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專題3.15 鐵、銅方面試題的解題方法與技巧 鐵及其化合物因為性質(zhì)的復(fù)雜多變而成為高考命題的熱點。題型以筆答題為主，在選擇題中也有涉及，試題以化工生產(chǎn)為背景，以豐富的流程分析和物質(zhì)轉(zhuǎn)化為特征，考查學生分析問題和解決問題的能力。銅及其化合物的知識以及金屬材料的應(yīng)用，在新課標高考中的地位在逐步得到加強，屬于新出現(xiàn)的高考熱點。預(yù)計2019年仍以實際情景為依托，以元素化合物知識為載體，融元素化合物、化學基本理論、化學實驗、化學計算、圖像分析等知識于一體，既考查考生對知識的整合能力，又考查新課標的三種能力，并提高從化學視角分析和解決實際問題的能力。題型有選擇題和填空題；以選擇題形式考查Fe、Cu單質(zhì)及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用，在Ⅱ卷中與化學反應(yīng)原理結(jié)合考查綜合推斷，實驗探究和無機化工流程圖，以填空題形式考查。 一、鐵及其化合物 1、氧化物 氧化物 氧化亞鐵 氧化鐵 四氧化三鐵 化學式 FeO Fe2O3 Fe3O4 顏色狀態(tài) 黑色粉末 紅棕色粉末 黑色晶體(有磁性) 溶解性 難溶于水 難溶于水 難溶于水 鐵的化合價 ＋2 ＋3 ＋3、＋2 穩(wěn)定性 不穩(wěn)定 穩(wěn)定 穩(wěn)定 與H＋反應(yīng) FeO＋2H＋＝Fe2＋＋H2O Fe2O3＋6H＋＝2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋＝Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O 2、氫氧化物 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色態(tài) 白色固體 紅褐色固體 與鹽酸反應(yīng) Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 受熱分解 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 二者的關(guān)系 在空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應(yīng)的化學方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3。 注意： Fe(OH)3作為一種堿能與酸反應(yīng)生成鹽和水，但Fe3＋有較強的氧化性，若酸為還原性酸(如H2S、HI)則再發(fā)生氧化還原反應(yīng)，故與HCl反應(yīng)只是中和反應(yīng)，而與HI反應(yīng)的化學方程式如下：2Fe(OH)3＋6HI＝2FeI2＋I2＋6H2O。 ②除雜方法(括號內(nèi)為雜質(zhì))：Fe2＋(Fe3＋)：加過量鐵粉過濾；FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2；FeCl2(CuCl2)：加過量鐵粉過濾；Fe(Al)、Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加過量強堿溶液過濾； （2）鹽溶液的保存：亞鐵鹽、鐵鹽的存放方法：亞鐵鹽溶液——加入少量鐵屑以防止Fe2＋被氧化。鐵鹽溶液——加入少量相應(yīng)的酸溶液以防止Fe3＋水解 （3）物質(zhì)制備： ①制備無水氯化鐵：在HCl氣流中加熱濃縮氯化鐵溶液； ②制備氫氧化鐵膠體：向沸水中加入飽和氯化鐵溶液并煮沸至變?yōu)榧t褐色為止。 4、Fe2＋和Fe3＋檢驗： （1）直接觀察顏色：Fe2＋溶液呈淺綠色，F(xiàn)e3＋溶液呈棕黃色。 （2）利用顯色反應(yīng)(形成絡(luò)離子) ① ② （3）利用Fe(OH)3沉淀的顏色： （4）利用Fe3＋的氧化性 ① ② ③ （5）利用Fe2＋的還原性 ① ② 5、分析鐵與稀HNO3反應(yīng)的關(guān)鍵：一是明確哪種物質(zhì)過量，二是根據(jù)兩種物質(zhì)的量分析討論判斷，根據(jù)反應(yīng)方程式：HNO3過量：Fe＋4HNO3＝Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，F(xiàn)e過量時：Fe＋2Fe(NO3)3＝3Fe(NO3)2，兩者相加得總方程式：3Fe＋8HNO3＝3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，可以用數(shù)軸表示： 。 6、離子守恒法在解有關(guān)離子反應(yīng)計算題時的應(yīng)用技巧：在離子反應(yīng)中，元素的種類不變，同種元素對應(yīng)離子反應(yīng)前后的物質(zhì)的量守恒；在復(fù)雜離子反應(yīng)或多步離子反應(yīng)中，運用離子守恒的思路，選取具有守恒特征的某一離子，找出其在始態(tài)和終態(tài)物質(zhì)中的等量關(guān)系，即可迅速求解。 二、銅及其化合物 1、銅： （1）物理性質(zhì)：銅是紫紅色金屬，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。 （2）化學性質(zhì)： ①與非金屬反應(yīng)：例如2Cu＋O22CuO、2Cu＋SCu2S、Cu＋Cl2CuCl2。 ②氧化性酸的反應(yīng)：例如Cu＋2H2SO4(濃)CuSO4＋2H2O＋SO2↑、Cu＋4HNO3(濃)＝Cu(NO3)2＋2H2O＋2NO2↑、3Cu＋8HNO3(稀)＝3Cu(NO3)2＋4H2O＋2NO↑。 ③與鹽溶液的反應(yīng)：2FeCl3＋Cu＝CuCl2＋2FeCl2、Cu＋2AgNO3＝Cu(NO3)2＋2Ag。 ④在空氣中生成銅綠：2Cu＋CO2＋O2＋H2O＝Cu2(OH)2CO3。 2、氧化銅： （1）物理性質(zhì)：黑色粉末狀固體，不溶于水。 （2）化學性質(zhì)： 【詳解】 C. 由上述分析可以知道，第④組實驗剩余金屬為Fe和Cu，參加反應(yīng)金屬為1.68g，其物質(zhì)的量為0.03mol，由Fe+2Fe3+=3Fe2+，可以知道溶液中n（Fe2+）=0.09mol，故c（Fe2+）==1.8mol/L，故C錯誤； D. 第③組實驗中溶解金屬為：3.6g-1.92g=1.68g，混合物中Fe恰好完全反應(yīng)、Cu不反應(yīng)，剩余1.92g為Cu，合金中Fe與Cu的質(zhì)量之比為：1.68g：1.92g=7：8，則二者的物質(zhì)的量之比為：：=1:1，故D正確； 本題答案為C。 【例3】周輝《清波雜志》卷十二：信州鉛山，膽水自山下注，勢若瀑布，用以浸銅，鑄冶是賴。雖干溢系夫旱澇，大抵盛于春夏，微于秋冬。古傳一人至水濱，遺匙鑰，翌旦得之，已成銅矣。這里的膽水是指膽礬水，下列有關(guān)判斷不正確的是 A．膽礬也叫藍礬，化學式為CuSO4.5H2O B．硫酸銅是電解質(zhì)，在水溶液中電離出Cu2+和SO42- C．“遺匙鑰……已成銅矣”所涉及反應(yīng)的離子方程式為Fe+ Cu2+== Fe2++ Cu D．向CuSO4溶液中滴加相同濃度的Ba(OH)2溶液過程中，溶液導(dǎo)電性不變 【答案】D 【解析】 【詳解】 1．下列敘述錯誤的是 A．用過濾法無法除去Fe(OH)3膠體中的FeCl3 B．FeCl3、Na2O2、Cu2S均可由相應(yīng)單質(zhì)直接化合生成 C．從分類的角度看，混合物、分散系、膠體的從屬關(guān)系如圖所示： D．硫酸廠附近的雨水樣品在空氣中放置2小時后，測得pH變小，因為樣品吸收了空氣中的CO2 【答案】D 【解析】 【分析】 根據(jù)膠體的性質(zhì)與分類、酸雨的性質(zhì)分析。 5．下列應(yīng)用不涉及氧化還原反應(yīng)的是( ) A．鋁熱法冶煉難熔金屬 B．FeCl3溶液可用于銅質(zhì)印刷線路板制作 C．Na2O2用作呼吸面具的供氧劑 D．實驗室用NH4Cl和Ca(OH)2制備NH3 【答案】D 【解析】 【詳解】 6．下列說法正確的是（ ） A．Mg和Al都可以用電解法冶煉得到 B．Na2O和Na2O2與CO2反應(yīng)產(chǎn)物相同 C．MgO和Al2O3均只能與酸反應(yīng)，不能與堿反應(yīng) D．根據(jù)丁達爾現(xiàn)象可以將分散系分為溶液、膠體和濁液 【答案】A 【解析】 【詳解】 A.常見金屬的冶煉方法為電解法、熱還原法、熱分解法等，其中鈉鎂鋁都為活潑金屬，用電解法，故正確；B.過氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉和氧氣，氧化鈉和二氧化碳反應(yīng)生成碳酸鈉，二者產(chǎn)物不同，故錯誤；C.氧化鋁能和酸反應(yīng)也能和強堿反應(yīng)，故錯誤；D.根據(jù)分散質(zhì)粒子直徑大小將分散系分為溶液、膠體和濁液，故錯誤。故選A。 7．下列除去雜質(zhì)的方法不正確的是 A．鎂粉中混有少量鋁粉：加入過量燒堿溶液充分反應(yīng)，過濾、洗滌、干燥 B．用過量氨水除去Fe3＋溶液中的少量Al3＋ C．用新制的生石灰，通過加熱蒸餾，以除去乙醇中的少量水 D．銅中混有鐵粉：加過量硫酸銅溶液后過濾 【答案】B 【解析】 【詳解】 8．化學與生活密切相關(guān)，下列有關(guān)物質(zhì)與用途的因果關(guān)系錯誤的是 A．Fe(OH)3膠體具有較強的吸附性，所以可用于制備紅色顏料鐵紅 B．NaClO溶液具有強氧化性，所以可用于生活環(huán)境的消毒 C．NH4Cl溶液呈酸性，所以可用于除去鋼板上的鐵銹 D．KMnO4溶液可以氧化乙烯，所以可用浸泡過KMnO4溶液的硅藻土作水果保鮮劑 【答案】A 【解析】 【詳解】 A.Fe(OH)3膠體具有較強的吸附性，可用Fe(OH)3膠體凈水，而利用Fe(OH)3分解生成Fe2O3，制備紅色顏料鐵紅，故A錯誤； B.NaClO中Cl元素化合價為+1價,具有強氧化性，所以 NaClO溶液具有強氧化性，所以可用于生活環(huán)境的消毒，故B正確； 【詳解】 （4）將Cl2和SO2等體積混合后，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成硫酸和鹽酸，所以通過品紅溶液中，觀察到的現(xiàn)象是品紅溶液不褪色，涉及的離子方程式為：SO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SO42－，工業(yè)上獲得B的重要途徑是電解飽和食鹽水，反應(yīng)方程式為：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，故答案為：品紅溶液不褪色，SO2＋Cl2＋2H2O=4H＋＋2Cl－＋SO42－，2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。