鐵、銅及其化合物的應(yīng)用

1、第二單元鐵、銅的獲取及應(yīng)用第二單元鐵、銅的獲取及應(yīng)用第二課時鐵、銅及其化合物的應(yīng)用1了解鐵、銅的物理性質(zhì)，掌握其化學(xué)性質(zhì)。2了解鐵、銅的化合物及其相互轉(zhuǎn)化。3體會鐵、銅的重要用途。4增強(qiáng)對化學(xué)實(shí)驗(yàn)的分析應(yīng)用能力。一、鐵、銅的物理性質(zhì)一、鐵、銅的物理性質(zhì)鐵是一種有金屬光澤的 金屬，質(zhì)軟，有良好的 、 、 。鐵屬于重金屬、黑色金屬、常見金屬。鐵能被磁鐵吸引。銅是一種有金屬光澤的 色金屬，有良好的 、 (僅次于銀，可用于制電纜)，良好的延展性。粉末為紫紅色。銅屬于重金屬、有色金屬、常見金屬。銀白色銀白色導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性導(dǎo)電性導(dǎo)電性延展性延展性紫紅紫紅導(dǎo)電導(dǎo)電導(dǎo)熱性導(dǎo)熱性 二、鐵、銅的化學(xué)性質(zhì)二、鐵、銅的

2、化學(xué)性質(zhì)1鐵的化學(xué)性質(zhì)在常見金屬活動性順序中鐵位于分界 點(diǎn)氫之前的鋅和錫之間，是一種較為活潑的金屬，能與多種非金屬單質(zhì)及水、酸、部分鹽溶液反應(yīng)，反應(yīng)中鐵被氧化。(1)鐵與非金屬單質(zhì)反應(yīng)鐵與非金屬單質(zhì)反應(yīng)反應(yīng)反應(yīng)物物條條件件現(xiàn)象現(xiàn)象方程式方程式產(chǎn)物價(jià)產(chǎn)物價(jià)態(tài)態(tài)還原還原劑劑氧化氧化劑劑Fe、O2點(diǎn)點(diǎn)燃燃火星火星四射，四射，生成生成黑色黑色固體固體2、3FeO2Fe、Cl2點(diǎn)點(diǎn)燃燃棕黃棕黃色的色的煙煙3FeCl2Fe、S加加熱熱生成生成黑色黑色固體固體 2FeS3Fe2O2 Fe3O4FeS FeS2Fe3Cl2 2FeCl3 能否用鐵制容器盛放濃硫酸？【提示】能。常溫下鐵與濃硫酸發(fā)生鈍化，從而阻止

3、反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生。但加熱時能解除鈍化。(2)鐵與水反應(yīng)純的鐵在常溫下與水不反應(yīng)；不純的鐵(如生鐵、鋼)在常溫下的水中易被腐蝕；在高溫下鐵跟水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣： 。還原劑： ；氧化劑： (3)鐵與酸的反應(yīng)鐵與非氧化性酸發(fā)生置換反應(yīng)生成 和 。鐵與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)生成H2O而不是H2。鐵與濃H2SO4、濃HNO3常溫下發(fā)生 。但加熱則可以反應(yīng)。(4)鐵與鹽溶液的反應(yīng)鐵能從部分鹽溶液中將金屬離子還原為單質(zhì)。如濕法冶銅 。3Fe4H2O(g) Fe3O44H2FeH2OFe2H2鈍化鈍化FeCuSO4=FeSO4Cu 能否用鐵制容器盛放濃硫酸？【提示】能。常溫下鐵與濃硫酸發(fā)生鈍化，從而阻止反應(yīng)

4、進(jìn)一步發(fā)生。但加熱時能解除鈍化。2銅的化學(xué)性質(zhì)在常見金屬活動性順序中銅位于分界點(diǎn)氫之后，汞之前，屬于不活潑的金屬，還原性較弱，但在一定條件下也能被強(qiáng)氧化劑氧化。(1)銅與部分非金屬單質(zhì)反應(yīng)Cl2： 還原劑： ；氧化劑： O2： 還原劑： ；氧化劑：S： 還原劑： ；氧化劑：CuCl2CuO2CuS CuCl2 CuCl22CuO2 2CuO2CuS Cu2S(2)銅與酸的反應(yīng)銅不能與非氧化性酸反應(yīng)，如HCl、稀H2SO4等。但能與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)。還原劑： ；氧化劑： 還原劑： ；氧化劑： CuHNO3CuHNO33Cu8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)22NO4H2OCu4HNO3(濃濃)=

5、Cu(NO3)22NO22H2O(3)銅與部分鹽溶液反應(yīng)銅與部分鹽溶液反應(yīng)還原劑： ；氧化劑：還原劑： ；氧化劑：3Fe3、Fe2、Cu2的氧化、還原性氧化性：還原性： 具有還原性CuAgNO3CuFeCl3Fe3Cu2Fe2Fe2Cu2AgNO3=Cu(NO3)22AgCu2FeCl3=2FeCl2CuCl2三、鐵及銅的化合物的應(yīng)用三、鐵及銅的化合物的應(yīng)用鐵的化合物的應(yīng)用十分廣泛。如氧化鐵紅顏料跟某些油料混合，可以制成防銹油漆；堿式氯化鐵或堿式硫酸鐵是優(yōu)良的凈水劑；磁性材料大多數(shù)是含鐵的化合物；我國重點(diǎn)開發(fā)的透明氧化鐵系列顏料，屬于納米級材料，具有 、 、 、 、 等優(yōu)點(diǎn)。鐵元素是維持生命不

6、可缺少的微量元素，雖然人體中鐵元素的量只有 ，但鐵元素在人體中卻發(fā)揮著重大的作用。人體內(nèi)的鐵元素大部分存在于 內(nèi)，起著運(yùn)輸氧氣、二氧化碳的作用，鐵的化合物還在人體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)中起傳遞電子的作用。人體如果缺鐵，則會引起貧血等疾病。無毒無毒無味無味高吸附性高吸附性高透明度高透明度高著色力高著色力血紅蛋白血紅蛋白35g鐵的不同價(jià)態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化，在生活、生產(chǎn)和科學(xué)研究中有著廣泛的應(yīng)用。如在配制Fe2的溶液時，常常向Fe2的溶液中加入少量 ，使被氧氣氧化形成的Fe3轉(zhuǎn)化成Fe2： 2Fe3=3Fe2；為除去廢水中的Fe2，常將廢水中的Fe2氧化成Fe3，并通過調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe3轉(zhuǎn)化成Fe(OH)

7、3沉淀：4Fe2O22H2O8OH=4Fe(OH)3；應(yīng)用FeCl3溶液與銅的反應(yīng)制作電路板：2Fe3 =2Fe2 。由于銅鹽能殺死某些細(xì)菌，因此人們常用硫酸銅抑制游泳池水中藻類的生長，以保持池水的澄清透明。稀的硫酸銅溶液還可以用于殺滅魚體上的寄生蟲，治療魚類皮膚病和鰓病等。用做殺蟲劑的波爾多液為 和 的混合溶液。鐵粉鐵粉FeCuCu2CuSO4Ca(OH)2一、鐵及其化合物的性質(zhì)一、鐵及其化合物的性質(zhì) 為什么在實(shí)驗(yàn)室配制的FeSO4溶液中常加入少量鐵粉？學(xué)生交流【提示】因?yàn)镕e2很容易被空氣中的O2氧化為Fe3；而Fe能將Fe3還原，加入少量鐵粉是防止Fe2被氧化。 鑒別Fe2時，不能先加氯

8、水，后加KSCN溶液，為什么？師生互動【提示】如果先加氯水，氯水能將Fe2氧化。再加KSCN溶液，則無法判斷原來是Fe2還是Fe3。 在FeCl3溶液里加入鐵粉，溶液逐漸變?yōu)闇\綠色，寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。在FeCl2溶液里滴加氯水，溶液逐漸變?yōu)樽攸S色，寫出有關(guān)的離子方程式。學(xué)生交流【提示】2Fe3Fe=3Fe22Fe2Cl2=2Fe32Cl 制備Fe(OH)2時應(yīng)注意哪些問題？請?jiān)O(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)方案制備能長期貯存的Fe(OH)2。學(xué)生自主探究【提示】為了防止Fe(OH)2被O2氧化，在制備Fe(OH)2時，一般從兩個角度考慮，一是反應(yīng)試劑，二是反應(yīng)環(huán)境。反應(yīng)試劑取用最新配制的FeSO4溶液；N

9、aOH溶液加熱煮沸并冷卻后使用，以驅(qū)除溶液中溶解的O2。反應(yīng)環(huán)境方法1：裝置如右圖所示。在試管中加入適量的5%FeSO4溶液，并覆蓋一層苯，再用長滴管注入不含O2的1 molL1NaOH溶液。由于苯的液封作用，防止了生成的Fe(OH)2被氧化，因而可較長時間觀察到白色的Fe(OH)2沉淀。方法2：裝置如下圖所示。實(shí)驗(yàn)時，先打開彈簧夾K，再將分液漏斗的旋塞打開，使稀硫酸與鐵粉作用，用產(chǎn)生的H2排出裝置中的空氣；然后關(guān)閉K，使生成的H2將試管中的FeSO4溶液壓入NaOH溶液中，則可較長時間觀察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去廣口瓶上的橡皮塞，則白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。 已知

10、A為常見的金屬單質(zhì)，根據(jù)下圖所示的關(guān)系： (1)確定A、B、C、D、E、F的化學(xué)式：A為_，B為_，C為_，D為_，E為_，F(xiàn)為_。(2)寫出的化學(xué)方程式，、的離子方程式_?！舅悸分敢胯F元素及其化合物的推斷題的解題關(guān)鍵：一是尋找特征反應(yīng)及特征現(xiàn)象，二是正確運(yùn)用“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系，三是注意與其他金屬及其化合物知識的綜合。化學(xué)框圖題綜合性強(qiáng)，難度大，解題時常由于知識的綜合性不夠，找不到“突破口”而無法下手?！窘馕觥勘绢}考查同學(xué)們對鐵及其化合物的綜合應(yīng)用能力，同時考查同學(xué)們的分析判斷與邏輯推理能力。從最初條件看，框圖很模糊，不能直接得出結(jié)論，但找到“突破口”“紅褐色固體F”，就可迅速得出F是Fe

11、(OH)3。從而得出A為Fe，“黑色晶體”B為Fe3O4，繼而推出C為FeCl2，D為FeCl3，E為Fe(OH)2。反應(yīng)：Fe2HCl=FeCl2H2反應(yīng)：2Fe3Cl22FeCl3反應(yīng)：Fe3O48HCl=FeCl22FeCl34H2O反應(yīng)：2FeCl2Cl2=2FeCl3反應(yīng)：Fe2FeCl3=3FeCl2反應(yīng)：FeCl22NaOH=Fe(OH)22NaCl反應(yīng)：FeCl33NaOH=Fe(OH)33NaCl反應(yīng)：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3【答案】(1)FeFe3O4FeCl2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)3(2)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,

12、2Fe2Cl2=2Fe32Cl，F(xiàn)e2Fe3=3Fe2 1如圖，當(dāng)容器A中的反應(yīng)開始后，若分別進(jìn)行下列操作，請回答下列問題：(1)若彈簧夾C打開，B容器中會有什么現(xiàn)象發(fā)生？_。(2)彈簧夾C關(guān)上一會兒，容器A中的反應(yīng)還在進(jìn)行時，B容器中有什么現(xiàn)象發(fā)生？_ 寫出B容器中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_。(3)若先打開彈簧夾C一段時間，容器A中的反應(yīng)在進(jìn)行時，再關(guān)上彈簧夾C一會兒，B容器中有什么現(xiàn)象發(fā)生？_【解析】本題綜合了Fe2+的性質(zhì)及Fe(OH)2的制備實(shí)驗(yàn)操作問題，解答的關(guān)鍵要明確Fe(OH)2容易被氧化的特性，同時裝置中H2的產(chǎn)生及H2流經(jīng)的路程也是解題的題眼。【答案】(1)容器B中的導(dǎo)管口有氣

13、泡冒出(2)容器A中溶液進(jìn)入容器B，容器B中先有白色沉淀生成，沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變成紅褐色2NaOHFeSO4=Fe(OH)2Na2SO4，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)開始時容器B中的導(dǎo)管口有氣泡冒出，彈簧夾關(guān)閉后容器A中溶液進(jìn)入容器B，有白色沉淀生成二、銅及其化合物的性質(zhì)二、銅及其化合物的性質(zhì) 能否用稀鹽酸除去銅綠？為什么能用FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板？師生互動【提示】能。銅與稀鹽酸不反應(yīng)。FeCl3溶液能與銅反應(yīng)生成可溶性鹽：Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2 銅離子能否使蛋白質(zhì)變性？生產(chǎn)生活中有哪些有益的應(yīng)用？學(xué)生交流【提示】能使蛋白質(zhì)變性。生活生

14、產(chǎn)中的應(yīng)用：由于銅鹽能殺死某些細(xì)菌，并能抑制藻類生長，因此游泳場館常用硫酸銅作為池水消毒劑。稀的硫酸銅溶液還可用于殺滅魚體上的寄生蟲，治療魚類皮膚病和鰓病。用做殺蟲劑的波爾多液為CuSO4和Ca(OH)2的混合溶液等。 某地污水中含有某地污水中含有Zn2、Hg2、Fe3和和Cu24種陽離子。種陽離子。甲、乙、丙三位同學(xué)設(shè)計(jì)的從該污水中回收金屬銅的方案如下圖所甲、乙、丙三位同學(xué)設(shè)計(jì)的從該污水中回收金屬銅的方案如下圖所示：示：提示：提示：Zn(OH)2溶于溶于NaOH溶液溶液 (1)三種實(shí)驗(yàn)方案中能制得純凈銅的方案是_。(2)在能制得純凈銅的方案中，會導(dǎo)致環(huán)境污染的操作步驟是_，污染原因是_，改進(jìn)

15、方法是_?！窘馕觥?1)甲方案污水中加NaOH所得溶液中存在Cu2、Fe3、Hg2的氫氧化物，加熱分解后得到Fe2O3、CuO、HgO，用H2還原后制得的Cu不純凈，且產(chǎn)生汞蒸氣污染環(huán)境。乙方案加入過量鐵粉所得殘?jiān)袝埩翳F，直接加熱，還原所制得的銅不純。只有丙方案以上兩個方面均考慮到了，制得的銅是純凈的，但丙方案中會產(chǎn)生汞蒸氣，有毒，污染環(huán)境，應(yīng)增加冷凝裝置加以回收、利用。【答案】(1)丙(2)Hg揮發(fā)變成蒸氣，Hg蒸發(fā)有毒加上冷凝裝置，將氣態(tài)Hg變成液態(tài)Hg而回收 2.將鐵粉、銅粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反應(yīng)(假定容器不參與反應(yīng))。試判斷下列情況下，溶液中存在的金

16、屬離子和金屬單質(zhì)。(1)若鐵粉有剩余，則容器中不可能有的離子是_；銅單質(zhì)_(填“一定”或“可能”)存在。(2)若氯化銅有剩余，則容器中還可能有的離子為_；銅單質(zhì)_(填“一定”或“可能”)存在。(3)若氯化鐵和氯化銅都有剩余，則容器中不可能有的單質(zhì)是_，F(xiàn)e2_(填“一定”或可能”)存在。【解析】【答案答案】(1)Fe3+、Cu2+一定(2)Fe3+可能(3)Fe、Cu一定一、一、Fe3和和Fe2檢驗(yàn)方法的實(shí)驗(yàn)探究檢驗(yàn)方法的實(shí)驗(yàn)探究 1檢驗(yàn)Fe3、Fe2的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)離子檢驗(yàn)離子Fe3Fe2操作方法操作方法實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶液變血紅色溶液變血紅色無明顯現(xiàn)象無明顯現(xiàn)象滴加氯水滴加氯水溶液變血紅色溶液變

17、血紅色離子方程離子方程式式Fe33SCN=Fe(SCN)32Fe2Cl2=2Fe32ClFe33SCN=Fe(SCN)3結(jié)論結(jié)論Fe3遇遇SCN顯血紅色，可顯血紅色，可利用此現(xiàn)象檢驗(yàn)利用此現(xiàn)象檢驗(yàn)Fe3Fe2和和SCN不反應(yīng)，通入不反應(yīng)，通入Cl2后，后，F(xiàn)e2被氧化成被氧化成Fe3，可用先滴加可用先滴加KSCN再通再通Cl2的的方法檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)Fe22.Fe3、Fe2的鑒別方法 方法方法Fe3Fe2溶液顏色溶液顏色(棕棕)黃色黃色淺綠色淺綠色加堿加堿溶液溶液現(xiàn)現(xiàn)象象紅褐色沉淀紅褐色沉淀白色沉淀白色沉淀灰綠色灰綠色沉淀沉淀紅褐色沉淀紅褐色沉淀離離子子方方程程式式Fe33OH=Fe(OH)3Fe

18、22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3加加KSCN溶液溶液現(xiàn)現(xiàn)象象顯紅色顯紅色(常用方法常用方法)無明顯現(xiàn)象，再加氯水顯紅無明顯現(xiàn)象，再加氯水顯紅色色離離子子方方程程式式Fe33SCN=Fe(SCN)32Fe2Cl2=2Fe32ClFe33SCN=Fe(SCN)3 (1)首先檢驗(yàn)溶液中是否有Fe3，可用KSCN溶液。(2)加入氧化劑，驗(yàn)證溶液中含有Fe2，但要注意加入的氧化劑不能對觀察現(xiàn)象產(chǎn)生干擾。二、不同價(jià)態(tài)鐵元素的轉(zhuǎn)化二、不同價(jià)態(tài)鐵元素的轉(zhuǎn)化Fe、Fe2、Fe3之間的“三角”轉(zhuǎn)化(氧化還原反應(yīng))Fe的化合價(jià)為0，是最低價(jià)態(tài)，單質(zhì)鐵只表現(xiàn)還原性，F(xiàn)e2中鐵的化

19、合價(jià)為2價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)，F(xiàn)e2既有氧化性，又有還原性，F(xiàn)e3中鐵的化合價(jià)為3價(jià)，為最高價(jià)態(tài)，F(xiàn)e3只具有氧化性。(1)Fe Fe2：鐵與氧化性較弱的非金屬單質(zhì)(如S)、非氧化性酸(如鹽酸、稀硫酸)、不活潑金屬的鹽溶液(如CuSO4、AgNO3)反應(yīng)，都能實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化。另外還有2Fe3Fe=3Fe2。(2)Fe Fe3：鐵與強(qiáng)氧化劑(如氯氣、硝酸)在一定條件下會實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化。(3)Fe2 Fe3：亞鐵鹽與強(qiáng)氧化劑(如氯氣)反應(yīng)。2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(4)Fe3 Fe2鐵鹽溶液與較強(qiáng)還原劑(如Fe、Zn、Cu等金屬或NaI、Na2S等還原性化合物)反應(yīng)。2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(5)Fe2 Fe：比較活潑