2022高中化学专题3第二单元第二课时铁铜及其化合物的应用讲义含解析苏教版必修1.doc

铁、铜及其化合物的应用

1．铁丝在氧气中反应产生什么现象？写出反应的化学方程式。
提示：剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。3Fe＋2O2点燃,Fe3O4。
2．钢铁生锈需要什么条件？铁锈主要成分是什么？
提示：钢铁与O2、H2O同时接触、铁锈主要成分是Fe2O3。
3．将还原铁粉分别加入H2SO4、CuSO4溶液分别发生哪种类型的化学反应，写出反应的化学方程式。
提示：置换反应。Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑

[新知探究]
探究1　填写下表空白，认识铁的物理性质。
色泽
导电性
导热性
延展性
银白色，有金属光泽
良好
良好
良好
探究2　回忆已学过与铁有关的化学反应，体会铁的化学性质。
(1)与非金属单质反应，例如：
与O2、Cl2反应的化学方程式分别是：
3Fe＋2O2Fe3O4(现象：火星四射，生成黑色固体)；2Fe＋3Cl22FeCl3(现象：剧烈燃烧，生成红棕色烟)。
(2)与盐(如CuSO4)溶液反应，离子方程式为：
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。
(3)与酸(稀盐酸)反应，离子方程式为：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；Fe遇浓H2SO4、浓HNO3发生钝化。
探究3　实验室中Fe3＋的检验
向FeCl3溶液中，滴加KSCN溶液，溶液由棕黄色变为血红色，反应的离子方程式为：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
探究4　实验探究
实验操作
实验现象
有关离子方程式

溶液由棕黄色变为浅绿色，再加入KSCN溶液时，溶液无明显变化
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

溶液由棕黄色变为蓝色，再加入KSCN溶液时，溶液无明显变化
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

加入KSCN溶液后，溶液无变化，再加入氯水后，溶液变成血红色
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
[必记结论]
(1)铁是中学化学最常见的变价金属元素，表示为

(2)Fe3＋能被Fe、Cu、I－等还原为Fe2＋，Fe2＋能被Cl2、H2O2、MnO等氧化为Fe3＋。
(3)氧化性：Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋。
[成功体验]
1．(好题共享·选自人教版教材P63·T7)为了检验某FeCl2溶液是否变质，可向溶液中加入(　　)
A．NaOH溶液　　　　　　　 B．铁片
C．KSCN溶液 D．石蕊溶液
解析：选C　FeCl2变质产生Fe3＋，检验Fe3＋可选用KSCN溶液。
2．在含有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋的溶液中加入铁粉充分反应后，固体残渣用盐酸处理，有气体放出，则与Fe粉反应后的溶液中离子最多的是(　　)
A．Fe3＋ B．Fe2＋
C．Cu2＋ D．OH－
解析：选B　固体残渣用盐酸处理，有气体放出，说明有Fe粉剩余，则反应后的溶液中不可能有Fe3＋、Cu2＋存在，数目较多的离子应是Fe2＋。

[新知探究]
探究　单质铜、Cu2＋的性质及应用
(1)铜的性质
①物理性质：
颜色：紫红色，导电性、导热性和延展性：良好。
②化学性质(填化学或离子反应方程式)：

(2)Cu2＋的检验
①试剂：NaOH溶液。
②现象：产生蓝色絮状沉淀。
③离子方程式：Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)2↓。
(3)应用
①铜可用于制作导线、水管、电器仪表等。
②铜盐可杀菌。
③Cu2O可作为造玻璃、搪瓷的红色颜料。
[必记结论]
(1)溶液中的Cu2＋常为蓝色(浓CuCl2为绿色，稀CuCl2为蓝色)，可作为Cu2＋的判定依据，如CuSO4溶液呈蓝色。
(2)Cu2＋与碱反应生成蓝色絮状沉淀[Cu(OH)2]，也是鉴定Cu2＋的原理之一。
(3)白色的无水CuSO4遇水变成蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为检验水的依据。
(4)不溶于水的碱加热均可分解生成氧化物，如Cu(OH)2CuO＋H2O,2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O。
[成功体验]
3．铜在潮湿的空气里长期放置表面会生成一层绿色的铜锈，除去铜锈最好的试剂或方法是(　　)
A．NaCl溶液　　　　　　　　B．稀盐酸
C．氢氧化钠溶液 D．加热
解析：选B　铜表面的铜锈是碱式碳酸铜，既要除去铜锈又不能使铜损失。NaCl溶液与铜锈不反应，稀盐酸只与碱式碳酸铜反应与铜不反应，氢氧化钠溶液与两者都不反应，加热不能除去铜锈。
4．(好题共享·选自人教版教材P70·T7)铜及其化合物能够发生如下反应，写出反应的化学方程式。

答案：①2Cu＋O2 2CuO
②CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O
③CuSO4＋2NaOH===Cu(OH)2↓＋Na2SO4
④Cu(OH)2CuO＋H2O
⑤Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
———————————————[关键语句小结]————————————————

1．Fe的物理特性：能被磁铁吸引；
Cu的物理特性：颜色为紫红色。
2．铁在一定条件下可与某些非金属单质(O2、Cl2等)、酸、盐溶液等发生反应，是一种还原性较强的金属。
3．Fe3＋的溶液遇KSCN溶液变成血红色：
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3；
Fe2＋遇KSCN不显红色，加入氯水后显血红色。
4．Fe2＋和Fe3＋相互转化：
Fe2＋ Fe3＋
如2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
5．在溶液中，Fe3＋呈棕黄色、Fe2＋呈浅绿色、Fe(SCN)3呈血红色、Cu2＋呈蓝色。

1.“铁三角”是指Fe、Fe2＋、Fe3＋相互转化的三角关系

(1)Fe遇强氧化剂被氧化成Fe3＋。
(2)Fe遇弱氧化剂被氧化成Fe2＋。
(3)Fe只有还原性；Fe3＋具有较强氧化性；Fe2＋既有氧化性又有还原性，以还原性为主。
(4)常见氧化剂的氧化性强弱顺序为：
Cl2>Br2>Fe3＋>I2>S，Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋
2．“铁三角”的应用
(1)判断离子共存。
①Fe3＋与I－、S2－、HS－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
②Fe2＋与S2－、ClO－、MnO、酸性溶液中的NO等离子因发生复分解反应或氧化还原反应而不能大量共存。
(2)除杂或净化。
主要物质
杂质
除杂试剂和方法
Fe3＋
Fe2＋
加入H2O2
Fe2＋
Fe3＋
加入过量Fe粉，过滤
Fe2＋
Cu2＋
加入过量Fe粉，过滤
[例1]　Ⅰ.把氯化亚铁水溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，而不引进金属离子或其他原溶液中不含有的阴离子，所用的两种方法的离子方程式分别为：
(1)________________________________________________________________________；
(2)________________________________________________________________________。
Ⅱ.在装有固体A的试管中加入无色溶液B，此时A未溶解，但加入一定量的水，A即逐渐溶解，并有气体生成，溶液变为浅绿色，将空气通入该试管的溶液中，溶液颜色很快加深，请填写下列空白：
(1)B的化学式是________________________________________________________。
(2)A加水后才溶解，其理由是______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：Ⅰ.把氯化亚铁水溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，而不引进金属离子或其他原溶液中不含有的阴离子，必须找特定的氧化剂，如Cl2、H2O2、O3、O2等。
Ⅱ.根据溶液变为浅绿色，推测为Fe2＋，原固体A为Fe，加入无色溶液B，此时A未溶解。但加入一定量的水，A即逐渐溶解，并有气体生成，推测无色溶液B为浓硫酸，使Fe钝化，稀硫酸可除去Fe表面氯化膜使Fe溶解，将空气通入该试管的溶液中，溶液颜色很快加深，是由于Fe2＋被氧化成Fe3＋。
答案：Ⅰ.(1)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(2)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
Ⅱ.(1)H2SO4　(2)浓硫酸使Fe钝化，稀硫酸使Fe溶解

H2O2在工业生产或化学实验中常作为绿色氧化剂，它作为氧化剂其还原产物为水，多余的H2O2很易分解生成氧气和水。

1．铁及铁的化合物应用广泛：如FeCl3可用作催化剂、印刷电路板腐蚀剂、外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路板铜板的离子方程式
________________________________________________________________________。
(2)若想从腐蚀后的废液中回收Cu与FeCl3溶液，简述操作方法，并写出涉及的离子方程式。________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：从腐蚀后的废液中回收Cu，应通过置换反应实现；若想回收FeCl3溶液，必须利用氧化剂将废液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，同时不要引入杂质离子。
答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)向腐蚀后的废液中加入稍过量Fe粉，充分反应后过滤；将过滤出来的固体溶解于稍过量的稀盐酸，充分反应后再次过滤出铜，洗涤干燥即可回收铜；将两次过滤所得滤液混合后加入适量氯水，充分反应后即得到FeCl3溶液。离子方程式有：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

Fe2＋
Fe3＋
观察法
浅绿色
棕黄色
续表

Fe2＋
Fe3＋
加碱
(NaOH)法
①现象：白色沉淀灰绿色红褐色沉淀
②反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色)
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色)
①现象：红褐色沉淀
②反应：
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色)
加盐
(SCN－)法
①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成血红色溶液
②反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血红色)
①现象：加入KSCN溶液，溶液变为血红色
②反应：
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血红色)
　　[例2]　要证明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋，进行如下实验操作时最佳顺序为(　　)
①加入足量氯水　②加入足量KMnO4溶液
③加入少量KSCN溶液
A．①③　　　B．③②　　　C．③①　　　D．①②③
解析：选C　加入KSCN溶液不变血红色，证明无Fe3＋，再加氯水，如有Fe2＋，则可被氧化为Fe3＋，而使溶液变为血红色。

(1)溶液中，Fe3＋与SCN－反应产生红色溶液而不是红色沉淀。
(2)Fe2＋也可使酸性KMnO4溶液褪色，因此酸性KMnO4溶液也可作为Fe2＋的检验试剂。

2．下列离子的检验方法合理的是(　　)
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，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，说明溶液中含有Fe3＋
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，说明溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋
解析：选C　A项说明含Fe3＋，但不能说明是否含Fe2＋；B项说明通入Cl2后溶液中含有Fe3＋，不能说明原溶液中是否含有Fe2＋；因为Mg(OH)2为白色沉淀，Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时的颜色变化会掩盖其他白色沉淀的现象，所以当溶液中含有Mg2＋时，会出现同样的上述现象，故D项不能说明溶液中是否含Mg2＋，C选项正确。

[课堂双基落实]
1．在一些盛高档茶叶等物品的包装盒中有一个小袋，将小袋打开，可看到灰黑色粉末，其中有些已变成红褐色。将灰黑色粉末溶于稀盐酸中，取上层清液，滴入几滴氯水，再滴入KSCN溶液，立即出现红色。以下结论中，不正确的是(　　)
A．该灰黑色粉末是抗氧剂　B．该灰黑色粉末不可食用
C．小袋中原来装有铁粉 D．小袋中原来装有Fe2O3
解析：选D　由题意知，灰黑色粉末有些已被空气氧化为红褐色的Fe2O3，说明灰黑色粉末的作用是防止茶叶等物品氧化变质，故灰黑色粉末是铁粉。
2．下列氯化物既可由金属和氯气直接反应制得，也可由金属和盐酸反应制得的是(　　)
A．CuCl2 B．FeCl3
C．FeCl2 D．AlCl3
解析：选D　金属铜与盐酸不反应，金属Fe与氯气反应生成FeCl3，与盐酸反应生成FeCl2，故答案为D。
3．为除去FeSO4溶液中的Fe2(SO4)3和CuSO4，最好选用(　　)
A．烧碱溶液 B．浓氨水
C．镁粉 D．铁粉
解析：选D　Fe2(SO4)3和CuSO4都可以与铁粉反应生成FeSO4，而不引入新的杂质。
4．(2016·江西南昌高一检测)将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L－1的FeCl3溶液中，充分发生反应后，其结果是(　　)
A．往溶液中滴入无色的KSCN溶液，不显红色
B．Fe2＋和Fe3＋的物质的量比为6∶1
C．反应中氧化产物和还原产物的物质的量比为2∶1
D．铁粉有剩余，溶液浅绿色，Cl－的浓度基本保持不变
解析：选B　n(Fe)＝＝0.02 mol，n(FeCl3)＝0.025 L×2 mol·L－1＝0.05 mol，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，剩余n(Fe3＋)＝0.01 mol，即滴入无色的KSCN溶液显血红色，A不正确；Fe3＋为0.01 mol，Fe2＋为0.06 mol，B正确；反应中氧化产物和还原产物的物质的量比为1∶2，C不正确；溶液中有Fe3＋存在则无铁粉剩余，D不正确。
5．阅读下列材料后回答问题：
一个体重50 kg的健康人，体内约含有2 g铁，这2 g铁在人体内不是以单质的形式存在，而是以Fe2＋和Fe3＋的形式存在。正二价铁离子易吸收，给贫血者补充铁时，应给予含Fe2＋的亚铁盐，如硫酸亚铁．服用维生素C，可使食物中的Fe3＋还原成Fe2＋，有利于人体吸收。
(1)“服用维生素C，可使食物中的Fe3＋还原成Fe2＋”这句话指出，维生素C在这一反应中作________剂；
(2)在人体中进行Fe2＋Fe3＋的转化时，写出实现②转化的任意一种还原剂的化学式________；在酸性条件下，若用H2O2来实现①的转化，写出该转化的离子反应方程式________________________________________________________________________．
(3)现有某品牌的补铁口服液，欲通过化学方法证明该口服液中不含Fe3＋，而含Fe2＋，则选择合适的试剂来完成检验，补充下表：

答案：(1)还原　(2)Fe(其他合理亦可)　2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
(3)
操作
现象
结论
取少量样品于试管中并加入适量的KSCN溶液
无血红色
无Fe3＋
再向小试管样品中加入适量的新制氯水
出现血红色
存在Fe2＋