【名師一號】2021高考化學(蘇教版)一輪復習考點突破：3-2鐵、銅的獲取及應用

重點突破鎖定高考熱點探究規(guī)律方法考點1鐵及其化合物的相互轉(zhuǎn)化鐵是常見的還原劑，在參與化學反應時，一般可失去2e－或3e－而變成Fe2＋或Fe3＋。鐵元素的原子在化學反應中，當遇弱氧化劑(如S、H＋、Cu2＋、I2等)時，鐵只能失去最外層的兩個電子，而生成＋2價鐵的化合物，當遇到強氧化劑(如Cl2、Br2、HNO3等)時，鐵原子可以再失去次外層上的一個電子而生成＋3價鐵的化合物。1．Fe、Fe2＋、Fe3＋形成三角關(guān)系2．Fe、Fe2＋、Fe3＋相互轉(zhuǎn)化(1)Fe→Fe3＋和Fe2＋→Fe3＋需要較強的氧化劑。如O2、Cl2、HNO3(濃、稀)、H2SO4(濃)、KMnO4(H＋)溶液等。2Fe＋3Cl2eq\o(=,\s\up17(△))2FeCl3；Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；4Fe(OH)2＋2H2O＋O2=4Fe(OH)3；2FeCl2＋Cl2=2FeCl3。(2)Fe→Fe2＋需要較弱的氧化劑，如S、Cu2＋(CuSO4)、H＋(稀H2SO4、鹽酸)等。Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu；Fe＋2HCl=FeCl2＋H2↑Fe＋Seq\o(=,\s\up17(△))FeS；Fe＋I2eq\o(=,\s\up17(△))FeI2(3)Fe2＋→Fe，在金屬活動性挨次表中排在Fe前的金屬，如Zn、Al等，可以將Fe2＋還原成Fe。Zn＋FeSO4=ZnSO4＋Fe留意K、Ca、Na等活潑金屬，由于它們在水溶液中先跟水反應，所以不能作為還原劑來完成Fe2＋→Fe的轉(zhuǎn)化。(4)Fe3＋→Fe2＋需要較強的還原劑。如Fe、Zn、H2S(S2－)、KI(I－)、Na2SO3(SOeq\o\al(2－,3))等，Cu雖不是強還原劑，但因Fe3＋具有較強的氧化性，可被Cu還原成Fe2＋。Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2；H2S＋2FeCl3=2FeCl2＋S↓＋2HCl；2KI＋2FeCl3=2FeCl2＋I2＋2KCl。(5)Fe3＋→Fe常發(fā)生在金屬的熱還原反應中。如高溫下用CO還原鐵礦石中的鐵。Fe2O3＋3COeq\o(=,\s\up17(高溫))2Fe＋3CO2鋁熱反應也是這種轉(zhuǎn)化的實例。如：Fe2O3＋2Aleq\o(=,\s\up17(高溫))Al2O3＋2Fe。題組訓練1．下列試劑中，不能使Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋的是()①氯氣②NaCl溶液③KMnO4溶液④稀硝酸⑤鹽酸⑥NaNO3溶液A．①②③ B．①③④C．②④⑤ D．②⑤⑥解析要實現(xiàn)Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，必需加強氧化性物質(zhì)，②NaCl、⑤HCl均沒有強氧化性，⑥NOeq\o\al(－,3)在酸性條件下才表現(xiàn)強氧化性。答案D2．將鐵屑溶于過量鹽酸后，再加入下列物質(zhì)，會有三價鐵生成的是()①硫酸②氯水③硝酸鋅④氯化銅A．①③ B．②④C．③④ D．②③答案D3．(2022·遼寧育才中學一模)某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中漸漸加入鐵粉，溶液中Fe2＋濃度和加入鐵粉的物質(zhì)的量之間的關(guān)系如下圖所示。則稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物質(zhì)的量濃度之比為()A．1:1:1 B．1:3:1C．3:3:8 D．1:1:4解析據(jù)氧化性由強到弱的挨次HNO3>Fe3＋>Cu2＋，可知隨鐵粉的增加，反應的方程式分別為4HNO3(稀)＋Fe=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O4mol1mol1mol2Fe(NO3)3＋Fe=3Fe(NO3)22mol1mol3molCu(NO3)2＋Fe=Fe(NO3)2＋Cu1mol1mol1mol所以原溶液中，F(xiàn)e(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物質(zhì)的量之比為(2mol－1mol):1mol:4mol＝1:1:4。答案D4．把22.4g鐵粉完全溶解于某濃度的硝酸中，如反應只收集到0.3molNO2和0.2molNO，下列說法正確的是()A．反應后生成的鹽只為Fe(NO3)3B．反應后生成的鹽只為Fe(NO3)2C．反應后生成的鹽為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物質(zhì)的量之比為13D．反應后生成的鹽為Fe(NO3)3和Fe(NO3)2，其物質(zhì)的量之比為31解析由于鐵的物質(zhì)的量為eq\f(22.4g,56g/mol)＝0.4mol，所以在反應的過程它失去的電子數(shù)應介于0.8mol(此時只產(chǎn)生Fe2＋)和1.2mol(此時只產(chǎn)生Fe3＋)之間，又產(chǎn)生0.3molNO2和0.2molNO，即反應過程中硝酸得到的電子數(shù)為0.3mol×(5－4)＋0.2mol×(5－2)＝0.9mol，所以對應的產(chǎn)物既有Fe(NO3)3又有Fe(NO3)2，設(shè)前者的物質(zhì)的量為x，后者的物質(zhì)的量為y，則由鐵守恒可得x＋y＝0.4，由得失電子守恒得3x＋2y＝0.9mol，解得x＝0.1mol，y＝0.3mol。答案C5．A、B、C為中學常見單質(zhì)，其中一種為金屬，通常狀況下，A為固體，B為黃綠色氣體，C為無色氣體。D、E、F、G、H、X均為化合物，其中X常溫下是無色氣體，其水溶液是一種強酸，E為黑色固體，H在常溫下為液體。它們之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系如下圖所示(其中某些反應條件和部分反應物已略去)。請回答下列問題：(1)寫出下列物質(zhì)的化學式：A________、D________、E________、X________。(2)在反應①～⑦中，不屬于氧化還原反應的是________(填編號)。(3)反應④的離子方程式是______________________。(4)反應⑦的化學方程式是____________________________。該反應中每消耗0.3mol的A，可轉(zhuǎn)移電子________mol。(5)寫出D的溶液與小蘇打溶液反應的離子方程式是_______________________。(6)除去D溶液中混有的少量G的方法是______________________。(7)用D溶液制備無水D固體的方法是______________________。解析由“B為黃綠色氣體單質(zhì)”知，B為Cl2；由D與G之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系知，A為變價金屬單質(zhì)，則A為Fe，D為FeCl3，G為FeCl2；由“D＋F→血紅色溶液”知，F(xiàn)為KSCN；由“E與X的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系及E為黑色固體化合物、X的水溶液是一種強酸”知，E為Fe3O4，X為HCl，H為H2O；由“C為無色氣體單質(zhì)及A＋C→E”知，C為O2。(3)反應④的離子方程式為2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋。(4)反應⑦的化學方程式為3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up17(高溫))Fe3O4＋4H2，由化合價的變化值知，當3mol的Fe反應時可轉(zhuǎn)移電子8mol。(5)D溶液與小蘇打溶液反應的離子方程式為Fe3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Fe(OH)3↓＋3CO2↑。(6)除去FeCl3溶液中混有的少量FeCl2的方法：向混合液中通入足量的氯氣(或加入足量的H2O2)。(7)用FeCl3溶液制備無水FeCl3固體的方法：在HCl氣流中加熱蒸干FeCl3溶液。答案(1)FeFeCl3Fe3O4HCl(2)③⑥(3)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋(4)3Fe＋4H2O(g)eq\o(=,\s\up17(高溫))Fe3O4＋4H20.8(5)Fe3＋＋3HCOeq\o\al(－,3)=Fe(OH)3↓＋3CO2↑(6)向混合液中通入足量的氯氣(或加入足量的H2O2)(7)在HCl氣流中加熱蒸干FeCl3溶液歸納總結(jié)鐵與硝酸反應的計算①Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O；②3Fe(過量)＋8HNO3=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。1．當eq\f(nFe,nHNO3)≤eq\f(1,4)，按反應①進行；當eq\f(nFe,nHNO3)≥eq\f(3,8)，按反應②進行；當eq\f(3,8)>eq\f(nFe,nHNO3)>eq\f(1,4)，則①②兩反應都發(fā)生。2．上述反應可以認為先發(fā)生反應①，若Fe有剩余則發(fā)生2Fe(NO3)3＋Fe=3Fe(NO3)2③；合并①③即可得反應②，所以，無論反應①還是反應②，被還原的HNO3皆占參與反應的HNO3的eq\f(1,4)?！键c2Fe2＋、Fe3＋的檢驗題組訓練6.為了驗證Fe3＋的性質(zhì)，某化學愛好小組設(shè)計了下圖所示的一組試驗，其中試驗方案設(shè)計錯誤的是()A．④ B．③C．③④ D．①②③④⑤解析③不反應，試驗方案及現(xiàn)象均錯；④檢驗的是Cl－，與Fe3＋的性質(zhì)無關(guān)。答案C7．要證明某溶液中不含F(xiàn)e3＋而可能含有Fe2＋進行如下試驗操作時，最佳挨次為()①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液A．①③ B．③②C．③① D．①②③解析在該溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不變血紅色，無Fe3＋存在，再加入氯水，將Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液變?yōu)檠t色。KMnO4溶液呈紫紅色，溶液顏色變化不明顯，所以不用KMnO4溶液。答案C8．下列離子的檢驗方法合理的是()A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血紅色，說明不含F(xiàn)e2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液變血紅色，說明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又觀看到顏色漸漸變?yōu)榧t褐色，說明該溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋解析A項中只能說明含有Fe3＋，不合理；B項原溶液中可能只有Fe3＋而沒有Fe2＋；D項中氧化后生成紅褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩蓋了白色沉淀Mg(OH)2。答案C名師究錯易錯追根溯源挑戰(zhàn)高考滿分【典例】已知A、B、D、E均為中學化學常見單質(zhì)或化合物，它們之間的關(guān)系如圖所示(部分產(chǎn)物已略去)。下列說法錯誤的是()A．A、B、D可能是鈉及其化合物B．A、B、D可能是鐵及其化合物C．A、B、D可能是鋁及其化合物D．A、B、D不行能是非金屬及其化合物【錯因分析】在分析選項A時，若不清楚A、B、D到底哪一個是NaOH將導致錯解，實際上，鈉的化合物的轉(zhuǎn)化就是NaOH、Na2CO3、NaHCO3之間的轉(zhuǎn)化，再結(jié)合“過量CO2和少量CO2”【解析】選項A，A為NaOH、B為NaHCO3、D為Na2CO3、E為CO2時滿足框圖轉(zhuǎn)化關(guān)系。選項B，A為Fe、E為稀硝酸、D為Fe(NO3)2、B為Fe(NO3)3時滿足框圖轉(zhuǎn)化關(guān)系。選項C，A為AlCl3、E為NaOH、B為NaAlO2、D為Al(OH)3時滿足框圖轉(zhuǎn)化關(guān)系。選項D，A為C、E為O2、B為CO2、D為CO時滿足框圖轉(zhuǎn)化關(guān)系，所以A、B、D可能是非金屬及其化合物?！敬鸢浮緿糾錯訓練A、B、C三種物質(zhì)中均含有同一種元素，它們之間存在如圖所示的轉(zhuǎn)化關(guān)系(部分反應物已略去)。請回答下列問題：(1)若A是一種金屬氧化物，B、C均為正鹽且B的水溶液呈酸性，C的水溶液呈堿性。請寫出反應①和反應④(A可一步轉(zhuǎn)化為B或C)的離子方程式：反應①________________________________，反應④________________________________。(2)若反應①為置換反應，反應④為化合反應，C物質(zhì)大量存在于海水中，是人體生理活動不行缺少的物質(zhì)。工業(yè)上可以用C來制取A或B，請寫出這兩個反應的化學方程式：C→A________________________________；C→B________________________________。(3)若反應①②③均為化合反應，反應④為置換反應。當A為一種金屬單質(zhì)時，請寫出反應②和③可能的離子方程式：反應②________________________________；反應③________________________________。解析(1)金屬氧化物A對應的正鹽B、C的水溶液分別呈酸性和堿性，高中化學中只有兩性氧化物才具有這樣的特征，可聯(lián)想到兩性氧化物的代表Al2O3。Al2O3與H＋反應生成Al3＋和H2O(反應①)，Al2O3與OH－反應生成AlOeq\o\al(－,2)和H2O(反應④)，AlOeq\o\al(－,2)與過量的H＋反應生成Al3＋和H2O(反應③)，Al3＋與過量的OH－反應生成AlOeq\o\al(－,2)和H2O(反應②)。(2)依據(jù)題意首先確定C為NaCl，電解熔融態(tài)NaCl生成Na、Cl2，電解飽和NaCl溶液生成NaOH、H2和Cl2，故A為Na，B為NaOH。(3)金屬元素中鐵的價態(tài)變化較簡單，所以首先假設(shè)A為Fe，F(xiàn)e可與鹽酸反