11-12版高中化学全程学习方略配套课件：3.2.2铁、铜的化合物的应用（苏教版必修1）

(共87张PPT)
【典例1】下列物质反应后一定有+3价铁生成的是
①过量的Fe与Cl2反应；
②Fe与过量稀硫酸反应后，再向其中加KNO3；
③Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸；
④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中。
A.只有① B.只有①②
C.只有①②③ D.全部
【思路点拨】解答本题时应注意以下三点：
【自主解答】选C。本题涉及0价铁变为+3价铁、+2价铁变为+3价铁及+3价铁变为+2价铁，应从氧化剂的强弱、反应条件及反应物间的相对量进行分析。
①中的Cl2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。
②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2+，但要注意，由于稀硫酸过量，加入KNO3后，H+、NO3-能将Fe2+氧化成Fe3+。
③中不会发生复分解反应，但发生了Fe2+被NO3-氧化的反应，有Fe3+生成。
④中首先发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应，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FeCl3全部还原为FeCl2。
【互动探究】如何检验④中反应后的溶液中是否含有Fe3+？说出可能的方法。
提示：(1)在反应后的溶液中加适量的KSCN溶液，看是否变血红色；(2)加入单质铜，看铜是否被腐蚀。(3)也可用碘化钾淀粉试纸检验。
【变式训练】在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是( )
A.Cu2+ B.Fe3+ C.Fe2+ D.H+
【解析】选C。解此题要掌握单质铁有还原性，能和Cu2+、H+、Fe3+反应。另外，铁能被磁铁吸引是铁的一种重要物理性质。现在Fe单质有剩余则Cu2+、H+、Fe3+分别被还原为Cu、H2、Fe2+，故溶液中Fe2+最多，答案为C。
【典例2】将几滴KSCN(SCN-是“类卤离子”)溶液加入酸性的含有Fe3+的溶液中，溶液变成血红色，将该血红色溶液分为两份，①一份中加入适量KMnO4溶液，血红色褪去；②向另一份中通入SO2，血红色也褪去。下列说法不正确的是
A.①血红色褪去的原因是KMnO4将SCN-氧化，使Fe(SCN)3消失
B.②血红色褪去的原因是SO2将Fe3+还原为Fe2+
C.②血红色褪去的原因是SO2将SCN-还原
D.SCN-在适当条件下可失去电子被氧化剂氧化为(SCN)2
【思路点拨】解答本题时应注意以下两方面问题
【自主解答】选C。由于SCN-是“类卤离子”，与卤素离子性质相似，可以被KMnO4(H+)氧化为(SCN)2，而使血红色消失。Fe3+具有氧化性，可被SO2还原为Fe2+，也可使血红色消失。综上分析可知C项错误。
【互动探究】若加入KSCN溶液后，溶液变血红色,能否判断溶液中存在Fe2+？
提示：溶液变血红只是说明溶液中存在Fe3+，但不能说明溶液中是否存在Fe2+。
【规律方法】检验Fe2+时，要注意以下三点：
(1)试剂加入的先后顺序，防止Fe2+被氧化成Fe3+而干扰检验。
(2)防止加入强氧化性物质将Fe2+氧化，如酸性的NO3-、酸性的ClO-等。
(3)防止加入一些有色溶液，如酸性高锰酸钾溶液。
试液 不变色 血红色
KSCN溶液
氯水或双氧水
【变式训练】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加入足量酸性KMnO4溶液
③加入少量NH4SCN溶液
A.①③ B.③② C.③① D.①②③
【解析】选C。在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不变血红色，无Fe3+存在，再加入氯水，将Fe2+氧化成Fe3+，溶液变为血红色。酸性KMnO4溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所以这里不用酸性KMnO4溶液。
【典例】由于Fe(OH)2在空气中易被氧化，
同学们为了观察到白色的Fe(OH)2固体想
了很多方法。甲同学：在如图所示的装置
中，用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是________。
(2)Ⅱ中的试剂加入前应如何处理：
____________。
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧橡胶塞后的实验步骤是_________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_____________。
乙同学：只是将甲同学所用药品中的铁屑改为FeS固体，其余都与甲相同。
(5)对乙同学的这一改变请你作出评价：_____________。
【思路点拨】解答本题时应注意以下两方面问题
【自主解答】用FeSO4溶液与NaOH溶液反应制备Fe(OH)2并观察沉淀的颜色变化是中学化学中重要的演示实验。Fe(OH)2、FeSO4均易被氧化，应避免生成的Fe(OH)2沉淀接触到O2，可得答案。
乙同学将药品中的铁屑改为FeS固体，与稀硫酸反应生成H2S，H2S有强还原性。
答案：(1)稀硫酸和铁屑
(2)煮沸 (3)稍等片刻后关闭止水夹
(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ，且外界空气不易进入
(5)反应中生成的H2S也能防止Fe(OH)2被氧化，白色沉淀能存在较长时间，但易产生空气污染
【互动探究】试思考有没有一个更简单的防止Fe(OH)2被氧化的方法？
提示：在液面上加隔氧剂：用密度比水小的且不溶于水的有机溶剂，如汽油、植物油等物质滴加在反应液面上进行液封，以减少Fe(OH)2与O2接触。(不能用四氯化碳，因为四氯化碳密度比水大，加入后它会处于试管底部，起不到隔离空气的作用)
【变式训练】下列实验能达到实验目的且符合安全要求的是( )
【解析】选B。氢氧化亚铁易被O2氧化，盛NaOH的胶头滴管必须插入溶液中，故A项错；O2难溶于水，故可以用排水法收集，故B项正确；点燃可燃性气体前必须验纯，故C项错；浓硫酸的稀释应将浓硫酸加入水中并不断搅拌，以防止暴沸，故D项错。
【典例】工业上常用铁质容器盛装冷浓硫酸。为研究铁质材料与热浓硫酸的反应，某学习小组进行了以下探究活动：
(1)将已去除表面氧化物的铁钉(碳素钢)放入冷浓硫酸中，
10分钟后移入硫酸铜溶液中，片刻后取出观察，铁钉表面无明显变化，其原因是_______。
(2)另称取铁钉6.0 g放入15.0 mL浓硫酸中，加热，充分反应后得到溶液X并收集到气体Y。
甲同学认为X中除Fe3+外还可能含有Fe2+。
①证明溶液中含有Fe3+的操作方法是________。
②若要确认其中的Fe2+，应先用_______(选填序号)。
a.KSCN溶液和氯水 b.铁粉和KSCN溶液
c.浓氨水 d.酸性KMnO4溶液
③若要除去上述溶液中的Fe2+应选用______(选填序号)
a.酸性KMnO4溶液 b.KSCN溶液 c.双氧水
④乙同学取336 mL(标准状况)气体Y通入足量溴水中，发生反应：SO2+Br2+2H2O====2HBr+H2SO4
然后加入足量BaCl2溶液，经适当操作后得干燥固体2.33 g。由此推知气体Y中SO2的体积分数为_______________。
【错因剖析】
【标准答案】(1)铁钉表面被钝化
(2)①取少量溶液于试管中，加入KSCN溶液，若溶液变血红色则证明溶液中含有Fe3+
②d ③c ④66.7%
1．铁画是中国工艺美术百花园中的一朵奇葩。它以钢材为主料，经锻打、焊接、酸洗、上漆等多道工艺制成。下列关于铁画的叙述不正确的是( )
A.铁画应悬挂在干燥的环境中
B.所用材料上的铁锈可用稀盐酸清洗掉
C.给打制成型的铁画喷漆既美观又可以防锈蚀
D.所用的主要材料——低碳钢，有较好的锻轧性能，它不属于铁的合金
【解析】选D。本题考查的是有关金属的特性，A、B、C答案中都讲到了金属的某一点特性，而D中也讲到了金属的特性，惟一错误的地方就是“它不属于铁的合金”，事实上钢和生铁都是铁的合金。
2．为了检验某氯化亚铁溶液是否变质，最好向溶液中加入
( )
A．NaOH溶液 B．铁片
C．KSCN溶液 D．石蕊试液
【解析】选C。氯化亚铁溶液如果变质，溶液中会出现Fe3+，加入KSCN溶液后溶液变血红色，现象也明显，虽然
A、B理论上也可以，但现象不明显。
3．为了除去FeSO4溶液中少量的Fe2(SO4)3和CuSO4杂质，可选用的试剂是( )
A.Fe B.氨水 C.NaOH D.氯水
【解析】选A。可加入过量的铁，然后过滤即可，其中发
生的反应为：Fe2(SO4)3+Fe====3FeSO4，CuSO4+Fe====
FeSO4+Cu；氨水、NaOH、氯水均与FeSO4发生反应，故选A。
4．下列能与Fe3+反应且能证明Fe3+具有氧化性的物质是 ( )
A.Cu B. KSCN
C.NaOH D. FeCl2
【解析】选A。Fe3+与Cu可发生离子反应2Fe3＋＋Cu ====Cu2＋
＋2Fe2＋，在该反应中Fe3+为氧化剂，表现氧化性；KSCN、
NaOH均可与Fe3+发生反应，但不是氧化还原反应；FeCl2与
Fe3+不反应。
5．某化学兴趣小组利用下列试剂：铁粉、0.1 mol·L-1 FeCl3溶液、0.1 mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性，并利用实验结果解决一些问题。
(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)根据Fe3+的性质，该兴趣小组利用FeCl3溶液腐蚀铜箔制造印刷线路板，反应的离子方程式是__________。
【解析】(1)根据题意选用的试剂应具有氧化性，选新制氯水。(2)加入铁粉与FeCl3反应生成FeCl2。溶液为浅绿色。反应后无Fe3+，加入KSCN不变色。(3)锌与Fe2+发生置换反应。(4)FeCl3可与铜发生氧化还原反应，其离子方程式为：2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+
答案：(1)2FeCl2+Cl2====2FeCl3
(2)浅绿色 不变色
(3)Fe2++Zn====Zn2++Fe
(4)2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+
一、选择题(本题包括5小题，每小题4分，共20分)
1.把铁片分别放入下列溶液后，铁片溶解而溶液质量增加，但无气体产生，此溶液是( )
A.稀盐酸 B.AgNO3溶液
C.FeCl3溶液 D.Cu(NO3)2溶液
【解析】选C。铁和稀盐酸反应生成气体，铁和AgNO3溶液、Cu(NO3)2溶液反应后溶液质量均减小：Fe(56) ～2Ag(216)，Fe(56) ～Cu(64)，而铁和FeCl3溶液反应的离子方程式为2Fe3++Fe====3Fe2+，反应后单质铁进入溶液中而使溶液的质量增加。
2．向某溶液中加入含Fe2+的溶液后，无明显变化，当再滴加几滴新制氯水后，混合液变成血红色，则下列结论中错误的是( )
A.该溶液中一定含有SCN-
B.氧化性：Fe3+> Cl2
C.Fe2+与SCN-不能形成血红色物质
D.Fe2+被氯水氧化为Fe3+
【解析】选B。加入几滴新制氯水后，混合液变成血红色，说明原溶液中存在SCN-；并且Fe2+被氯水氧化为Fe3+；加入含Fe2+的溶液后，无明显变化，说明Fe2+与SCN-不能形成血红色物质；加入氯水后发生反应：2Fe2+＋Cl2====2Fe3+＋2Cl-，在该反应中Cl2为氧化剂，氧化性：Cl2>Fe3+。
3.(2011·福州高一检测)将铁屑溶于过量的稀盐酸后，再加入下列物质，会有Fe3+生成的是( )
A．硫酸 B．氯水 C．硫酸锌 D．氯化铜
【解析】选B。铁屑溶于过量的稀盐酸得到FeCl2溶液，氯水中的Cl2可与FeCl2溶液中的Fe2+发生如下反应：
Cl2＋2Fe2+====2Cl-＋2Fe3+。
4.在CuO和Cu2O的混合物中，铜元素和氧元素的质量比为5∶1，则CuO和Cu2O的物质的量之比为( )
A.2∶3 B.1∶3 C.1∶4 D.3∶1
【解析】选D。在CuO和Cu2O的混合物中，仅含铜和氧两种元素。设其中CuO和Cu2O的物质的量之比为x∶y，则依题意列比例式： 化简可得：x∶y＝3∶1。
5.下列除去杂质的方法正确的是( )
A．除去FeCl3中混有的CuCl2：加入过量铁粉，过滤
B．除去BaCO3固体中混有的BaSO4：加过量盐酸后，过滤、洗涤
C．除去FeCl2溶液中混有的FeCl3：加入过量铁粉，过滤
D．除去Cu粉中混有的CuO：加适量稀硝酸后，过滤、洗涤
【解析】选C。A中铁粉先还原Fe3+；B中最后得到的不是BaCO3；D项中Cu与稀硝酸发生反应，形成溶液，不符题意。
二、非选择题(本题包括3小题，共30分)
6.(8分)(2011·宁波高一检测)将Fe粉、Cu粉、FeCl3溶液、FeCl2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，则容器中不可能存在的离子是_____；
(2)若氯化铜有剩余，则容器中一定存在的离子是_____，可能存在的离子是________________________________；
(3)若氯化铁有剩余，则容器中不可能有_____________，一定存在的离子是________________________________。
【解析】该题考查物质共存问题，答题时要弄清物质间可能发生的反应，相互间能发生反应的物质不可能共存，而本题涉及的反应有：①Fe＋2FeCl3====3FeCl2
②Fe＋CuCl2====Cu＋FeCl2
③Cu＋2FeCl3====2FeCl2＋CuCl2
答案：(1)Fe3＋、Cu2＋ (2)Cu2+、Fe2+ Fe3+
(3)Fe、Cu Fe2＋、Fe3+、Cu2+
7.(10分)有一包铁粉和氧化铁粉的混合物共19.2克，溶于150 mL稀硫酸中，反应完毕后不留残渣，向溶液中滴入KSCN溶液也不显血红色，反应过程中共放出3.36 L标准状况下的H2。求：
(1)混合物中铁粉的质量为______________________。
(2)原稀硫酸的物质的量浓度至少是______________。
【解析】放出3.36 L标准状况下的H2的物质的量是
0.15 mol，则有
Fe + H2SO4 ==== FeSO4 + H2↑
1 1 1
0.15 mol 0.15 mol 0.15 mol
Fe + Fe2O3 + 3H2SO4 ==== 3FeSO4+3H2O
1 1 3
x mol x mol 3x mol
即：56(0.15+x)+160x＝19.2
解得：x＝0.05
所以(1)混合物中铁粉的质量为：m(Fe)＝56×(0.15+x) g＝56×(0.15+0.05) g＝11.2 g
(2)原稀硫酸的物质的量浓度至少为：
c(H2SO4)＝(0.15+3x)mol/0.15 L＝(0.15+3×0.05)mol / 0.15 L＝2.0 mol/L
答案：(1)11.2 g (2)2.0 mol/L
8.(12分)(挑战能力)A是一种红棕色金属氧化物，B、D是金属
单质，J是一种难溶于水的白色化合物，受热后容易发生分解。
(1)写出下列物质的化学式：
A：________；E：________；
J：________；G：________。
(2)按要求写方程式：
①A+B→C+D的化学方程式：________________________；
②F→G的化学方程式：____________________________；
③C→I的离子方程式：____________________________。
【解析】本题的突破口是“G为红褐色沉淀”、“A为红棕色金属氧化物”，结合题中的转化关系，可以得到如下的转化图：
答案：(1)Fe2O3 FeCl2 Al(OH)3 Fe(OH)3
(2)①2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3
②4Fe(OH)2+O2+2H2O====4Fe(OH)3
③Al2O3+2OH-====2AlO2-+H2O
高温
====
【方法技巧】制备纯净的Fe(OH)2沉淀常用的方法
关键在于除去无孔不入的O2和Fe3+。
①驱氧法：如用煮沸过的NaOH溶液。
②隔氧法：如用长滴管吸取NaOH溶液后插入亚铁盐溶液液面以下加入；又如在液面上加某些合适的有机溶剂进行液封。
③还原法：在FeSO4溶液中加入铁钉，或者用Fe与稀硫酸反应制FeSO4溶液，生成的H2又可驱赶O2。
为了“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”，某同学甲设计了如下的实验方案。
(1)实验前甲同学预测：Fe2+肯定既有还原性又有氧化性。你认为甲同学预测的依据是：_____________。
(2)甲同学欲用实验证明他的预测。实验室提供了下列试剂：3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、0.1 mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。
①若甲同学计划将0.1 mol·L-1 FeCl2溶液滴入新制氯水探究Fe2+的还原性，你预计可能发生的反应是：_________
(写离子方程式)，现象是：溶液由浅绿色变________色。
②实验中，甲同学发现现象不太明显，老师分析可能是产物的含量太低，建议可以通过检验Fe2+被氧化的产物Fe3+的存在以获取证据。你认为可选上述试剂中______________滴入甲同学所得的混合液中，并通过__________________
现象证明甲同学的观点和实验方案都是正确的。
③对于证明Fe2+具有氧化性，甲同学认为金属单质都具有还原性，并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中，结果铜片没有变化，锌粒逐渐变小。由此说明三种金属的还原性由强到弱的顺序为：__________。
(3)甲同学分析H2O2中氧元素显-1价(中间价)，并提出疑问：H2O2与FeCl2反应时，Fe2+是作还原剂还是作氧化剂呢？
①请你为甲同学梳理相关问题：若Fe2+在反应中表现出氧化性应转化成_________(填微粒符号，下同)，若Fe2+在反应中表现出还原性应转化成________________。
②实际上Fe2+的还原性较强，实验室的FeCl2溶液常因氧化而变质。除杂的方法是：___________________，
相关反应的离子方程式：___________________。
【解析】(1)Fe2+中铁元素化合价处于中间价态。
(2)① 氯水中的氯气将FeCl2溶液中的Fe2+氧化成Fe3+。②Fe3+一般用KSCN溶液检验，溶液呈血红色即可证明溶液中Fe3+的存在。③由题意，铜片与FeCl2溶液不反应，锌粒可与FeCl2溶液反应，再由还原剂的还原性大于还原产物的还原性即可得出结论。
(3)①若Fe2+在反应中表现出氧化性，则会得到电子，化合价降低，产物为铁；若Fe2+在反应中表现出还原性，则会失去电子，化合价升高，产物为Fe3+。②加入适量铁粉，可发生如下反应：2Fe3++Fe====3Fe2+。
答案：(1)因为Fe2+中铁元素价态可以升高也可以降低
(2)①Cl2＋2Fe2+====2Cl－＋2Fe3+ 棕黄
②KSCN溶液 溶液呈血红色 ③Zn>Fe>Cu
(3)①Fe Fe3+
②加入适量铁粉 2Fe3++Fe====3Fe2+