資源簡介

2025屆高三化學一輪專題復習講義（17）
專題四 元素及其化合物
4-2 金屬及其化合物（二、鐵銅及其化合物）（1課時，共2課時）
【復習目標】
1．掌握鐵、銅及其重要化合物主要性質及應用；
2．了解鐵、銅及其重要化合物的制備方法；
3．掌握鐵、銅及其重要化合物的轉化關系；
4．理解化工流程及實驗室中鐵、銅及其化合物的轉化原理及條件分析。
【重點突破】
1．掌握鐵、銅及其重要化合物的轉化關系及應用
2．精準理解鐵、銅及其化合物在化工流程及實驗室中轉化原理和條件分析
【真題再現(xiàn)】
例題1．以硫鐵礦燒渣(主要成分為FeO、Fe2O3、少量SiO2、MgO、Al2O3)為原料，生產安全高效的水處理劑高鐵酸鉀(K2FeO4)的工藝流程如下：
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已知K2FeO4具有下列性質：①可溶于水、微溶于濃KOH溶液；②在0～5 ℃強堿性溶液中比較穩(wěn)定；③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解。
（1）酸浸 酸浸時，為提高鐵元素的浸出率，可以采取的措施有______________。
（2）氧化 氧化時發(fā)生反應的離子方程式為_________________________________。
（3）制備Na2FeO4 制備Na2FeO4溶液的離子方程式為____________________。
（4）過濾 濾渣2的主要成分是____________（填化學式）
（5）提純K2FeO4 粗產品[含有Fe(OH)3、KCl等雜質]的實驗方案：將一定量的K2FeO4粗產品溶于冷的3 mol·L－1 KOH溶液中，____________________。（實驗中須使用的試劑：飽和KOH溶液，乙醇；除常用儀器外須使用的儀器：砂芯漏斗，真空干燥箱）
解析：（1）酸浸時，為提高鐵元素的浸出率，可以適當加快攪拌速率，適當升高酸浸溫度或適當增加酸的濃度。（2）酸性條件下，H2O2把Fe2＋氧化成Fe3＋，注意氧化還原離子方程式的配平。（3）ClO－有強氧化性，在堿性溶液中把Fe3＋氧化成FeO，注意氧化還原離子方程式的配平(滿足3個守恒：得失電子守恒、電荷守恒、質量守恒)。（4）SiO2在第一次過濾時已除去，Al2O3溶于NaOH生成AlO，故濾渣2的主要成分是Mg(OH)2。(5)根據(jù)已知條件，K2FeO4具有下列性質①可溶于水、微溶于濃KOH溶液；②在0～5 ℃強堿性溶液中比較穩(wěn)定；③在Fe3＋和Fe(OH)3催化作用下發(fā)生分解，可知將一定量的K2FeO4粗產品溶于冷的3 mol·L－1 KOH溶液中，由于K2FeO4在0～5 ℃強堿性溶液中較穩(wěn)定，此時的沉淀是Fe(OH)3，用砂芯漏斗過濾除去；將濾液置于冷水浴中，向濾液中加入飽和KOH溶液，由于K2FeO4微溶于濃KOH溶液，以沉淀形式析出，攪拌，靜置，再用砂芯漏斗過濾；最后晶體用適量乙醇洗滌2～3次，在真空干燥箱中干燥。
答案：（1）適當加快攪拌速率，適當升高酸浸溫度或適當增加酸的濃度
（2）2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
（3）2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO＋3Cl－＋5H2O
（4）Mg(OH)2
（5）用砂芯漏斗過濾，將濾液置于冷水浴中，向濾液中加入飽和KOH溶液，攪拌，靜置，再用砂芯漏斗過濾，晶體用適量乙醇洗滌2～3次，在真空干燥箱中干燥
小結：本題以硫鐵礦燒渣為原料生產高鐵酸鉀的流程為載體，考查流程的分析，F(xiàn)e、Al等元素及其化合物的性質、獲取新信息的能力、指定情境下方程式的書寫。
【知能整合】
1．鐵及其化合物
（1）理清知識主線
Fe→→ →
（2）形成網(wǎng)絡構建
（3）構建價類二維圖
2．銅及其化合物
（1）理清知識主線
Cu→←Cu(OH)2→
（2）形成網(wǎng)絡構建
【體系再構】
【隨堂反饋】
基礎訓練
1．（2023·南京模擬）用鐵制備較純凈的氧化鐵，下列實驗方案最好的是
A．使鐵在潮濕的空氣中緩慢氧化
B．鐵在氯氣中燃燒，加水溶解，加入足量NaOH溶液，過濾、洗滌，然后充分加熱分解
C．使鐵溶解于稀硫酸，然后加入足量NaOH溶液，過濾、洗滌，然后充分加熱分解
D．使鐵與足量稀硝酸反應，然后加入足量NaOH溶液，過濾、洗滌，然后充分加熱分解
2．FeCl3固體易潮解，在300 ℃以上可升華成含二聚三氯化鐵（）分子的氣體。可用于金屬刻蝕、污水處理等。主要有以下制備方法：
方法①：氯化法。以廢鐵屑和氯氣為原料，在立式反應爐里反應，生成的氯化鐵蒸氣和尾氣由反應爐的頂部排出，進入捕集器冷凝為固體結晶。
方法②：熔融法。將鐵屑和干燥氯氣在低共熔混合物（如30% KCl與70% FeCl3混合）內進行反應生成氯化鐵，升華后收集在冷凝室中，該法制得的氯化鐵純度高。
方法③：復分解法。用氧化鐵與鹽酸反應后得到氯化鐵溶液。
方法④：氯化亞鐵合成法。將鐵屑溶于鹽酸中，然后向其中通入氯氣得氯化鐵。
下列說法正確的是
A．二聚三氯化鐵分子中含有配位鍵
B．將FeCl3飽和溶液緩慢滴入氫氧化鈉溶液中，可制取Fe(OH)3膠體
C．直接加熱蒸干方法③所得的氯化鐵溶液制備無水氯化鐵
D．向方法④所得的溶液中加入KSCN溶液與氯氣，檢驗該溶液中是否含有Fe2＋
3．由鐵及其化合物可制得FeSO4·7H2O、FeCl3、K2FeO4等化工產品，它們在生產、生活中具有廣泛應用。已知NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4。高爐煉鐵的反應為Fe2O3(s)＋3CO(g)===2Fe(s)＋3CO2(g)　ΔH＝－23.5 kJ·mol-1。在給定條件下，下列選項所示的物質間轉化均能實現(xiàn)的是
A．Fe2O3(s)FeCl3(aq)Fe(s)
B．FeS2SO2H2SO3
C．Fe2O3FeCl3(aq)無水FeCl3
D．FeFeCl2(aq)Fe(OH)2Fe(OH)3
拓展訓練
4．某礦渣的成分為Cu2O、Al2O3、Fe2O3、SiO2，工業(yè)上用該礦渣獲取銅和膽礬的操作流程如下：
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已知：①Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O
②部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH見下表：
沉淀物 Cu(OH)2 Al(OH)3 Fe(OH)3 Fe(OH)2
開始沉淀pH 5.4 4.0 2.7 5.8
沉淀完全pH 6.7 5.2 3.7 8.8
請回答下列問題：操作1主要包括： 、 、 。洗滌CuSO4·5H2O粗產品不能用大量水洗，而用冰水洗滌，原因是 。
5．實驗室以廢銅屑（含少量Fe、不溶性雜質）為原料制取CuSO4·5H2O晶體和[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體，其實驗流程如下：
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INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\D58.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\D58.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\D58.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\第二篇\\題型一\\D58.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\D59.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\D59.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\D59.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\第二篇\\題型一\\D59.TIF" \* MERGEFORMATINET
（1）氧化時先加入一定量3 mol·L－1 H2SO4，再調節(jié)濃硝酸的用量至為2.0左右時，銅粉和濃硝酸完全反應，主要反應的化學方程式為 。硝酸過量對產品的影響為 。
（2）廢銅屑的氧化在如圖1所示的裝置中進行。從長導管中通入氧氣的作用是 。保持試劑的用量不變，實驗中提高Cu轉化率的操作有 （寫一種）。
（3）調節(jié)溶液pH應在3.5～4.5范圍的原因是 。
（4）已知：[Cu(NH3)4]2＋Cu2＋＋4NH3；CuSO4、(NH4)2SO4難溶于乙醇。結合圖2，[Cu(NH3)4]SO4·H2O在乙醇—水混合液中的溶解度隨乙醇濃度變化曲線，補充完整由加足量氨水后所得的[Cu(NH3)4]SO4溶液制備[Cu(NH3)4]SO4·H2O晶體的實驗方案： （實驗中必須使用的試劑和儀器：無水乙醇、乙醇—水混合液、BaCl2溶液、真空干燥箱）。
【隨堂反饋答案】
1．B 2．A 3．D
4．蒸發(fā)濃縮　冷卻結晶　過濾　冰水既可以洗去晶體表面的雜質離子，又可以減少晶體損失
5．（1）Cu＋2HNO3＋H2SO4CuSO4＋2NO2↑＋2H2O　降低產品的產率和純度
（2）防止倒吸，使尾氣中的氮氧化物能被完全吸收　 適當提高反應溫度、加快攪拌速率　
（3）使Fe3＋完全水解轉化為Fe(OH)3沉淀除去，而Cu2＋留在溶液中　
（4）將[Cu(NH3)4]SO4溶液加入無水乙醇中，過濾，所得沉淀先用乙醇—水混合液洗滌，至最后的洗滌濾液中滴加BaCl2溶液無沉淀生成，再將晶體用無水乙醇洗滌，放入真空干燥箱中干燥
【課后作業(yè)】
1．氯化亞銅，化學式CuCl或Cu2Cl2。白色立方結晶或白色粉末，微溶于水，溶于濃鹽酸生成氯化亞銅酸（HCuCl2強酸），溶于氨水生成氯化二氨合亞銅，不溶于乙醇。
實驗室制備氯化亞銅：
方法1：CuCl2溶于濃鹽酸，加入銅屑并加熱，生成HCuCl2溶液，加水稀釋可得CuCl沉淀；
方法2：向含有銅絲、氯化銨、鹽酸的溶液中加入硝酸作催化劑，通入氧氣并加熱，將反應得到的NH4[CuCl2]用大量的水稀釋可得CuCl沉淀。
工業(yè)制法：向CuSO4和NaCl的混合溶液中加入Fe粉或通入SO2，充分反應后再用大量的水稀釋，過濾、酒精洗滌、真空干燥。
下列說法不正確的是
A．方法2中生成NH4[CuCl2]，1mol[CuCl2]-含σ鍵數(shù)2mol
B．方法2中制備1molCuCl，參加反應氧氣的體積為5.6L
C．[CuCl2]-(aq)CuCl(s)+Cl-(aq)，加水稀釋，有利于CuCl沉淀生成
D．用酒精洗滌CuCl沉淀，真空干燥可有效防止CuCl被空氣中氧氣氧化
2．已知：①Cu2O的晶胞如下圖所示：②Cu2O固體溶于稀硫酸，能得到CuSO4溶液和一種紫紅色單質；③向CuSO4溶液中加入一定量NaOH溶液，能得到一種淺藍綠色沉淀，該沉淀能溶于氨水。下列說法不正確的是
A．一個Cu2O晶胞中，Cu原子的數(shù)目為4
B．②中的反應為Cu2O+H2SO4=== CuSO4+Cu+H2O
C．③中的淺藍綠色沉淀為CuOH
D．③中沉淀溶解是因為生成了銅氨配合物
3．硫酸亞鐵是一種重要的化工原料,可以制備一系列物質(如圖所示)。下列說法不正確的是
A．堿式硫酸鐵水解能產生Fe(OH)3膠體,可用作凈水劑
B．NH4HCO3與FeSO4反應的離子方程式是CO32-+Fe2+===FeCO3↓
C．可用KSCN溶液檢驗(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D．常溫下,(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小
4．氧化鐵工業(yè)上稱氧化鐵紅，用于油漆、油墨、橡膠等工業(yè)中，用廢鐵屑制備它的流程如下：
回答下列問題：
（1）除去鐵屑表面油污的操作方法是 。
（2）加入稀硫酸后，溫度保持50℃～80℃，采用的合適加熱方式是 。
（3）操作Ⅰ的名稱是________，操作Ⅱ的名稱是________。
（4）寫出在空氣中煅燒FeCO3的化學方程式__________________。
（5）若煅燒時條件控制不當，會使產品中存在雜質FeO。
①若要設計實驗檢驗產品中是否存在FeO，且只能選用兩種試劑，這兩種試劑是 。
②現(xiàn)煅燒116.0 kg的FeCO3，得到79.2 kg產品，則該產品的純度為_______%（設產品中只有一種雜質FeO，計算結果保留3位有效數(shù)字）。
5．實驗室從廢電路板粉碎金屬料（主要含金屬Cu，還含少量Zn、Fe、Pb等金屬）中回收銅，其實驗流程如下：
已知：一定pH范圍內，Cu2＋、Zn2＋等能與氨形成配離子。
（1）“氨浸”在題圖1所示的裝置中進行。
INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\D46.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\D46.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\D46.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\第二篇\\題型一\\D46.TIF" \* MERGEFORMATINET
①鼓入空氣，金屬Cu可被氧化生成[Cu(NH3)4] 2＋，其離子方程式為 。
②空氣流量過大，會降低Cu元素的浸出率，其原因是 。
③“氨浸”時向氨水中加入一定量(NH4)2SO4固體，利于Cu2＋轉化為[Cu(NH3)4]2＋，其原因是 。
（2）洗滌濾渣所得的濾液與“過濾”所得濾液合并的目的是 。
（3）濾液中主要陽離子為[Cu(NH3)4]2＋、NH，還含有一定量的[Zn(NH3)4]2＋。其中銅氨配離子的離解反應可表示為[Cu(NH3)4]2＋(aq)Cu2＋(aq)＋4NH3(aq)，該反應的平衡常數(shù)表達式為 ；某有機溶劑HR可高效萃取離解出的Cu2＋(實現(xiàn)Cu2＋與Zn2＋的有效分離)，其原理為(org表示有機相)：Cu2＋(aq)＋2HR(org) CuR2(org)＋2H＋(org)；再向有機相中加入稀硫酸，反萃取得到CuSO4溶液。
INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\D47.TIF" \* MERGEFORMAT INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\D47.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\D47.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "E:\\徐圣哲\\2020\\二輪\\化學 江蘇\\WORD\\第二篇\\題型一\\D47.TIF" \* MERGEFORMATINET INCLUDEPICTURE "\\\\徐圣哲\\e\\徐圣哲\\2020\\二輪\\成盤\\二輪\\步步高 大二輪 化學 江蘇專用\\全書完整的Word版文檔\\第二篇\\題型一\\D48.TIF" \* MERGEFORMATINET
結合題圖2和題圖3，補充完整以濾液為原料，制取較純凈CuSO4·5H2O晶體的實驗方案： ，蒸發(fā)濃縮，冷卻結晶，過濾、洗滌、干燥（實驗中可選用的試劑：有機溶劑HR、2 mol·L－1硫酸、3 mol·L－1硫酸）。
【課后作業(yè)】答案
1．B 2．C 3．B
4．（1）堿煮水洗或熱的Na2CO3溶液再水洗
（2）熱水浴
（3）過濾 　洗滌
（4）4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2
（5）①稀硫酸和KMnO4溶液或稀鹽酸和K3[Fe(CN)6]溶液　 ②90.9
5．（1）①2Cu＋8NH3 ·H2O＋O2===2[Cu(NH3)4] 2＋＋4OH－＋6H2O　
②空氣流量過大，氨的揮發(fā)量增多，銅的浸出率減小　
③增加NH的濃度，會抑制NH3 ·H2O的電離平衡，增大溶液中NH3·H2O濃度
（2）提高銅元素的利用率
（3）K＝　將濾液和有機溶劑HR按體積比1∶1混合，充分振蕩，靜置分層。分液，取有機相，加入適量2 mol·L-1硫酸，充分振蕩，靜置分層。分液，取水相
Fe(OH)2
Fe(OH)3

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