2022年高中化学必修一专题三第二单元铁铜的获取及应用 .pdf

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1、第二单元铁、铜的获取及应用第一课时从自然界中获取铁和铜一、铁和铜在自然界中的存在铁和铜在自然界主要以化合态的形式存在。 常见的铁矿磁铁矿(主要成分为Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3)等；常见的铜矿有黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、 孔雀石主要成分为CuCO3 Cu(OH)2等。此外铁在自然界中还以游离态的形式存在于陨铁中。二、工业炼铁工业炼铁的原理是利用氧化还原反应，用还原剂将铁从铁矿石中还原出来。1原料铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。2设备炼铁高炉。3反应原理用还原剂将铁从其化合物中还原出来。4工艺流程从高炉下方鼓入空气与焦炭反应产生二氧化碳，并放出大量的热量；二氧化碳再与灼热的焦

2、炭反应，生成一氧化碳；一氧化碳在高温下将氧化铁还原为铁。有关反应的化学方程式：CO2 CO2；CO2C 2CO ；Fe2O33CO 2Fe3CO2。5除去铁矿石中含有的SiO2 石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣，有关反应的化学方程式：CaCO3CaOCO2；CaOSiO2CaSiO3。炉渣的密度比铁水小，故浮在铁水上面，分离可得铁水。三、工业炼铜1用黄铜矿炼铜工业上用高温分解黄铜矿的方法获得铜。粗铜中铜的含量为99.5%99.7% 。 含有Ag、=点燃=高温=高温=高温工业炼铁中碳的作用是什么？作用主要有：与氧气经过一系列反应提供还原剂；反应放热

3、维持高温。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 11 页 - - - - - - - - - Au 、Fe、Zn 等杂质。2粗铜的精炼电解精炼铜的原理是让粗铜作阳极， 失电子变为Cu2，在阴极上用纯铜作阴极即可得精铜。电解精炼得到的铜，其含量高达99.95%99.98% 。3生物炼铜矿堆浸铜法是一种已被人们沿用了几百年的生物炼铜方法，直到最近，生物工程学家才认识到是微生物在帮助我们从矿石中提取铜。附：金属活动顺序与金属冶炼方法的关系金属活动顺序K Ca Na M

4、g Al Zn Fe Sn Pb(H) Cu Hg Ag Pt Au 原子失电子能力强弱离子得电子能力弱强主要冶炼方法电解法热还原法热分解法物理方法第一课时例题练习1、如果要使Fe2O3还原为 Fe，除 CO 外，还可选用哪些还原剂？你能写出化学方程式吗？将 Fe2O3还原成 Fe 除了可用CO 外，还有 H2、C 等非金属单质，或者Al 等较活泼的金属。3C2Fe2O33CO2 4Fe 2Al Fe2O3 Al2O32Fe 2、生铁和钢在含碳量方面有什么区别？直接冶炼的铁含2%4.5%的碳，称为生铁。生铁还要进一步冶炼去碳，制得含碳量Cu2Fe2还原性： Fe2具有还原性三、铁及铜的化合物的

5、应用铁的化合物的应用十分广泛。如氧化铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆；碱式氯化铁或碱式硫酸铁是优良的净水剂；磁性材料大多数是含铁的化合物；我国重点开发的透明氧化铁系列颜料，属于纳米级材料，具有无毒、无味、高吸附性、高透明度、高着色力等优点。铁元素是维持生命不可缺少的微量元素，虽然人体中铁元素的量只有35g ，但铁元素在人体中却发挥着重大的作用。人体内的铁元素大部分存在于血红蛋白内，起着运输氧气、 二氧化碳的作用，铁的化合物还在人体内的氧化还原反应中起传递电子的作用。人体如果缺铁，则会引起贫血等疾病。铁的不同价态间的相互转化，在生活、生产和科学研究中有着广泛的应用。如在配制Fe2的溶液时

6、，常常向Fe2的溶液中加入少量铁粉，使被氧气氧化形成的Fe3转化成Fe2：Fe2Fe3=3Fe2；为除去废水中的Fe2，常将废水中的Fe2氧化成 Fe3，并通过调节溶液的pH 使 Fe3转化成 Fe(OH)3沉淀：4Fe2O22H2O8OH=4Fe(OH)3；应用 FeCl3 溶液与铜的反应制作电路板：2Fe3 Cu =2Fe2 Cu2。由于铜盐能杀死某些细菌，因此人们常用硫酸铜抑制游泳池水中藻类的生长，以保持池水的澄清透明。 稀的硫酸铜溶液还可以用于杀灭鱼体上的寄生虫，治疗鱼类皮肤病和鳃病等。用做杀虫剂的波尔多液为CuSO4和 Ca(OH)2的混合溶液。=点燃=高温=高温名师资料总结 - -

7、 -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 11 页 - - - - - - - - - 三、 Fe3和 Fe2检验方法的实验探究1检验 Fe3、Fe2的实验检验离子Fe3Fe2操作方法实验现象溶液变血红色无明显现象滴加氯水溶液变血红色离子方程式Fe3 3SCN=Fe(SCN)32Fe2Cl2=2Fe32ClFe33SCN=Fe(SCN)3结论Fe3遇 SCN显血红色， 可利用此现象检验 Fe3Fe2和 SCN不反应，通入Cl2后，Fe2被氧化成Fe3，可用先滴加KSCN 再通 Cl2的

8、方法检验Fe22Fe3、Fe2的鉴别方法方法Fe3Fe2溶液颜色(棕)黄色浅绿色加碱溶液现象红褐色沉淀白色沉淀灰绿色沉淀红褐色沉淀离子方程式Fe33OH=Fe(OH)3Fe22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O2+2H2O=4Fe(OH)3加 KSCN 溶液现象显红色 (常用方法 ) 无明显现象，再加氯水显红色离子方程式Fe33SCN=Fe(SCN)32Fe2Cl2=2Fe32ClFe33SCN=Fe(SCN)3第二课时例题练习1、能否用铁制容器盛放浓硫酸？能。常温下铁与浓硫酸发生钝化，从而阻止反应进一步发生。但加热时能解除钝化。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - -

9、 - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 11 页 - - - - - - - - - 2、为什么在实验室配制的FeSO4溶液中常加入少量铁粉？因为 Fe2很容易被空气中的O2氧化为 Fe3；而 Fe 能将 Fe3还原， 加入少量铁粉是防止Fe2被氧化。3、鉴别 Fe2时，不能先加氯水，后加KSCN 溶液，为什么？如果先加氯水，氯水能将Fe2氧化。再加KSCN 溶液，则无法判断原来是Fe2还是 Fe3。4、在 FeCl3 溶液里加入铁粉，溶液逐渐变为浅绿色，写出有关反应的离子方程式。在 FeCl2 溶液里滴加氯水，溶液逐渐变

10、为棕黄色，写出有关的离子方程式。2Fe3Fe=3Fe22Fe2Cl2=2Fe3 2Cl5、能否用稀盐酸除去铜绿？；为什么能用FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板？能。铜与稀盐酸不反应。FeCl3溶液能与铜反应生成可溶性盐：Cu2FeCl3=CuCl22FeCl26、下列溶液有时会显黄色，其中是由于久置时被氧化而变色的是() A硫酸亚铁溶液B碘化钾溶液C工业盐酸D浓硝酸【解析】Fe2、I具有较强的还原性，易被氧化。【答案】AB 7、将 Na2O2投入 FeCl2溶液中，可观察到的现象是() A生成白色沉淀B生成红褐色沉淀C有气泡产生D无变化【解析】该题考查Na2O2和亚铁盐的性质，注意弄清反应原理。本

11、题涉及的反应：2Na2O22H2O=4NaOH O2、 Fe2 2OH=Fe(OH)2、4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。【答案】BC 8、已知 A 为常见的金属单质，根据下图所示的关系：名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 8 页，共 11 页 - - - - - - - - - (1)确定 A、B、C、D、E、F 的化学式： A 为_，B 为_，C 为_，D为_，E 为_，F 为_。(2)写出的化学方程式，、的离子方程式_ _ 。【思路指引】铁元素及其化合

12、物的推断题的解题关键：一是寻找特征反应及特征现象，二是正确运用 “铁三角”的转化关系，三是注意与其他金属及其化合物知识的综合。化学框图题综合性强，难度大，解题时常由于知识的综合性不够，找不到“突破口”而无法下手。【解析】本题考查同学们对铁及其化合物的综合应用能力，同时考查同学们的分析判断与逻辑推理能力。 从最初条件看， 框图很模糊， 不能直接得出结论，但找到“突破口” “红褐色固体F” ，就可迅速得出F 是 Fe(OH)3。从而得出A 为 Fe， “黑色晶体” B 为 Fe3O4，继而推出 C 为 FeCl2，D 为 FeCl3， E 为 Fe(OH)2。反应： Fe2HCl=FeCl2H2反

13、应： 2Fe3Cl2=2FeCl3反应： Fe3O48HCl=FeCl22FeCl34H2O 反应： 2FeCl2Cl2=2FeCl3反应： Fe2FeCl3=3FeCl2反应： FeCl2 2NaOH=Fe(OH)2 2NaCl 反应： FeCl3 3NaOH=Fe(OH)3 3NaCl 反应： 4Fe(OH)2 O22H2O=4Fe(OH)3【答案】(1)FeFe3O4FeCl2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)3(2)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,2Fe2Cl2=2Fe32Cl，Fe2Fe3=3Fe29、A、B、C 是中学化学中常见的单质，常温下甲、乙两种化合物分别是

14、黑色固体和无色液体，这些化合物和单质之间有如下所示关系。据此判断：(1)元素 A 有可变化合价，则单质A 是_，化合物甲是 _。(2)写出反应的化学方程式。【解析】本题中突破口乙是无色液体和A 有可变化合价，A 具有可变化合价符合Fe的特征，因此可假设A 为铁元素，点燃条件下与O2反应可生成黑色Fe3O4，与无色液体H2O 在高温下也能生成黑色Fe3O4，同时生成 H2，而 Fe3O4在高温下能被H2还原得到Fe 和 H2O 与名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 9 页，

15、共 11 页 - - - - - - - - - 题意相符。【答案】(1)FeFe3O4(2) 3Fe2O2Fe3O4；3Fe4H2O(气) Fe3O44H2；Fe3O44H23Fe4H2O 10如图，当容器A 中的反应开始后，若分别进行下列操作，请回答下列问题：(1)若弹簧夹C 打开， B 容器中会有什么现象发生？_。(2)弹簧夹 C 关上一会儿，容器A 中的反应还在进行时，B 容器中有什么现象发生？_ 写出 B 容器中有关反应的化学方程式：_ 。(3)若先打开弹簧夹C 一段时间，容器A 中的反应在进行时，再关上弹簧夹C 一会儿， B 容器中有什么现象发生？_ 。【解析】本题综合了Fe2+的

16、性质及Fe(OH)2的制备实验操作问题，解答的关键要明确Fe(OH)2容易被氧化的特性，同时装置中H2的产生及 H2流经的路程也是解题的题眼。【答案】(1)容器 B 中的导管口有气泡冒出(2)容器 A 中溶液进入容器B，容器 B 中先有白色沉淀生成，沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色2NaOHFeSO4=Fe(OH)2 Na2SO4，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)开始时容器B 中的导管口有气泡冒出，弹簧夹关闭后容器A 中溶液进入容器B，有白色沉淀生成11、 将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和 CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下，溶液中

17、存在的金属离子和金属单质。(1)若铁粉有剩余， 则容器中不可能有的离子是_；铜单质 _(填“一定” 或“可能” )存在。(2)若氯化铜有剩余，则容器中还可能有的离子为_；铜单质 _(填“一定”或“可能” )存在。(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有的单质是_， Fe2_(填 “一定”或可能” )存在。=点燃=高温=高温名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 10 页，共 11 页 - - - - - - - - - 【答案】(1)Fe3+、Cu2+一定(2)Fe3

18、+可能(3)Fe、Cu一定12、 Fe、Fe2、Fe3之间的“三角”转化(氧化还原反应) Fe 的化合价为0，是最低价态，单质铁只表现还原性，Fe2中铁的化合价为2 价，处于中间价态， Fe2既有氧化性，又有还原性，Fe3中铁的化合价为3 价，为最高价态，Fe3只具有氧化性。(1)Fe Fe2：铁与氧化性较弱的非金属单质(如 S)、非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)、不活泼金属的盐溶液(如 CuSO4、AgNO3)反应，都能实现这种转化。另外还有2Fe3Fe=3Fe2。(2)Fe Fe3：铁与强氧化剂(如氯气、硝酸)在一定条件下会实现这种转化。(3)Fe2 Fe3：亚铁盐与强氧化剂(如氯气 )反应。

19、 2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(4)Fe3 Fe2铁盐溶液与较强还原剂(如 Fe、 Zn、 Cu 等金属或NaI、Na2S 等还原性化合物)反应。 2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(5)Fe2 Fe：比较活泼的金属(如 Zn、 Al) 能从亚铁盐溶液中置换出来。(6)Fe3Fe：铁盐溶液与足量活泼金属(K、 Ca、Na 除外 )反应： 2FeCl33Zn=2Fe 3ZnCl2。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 11 页，共 11 页 - - - - - - - - -