1、专题六专题六 铁、铜及其铁、铜及其化合物化合物 金属金属的冶炼的冶炼专题六 铁、铜及其化合物 金属的冶炼考情精解读A.考点帮知识全通关目录CONTENTS考纲要求 命题规律命题分析预测考点1铁及其重要化合物考点2铜及其重要化合物考点3 金属材料与金属矿物的开发利用 合金知识体系构建核心素养聚焦B.方法帮素养大提升C.考法帮考向全扫描考向1以工艺流程为载体考查铁盐的水解考向2以实验为载体考查铁元素的性质方法1“铁三角”及其应用方法2 Fe2+、Fe3+的检验方法3 铜及其化合物的性质考情精解读考纲要求命题规律核心素养聚焦命题分析预测知识体系构建考纲要求1.了解常见金属的活动顺序。2.了解常见金属
2、及其重要化合物的制备方法,掌握其主要性质及其应用。3.了解合金的概念及其重要应用。4.以上各部分知识的综合应用铁及其化合物2018年4月浙江选考,T24Cu2O的制备(方法3)2017全国卷,T26分析含Mg、Fe、Al等金属的氧化物的水泥中Ca含量,考查铁盐的水解(考向1)铜及其化合物2017全国卷,T26 探究绿矾的性质(考向2)2016全国卷,T28 探究Fe2+、Fe3+的性质(方法1)命题规律核心考点考题取样考向必究核心素养聚焦涉及本专题的实验探究题较好地考查了考生的知识迁移和应用能力,以及证据推理与模型认知的化学学科核心素养命题分析预测考情分析本专题是历年高考的考查重点,常在选择题
3、中重点考查常见金属元素的基本反应、离子检验及用途,非选择题中常借助工艺流程的形式,以除杂或提纯等相关问题为主线综合考查金属元素化合物的性质。高频考点及可能题型:金属离子如Fe3+、Fe2+、Cu2+等的检验(选择或非选择题,215分),金属及其化合物的化学方程式的书写或正误判断(非选择题或选择题,215分),金属化合物性质的实验探究(实验题,一般15分左右),用含多种金属元素的矿物制备某种金属化合物(工艺流程题,一般15分左右),有关金属及其化合物的计算(非选择题或选择题,26分)。命题预测预计2020年会继续在选择题或非选择题中加强对常见金属元素的考查,以工艺流程的形式考查考生对陌生金属元素
4、的认知能力,考生应该在熟练掌握常见金属元素性质及应用的基础上,强化对陌生金属元素(如第四周期的Ti、V、Cr、Mn、Co、Ni、Ga等)知识的迁移能力知识体系构建A.考点帮知识全通关考点1 铁及其重要化合物 考点2铜及其重要化合物考点3 金属材料与金属矿物的开发利用 合金考点1铁及其重要化合物（重点）1.铁铁物理性质银白色固体,熔点较高,具有良好的导热、导电、延展性,能被磁铁吸引结构与非金属单质反应Cl22Fe+3Cl2 2FeCl3O23Fe+2O2 Fe3O4SFe+S FeS与水蒸气反应3Fe+4H2O(g)Fe3 O4+4H2续表与非氧化性强酸反应Fe+2H+Fe2+H2与盐溶液反应F
5、e+Cu2+Fe2+Cu,Fe+2Fe3+3Fe2+与氧化性酸反应与浓硫酸、浓硝酸反应常温下,Fe遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼2.铁的氧化物铁的氧化物物质FeO(氧化亚铁)Fe2O3(氧化铁)Fe3O4(Fe2O3FeO)(四氧化三铁)铁的价态+2+3 色、态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体俗名无铁红磁性氧化铁化学性质与非氧化性酸反应FeO+2H+Fe2+H2OFe2O3+6H+2Fe3+3H2OFe3O4+8H+Fe2+2Fe3+4H2O化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼续表化学性质与氧化性酸反应3FeO+10HNO3（稀）3Fe(NO3)3+NO+5H2OF
6、e2O3+6HNO3（稀）2Fe(NO3)3+3H2O3Fe3O4+28HNO3（稀）9Fe(NO3)3+NO+14H2O与还原性酸反应FeO+2HI FeI2+H2OFe2O3+6HI 2FeI2+I2+3H2OFe3O4+8HI 3FeI2+I2+4H2O与还原剂反应FeO+CO Fe+CO2Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼3.铁的氢氧化物铁的氢氧化物物质Fe(OH)2Fe(OH)3铁的价态+2+3 色、态白色固体红褐色固体化学性质与非氧化性酸反应Fe(OH)2+2HCl FeCl2+2H2OFe(OH)3+3H
7、Cl FeCl3+3H2O与氧化性酸反应3Fe(OH)2+10HNO3 3Fe(NO3)3+NO+8H2OFe(OH)3+3HNO3 Fe(NO3)3+3H2O与还原性酸反应Fe(OH)2+2HI FeI2+2H2O2Fe(OH)3+6HI 2FeI2+I2+6H2O化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼续表热稳定性不稳定:Fe(OH)2 FeO+H2O(隔绝空气)不稳定:2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O制法可溶性碱与亚铁盐溶液反应可溶性碱与铁盐溶液反应转化4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,颜色变化:白色灰绿色红褐色特别提醒特别提醒 1.Fe(OH)2与强氧化性酸(如稀
8、硝酸、浓硫酸)反应时,要注意发生的是氧化还原反应,而不是复分解反应。2.Fe(OH)2在空气中加热得到的是Fe2O3:4Fe(OH)2+O2 2Fe2O3+4H2O。化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼4.Fe(OH)2的制备方法的制备方法(1)有机覆盖层法将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1所示。化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼(2)还原性气体保护法用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如图2所示。(3)电解法用铁作阳极,电解NaCl(或N
9、aOH)溶液,并在液面上覆盖一层苯(或煤油),如图3所示。化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼5.重要的铁盐重要的铁盐三氯化铁(FeCl3):棕黄色固体,一种常见的氧化剂,能与多种还原剂发生氧化还原反应,能回收废铜,其反应的离子方程式为2Fe3+Cu Cu2+2Fe2+。绿矾(FeSO47H2O):一种重要的还原剂,可用作补血剂及植物的补铁剂。高铁酸钾(K2FeO4):深紫色晶体,具有强氧化性,可用作水处理剂或高能电池。铁铵矾NH4Fe(SO4)212H2O:无色晶体,易溶于水,常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。赤血盐K3Fe(CN)6:红色晶体,易溶于水,常用于检验Fe2+,生成蓝色沉
10、淀。化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼考点2铜及其重要化合物（重点）1.铜铜(1)物理性质纯净的铜为紫红色,属于有色金属,密度较大,硬度较小,熔、沸点较高,具有良好的导电、导热性。(2)化学性质与非金属单质反应Cl2Cu+Cl2 CuCl2O22Cu+O2 2CuOS2Cu+S Cu2S续表与酸反应非氧化性酸不反应氧化性酸Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2+2H2OCu+4HNO3(浓)Cu(NO3)2+2NO2+2H2O3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO+4H2O与盐溶液反应Cu+2Fe3+2Fe2+Cu2+潮湿空气中形成铜锈2Cu+O2+H2O+CO2 Cu2(
11、OH)2CO3化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼2.氧化铜和氧化亚铜氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜与酸反应(H+)CuO+2H+Cu2+H2OCu2O+2H+Cu2+Cu+H2O与H2反应CuO+H2 Cu+H2OCu2O+H2 2Cu+H2O转化关系4CuO 2Cu2O+O2化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼3.氢氧化铜氢氧化铜Cu(OH)2是一种不溶于水的蓝色固体。其化学性质主要有弱碱性、不稳定性和弱氧化性等。Cu(OH)2的化学性质化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼4.硫酸铜硫酸铜CuSO4为白色粉末,吸水后生成蓝色的CuSO45H2O(俗名为胆矾或蓝矾),CuSO4吸水
12、前后颜色变化很大,所以实验室常基于该原理,用白色的无水硫酸铜检验水的生成,但它不能用作干燥剂。5.碱式碳酸铜碱式碳酸铜(1)化学式:Cu2(OH)2CO3或CuCO3Cu(OH)2,是一种碱式盐。(2)存在:孔雀石及铜锈(铜绿)的主要成分。(3)用途:制备金属铜。方案一,干法:Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2+H2O,CuO+CO Cu+CO2;方案二,湿法:Cu2(OH)2CO3+4H+2Cu2+CO2+3H2O,Cu2+Zn Cu+Zn2+。化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼归类比较归类比较铜及其化合物的颜色、状态及溶解性铜及其化合物的颜色、状态及溶解性物质物质颜色颜色状态及溶
13、解性状态及溶解性物质物质颜色颜色状态及溶解性状态及溶解性Cu紫红色、金属光泽难溶于非氧化性酸,易溶于强氧化性酸CuSO4白色易溶于水,水溶液呈蓝色CuO黑色粉末,可溶于酸溶液CuSO45H2O蓝色晶体Cu2O红色难溶于水,可溶于酸溶液(生成Cu和Cu2+)Cu2(OH)2CO3绿色难溶于水,可溶于酸溶液化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼续表物质物质颜色颜色状态及溶解性状态及溶解性物质物质颜色颜色状态及溶解性状态及溶解性CuClCuI白色难溶于水Cu(OH)2蓝色难溶于水,可溶于酸溶液CuS黑色难溶于水及非氧化性强酸Cu(NH3)42+深蓝色 络合离子,溶于水注:反应CuSO4+H2S Cu
14、S+H2SO4可说明CuS难溶于非氧化性强酸。化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼考点3金属材料与金属矿物的开发利用 合金 1.金属的结构特征金属的结构特征(1)金属元素在元素周期表中的位置在元素周期表中,没有金属元素的族是A族和 0族,全为金属元素的族是A族,全部副族(BB)和族。(2)金属元素原子的最外层电子数比同周期非金属元素原子的少,一般小于4。2.金属的物理通性金属的物理通性(1)通常情况下,除Hg外,其余金属都是固态。(2)有金属光泽,不透明。(3)有导热性和导电性。(4)有延展性。归类比较归类比较性质特殊的金属性质特殊的金属1.有颜色的金属:紫
15、红色Cu、黄色Au。2.常温下呈液态的金属Hg。3.密度最小的金属Li。4.硬度最大的金属Cr。5.熔点最高的金属W。6.地壳中含量最高的金属Al。化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼冶炼方法冶炼原理热分解法对于某些得电子能力较强的不活泼金属离子,可直接用加热分解的方法将金属从其化合物中还原出来,这种方法叫作热分解法。可用热分解法冶炼的金属,其金属性很弱,原子难失去电子,离子易得到电子,化合物的稳定性较弱。在金属活动性顺序右端区域(如Hg、Ag)。2HgO 2Hg+O2,2Ag2O 4Ag+O2热还原法焦炭还原法ZnO+C Zn+CO,MgO+C Mg+
16、COCO还原法Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,CuO+CO Cu+CO2化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼冶炼方法冶炼原理热还原法氢气还原法WO3+3H2 W+3H2O,Fe3O4+4H2 3Fe+4H2O活泼金属还原法活泼金属置换活动性相对较弱的金属,除溶液中的置换反应外,还有一些高温下的置换反应:2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3(此反应也称为铝热反应)电解法在金属活动性顺序中,钾、钠、钙、铝等金属的还原性很强,这些金属很容易失去电子,形成的金属阳离子氧化性较弱,较难用还原剂还原,通常采用电解熔融金属化合物的方法来冶炼。缺点是耗电量大,成本较高。2NaCl(熔融)2Na+Cl
17、2,MgCl2(熔融)Mg+Cl2,2Al2O3(熔 融)4Al+3O2续表化学专题六镁、铝、铁、铜金属的冶炼化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼(3)金属冶炼的步骤及相关分析步骤一般方法或原理目的矿石富集采矿、选矿、粉碎、筛矿、洗矿等除去杂质、提高矿石中有用成分的含量冶炼利用氧化还原反应原理,在一定条件下用还原剂把金属从金属矿物中还原成金属单质 得到粗金属单质(含少量杂质)精炼加入除杂试剂或电解精炼提炼得到纯金属化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼化学 专题六铁、铜及其化合物金属的冶炼B.方法帮素养大提升方法1“铁三角”及其应用方法2 Fe2+、Fe
18、3+的检验方法3 铜及其化合物的性质方法1“铁三角”及其应用方法解读1.Fe只具有还原性,可以被氧化剂氧化(1)与弱氧化剂反应Fe能被S、Fe3+、Cu2+、H+等弱氧化剂氧化为Fe2+,如Fe+S FeS,Fe+2Fe3+3Fe2+。(2)与强氧化剂反应Fe能被Cl2、HNO3等强氧化剂氧化为Fe3+,如2Fe+3Cl2 2FeCl3。2.Fe2+既具有氧化性又具有还原性(1)与氧化剂反应当Fe2+遇到强氧化剂(如H2O2、Cl2、HNO3、酸性KMnO4溶液)时,被氧化为Fe3+,如2Fe2+H2O2+2H+2Fe3+2H2O。(2)与还原剂反应当Fe2+遇到C、Al、Zn、CO等还原剂时
19、,可以被还原为Fe,如Fe2+Zn Zn2+Fe,FeO+CO Fe+CO2。3.Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为Fe2+或Fe(1)Fe3+被C、CO、Al等还原为Fe,如Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3。(2)Fe3+被Fe、Cu、I-、H2S等还原为Fe2+,如2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+,2Fe3+H2S 2Fe2+S+2H+。注意1.不同价态的铁及铁的化合物在相互转化时,应注意所用氧化剂和还原剂的强弱不同。2.Fe3+与S2-发生氧化还原反应2Fe3+S2-2Fe2+S,若S2-过量,发生反应2Fe3+3S2-2FeS(黑色沉淀)
20、+S,而非相互促进的水解反应。4.“铁三角”的应用(1)含Fe2+、Fe3+的除杂问题主要成分杂质除杂方法FeCl3(aq)FeCl2(aq)加入氯水或H2O2溶液FeCl2(aq)FeCl3(aq)加过量铁粉后过滤FeCl2(aq)CuCl2(aq)加过量铁粉后过滤示例12018安徽芜湖考试硫酸亚铁是一种重要的化工原料,可以用来制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是A.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体,可用作净水剂B.为防止NH4HCO3分解,制备FeCO3需在较低温度下进行C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D.常温下,(NH4)2Fe(SO4)2在水
21、中的溶解度比FeSO4的大解析碱式硫酸铁电离产生Fe3+,Fe3+能发生水解反应生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附性,可用作净水剂,故A项正确;NH4HCO3不稳定,受热易分解,为防止NH4HCO3分解,制备FeCO3需在较低温度下进行,故B项正确;KSCN溶液遇Fe2+溶液无现象,(NH4)2Fe(SO4)2中Fe2+被氧化则生成Fe3+,KSCN溶液遇Fe3+溶液变红,故C项正确;(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小,FeSO4才能与(NH4)2SO4通过冷却结晶产生(NH4)2Fe(SO4)2,故D项错误。答案D拓展变式1 FeCl3具有净水作用,但
22、腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。请回答下列问题:(1)检验FeCl3溶液中阳离子的方法是。(2)FeCl3溶液腐蚀钢铁设备,除溶液中的H+作用外,另一主要原因是(用离子方程式表示)。FeCl3溶液也常用于刻蚀印刷电路板,反应的离子方程式为。(3)通过控制条件,将FeCl3的水解产物聚合,生成聚合氯化铁,反应的离子方程式为xFe3+yH2O Fex(OH)y(3x-y)+yH+,欲使平衡正向移动可采用的方法是(填字母)。a.降温b.加水稀释 c.加入NH4Cld.加入NaHCO3(4)为节约成本,工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeC
23、l3。写出NaClO3氧化FeCl2的离子方程式:。(5)处理废水时,发现FeCl3并不能将酸性废水中的悬浮物沉降除去,其原因是。方法2Fe2+、Fe3+的检验方法解读 1.直接观察法2.KSCN溶液和新制氯水法有关反应的离子方程式:2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,Fe3+3SCN-Fe(SCN)3。注意1.用新制氯水和KSCN溶液检验Fe2+时,一定要分步加入,且应先加KSCN溶液。若是溶液X 无明显现象 变为红色,则溶液X中可能含Fe3+。2.用K3Fe(CN)6溶液检验Fe2+时,若产生蓝色沉淀,则证明溶液中存在Fe2+。3.强碱法有关反应的离子方程式:Fe2+2OH-Fe(OH)
24、2,4Fe(OH)2+2H2O+O2 4Fe(OH)3;Fe3+3OH-Fe(OH)3。4.强氧化剂法5.溴水法有关反应的离子方程式:2Fe2+Br2 2Fe3+2Br-。6.淀粉-KI试纸法有关反应的离子方程式:2Fe3+2I-2Fe2+I2。7.铜片法有关反应的离子方程式:2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+。示例2下列离子的检验方法合理的是A.向某溶液中滴入KSCN溶液,溶液变红色,说明原溶液中不含Fe2+B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液,溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明原溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液
25、得白色沉淀,一段时间后观察到沉淀逐渐变为红褐色,说明原溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+思维导引根据Fe3+与Fe2+混合时检验的相互干扰根据用NaOH溶液检验Fe3+与Fe2+的方法解析“某溶液”呈红色,说明原溶液中含有Fe3+,无法判断是否含有Fe2+,A项错误;“某溶液”呈红色,说明通入Cl2后溶液中含有Fe3+,由于Cl2具有氧化性,无法判断原溶液中是否含有Fe2+,B项错误;“某溶液”红褐色沉淀,说明原溶液中含有Fe3+,C项正确;“某溶液”白色沉淀红褐色沉淀,说明原溶液中含有Fe2+,但由于红褐色的掩盖,无法确定原溶液中是否含有Mg2+,D项错误。答案C 向某溶液中加入含Fe2+
26、的溶液后,无明显变化。再滴入几滴新制氯水,混合溶液变成红色,则下列结论错误的是()A.该溶液中一定含有SCN-B.氧化性:Fe3+Cl2C.Fe2+与SCN-不能形成红色物质D.Fe2+被氧化为Fe3+拓展变式拓展变式22.B溶液中的Fe2+与加入的新制氯水发生反应2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,氧化性:Fe3+Fe2+()2017全国卷,13D改编向2支盛有2 mL相同浓度银氨溶液的试管中分别加入2滴相同浓度的NaCl和NaI溶液,现象为一支试管中产生黄色沉淀,另一支中无明显现象,则Ksp(AgI)Ksp(AgCl)()结合实验操作考查物质性质2018全国卷,28(2)改编三草酸合铁酸
27、钾样品完全分解后的残留物中含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入12滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3。2017江苏,13C改编向20%蔗糖溶液中加入少量稀H2SO4,加热;再加入银氨溶液,未出现银镜,说明蔗糖未水解()续表结合工艺流程或实验流程书写陌生反应方程式续表续表结合工艺流程或实验流程书写陌生反应方程式续表结合分离、提纯考查物质性质2017全国卷,13B改编向含高浓度Cl-的溶液中加入Cu和CuSO4,生成CuCl沉淀而除去Cl-的反应为Cu+Cu2+2Cl-2CuCl()2016全国卷,13C加入稀硝酸溶解,过滤、洗涤、干燥,可除去Cu粉中混有的CuO()结合电化学考查物质性质续表
