2023版高三一輪總復(fù)習(xí)化學(xué)魯科版教案：第3章 第14講 鐵、銅化合物制備及化工流程(能力課)

第14講鐵、銅化合物制備及化工流

程(能力課)

再復(fù)習(xí)目標(biāo)

1.實驗探究鐵、銅重要化合物的制備。

2.以化工流程為載體掌握鐵、銅及其化合物的制備與分離。

考點一鐵、銅化合物制備實驗探究

突破

1.Fe(OH)2的制備

Fe(OH)2在空氣中很容易被Ch氧化為Fe(OH)3,在制備Fe(OH”時要避免

O2的存在或進入。

圖1圖2圖3

(1)有機覆蓋層法

將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到液面以下，并在液面上覆蓋一層苯或煤

油(不能用CCL?),以防止空氣與Fe(OH)2接觸發(fā)生反應(yīng)，如圖1所示。

⑵還原性氣體保護法

用H2將裝置內(nèi)的空氣排盡后，再將亞鐵鹽與NaOH溶液混合，這樣可長時

間觀察到白色沉淀，如圖2所示。

(3)電解法

用鐵作陽極，電解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆蓋苯(或煤油)，如圖

3所示。

2.CuCl的制備

氯化亞銅(CuCl)可用作催化劑、殺菌劑、媒染劑、脫色劑等?？捎萌鐖D裝置

(夾持儀器略)通過熱分解CuC12?2H2O(易水解誰！I備氯化亞銅。

氣體一年

澗

濕

藍

CuCl-2H2。

石

2色

耳NaOH

紙

試/溶液

甲乙丙丁

(1)反應(yīng)：2(CuClr2H2O)=^=2CuC14-C12t+4H2Oo

(2)反應(yīng)開始時先通入HC1氣體，再加熱，防止CuCL水解，結(jié)束時，再通

入N2將裝置中殘留的HC1排出。

一^!^^訓(xùn)練"黑”，

1.已知檸檬酸易溶于水和乙醇，有酸性和還原性。用圖示裝置(夾持和加熱

儀器已省略)制備補血劑甘氨酸亞鐵［(H2NCH2coO)2Fe］(易溶于水，難溶于乙

醇)。下列說法錯誤的是()

A

彈簧夾檸檬酸溶液

iNaHGU3fiBrftXteCU3

甲乙丙

A.裝置甲中所盛放的藥品可以是石灰石和稀鹽酸

B.加入檸檬酸溶液可調(diào)節(jié)溶液的pH,并防止Fe2+被氧化

C.丙中反應(yīng)的化學(xué)方程式為FeCO3+2H2NCH2coOH-

(H2NCH2COO)2Fe+CO2t+H2O

D.洗滌得到的甘氨酸亞鐵所用的最佳試劑是檸檬酸溶液

D［為了防止Fe2+被氧化，本實驗利用CO2排出裝置中的空氣，因此可以

用石灰石和稀鹽酸來制取CO2,并在裝置甲中進行，A項正確；加入檸檬酸可

以調(diào)節(jié)溶液的pH以促進FeCCh的溶解，同時利用檸檬酸的還原性可以防止Fe2

+被氧化，B項正確；利用丙中的物質(zhì)制備甘氨酸亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式為

FeCO3+2H2NCH2COOH―>(H2NCH2COO)2Fe+CO2T+H2O,C項正確；甘

氨酸亞鐵易溶于水，難溶于乙醇，故洗滌得到的甘氨酸亞鐵所用的最佳試劑為

乙醇，D項錯誤。］

2.某同學(xué)通過如下流程制備氧化亞銅：

過量鹽酸過濾

CU(OH)COCuCl2溶液

223①菽

③

NaOH溶液過濾

CuCl一洗滌Cu2O

+2+

已知：CuCl難溶于水和稀硫酸；CU2O4-2H==CU+CU4-H2OO

下列說法不正確的是()

A.步驟②中的SO2可用Na2s03替換

B.步驟③中為防止CuCl被氧化，可用SO2水溶液洗滌

C.步驟④發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2CUC1+2OH-=&CU2O+2C廠+

H2O

D.如果Cu2O試樣中混有CuCl和CuO雜質(zhì)，用足量稀硫酸與Cu2O試樣

充分反應(yīng)，根據(jù)反應(yīng)前、后固體質(zhì)量可計算試樣純度

D[CuCl不溶于稀硫酸，CU2。與稀硫酸反應(yīng)生成Cu,故反應(yīng)后的固體為

CuCl與Cu的混合物，無法確定Cu的量，無法計算試樣純度，D錯誤。]

3,由于Fe(OH”具有很強的還原性，易被氧化為Fe(OH)3,在實驗室中制

備Fe(OH)2,并使Fe(OH)2長時間保持白色沉淀狀態(tài)，成為物質(zhì)制備實驗探究的

熱點。

⑴下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是(填序號)。

NaOH

夕液

.

鐵粉

(2)利用⑴中②裝置制備Fe(OH)2的操作步驟為

［答案］(1)①②③⑤(2)先打開止水夾a,反應(yīng)一段時間檢驗B中出來的

用純凈時，再關(guān)閉止水夾a,讓A中溶液進入B中

考點二涉及鐵、銅化合物的化工流程

—突破,一

1.綠磯的制備

(1)用廢鐵屑(含少量竽。2和氧化鐵)制取綠研

5酸T

一

加

人

聞

廢

T過si

酸浸

過

最

鐵

J—

屑

鐵

屑

一蒸發(fā)濃縮

FeS()4、FeSO4

過

泄.［綠磯］

溶液冷卻結(jié)晶‘

Fe2(SO4)3

⑵用燒渣住要含F(xiàn)eO、Fe2O3,還有一定量的SiO》制備綠磯

過量稀硫酸

IFeSO4塔

~SiO2|---------

2.銅化合物的制備

廢銅利用的一般流程模板

廢銅屑［含CU2(OH)2cO3、CU2S、鐵的氧化物等］

廢銅，

廢電路板(含有機高分子材料)

廣氣體

加CuO或

氧化劑Cu(OH”調(diào)pH

溶液溶液

酸溶解

(H2O2)除Fe3+等

L不溶固體

蒸發(fā)濃縮過

冷卻結(jié)晶

銅鹽晶體濾

△

CuO-CU(0H)2-堿溶液

純銅超量粗銅.還原I

3.廢物中鐵與銅的利用

___r?,___,「

廢品足量過量Fertile

就'黔亞rFeSO滯液)鬻？瞿他運9/7叢0|

止H濾渣［Fe(OH)J簪?砌

方)CuC12溶液中Fe2+的除雜

(1)若直接調(diào)節(jié)溶液的pH,待Fe2+沉淀完全，Ci>2+也已沉淀完全，不能除

去Fe2+,不可行。

⑵先將Fe2+氧化成Fe3+,再調(diào)溶液的pH為3.7/pH<4.4,此時Fe3+沉淀

完全，Ci>2+未沉淀，過濾除去Fe(OH)3沉淀。

(3)加入的氧化劑可以是雙氧水或氯氣等，注意不能引入新的雜質(zhì)。

(4)調(diào)節(jié)溶液pH的物質(zhì)，要消耗氫離子，但不能引入新雜質(zhì)，可為CuO、

CU(OH)2、C11CO3、CU2(OH)2CO3O

訓(xùn)I練舞巡±_______________

L(雙選)高鐵酸鉀(RFeO4)是新型的綠色環(huán)保水處理劑。一種制備K2FeO4

的流程如下：

①HM

過濾飽和KOH-.|KzFeO』|一生干於l&FeO,

Na2FeO4

斡液ig__1一品_*~」一品

NaCl耐液

（加入NaOH）

下列說法錯誤的是()

A.步驟i中反應(yīng)的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2。

B.步驟ii說明堿性條件下，氧化性：Na2FeO4>NaClO

C.步驟iii的反應(yīng)為復(fù)分解反應(yīng)，說明溶解度：Na2FeO4<K2FeO4

D.KFeOa作為性能優(yōu)良的水處理劑，主要是利用了其強氧化性和還原后

產(chǎn)生的具有絮凝作用的Fe3+

BC［步驟i為FeSO4溶液在酸性條件下被H2O2氧化為Fe2(SO4)3,則H2O2

被還原為H2O,離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2。，A項正確；

步驟ii為NaClO在堿性溶液中將Fe2(SO4)3氧化成Na2FeO4,則NaClO為氧化

劑，Na2FeO4為氧化產(chǎn)物，故氧化性：NaClO>Na2FeO4,B項錯誤；步驟iii為

Na2FeO4與飽和KOH溶液反應(yīng)得到K2FeO4粗品，反應(yīng)類型為復(fù)分解反應(yīng)，溶

解度大的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為溶解度小的物質(zhì)，故溶解度：Na2FeO4>K2FeO4,C項錯誤；

RFeCh作為性能優(yōu)良的水處理劑是因為其具有強氧化性，能殺菌消毒，消毒過

程中自身被還原為Fe3+,Fe3+水解生成的Fe(OH)3膠體具有絮凝的作用，D項

正確。］

2.工業(yè)上用含有少量氧化鐵雜質(zhì)的廢銅粉為原料，制取硫酸銅的主要過程

如圖所示：

__________固體BT濾液c|~-T無水硫酸銅|

廢銅粉邛而蔽H混介?液I調(diào)pH=4Lj沉淀D|

氣體A

下列有關(guān)說法不正確的是()

A.“過量酸”不適合用硝酸或濃硫酸，固體B可以用CuO、Cu(OH)2或

CU2(OH)2CO3

B.通入的氣體A可以是O2或Ch

C.通入氣體A之前的混合溶液中存在的陽離子是Fe2+、Cu2\H+

D.將從溶液中得到的硫酸銅晶體在空氣中加熱，可制得無水硫酸銅

B[通入的氣體A不可以是CL,否則引入C「雜質(zhì)，B錯誤。]

3.(雙選)某同學(xué)采用硫鐵礦焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3.SiO2、

AI2O3,不考慮其他雜質(zhì))制取七水合硫酸亞鐵(FeSOCIhO),設(shè)計了如下流程:

川固體1|

一^^試劑XNaOH溶液控制pl2固體2|,---------

下列說法不正確的是()

A.溶液1中的陽離子可與NHl、HCOh「、SOT在同一溶液中大量共存

B.向溶液2中加入3?5滴K3[Fe(CN)6](鐵氧化鉀)溶液，無藍色沉淀生成

C.向固體2中加入足量NaOH溶液，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為A1(OH)3

+OH==[A1(OH)4]~

D.從溶液2得到FeSOMIhO產(chǎn)品的過程中，須控制條件防止其氧化和分

解

AB[根據(jù)燒渣的主要成分，F(xiàn)e2O3屬于堿性氧化物，加入足量的酸后，與

酸反應(yīng)生成Fe3+,AI2O3屬于兩性氧化物，與酸反應(yīng)后生成AF+,SiO2屬于酸性

氧化物，不與酸反應(yīng)，即溶液1中含有陽離子H+、Fe3+和A13+,這三種離子不

能與HCO3大量共存，F(xiàn)e3+和「能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因此不能大量共存，A

項錯誤；根據(jù)流程，溶液2中含有Fe2+,因此加入K3[Fe(CN)6]可產(chǎn)生藍色沉淀，

B項錯誤；固體2應(yīng)是AI(OH)3,氫氧化鋁表現(xiàn)兩性，能與強堿反應(yīng)：A1(OH)3

+OH-=[A1(OH)4]_,C項正確；Fe2+具有還原性，容易被氧氣氧化，同時

FeSONHhO容易失去結(jié)晶水，因此制備FeSOMHzO時，應(yīng)注意防止其氧化和

分解，D項正確。]

4.CuCl是有機合成的重要催化劑，并用于顏料、防腐等工業(yè)。工業(yè)上由

廢銅料(含F(xiàn)e、Al及SiO2雜質(zhì))，生產(chǎn)CuCl的工藝流程如下:

H2O2H2SO4

過濾灌渣I|

I廢銅料瞥屐陽過濾

灌液I

漉渣

過

濾大抵水食鹽nh

洗

滌

干

燥-I沖洗I-濾液nP

物質(zhì)開始沉淀時的pH沉淀完全時的pH

Fe(OH)32.73.7

CU(OH)25.66.7

AI(OH)33.84.7

已知：CuCl溶于NaCl的濃溶液可生成CuClF,CuCb的溶液用水稀釋后

可生成CuCl沉淀。

(1)煨燒的主要目的是o

(2)操作I為調(diào)節(jié)溶液的pH,范圍為,加

入的物質(zhì)X可以是(填字母)。

A.CuOB.CU(OH)2

C.NaOH溶液D.CaCO3

(3)濾渣n的主要成分是o

(4)往濾液II中加入食鹽并通入SO2可生成CuCE,請寫出反應(yīng)I的離子方

程式：

(5)工業(yè)上常用CuSO4來制備CuCl,在提純后的CuSO4溶液中加入一定量

的Na2s。3和NaCl,加熱生成CuCl沉淀，該反應(yīng)的離子方程式是

［解析］(1)銅在廢銅料中主要以銅單質(zhì)的形式存在，從流程圖知CuCl需從

溶液中提取，故煨燒的目的是將銅轉(zhuǎn)化為溶于酸的氧化物。(2)調(diào)節(jié)溶液的pH

時，應(yīng)保證Fe3+、AF+完全沉淀，而CM+不能沉淀，溶液的pH應(yīng)為4.7WpH<

5.6,加入物質(zhì)X的目的是消耗H+調(diào)節(jié)溶液的pH,但不能引入新雜質(zhì)。(3)溶液

的pH在4.7<pH<5.6時，F(xiàn)e3+和AF+完全轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的氫氧化物沉淀，濾渣II

的主要成分為Fe(OH)3和A1(OH)3。(4)根據(jù)題給的反應(yīng)物和生成物，再結(jié)合氧化

還原反應(yīng)的基本規(guī)律可寫出反應(yīng)I的離子方程式：2H2O+2CU2++SO2+4C「

+

=2CuClJ+SOr+4Ho(5)根據(jù)得失電子守恒配平即可。

［答案］(1)使銅轉(zhuǎn)化為可溶于酸的氧化物

(2)4.7WpH<5.6ABC

(3)Fe(OH)3和A1(OH)3

2+-+

(4)2H2O+2Cu+SO2+4Cl==2CuCir+SOi+4H

2++

(5)2Cu+SOr+2Cr+H2O=^=2CuClI+SOF+2H

L真題驗收?新題預(yù)測瑞鶴“。口

真題“驗收

1.(2020?江蘇高考，「9節(jié)選)實驗室由煉鋼污泥(簡稱鐵泥，主要成分為鐵

的氧化物)制備軟磁性材料a-Fe2O3。其主要實驗流程如下：

鐵泥一T酸浸|~T還原|~~T除雜|~~"沉鐵卜-----?a-Fe2O3

(1)酸浸。用一定濃度的H2s04溶液浸取鐵泥中的鐵元素。若其他條件不變,

實驗中采取下列措施能提高鐵元素浸出率的有(填序號)。

A.適當(dāng)升高酸浸溫度

B.適當(dāng)加快攪拌速度

C.適當(dāng)縮短酸浸時間

(2)還原。向“酸浸”后的濾液中加入過量鐵粉，使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe2+。

“還原”過程中除生成Fe2+外，還會生成(填化學(xué)式)；檢驗Fe3+是否還

原完全的實驗操作是.

(3)沉鐵。將提純后的FeSO4溶液與氨水一NH4HCO3混合溶液反應(yīng)，生成

FeCO3沉淀。

①生成FeCCh沉淀的離子方程式為__________________________________

_______________________________________________________________________________________________O

②設(shè)計以FeSCh溶液、氨水一NH4HCO3混合溶液為原料，制備FeCCh的

實驗方案:___________________________________________________________

［FeCCh沉淀需“洗滌完全”，F(xiàn)e(OH)2開始沉淀的pH=6.5］。

［解析］(1)其他條件不變，實驗中適當(dāng)升高酸浸溫度、適當(dāng)加快攪拌速度，

均可以加快鐵泥的溶解，即提高鐵元素的浸出率。⑵“酸浸"時，H2s04過量，

加入過量鐵粉，除生成Fe2+外，還會產(chǎn)生H2。Fe3+與KSCN反應(yīng)所得溶液呈紅

色，當(dāng)加入KSCN溶液觀察不到紅色，則說明Fe3+已完全被還原為Fe2+。(3)

①Fe2+與HCO3反應(yīng)生成FeCCh沉淀，HCO3電離出的H+與NH3H2O結(jié)合生成

NHt,則生成FeCO3沉淀的離子方程式可以寫成：Fe2++HCO^+

2+

NH3H2O=FeCO3I+NH4+H2O或Fe+HCO3+NH3==FeCO3I+NH九

②用FeSO4和氨水一NH4HCO3混合溶液反應(yīng)生成FeCCh,若pH大于6.5,則

會生成Fe(OH)2沉淀，故需要控制pH不大于6.5;對生成的FeCO?用蒸館水洗

滌2?3次；因FeCOj表面會附著SOF,若用鹽酸酸化的BaCb溶液檢驗不由

SOF,則說明FeCO3已洗滌干凈。

［答案］(1)AB(2)H2取少量清液于試管中，向其中滴加幾滴KSCN溶

液，觀察溶液顏色是否呈紅色(3KDFe2++HCO5+NH3?H2O=FeCO3l+

2+

NH*+H2O(或Fe+HCO?4-NH3=FeCO3I+NH4)②在攪拌下向FeSO4

溶液中緩慢加入氨水一NHJKXh混合溶液，控制溶液pH不大于6.5；靜置后過

濾，所得沉淀用蒸儲水洗滌2?3次；取最后一次洗滌后的濾液，滴加鹽酸酸化

的BaCk溶液，不出現(xiàn)白色沉淀

2.(2019?浙江高考謀同學(xué)設(shè)計如圖裝置(氣密性已檢查)制備Fe(OH)2白色

(2)實驗開始時，關(guān)閉K2,打開Ki,反應(yīng)一段時間后，再打開K2,關(guān)閉Ki,

發(fā)現(xiàn)3中溶液不能進入4中。請為裝置作一處改進，使溶液能進入4中

(3)裝置改進后，將3中反應(yīng)后溶液壓入4中，在4中析出了灰綠色沉淀。

從實驗操作過程分析沒有產(chǎn)生白色沉淀的原因__________________________o

［解析］該裝置制備Fe(OH)2白色沉淀的思路是在排凈空氣的氣氛中，先將

鐵屑和稀硫酸反應(yīng)得到FeSO4,再利用氣體產(chǎn)生氣壓把FeSO4溶液壓至裝置4

中與NaOH反應(yīng)，得到Fe(OH)2,注意所需試劑也需要加熱除掉溶解氧。(1)儀

器1