3、浓H 2SO 4C ＋2u提醒 (1)Fe 和Cl 2反应生成FeCl 3、Fe 和S 反应生成FeS ，反应产物与Fe 和Cl 2(或S)的用量无关。

Cu 和Cl 2反应生成CuCl 2，Cu 和S 反应生成Cu 2S ，反应产物与Cu 和Cl 2(或S)的用量也无关。

(2)Fe 与水蒸气反应：3Fe ＋4H 2O(g)=====高温Fe 3O 4＋4H 2，Cu 在潮湿空气中形成“铜绿”的反应：2Cu ＋O 2＋CO 2＋H 2O===Cu 2(OH)2CO 3。

【例1】 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反应 B ．Fe 与过量稀硫酸反应 C ．CuCl 2溶液中加入过量FeD ．足量Fe 和Fe 2O 3的混合物溶于盐酸中 答案 A解析 A 项，Cl 2氧化性强，它能将铁氧化为＋3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原；B 项，Fe 与稀硫酸反应只能生成Fe 2＋；C 项，在溶液中Fe 3＋被Cu 2＋氧化为Fe 2＋；D 项，首先Fe 与盐酸反应生成FeCl 2、Fe 2O 3与盐酸反应生成FeCl 3，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl 3全部还原为FeCl 2。

二、铁、铜重要化合物的性质及应用1．根据价态铁的氧化物有三种，分别是FeO 、Fe 2O 3、Fe 3O 4。

它们都是不溶于水的碱性氧化物，都能与酸反应生成盐和水。

从铁元素的化合价分析可知，铁的三种氧化物具有的共同性质是具有氧化性，都能被Al 、H 2、CO 等还原为单质铁。

如Fe 2O 3与Al 反应的化学方程式是Fe 2O 3＋2Al=====高温2Fe ＋Al 2O 3，Fe 2O 3与CO 反应的化学方程式是Fe 2O 3＋3CO=====高温2Fe ＋3CO 2。

2．足量的铁粉与盐酸反应的离子方程式是Fe ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2↑，向反应后的溶液中加入KSCN 溶液，现象是溶液无明显变化；铁丝在氯气中燃烧的化学方程式是2Fe ＋3Cl 2=====点燃2FeCl 3，若将反应生成的棕色固体加水溶解再加入KSCN 溶液，现象是溶液变为血红色。

3．在盛有氯化铁溶液的试管中，先加入KSCN 溶液，再加入铁粉，现象是溶液先变血红色后血红色褪去，反应的离子方程式是Fe 3＋＋3SCN －===Fe(SCN)3，2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋；若再向反应后的溶液中加入新制氯水，现象是溶液又变为血红色，反应的离子方程式是2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl －。

4．在试管中加入浅绿色的氯化亚铁溶液，再加氢氧化钠溶液，观察到的现象是有白色沉淀生成，立即变为灰绿色，最后变为红褐色，反应的化学(或离子)方程式是Fe 2＋＋2OH －===Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2＋2H 2O ＋O 2===4Fe(OH)3。

5．在试管中加入棕黄色的氯化铁溶液，再加入氢氧化钠溶液，观察到的现象是产生红褐色沉淀，反应的离子方程式是Fe 3＋＋3OH －===Fe(OH)3↓。

6．将FeCl 3溶液滴到印刷电路板上，反应的离子方程式为2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu 2＋。

7．铁及其化合物的应用(1)维持生命活动不可缺少的微量元素。

(2)Fe 2O 3用作颜料，FeCl 3、Fe 2(SO 4)3用作净水剂，Fe 3O 4作磁性材料。

8．铜及其化合物的应用(1)铜可用于制作导线、水管、电器仪表等。

(2)铜盐可杀菌。

1.Fe 2＋、Fe 3＋、Fe 之间的相互转化关系(1)Fe 只具有还原性。

可被弱氧化剂(H ＋、S 、I 2、Cu 2＋、Fe 3＋等)氧化成Fe 2＋，被强氧化剂(Cl 2、Br 2、O 2、HNO 3等)氧化成Fe 3＋。

(2)Fe 2＋既有氧化性又有还原性。

可被强氧化剂[Cl 2、O 2、Br 2、H 2O 2、HNO 3、浓H 2SO 4、KMnO 4(H＋)等]氧化为Fe 3＋；可被还原剂(Al 、Zn 、CO 、C 等)还原为Fe 。

(3)Fe 3＋只具有氧化性，可被还原剂(Fe 、Cu 等)还原为Fe 2＋，被强还原剂(Al 、Zn 、CO 等)还原为Fe 。

2．Fe 2＋、Fe 3＋的检验方法(1)Fe3＋检验：取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液变成血红色。

(2)Fe2＋检验：取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液不变色，再滴加氯水或双氧水，溶液变成血红色。

(3)含Fe2＋和Fe3＋的溶液中检验Fe2＋，取少量溶液于试管中，滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，证明溶液中含有Fe2＋。

提醒Fe(SCN)3不是沉淀，溶液中Fe3＋遇SCN－的现象是溶液变成血红色而不是血红色沉淀。

【例2】下列离子的检测方法合理的是( )A．向某溶液中滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，说明原溶液中不含有Fe2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液，溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液得到白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋答案 C解析A项，加入KSCN溶液后溶液呈血红色，说明原溶液中含有Fe3＋，但不能说明是否含有Fe2＋；B项，通入Cl2后再加入KSCN溶液，溶液变血红色，说明所得的溶液中含有Fe3＋，而原溶液中是否含有Fe2＋无法判断；C项，加NaOH溶液得到红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3＋；D项，当溶液中含有Fe2＋和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时，同样会出现上述现象，因为Fe(OH)2转变成Fe(OH)3时，红褐色很容易掩盖其他的白色沉淀。

思维启迪在不同题目情景中Fe2＋、Fe3＋中检验时，常从下面几点着手：(1)直接观察颜色；(2)利用氢氧化物沉淀的颜色；(3)利用显色反应；(4)利用Fe2＋的还原性；(5)利用Fe3＋的氧化性。

尤其是含有Fe2＋、Fe3＋的混合溶液一定要注意Fe3＋对Fe2＋检验的干扰。

【例3】将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。

试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。

(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有_____________________________________________。

(2)若氯化铜有剩余，则容器中可能有_______________________________________。

(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有____________，可能有__________。

答案(1)Fe3＋、Cu2＋(2)Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu(3)Fe、Cu Fe2＋解析本题属于物质共存问题。

解答时应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。

本题涉及的反应有①Fe＋2FeCl 3===3FeCl 2 ②Fe＋CuCl 2===Cu ＋FeCl 2 ③Cu＋2FeCl 3===2FeCl 2＋CuCl 2(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe 3＋、Cu 2＋，因为它们能发生上述①②反应。

(2)若CuCl 2有剩余，则容器中不可能有Fe ，可能有Fe 2＋、Fe 3＋或Fe 2＋、Cu 。

(3)若FeCl 3和CuCl 2均有剩余，则容器中不可能有Fe 、Cu ，可能有Fe 2＋。

1．变价金属反应规律低价态生成物――→弱氧化剂变价金属(Fe 、Cu )――→强氧化剂高价态生成物 2．Fe 2＋、Fe 3＋的检验方法(1)Fe 2＋――→KSCN 溶液不变色――→氯水(或H 2O 2)变血红色(2)1．将铁片投入某溶液中，铁片质量减小且没有气体产生，此溶液是( ) A ．FeSO 4 B ．H 2SO 4 C ．Fe 2(SO 4)3 D ．AgNO 3答案 C解析 Fe ＋Fe 2(SO 4)3===3FeSO 4，铁片质量减轻，Fe 分别与H 2SO 4、AgNO 3溶液反应，前者生成气体使铁片质量减小，后者析出银使铁片质量增加。

2．下列离子方程式正确的是( )A ．将氨水滴入到FeCl 3溶液中 Fe 3＋＋3OH －===Fe(OH)3↓ B ．氧化铁与盐酸反应 Fe 2O 3＋6H ＋===2Fe 3＋＋3H 2O C ．向FeCl 3溶液中加入铁粉 Fe ＋Fe 3＋===2Fe 2＋D ．向氯化亚铁溶液中通入Cl 2 Fe 2＋＋Cl 2===Fe 3＋＋2Cl －答案 B解析 A 项，在书写离子方程式时，弱电解质NH 3·H 2O 不能拆写成离子的形式；C 项，离子方程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的离子方程式应为Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋；D 项，只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl－。

3．某物质溶于盐酸后，再向溶液中滴加KSCN 溶液，结果溶液颜色无变化，然后加入新制氯水，溶液呈血红色，则这种物质是( ) A ．FeCl 3 B ．FeCl 2 C ．Fe(OH)3 D ．Fe 3O 4答案 B解析 Fe 3O 4与HCl 反应，既有FeCl 3生成，又有FeCl 2生成。

4．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 －1 B ．0.6 mol·L －1C ．0.8 mol·L －1D ．1.0 mol·L －1答案 C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 －1。