鐵銅的獲取及應(yīng)用蘇教版課件

1、第二單元鐵、銅的獲取及應(yīng)用 1. 掌握鐵的原子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，以Fe2、Fe3的相互轉(zhuǎn)化為例，了解變價(jià)金屬元素的氧化性和還原性。2. 了解鐵的氧化物和氫氧化物的性質(zhì)和制備，掌握Fe2和Fe3的檢驗(yàn)方法。3. 了解銅及其重要化合物的性質(zhì)。4. 了解金屬冶煉的一般原理，了解鐵和銅的冶煉方法。1.命題特點(diǎn) 鐵及其化合物在高考中具有“霸主”地位，年年必考。突出體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是鐵及其化合物之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，二是Fe3、Fe2的氧化性與還原性，三是Fe3、Fe2的檢驗(yàn)，主要題型為選擇、計(jì)算、實(shí)驗(yàn)探究題等。另外，F(xiàn)e3、Fe2的氧化性、還原性在離子共存、離子方程式的試題中也常有體現(xiàn)；Fe(OH)3膠體、F

2、e(OH)2制備實(shí)驗(yàn)也經(jīng)常考查。 2.預(yù)測(cè)展望 預(yù)計(jì)2012年高考將會(huì)以鐵及鐵的化合物為載體，對(duì)基本概念、基本理論進(jìn)行考查，以選擇題、推斷題及計(jì)算題型為主，也可能涉及與現(xiàn)代科技有關(guān)的應(yīng)用問(wèn)題、與社會(huì)生產(chǎn)生活緊密相連的問(wèn)題，如鐵的腐蝕、飲用水的凈化等。二價(jià)鐵與血紅蛋白作用、氯化鐵腐蝕印刷電路板等與生物、物理學(xué)科的相關(guān)滲透，也是高考的熱點(diǎn)之一。 一、鐵及其化合物1. 鐵元素在自然界中的存在狀態(tài)(1)游離態(tài)：主要存在于隕鐵中。(2)化合態(tài)：主要礦物有磁鐵礦、赤鐵礦、黃鐵礦等。2. 物理性質(zhì)純鐵是一種銀白色金屬，密度較大，硬度較大，熔沸點(diǎn)較高，有較好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、延展性，能被磁鐵吸引。(4)與鹽溶

3、液反應(yīng)能與活動(dòng)性較弱的金屬鹽溶液反應(yīng)，如Fe和CuSO4溶液反應(yīng)的離子方程式為：FeCu2=CuFe2。與FeCl3溶液反應(yīng)，其離子方程式為：Fe2Fe3=3Fe2。5. 鐵的氧化物與氫氧化物(1)鐵的氧化物氧化亞鐵(FeO)氧化鐵(Fe2O3)四氧化三鐵(Fe3O4)俗名鐵紅磁性氧化鐵色態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體鐵元素價(jià)態(tài)232、3(2)鐵的氫氧化物化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3色態(tài)白色固體紅褐色固體與非氧化性酸(如稀鹽酸)反應(yīng)Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O二者的轉(zhuǎn)化關(guān)系空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是：白色絮

4、狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應(yīng)方程式為4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3二、銅1銅元素在自然界中的存在狀態(tài)(1)游離態(tài)。(2)化合態(tài)：黃銅礦CuFeS2、孔雀石CuCO3Cu(OH)2等。2. 銅單質(zhì)的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)紫紅色，具有金屬光澤，具有導(dǎo)電性、傳熱性、延展性。(2)化學(xué)性質(zhì)與非金屬反應(yīng)一、“鐵三角”1. FeFe2鐵與氧化性比較弱的非金屬(如S、I2)、非氧化性酸(如鹽酸、稀H2SO4)、不活潑金屬的鹽溶液(如CuSO4溶液)反應(yīng)，都可實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化。例如：FeCuSO4=CuFeSO42. Fe2Fe比較活潑的金屬(如Zn)能從亞鐵鹽溶液中置換出鐵。例如：Fe

5、Cl2Zn=ZnCl2Fe5. Fe2Fe32Fe2Cl2=2Fe32Cl在亞鐵鹽溶液中通入氯氣，溶液由淺綠色變?yōu)樽攸S色4Fe2O24H=4Fe32H2O亞鐵鹽溶液在空氣中容易變質(zhì)，如綠礬露置于空氣中則發(fā)生如下反應(yīng)：12FeSO43O2=4Fe2(SO4)32Fe2O33Fe2NO34H=3Fe32H2ONO5Fe2MnO48H=5Fe34H2OMn2如在FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液由淺綠色變棕黃色，在酸性KMnO4溶液中滴加FeCl2溶液，溶液由紫紅色變棕黃色。2Fe2H2O22H=2Fe32H2O6. Fe3Fe22Fe3S2=2Fe2S，如在FeCl3溶液中滴加適量的Na

6、2S溶液，溶液變渾濁，濾去沉淀則濾液為淺綠色；如加入過(guò)量的Na2S溶液，則又有黑色沉淀生成(FeS)，向Fe3溶液中通入H2S氣體的離子方程式為：2Fe3H2S=2Fe22HS。2Fe3SO32H2O=2Fe2SO422H2Fe3Fe=3Fe2，在FeSO4溶液中往往要加鐵的原因是可以防止Fe2被氧化為Fe3。2Fe3Cu=2Fe2Cu2，電路板的制作是利用FeCl3溶液與裸露的銅反應(yīng)。2Fe32I=2Fe2I2注意：應(yīng)用該知識(shí)點(diǎn)，可書(shū)寫(xiě)Fe、Fe2、Fe3相互轉(zhuǎn)化的化學(xué)方程式。要注意選擇恰當(dāng)?shù)难趸瘎?、還原劑。應(yīng)用該知識(shí)點(diǎn)，可確定Fe2、Fe3與某些離子能否共存。要注意某些隱含的條件，如含NO

7、3的酸性溶液，則溶液中有氧化性強(qiáng)的HNO3，F(xiàn)e2就不應(yīng)在此溶液中存在。二、FeCl3溶液的變色(1)向FeCl3溶液中加幾滴KSCN溶液呈血紅色；(2)FeCl3溶液能使紫色石蕊試劑呈紅色；(3)FeCl3與NaOH溶液反應(yīng)，生成紅褐色沉淀；(4)向FeCl3溶液中通入H2S氣體，生成淡黃色沉淀；(5)向FeCl3溶液中加入幾滴Na2S溶液，生成淡黃色沉淀，當(dāng)加入的Na2S溶液過(guò)量時(shí)，又生成黑色沉淀；(6)向FeCl3溶液中加入過(guò)量Fe粉，溶液變淺綠色；(7)向FeCl3溶液中加入過(guò)量Cu粉，溶液變藍(lán)綠色；(8)將FeCl3溶液滴入到淀粉碘化鉀溶液中，溶液變藍(lán)色；(9)向FeCl3溶液中滴入

8、苯酚溶液，溶液變紫色；(10)將FeCl3溶液滴入AgNO3溶液中，生成白色沉淀；(11)將FeCl3溶液與NaHCO3溶液混合，放出氣體，生成紅褐色沉淀；(12)將飽和FeCl3溶液滴入沸水中，生成紅褐色Fe(OH)3膠體。三、Fe3與Fe2的鑒別方法1. 直接觀察顏色Fe2溶液呈淺綠色，F(xiàn)e3溶液呈棕黃色。2. 利用顯色反應(yīng)(形成絡(luò)離子)3. 利用Fe(OH)3沉淀的顏色4. 利用Fe3的氧化性四、鐵與稀硝酸反應(yīng)的解題規(guī)律1. 審清兩種物質(zhì)的量(1)明確哪種物質(zhì)過(guò)量；(2)根據(jù)兩種物質(zhì)的量分析討論判斷，根據(jù)反應(yīng)方程式：HNO3過(guò)量時(shí)：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2OFe過(guò)

9、量時(shí)：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)22得總方程式：3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O，可以用數(shù)軸表示：考點(diǎn)1鐵及其化合物的性質(zhì)【典例1】(2009北京)以富含硫酸亞鐵的工業(yè)廢液為原料生產(chǎn)氧化鐵的工藝如下(部分操作和條件略)：.從廢液中提純并結(jié)晶出FeSO47H2O。.將FeSO47H2O配制成溶液。.FeSO4溶液與稍過(guò)量的NH4HCO3溶液混合，得到含F(xiàn)eCO3的濁液。.將濁液過(guò)濾，用90熱水洗滌沉淀，干燥后得到FeCO3固體。.煅燒FeCO3，得到Fe2O3固體。已知：NH4HCO3在熱水中分解(1)中，加足量的鐵屑除去廢液中的Fe3，該反應(yīng)的離子方程式是

10、_。(2)中，需加一定量硫酸，運(yùn)用化學(xué)平衡原理簡(jiǎn)述硫酸的作用_。(3)中，生成FeCO3的離子方程式是_。若FeCO3濁液長(zhǎng)時(shí)間暴露在空氣中，會(huì)有部分固體表面變?yōu)榧t褐色，該變化的化學(xué)方程式是_?！窘馕觥?1)制備過(guò)程中用鐵還原Fe3的離子方程式為Fe2Fe3=3Fe2(2)將FeSO47H2O配成溶液加入H2SO4可抑制Fe2水解。(3)加入過(guò)量NH4HCO3生成FeCO3的離子反應(yīng)方程式為2HCO3Fe2=FeCO3CO2H2O,4FeCO3O26H2O=4Fe(OH)34CO2所以會(huì)變紅。(4)檢驗(yàn)SO42的方法是取洗滌后的濾液滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液，觀察是否有沉淀生成。針對(duì)訓(xùn)練1某

11、廠的酸性工業(yè)廢水中含有一定量的Fe3、Cu2、Au3等離子。有人設(shè)計(jì)了如下圖所示的工藝流程，利用常用的酸、堿和工業(yè)生產(chǎn)中的廢鐵屑，從廢水中回收金，并生產(chǎn)一定量的鐵紅和氧化銅。填寫(xiě)下面空白。(1)圖中標(biāo)號(hào)處需加入的相應(yīng)物質(zhì)分別是_、_、_、_、_；(2)寫(xiě)出處發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_；寫(xiě)出處發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_；(3)鐵紅的化學(xué)式為_(kāi)；分別寫(xiě)出鐵紅和氧化銅在工業(yè)上的一種主要用途：鐵紅_；氧化銅_。答案：(1)鐵屑稀硫酸稀硝酸氫氧化鈉氫氧化鈉(2)Fe2H=Fe2H2，2Fe3Fe=3Fe2，Cu2Fe=CuFe2，2Au33Fe=2Au3Fe23Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H

12、2O(3)Fe2O3用作紅色涂料用作制造銅鹽(如膽礬)的原料考點(diǎn)2銅及其化合物的性質(zhì)【典例2】(2009江蘇化學(xué))廢舊印刷電路板的回收利用可實(shí)現(xiàn)資源再生，并減少污染。廢舊印刷電路板經(jīng)粉碎分離，能得到非金屬粉末和金屬粉末。(1)下列處理印刷電路板非金屬粉末的方法中，不符合環(huán)境保護(hù)理念的是_(填字母)。A熱裂解形成燃油B露天焚燒C作為有機(jī)復(fù)合建筑材料的原料D直接填埋(3)控制其他條件相同，印刷電路板的金屬粉末用10%H2O2和3.0 molL1H2SO4的混合溶液處理，測(cè)得不同溫度下銅的平均溶解速率(見(jiàn)下表)：當(dāng)溫度高于40時(shí)，銅的平均溶解速率隨著反應(yīng)溫度升高而下降，其主要原因是_ 溫度()203

13、04050607080銅平均溶解速率(103 molL1min1)7.348.019.257.987.246.735.76(4)在提純后的CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液，加熱，生成CuCl沉淀。制備CuCl的離子方程式是_。【解析】(1)露天焚燒會(huì)產(chǎn)生大氣污染物，直接填埋對(duì)土壤產(chǎn)生污染，故BD錯(cuò)誤。針對(duì)訓(xùn)練2銅在自然界存在于多種礦石中，如：礦石名稱(chēng)黃銅礦斑銅礦輝銅礦孔雀石主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3Cu(OH)2(3)SO2尾氣直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后果是_；處理該尾氣可得到有價(jià)值的化學(xué)品，寫(xiě)出其中1種酸和1種鹽的名稱(chēng)_。(4)黃銅礦熔煉

14、后得到的粗銅含少量Fe、Ag、Au等金屬雜質(zhì)，需進(jìn)一步采用電解法精制。請(qǐng)簡(jiǎn)述粗銅電解得到精銅的原理：_。(5)下表中，對(duì)陳述、的正確性及其有無(wú)因果關(guān)系的判斷都正確的是_(填字母)。選項(xiàng)陳述陳述判斷A銅綠的主要成分是堿式碳酸銅可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠對(duì)；對(duì)；有B銅表面易形成致密的氧化膜銅容器可以盛放濃硫酸對(duì)；對(duì)；有C鐵比銅活潑鉚在銅板上的鐵釘在潮濕空氣中不易生銹對(duì)；對(duì)；有D藍(lán)色硫酸銅晶體受熱轉(zhuǎn)化為白色硫酸銅粉末是物理變化硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑錯(cuò)；對(duì)；無(wú)解析：(1)根據(jù)四種礦石主要成分的化學(xué)式及元素的相對(duì)原子質(zhì)量進(jìn)行估算能快速選出Cu2S。(2)Cu2S和Cu2O中1價(jià)的銅化合價(jià)都降低了

15、，所以二者都是氧化劑。(3)結(jié)合SO2的性質(zhì)和用途來(lái)回答。(4)回憶課本電解原理的應(yīng)用粗銅的精煉。(5)A項(xiàng)，銅綠主要成分是Cu2(OH)2CO3，可視為Cu(OH)2CuCO3，所以銅綠能和鹽酸反應(yīng)，所以A項(xiàng)判斷是正確的。B項(xiàng)，銅表面生銹生成的是銅綠，不是致密的氧化物。銅和濃硫酸在溫度較高時(shí)能反應(yīng)，不能用銅容器盛放濃H2SO4，所以B項(xiàng)判斷是錯(cuò)誤的。C項(xiàng)，陳述正確，陳述中鐵銅在潮濕的空氣中能組成原電池，發(fā)生電化腐蝕，所以C項(xiàng)的判斷是錯(cuò)誤的。D項(xiàng)，CuSO45H2O受熱失水是化學(xué)變化。因?yàn)镃u2是重金屬離子，可使蛋白質(zhì)變性，有殺菌能力，故能作游泳池的消毒劑，所以D項(xiàng)判斷是正確的。答案：(1)C

16、u2S(2)Cu2S和Cu2O(3)形成酸雨，會(huì)對(duì)植物和建筑物等造成嚴(yán)重危害硫酸、硫酸鈉(4)以硫酸銅硫酸溶液為電解液。電解時(shí)，粗銅(陽(yáng)極)中的銅以及比銅活潑的金屬失去電子進(jìn)入溶液，不如銅活潑的金屬沉入電解槽形成“陽(yáng)極泥”；溶液中的Cu2得到電子沉積在純銅(陰極)上(5)AD考點(diǎn)3鐵、銅及其化合物的相互轉(zhuǎn)化及計(jì)算【典例3】取100 mL 0.2 mol/L FeCl3溶液置于燒杯中，向其中加入一定量的Fe、Cu混合物，充分反應(yīng)后仍有固體剩余，下列敘述一定正確的是(設(shè)溶液體積不變，不考慮水解因素)()A. 若燒杯中有Fe無(wú)Cu，c(Fe2)0.2 mol/LB. 若燒杯中有Cu無(wú)Fe，c(Fe2

17、)0.3 mol/LC. 若燒杯中有Cu無(wú)Fe，c(Cl)0.6 mol/LD. 若燒杯中Fe、Cu均有，c(Fe2)0.3 mol/L【解析】解答本題，首先需認(rèn)識(shí)到Fe2、Fe3、Cu2三者氧化性強(qiáng)弱的順序，即Fe3Cu2Fe2，因此溶液中有Fe3時(shí)，不能余Cu、Fe，溶液中有Cu2時(shí)，F(xiàn)e無(wú)剩余。然后再進(jìn)行有序思維分析計(jì)算。陽(yáng)離子的氧化性：Fe3Cu2Fe2，單質(zhì)的還原性：FeCu。溶液中首先發(fā)生反應(yīng)Fe2Fe3=3Fe2。若Fe3有剩余，再發(fā)生Cu2Fe3=Cu22Fe2，故溶液中不可能有Fe無(wú)Cu；若有Cu無(wú)Fe，則有c(Fe2)0.3 mol/L；若Fe、Cu均有，則說(shuō)明Cu未參加反

18、應(yīng)，則c(Fe2)0.3 mol/L；Cl不受反應(yīng)的影響，故c(Cl)0.6 mol/L，所以C、D項(xiàng)正確?！敬鸢浮緾D針對(duì)訓(xùn)練3在硫酸鐵溶液中，加入a g銅，完全溶解后，再加入b g鐵，充分反應(yīng)后得到c g殘余固體，且ac。則下列說(shuō)法正確的是()A. 殘余固體全部是銅B. 殘余固體可能為鐵和銅的混合物C. 殘余固體是鐵，溶液中一定不含Cu2D. 最后得到的溶液可能含有Fe3解析：因?yàn)閍c，所以Cu2未全部被還原，推知鐵不足。反應(yīng)后溶液中存在Cu2，固體殘?jiān)荒苁倾~，溶液中也一定不可能有Fe3。答案：A1. 鐵和鐵合金是生活中常用的材料，下列說(shuō)法正確的是()A. 不銹鋼是鐵合金，只含金屬元素B

19、. 一定條件下，鐵粉可與水蒸氣反應(yīng)C. 鐵與鹽酸反應(yīng)，鐵合金不與鹽酸反應(yīng)D. 在空氣中，鐵板比鍍鋅鐵板更耐腐蝕答案：B2. 下列離子方程式正確的是()A. 鐵跟FeCl3溶液反應(yīng)：FeFe3=2Fe2B. Fe跟稀鹽酸反應(yīng)：2Fe6H=2Fe33H2C. FeCl2溶液跟Cl2反應(yīng)：Fe2Cl2=Fe32ClD. Fe(OH)3跟鹽酸反應(yīng)：Fe(OH)33H=Fe33H2O答案：D3. 某學(xué)生設(shè)計(jì)了如圖所示的方法對(duì)A鹽進(jìn)行鑒定：由此分析，下列結(jié)論中正確的是()A. A中一定有Fe3B C中一定有Fe3C. B為AgI沉淀D A一定為FeBr2溶液答案：B4. (2011泰安模擬)將1.12 g

20、鐵粉加入25 mL 2 mol/L的氯化鐵溶液中，充分反應(yīng)后，其結(jié)果是()A. 鐵有剩余，溶液呈淺綠色，Cl濃度基本不變B. 往溶液中滴入無(wú)色KSCN溶液，顯紅色C. Fe2和Fe3的物質(zhì)的量之比為5:1D. 氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2:5答案：B5. (多選)證明某溶液只含有Fe2而不含有Fe3的實(shí)驗(yàn)方法是()A. 先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后顯血紅色B. 先滴加KSCN溶液，不顯紅色，再滴加氯水后顯血紅色C. 滴加NaOH溶液，先產(chǎn)生白色沉淀，后變灰綠，最后呈紅褐色D. 只需滴加KSCN溶液答案：BC6. 研究反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量數(shù)與產(chǎn)物之間的關(guān)系時(shí)，使用類(lèi)似數(shù)軸的方法可以收到直

21、觀形象的效果。下列表達(dá)不正確的是()A密閉容器中CuO和C高溫反應(yīng)的氣體產(chǎn)物：BFe在Cl2中的燃燒產(chǎn)物：CAlCl3溶液中滴加NaOH后鋁的存在形式：DFeBr2溶液中通入Cl2后溶液中的溶質(zhì)：答案：B7. (2010上海)由5molFe2O3、4molFe3O4和3molFeO組成的混合物中，加入純鐵1mol并在高溫下和Fe2O3反應(yīng)。若純鐵完全反應(yīng)，則反應(yīng)后混合物中FeO與Fe2O3的物質(zhì)的量之比可能是()A4:3B3:2C3:1D2:1解析：當(dāng)Fe與Fe2O3反應(yīng)生成FeO時(shí)：FeFe2O3=3FeO，反應(yīng)后剩余n(Fe2O3)4 mol, n(FeO)3 mol3 mol6 mol，

22、即反應(yīng)后混合物中FeO與Fe2O3物質(zhì)的量之比為3:2。當(dāng)Fe與Fe2O3反應(yīng)生成Fe3O4時(shí)：Fe4Fe2O3=3Fe3O4，反應(yīng)后剩余n(Fe2O3)1 mol，n(FeO)3 mol，則反應(yīng)后混合物中FeO與Fe2O3物質(zhì)的量之比為3:1。故選B、C。答案：BC8. a g鐵粉與含有H2SO4的CuSO4溶液完全反應(yīng)后，得到a g銅，則參與反應(yīng)的CuSO4與H2SO4的物質(zhì)的量之比為()A. 1:7B 7:1C. 7:8D 8:7解析：根據(jù)題意，設(shè)參與反應(yīng)的CuSO4、H2SO4的物質(zhì)的量分別為x、yFeCuSO4=FeSO4CuxxxFeH2SO4=FeSO4H2yy可以得出下列關(guān)系式：56(xy)64x，解得x:y7:1。答案：B9. 在一定量的稀HNO3中慢慢加入鐵粉，得到的Fe2的物質(zhì)的量(縱坐標(biāo))與所加鐵粉的物質(zhì)的量(橫坐標(biāo))的關(guān)系如圖所示。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在相應(yīng)的橫線上。(1)AB段鐵元素以_形式存在。(2)BC段鐵元素以_形式存在。(3)CD段鐵元素以_形式存在。解析：Fe與HNO3反應(yīng)時(shí)，F(xiàn)e可生成Fe2或Fe3。向HNO3中慢慢加入鐵粉，開(kāi)始HNO3過(guò)量發(fā)生Fe4H