2020版高考新创新一轮复习化学通用版学案：第三章第三节铁、铜及其化合物

第三节
铁、铜及其化合物


　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1.了解铁、铜及其重要化合物的制备方法。
2．掌握铁、铜及其重要化合物的主要性质及其应用。

考点(一)　铁的单质、氧化物和氢氧化物 【精讲精练快冲关】
[知能学通]
1．铁的单质
(1)原子结构
铁位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族。

(2)物理性质
铁是银白色金属，熔、沸点高，抗腐蚀性强，能被磁铁吸引，具有金属的通性。
(3)化学性质
铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。

①与非金属单质的反应
O2
常温下：铁被腐蚀生成铁锈，其主要成分为Fe2O3
点燃时：3Fe＋2O2Fe3O4
Cl2
2Fe＋3Cl22FeCl3
S
Fe＋SFeS
②与水的反应
常温下铁与水不反应，在高温条件下与水蒸气反应：
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
③与酸的反应

酸
化学方程式或现象
稀H2SO4
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
稀
HNO3
Fe不足
Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
Fe过量
3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O
浓HNO3、浓H2SO4
常温下钝化
④与某些盐溶液的反应
与CuSO4溶液反应的离子方程式为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。
与FeCl3溶液反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
(4)生铁的冶炼
①原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。
②设备：高炉。
③主要反应
还原剂的生成
C＋O2CO2、CO2＋C2CO
铁的还原
Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
造渣反应
CaCO3CaO＋CO2↑
CaO＋SiO2CaSiO3
2.铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
—
铁红
磁性氧化铁
颜色状态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体(有磁性)
溶解性
不溶于水
铁的
化合价
＋2
＋3
＋2、＋3
与H＋反应的离子方程式
FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===
Fe2＋＋2Fe3＋＋
4H2O
3.铁的氢氧化物
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
与盐酸
反应
Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
受热
分解
—
2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱(如NaOH溶液)反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱(如NaOH溶液)反应：Fe3＋＋3OH－=== Fe(OH)3↓
二者
的关系
空气中，Fe(OH)2能够迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
[题点练通]
1.坦克、导弹的制造材料主要是各种金属的合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中正确的是(　　)
A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26
B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应
C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性
D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁比生铁的快
解析：选A　铁是26号元素，属于过渡元素，A正确；常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，并不是铁和浓硫酸不反应，B错误；Fe2＋既有还原性也有氧化性，C错误；生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，D错误。
2．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是(　　)
A．Fe(OH)3　Fe2O3　　　 B．Fe(OH)2　Fe2O3
C．Fe(OH)2　Fe(OH)3 D．Fe(OH)2　FeO
解析：选B　铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。
3．一定质量的某铁的氧化物FexOy，与足量的4 mol·L－1硝酸溶液充分反应，消耗硝酸溶液 700 mL，生成2.24 L NO(标准状况)。则该铁的氧化物的化学式为(　　)
A．FeO B．Fe2O3
C．Fe3O4 D．Fe4O5
解析：选C　铁的氧化物FexOy与足量的4 mol·L－1硝酸溶液充分反应生成Fe(NO3)3，硝酸被还原生成NO，NO的物质的量为＝0.1 mol，根据氮原子守恒，3n[Fe(NO3)3]＋n(NO)＝n(HNO3)，故3n[Fe(NO3)3]＋0.1 mol＝0.7 L×4 mol·L－1，解得n[Fe(NO3)3]＝0.9 mol，令氧化物FexOy中Fe元素的平均化合价为a，根据得失电子守恒，则0.9 mol×(3－a)＝0.1 mol×(5－2)，解得a＝，由化合物中正负化合价代数和为0可得x＝2y，则x∶y＝3∶4，故该氧化物的化学式为Fe3O4。
4.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。
①Fe3＋　②Fe2＋　③Fe、Fe2＋　④Fe2＋、Fe3＋
(1)AB段铁元素以__________形式存在。
(2)BC段铁元素以__________形式存在。
(3)CD段铁元素以__________形式存在。
解析：向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为Fe2＋。
答案：(1)①　(2)④　(3)③

铁与稀HNO3反应时产物的判断
Fe与HNO3、Cl2、Br2等强氧化剂反应时，氧化剂的量不管是否过量，总是先生成Fe3＋，然后Fe3＋再与Fe反应生成Fe2＋。
(1)当稀HNO3过量时
发生反应：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为Fe3＋。
(2)当Fe过量时
发生反应：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2。
总反应：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为Fe2＋，铁元素的价态为＋2价。
(3)当