1、第2课时铁、铜及其化合物的应用学习目标核心素养建构1.学会用化学方法检验Fe3与Fe2。2.根据物质的氧化性与元素化合价的关系来理解Fe2、Fe3的相互转化关系。知 识 梳 理一、铁、铜的性质1.列表比较Fe、Cu的物理性质共同点不同点铁具有金属光泽，密度较大，熔点较高，易导电、导热纯净的单质铁为银白色，有良好的延展性，质地较软的固体，可被磁化铜铜具有与众不同的紫红色，质地较硬的固体2.Fe、Cu化学性质比较铁铜化学性质与O2反应3Fe2O2Fe3O4(剧烈燃烧，生成黑色固体)2CuO22CuO(红色固体变黑)，该反应常用于除去混合气体中的氧气与S反应FeSFeS2CuSCu2S与Cl2反应2
2、Fe3Cl22FeCl3(剧烈燃烧，产生棕黄色的烟)CuCl2CuCl2(剧烈燃烧，产生棕色的烟)与盐酸反应Fe2H=Fe2H2不反应与氧化性酸反应常温时在浓硫酸和浓硝酸中被钝化；与氧化性酸反应不生成氢气与浓硫酸加热时反应；与硝酸常温时反应，反应不生成氢气与盐溶液的反应FeCuSO4=FeSO4CuCu2AgNO3=2AgCu(NO3)2【自主思考】1.如何用最简单的方法分离铁粉和铜粉的混合物？提示铁是一种可以被磁铁吸引的金属，铜不能被磁铁吸引，可以用磁铁将混合物分离。2.为什么浓H2SO4、浓HNO3可用铁制容器盛装？提示常温下，铁遇到浓硫酸、浓硝酸会钝化。二、Fe2、Fe3的转化及检验1.
3、写出下列反应的离子方程式：(1)FeCl3溶液与铁反应：2Fe3Fe=3Fe2；(2)FeCl2溶液与Cl2反应：2Fe2Cl2=2Fe32Cl；(3)FeCl3溶液与铜反应：2Fe3Cu=2Fe2Cu2；(4)CuCl2溶液与铁反应：Cu2Fe=Fe2Cu。2.化学上常用KSCN溶液检验Fe3，反应的离子方程式是Fe33SCN=Fe(SCN)3，现象是溶液变血红色。3.在配制含Fe2的溶液时，向溶液中加入少量铁粉，目的是使被氧气氧化形成的Fe3还原为Fe2，该反应的离子方程式为2Fe3Fe=3Fe2。为除去废水中的Fe2，常先将废水中的Fe2氧化为Fe3，再调节溶液的pH使Fe3转化为红褐色
4、的Fe(OH)3沉淀析出。4.足量的铁粉与盐酸反应的离子方程式是Fe2H=Fe2H2，向反应后的溶液中加入KSCN溶液，现象是溶液无明显变化；铁丝在氯气中燃烧的化学方程式是2Fe3Cl22FeCl3，若将反应生成的棕色固体加水溶解再加入KSCN溶液，现象是溶液变为血红色。【自主思考】3.铁在什么情况下生成Fe2，什么情况下生成Fe3？提示铁与氧化性较弱的氧化剂反应转化为Fe2，铁与氧化性较强的氧化剂反应转化为Fe3。4.为什么久置的FeSO4溶液略显黄色？如何避免此现象的发生？提示含Fe2的溶液久置后容易被空气中的O2氧化为Fe3；可以向溶液中加入少量铁粉。5.检验Fe2时能否先加氯水后加KS
5、CN溶液？提示不能。因为2Fe2Cl2=2Fe32Cl，先加氯水不能证明Fe3是原有的还是氧化生成的。效 果 自 测1.现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，其原因可能是()A.苹果汁中的Fe2变成Fe3B.苹果汁中含有Cu2C.苹果汁含有OHD.苹果汁含有Fe3答案A2.已知下列物质间的相互转化：回答下列问题：(1)A转化为“B气体”，这一步反应中应加入的试剂是 (填化学式)。(2)B的化学式为 ，E的化学式为 。(3)写出由G转变成H所发生反应的化学方程式： 。(4)写出检验溶液D中的阳离子时所发生反应的离子方程式： 。(5)向溶液D中加入A，有关反应的离子反应方程式为 。解析由红褐色
6、沉淀可确定H为Fe(OH)3，白色沉淀G为Fe(OH)2，E应为碱，焰色反应为紫色应为KOH，A为Fe，B中通入气体C能将Fe2氧化成Fe3，气体C应为Cl2，试剂应为HCl。答案(1)HCl(2)FeCl2KOH(3)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(4)Fe33SCN=Fe(SCN)3(5)2Fe3Fe=3Fe2探究一、Fe2、Fe3、Fe的相互转变【探究讨论】写出下列转化的化学方程式或离子方程式怎样由Fe制取FeCl2或FeCl3?由FeCl2生成Fe或FeCl3，你能写出其化学方程式吗？FeCl3溶液为什么能腐蚀铜而用于制造印刷电路板呢？提示Fe2HCl=FeCl2H2、
7、2Fe3Cl22FeCl3Fe2Zn=FeZn2、2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe3Cu=2Fe2Cu2【点拨提升】Fe2、Fe3、Fe的相互转变“铁三角”(1)Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2、Fe3FeFe2Fe能被I2、S、Fe3、Cu2、H等较弱氧化剂氧化为Fe2，如FeSFeS、Fe2Fe3=3Fe2FeFe3Fe能被Cl2、Br2、足量稀HNO3、酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化为Fe3，如2Fe3Br22FeBr3(2)Fe2既具有氧化性又具有还原性，可以被氧化为Fe3，也可以被还原为FeFe2Fe34Fe2O24H=4Fe32H2O(Fe2被O2氧化)2Fe2Cl
8、2=2Fe32Cl(Fe2可被Cl2、Br2氧化)12FeSO43O2=2Fe2O34Fe2(SO4)3(久置的FeSO4被氧化，要现用现配)2Fe2H2O22H=2Fe32H2O5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O(Fe2可使酸性KMnO4溶液褪色)(3)Fe3具有较强氧化性，可被还原为Fe2或FeFe3具有较强的氧化性，在金属阳离子中氧化性是比较强的，其氧化性强于H、Cu2等，但弱于Ag，强于I2，而弱于Br2。与S2、I、SO等能发生氧化还原反应。2Fe3Fe=3Fe2(在铁盐溶液中加入Fe，Fe溶解)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(用FeCl3溶液腐蚀铜，制作印刷电路板)2Fe32
9、I2Fe2I2(Fe3能使淀粉KI试纸变蓝)2Fe3S2=2Fe2S【典题例证1】把铁片放入下列溶液中，铁片溶解，溶液质量增加，反应又没有气体放出的是()A.硝酸钠溶液 B.硫酸铜溶液C.稀硫酸 D.氯化铁溶液解析硝酸钠溶液和铁不反应，A错误；铁和硫酸铜发生置换反应生成硫酸亚铁和铜，溶液质量减少，B错误；硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，有气体放出，C错误；氯化铁和铁反应生成氯化亚铁，溶液质量增加，D正确。答案D【学以致用1】除去下列物质中所含杂质(括号内为杂质)，将选用的试剂和方法填在横线上，并写出有关的离子方程式。(1)FeCl2(FeCl3)：所选试剂 ；离子方程式 。(2)FeCl3(F
10、eCl2)：所选试剂 ；离子方程式 。答案 (1)铁粉2Fe3Fe=3Fe2(2)新制氯水2Fe2Cl2=2Fe32Cl探究二、含有Fe3的Fe2检验与鉴别【探究讨论】1.加入NaOH溶液后产生白色沉淀的金属离子可能是什么？若白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色，这种离子又是什么？提示加入NaOH溶液后产生白色沉淀的金属离子可能是Mg2、Fe2、Al3等。若白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色，这种离子是Fe2。2.证明溶液中含有Fe3方法有哪些？指出所用试剂。提示加NaOH溶液加KSCN溶液【点拨提升】1.Fe2与Fe3的鉴别方法 Fe2Fe3溶液的颜色浅绿色棕黄色加碱白色沉淀灰绿色沉淀
11、红褐色沉淀Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3红褐色沉淀Fe33OH=Fe(OH)3加KSCN溶液无明显现象溶液变血红色Fe33SCN=Fe(SCN)3其他借助Fe3的检验方法Fe2无现象血红色2Fe2Cl2=2Fe32ClFe33SCN=Fe(SCN)3(血红色)2.含有Fe3的Fe2检验加入KSCN溶液，溶液变红色，另取溶液(于洁净试管中)滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色，则含有Fe2，溶液不褪色，则无Fe2。注意(1)Fe3呈棕黄色，Fe2呈浅绿色，可作为推断题的突破口，但一般不用于离子的检验。(2)Fe3与SCN作用后的“溶液”显红色，不生成沉淀。
12、3.检验Fe2的注意事项(1)试剂加入的先后顺序，防止Fe2被氧化成Fe3而干扰检验。待测液不变色血红色(2)防止加入强氧化性的物质将Fe2氧化成Fe3，如酸性的NO、酸性的MnO、H2O2等。(3)若溶液中同时含有Fe3、Fe2，检验Fe2时不能采用硫氰化物法、加碱法等，因为Fe3对Fe2的检验造成干扰，通常向溶液中滴加适量酸性高锰酸钾溶液，溶液紫红色褪去，说明含有Fe2。【典题例证2】已知有以下物质相互转化关系试回答：(1)写出各物质的化学式：A ，B ，C ，D 。(2)向G溶液中滴加KSCN溶液的实验现象是 。(3)向G溶液加入A的有关离子反应方程式 。(4)证明B溶液中所含金属阳离子
13、的操作 。解析观察分析图中物质间的转化关系，由信息“红褐色沉淀F”，可确定F是Fe(OH)3，则易推出G为FeCl3，E为Fe(OH)2。又由“白色沉淀H不溶于稀HNO3，且是由D与AgNO3反应生成”，则H为AgCl，再由焰色反应，共同确定D溶液是KCl溶液。因为“BCFe(OH)2KCl”，可以确定B为FeCl2，C为KOH，FeCl3与A反应生成FeCl2，则A为Fe。答案(1)FeFeCl2KOHKCl(2)溶液呈红色(3)2Fe3Fe=3Fe2(4)取B溶液少许于试管中，加入KSCN溶液，溶液不变红，然后加氯水，溶液变红，证明B溶液含Fe2(其他合理答案也可以)【学以致用2】选择合适
14、试剂完成甲、乙两组实验。甲组：检验含Fe3的溶液中是否含有Fe2；乙组：检验含Fe2的溶液中是否含有Fe3。下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是()试剂选项甲组乙组A新制氯水、KSCN溶液NaOH溶液B酸性KMnO4溶液KSCN溶液CKOH溶液溴水D溴水酸性KMnO4溶液解析甲组，在Fe3存在的条件下检验Fe2，要排除Fe3的干扰。所选试剂具备下列条件：一是能与Fe2发生有明显现象的反应；二是与Fe3不反应。溴水符合条件，实验现象是溴水颜色变浅，酸性KMnO4溶液也符合条件：5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O，实验现象是溶液紫色变浅。乙组，在Fe2存在的条件下检验Fe3，用KSCN
15、溶液检验Fe3即可，Fe2不会造成干扰。答案B1.要证明某溶液不含Fe3而可能含有Fe2。进行如下实验操作时的最佳顺序是()加入足量氯水加入足量的酸性KMnO4溶液加入少量KSCN溶液A. B. C. D.答案C2.KSCN溶液加入下列所指定的各种溶液中，溶液不呈血红色的是()A.FeCl3溶液中加入足量铁粉B.铁丝在足量氯气中燃烧后，所得产物的水溶液C.长期暴露在空气中的绿矾溶液D.FeCl2溶液中加入氯水后答案A3.下列试剂中，不能使Fe2转化为Fe3的是()氯气NaCl溶液酸性KMnO4溶液稀硝酸盐酸NaNO3溶液A. B. C. D.答案D4.由FeO、Fe2O3、Fe3O4组成的混合
16、物，测得其中铁元素与氧元素的质量之比为218，则这种混合物中FeO、Fe2O3、Fe3O4的物质的量之比可能为()A.121 B.123 C.131 D.113解析由铁元素与氧元素的质量之比为218，求得铁元素与氧元素的物质的量之比为34，所以Fe3O4的量不影响混合物中的铁元素与氧元素的质量比。Fe3O4可拆为FeOFe2O3，故只要FeO、Fe2O3的物质的量之比为11即可。答案D5.把等物质的量的Cu、Fe粉投入一定量的FeCl3溶液中充分反应，然后取出部分溶液(忽略水电离出的离子)。(1)若滴加一滴KSCN溶液，溶液显红色，则溶液中可能存在的离子有 。(2)若滴加一滴KSCN溶液，溶液
17、不显红色，则溶液中一定存在的离子有 ，可能存在的金属粉末有 。(3)若加入的金属全部溶解，则溶液中n(Cu2)n(Fe2) 。(4)若(3)反应后的溶液中有三种金属离子，欲从中回收Cu和FeCl3，需要用到的试剂有(按反应顺序填写) 。解析还原性：FeCu，故Fe3优先与Fe反应：2Fe3Fe=3Fe2，然后与Cu反应：2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(1)若滴加KSCN溶液显红色，说明Fe3过量，则Cu、Fe粉均已溶解，故溶液中的离子有Cu2、Fe2、Fe3、Cl。(2)若滴加KSCN溶液，溶液不显红色，则Fe3已完全反应，溶液中一定存在的离子是Fe2、Cl，金属粉末可能是Fe、Cu的混合物，也可能只有Cu。(3)通过反应方程式分析，等物质的量的Cu、Fe粉完全溶解，所产生的n(Cu2)n(Fe2)15。(4)为从溶液中提取Cu，应向溶液中加入过量铁粉：FeCu2=Fe2Cu；然后用盐酸溶解过量的铁粉：Fe2HCl=FeCl2H2；过滤后，得到Cu，再向滤液中加入新制氯水即可得到FeCl3：2FeCl2Cl2=2FeCl3。答案(1)Cu2、Fe2、Fe3、Cl(2)Fe2、ClFe、Cu(或Cu)(3)15(4)Fe、稀盐酸、新制氯水