考点11 铁、铜及其化合物——2023年江苏省普通高中化学学业水平合格性考试专项精讲+测试

考点11  铁、铜及其化合物

【学业要求】

1.了解铁、铜及其重要化合物的主要用途。2.了解铁、铜及其重要化合物的主要物理性质。3.了解铁、铜分别与氧气、水、酸等物质的反应。4.了解氧化铁、氧化铜分别与酸等物质的反应。5.了解Fe3＋的氧化性，认识Fe3＋和Fe2＋之间的相互转化关系。

一、金属铁的性质

1．铁元素的存在

铁在自然界中可以以单质形态(主要存在于陨石中)存在，但主要以＋2价和＋3价化合物的形态存在，地壳中含量居第四位，仅次于氧、硅和铝。

(1)铁与氯气、硝酸、浓硫酸等强氧化剂反应可显＋3价：

2Fe＋3Cl22FeCl3；

Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；

2Fe＋6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。

(2)铁与H＋、Cu2＋、Fe3＋等弱氧化剂反应可显＋2价：

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋；Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。

(3)钝化不是不反应而是生成一种致密的氧化物薄膜。

2．Fe2＋、Fe3＋的检验

3．Fe2＋、Fe3＋相互转化的实验探究

二、铁的重要化合物及其转化

1．铁的重要氧化物——Fe2O3

(1)俗名：铁红。

(2)用途：可作油漆的颜料。

2．Fe(OH)2和Fe(OH)3性质的比较

三、金属铜及其化合物的性质

1.铜的性质

铜是红色金属，有良好的导电性和导热性，在电气和电子工业中应用广泛。

(1)与非金属单质(如Cl2)反应：Cu＋Cl2CuCl2

(2)与浓硫酸反应： Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O

(3)与稀硝酸反应：3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O

(4)与浓硝酸反应：Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O

(5)与FeCl3溶液反应：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋

(6)与AgNO3溶液反应：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋

2.氧化铜

(1)物理性质：黑色固体，难溶于水。

(2)化学性质：

①与酸反应的离子方程式：CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O

②与H2反应：CuO＋H2Cu＋H2O

3.氢氧化铜

(1)物理性质：蓝色固体，不溶于水。

(2)化学性质

①与硫酸反应：Cu(OH)2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O。

②不稳定易分解：Cu(OH)2CuO＋H2O。

【真题演练】

例1．(2021·江苏合格考真题)对印刷电路板制作过程中(2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2)产生废液X进行回收处理，流程如图所示。下列说法不正确的是

A. 1molFeCl3与Cu完全反应，转移电子数约为6.02×1023

B. 若废液X中滴加KSCN溶液变红，则X中=

C. 若向溶液A中、溶液B中分别加入少量铁粉，铁粉均有减少

D. 实验室中进行操作①②时，需用到的玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒

例2．(2020·江苏合格考真题)下列实验方案能达到目的的是（    ）

A. 用排水集气法收集HCl气体        B. 用燃烧的木条检验N2和CO2

C. 用KSCN溶液检验溶液中的Fe3+      D. 用丁达尔效应鉴别Na2CO3溶液和NaHCO3溶液

例3．(2018·江苏合格考真题)某混合物由Fe、Fe2O3和FeCO3组成。现称取一定质量的该混合物，将其溶于100 mL 1.25 mol·L－1硫酸中，生成0.56 L(标准状况)气体，并得到溶液X，测得溶液X中c(H＋)为0.5 mol·L－1(溶液体积变化忽略不计)。下列说法正确的是(　　)

A. 混合物中Fe2O3的物质的量为0.025 mol

B. 混合物中FeCO3的物质的量为0.03 mol

C. 若溶液X遇KSCN溶液显红色，则溶液X中n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＝0.1 mol

D. 若溶液X中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，则混合物中n(Fe)＋n(Fe2O3)＋n(FeCO3)＝0.08 mol

例4．(2017·江苏学测)铁黑(Fe3O4)是常见的铁系颜料。一种制取铁黑的实验流程如下图所示：

制取铁黑的反应原理可表示为Fe(OH)2＋2Fe(OH)3Fe(OH)2·2Fe(OH)3Fe3O4

(1)加入氨水调pH至7～9时，发生反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

(2)为了保证铁黑样品的质量，“合成”中需要控制的因素有________________________

_________________________________________________________________(填三个)。

(3)铁黑产品中Fe3O4的含量是判断产品等级的依据之一。某铁黑样品中混有的杂质为FeO、Fe2O3中的一种。根据国标方法，进行的测定实验如下：

步骤1：称取1.908 g样品置于锥形瓶中，加入足量盐酸，加热使之完全溶解。

步骤2：向锥形瓶中先加入足量的SnCl2溶液，将Fe3＋全部转化为Fe2＋，除去过量的Sn2＋，再加入一定量的硫酸和磷酸，并滴加指示剂。

步骤3：再向锥形瓶中滴加0.082 00 mol·L－1K2Cr2O7溶液，发生反应：Cr2O＋6Fe2＋＋14H＋===2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。恰好完全反应时，共消耗50.00 mL K2Cr2O7溶液。请计算样品中Fe3O4的质量分数(写出计算过程)。

【核心归纳】1．铁及其化合物转化关系图

2．铁单质、Fe2＋和Fe3＋的性质

(1)Fe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。

(2)Fe2＋Fe3＋       (3)Fe3＋Fe2＋。

3．制备Fe(OH)2的关键是隔绝空气(O2)，可采取的措施有：

(1)Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现用现配。

(2)为了防止Fe2＋被氧化，配制FeSO4溶液的蒸馏水和NaOH溶液要煮沸，尽可能除去O2。

(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。

(4)为防止Fe2＋被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水而不溶于水的有机物，以隔绝空气。

【过关检测】

1.(2022·泰州中学合格考模拟)下列有关物质的性质与应用的说法中，均正确的是(　　)

A.Fe3＋具有氧化性，可溶解印刷电路板上的金属铜

B.碳酸钡、硫酸钡均难溶于水，均可用作钡餐

C.氧化铝具有很高的熔点，可用于制造熔融烧碱的坩埚

D.二氧化硅具有半导体性能，可以制成光电池

2.常温下，下列各组物质中，Y既能与X反应又能与Z反应的是(　　)

A.①③  B.①④  C.②④  D.②③

3.(2022·徐州合格考模拟)下列反应的离子方程式书写正确的是(　　)

A.铁粉与稀HNO3反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

B.FeCl3溶液与铁粉反应：Fe＋Fe3＋===2Fe2＋

C.氢氧化铝与醋酸反应：Al(OH)3＋3H＋===Al3＋＋3H2O

D.盐酸与氨水反应：H＋＋NH3·H2O===NH＋H2O

4.(2022·扬州合格考模拟)黄铁矿(主要成分为FeS2)是工业制硫酸的主要原料，暴露在空气中会被缓慢氧化，其氧化过程如下图所示。

下列有关说法不正确的是(　　)

A.经氧化后的黄铁矿可能呈现与铁锈类似的红褐色

B.氧化过程会产生较多酸性废水破坏矿区生态环境

C.a步反应中每生成1 mol FeSO4转移电子的物质的量为7 mol

D.标准状况下，0.1 mol FeS2完全被氧化时大约消耗空气40 L

5.(2022·徐州合格考模拟)下列反应的离子方程式书写正确的是(　　)

A.CuCl2溶液与Fe的反应：Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe3＋

B.氯气与水反应： Cl2＋H2OH＋＋Cl－＋HClO

C.氢氧化铝与HNO3溶液的反应：OH－＋H＋===H2O

D.水垢中的CaCO3用CH3COOH溶液除去：CaCO3＋2H＋===Ca2＋＋H2O＋CO2↑

6.钢铁淬火时常发生的反应有2Fe＋6H2O2Fe(OH)3＋3H2，该反应属于(　　)

A.置换反应     B.分解反应    C.化合反应     D.复分解反应

7.下列说法中正确的是(　　)

A.铁在干燥的空气中剧烈燃烧，火星四射，生成黑色的Fe3O4

B.铁跟盐酸反应生成氯化铁和氢气

C.铁丝浸入硫酸铜溶液中片刻，取出，表面出现红色的铁锈

D.烤蓝是在铁制品表面通过化学反应生成致密的氧化膜以防止铁生锈

8.(2022·南通合格考模拟)下列有关铁及其化合物的说法不正确的是(　　)

A.铁是一种银白色金属   B.铁在常温下与水不反应，但可在高温条件下与水蒸气反应生成Fe3O4和H2

C.常温下，铁与浓硝酸、浓硫酸均不反应

D.铁在氯气中燃烧生成FeCl3，其溶于水形成的溶液呈棕黄色

9.下列反应中Fe3＋表现氧化性的是(　　)

A.FeCl3溶液能使KI­淀粉试纸变蓝

B.FeCl3溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀

C.FeCl3溶液中加入AgNO3溶液产生白色沉淀

D.FeCl3溶液滴入沸水中产生红褐色的胶体

10.用FeCl3溶液无法区别的一组试剂是(　　)

A.KSCN溶液、KCl溶液            B.NaOH溶液、NaCl溶液

C.稀盐酸、稀硝酸                  D.AgNO3、稀HNO3

11.(2022·连云港合格考模拟)魔术师将半杯“白酒”倒入半杯“黄酒”中变成了一杯“红酒”，“白酒”和“黄酒”的成分可能是(　　)

12.将一定质量的铁粉放入氯化铁溶液中，完全反应后，所得溶液中Fe2＋和Fe3＋的浓度恰好相等。则未反应的Fe3＋和已反应的Fe3＋的物质的量之比为(　　)

A.1∶1  B.1∶2  C.2∶3  D.3∶2

13.下列反应的离子方程式正确的是(　　)

A.将铜屑加入Fe3＋溶液中： 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

B.将磁性氧化铁溶于盐酸：Fe3O4＋8H＋===3Fe3＋＋4H2O

C.FeCl2酸性溶液放在空气中变质：2Fe2＋＋4H＋＋O2===2Fe3＋＋2H2O

D.将铁粉加入稀硫酸中：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑

14.向一定量Fe、FeO、Fe2O3的混合物中加入1 000 mL 0.1 mol·L－1的盐酸，恰好完全溶解，所得溶液中加KSCN无红色出现，若用足量CO还原相同质量的此混合物，能得到铁(　　)

A.11.2 g  B.2.8 g  C.5.6 g  D.无法计算

15.下列离子的检验方法合理的是(　　)

A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色，说明原溶液中不含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，说明原溶液中含有Fe3＋

D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到沉淀颜色逐渐变为红褐色，说明原溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋

16.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.石蕊溶液   D.KSCN溶液

17.(2022·宿迁合格考模拟)某溶液中可能含有Fe2＋、NH、Fe3＋、SO、Cl－中的两种或多种。下列结论正确的是(　　)

A.取少量溶液，向其中滴加AgNO3溶液，若有白色沉淀生成，则说明一定含有Cl－

B.取100 mL溶液，加入足量的NaOH溶液并加热，收集到标准状况下33.6 mL的气体，则c(NH)＝0.001 5 mol·L－1

C.经测定一定量的该溶液中n(NH)＝0.02 mol，n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＝0.02 mol，则该一定量的溶液中0.06 mol≤n(Cl－)≤0.08 mol

D.取10 mL该溶液，通入标准状况下Cl2 22.4 mL恰好完全反应。然后调节pH，使溶液中的铁元素全部转化为沉淀，经过滤、洗涤、灼烧，冷却后称重，得固体质量为0.32 g，则溶液中c(Fe3＋)＝0.2 mol·L－1

18.下图是一些常见的单质、化合物之间的转化关系图，有些反应中的部分物质被略去。反应①常被应用于野外焊接钢轨，F是海水中含有盐的主要成分，J为D、G反应产物形成的水溶液。

(1)B的化学式为________。

(2)H的电子式为__________________________________________________________。

(3)写出反应②的离子方程式：

________________________________________________________________________。

(4)写出反应④的化学方程式：

________________________________________________________________________。

19.某工厂的固体废渣中主要含Cu和CuO，还含有少量Cu2O和SiO2等。利用该固体废渣制取Cu(NO3)2的部分工艺流程如图所示：

(1)Cu与稀硝酸反应的离子方程式为

________________________________________________________________________。

(2)酸溶时，反应温度不宜超过70 ℃，其主要原因是

________________________________________________________________________，

若保持反应温度为70 ℃，欲加快反应速率可采取的措施为______________(写2种)。

(3)过滤后所得废渣的主要成分的化学式为____________________________________。

(4)由Cu(NO3)2溶液制Cu(NO3)2晶体的操作方法：蒸发浓缩、________、过滤、冰水洗涤、低温烘干。

20.(2022·镇江合格考模拟)氯化亚铜(CuCl)广泛应用于化工、印染、电镀等行业。CuCl难溶于水，可溶于氯离子浓度较大的体系。以海绵铜(主要成分是Cu和少量CuO)为原料，采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下：

回答下列问题：

(1)步骤①溶解温度应控制在60～70 ℃，原因是_____________________________________________。

(2)写出步骤③中反应生成CuCl的离子方程式：__________________________________________________。

已知NH4Cl、Cu2＋的物质的量之比与Cu2＋沉淀率的关系如下图所示，当氯化铵用量增加到一定程度后Cu2＋的沉淀率减少，其可能的原因是________________________。

(3)氯化亚铜的纯度测定：称取样品0.50 g置于预先放入玻璃珠50粒和10 mL过量的FeCl3 溶液250 mL的锥形瓶中，不断摇动，玻璃珠的作用是_________。待样品溶解后，立即用物质的量浓度为0.05 mol·L－1的K2Cr2O7溶液与之完全反应，一共用去K2Cr2O7溶液 16.00 mL。试计算CuCl纯度(写出计算过程)。

已知：

CuCl＋Fe3＋===Cu2＋＋Fe2＋＋Cl－

6Fe2＋＋Cr2O＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O