20182019蘇教版高中化學(xué)必修一學(xué)案專題3第2單元鐵銅的獲取及應(yīng)用

第二單元鐵、銅的獲取及應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解從自然界中提取鐵、銅的方法和原理及常見(jiàn)金屬的冶煉方法。2.了解鐵、銅的主要性質(zhì)及應(yīng)用。(重點(diǎn))3.理解Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化及應(yīng)用。(重難點(diǎn))4.掌握Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋的檢驗(yàn)方法。(重點(diǎn))[自主預(yù)習(xí)·探新知]1．鐵、銅的存在形式(1)鐵和銅在自然界中主要以化合態(tài)的形式存在。①常見(jiàn)的鐵礦有磁鐵礦(主要成分為Fe3O4)、赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)、黃鐵礦(主要成分為FeS2)、菱鐵礦(主要成分為FeCO3)等。②常見(jiàn)的銅礦有孔雀石[主要成分為CuCO3·Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3]、黃銅礦(主要成分為CuFeS2)等。(2)人們最早利用的單質(zhì)鐵和單質(zhì)銅均直接來(lái)自自然界。所不同的是鐵單質(zhì)只存在于從天而降的隕鐵中，所以古代人稱鐵為“天石”，而銅則來(lái)自地球上自然存在的少量單質(zhì)銅。2．鐵和銅的冶煉(1)鐵的冶煉①原理：高溫下用還原劑將化合態(tài)的鐵還原為游離態(tài)的鐵。②設(shè)備：煉鐵高爐，如圖所示。③原料：鐵礦石、焦炭、空氣和石灰石。④冶煉過(guò)程。(2)銅的冶煉與精煉①工業(yè)上主要采用高溫冶煉黃銅礦(主要成分是CuFeS2)的方法獲得銅。用這種方法冶煉得到的銅，含銅量為99.5%～99.7%，還含有Ag、Au、Fe、Zn等雜質(zhì)。要達(dá)到電氣工業(yè)生產(chǎn)用銅的要求，這種由黃銅礦高溫冶煉得到的銅還必須經(jīng)過(guò)電解精煉，其得到的銅，含銅量高達(dá)99.95%～99.98%。②生物煉銅法利用某種能耐受銅鹽毒性的細(xì)菌，這種細(xì)菌能利用空氣中的氧氣氧化硫化銅礦石，把不溶性的硫化銅轉(zhuǎn)化為可溶性的銅鹽。(3)金屬冶煉的方法①原理：把金屬?gòu)幕蠎B(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)的過(guò)程。②常用方法有高溫還原法、電解法和濕法冶金等。3．鐵及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用(1)鐵的性質(zhì)鐵呈銀白色，有金屬光澤，可被磁鐵吸引，是電和熱的良導(dǎo)體。(2)Fe3＋的檢驗(yàn)①試劑為硫氰化鉀(KSCN)溶液。②操作現(xiàn)象：加入KSCN溶液，溶液變成血紅色。③反應(yīng)式：Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3。(3)Fe2＋與Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化(寫出離子方程式)①FeCl2溶液加氯水：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。②FeCl3溶液中加入Fe、Cu：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。③除雜、除去廢水中的Fe2＋的方案：廢水中先加氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，然后再調(diào)節(jié)pH使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀析出。4．銅及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用(1)銅的物理性質(zhì)：紫紅色固體，具有良好的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性和延展性。(2)銅的化學(xué)性質(zhì)(3)常見(jiàn)銅的化合物①CuO為黑色，與鹽酸反應(yīng)的離子方程式為CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2O。②Cu2(OH)2CO3為堿式鹽，為綠色。③CuSO4為白色粉末，遇水形成藍(lán)色晶體CuSO4·5H2O(寫化學(xué)式)。(4)銅及其化合物的應(yīng)用①單質(zhì)銅可以制導(dǎo)線、水管、電器儀表等。②銅鹽可以殺菌。游泳館常用CuSO4作池水的消毒劑。[基礎(chǔ)自測(cè)]1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)自然界中不存在游離態(tài)的鐵、銅。()(2)赤鐵礦的主要成分為Fe2O3。()(3)孔雀石的主要成分為Cu2(OH)2CO3。()(4)高爐煉鐵的主要原料為鐵礦石、焦炭、空氣和石灰石等。()(5)高爐煉鐵的反應(yīng)中涉及置換反應(yīng)。()(6)高溫冶煉黃銅礦可以獲得Cu。()(7)鐵、銅遇到稀H2SO4均可以反應(yīng)。()(8)Fe3＋和Fe2＋可以用KSCN鑒別。()(9)Cu與Fe3＋反應(yīng)屬于置換反應(yīng)。()【答案】(1)×(2)√(3)√(4)√(5)×(6)√(7)×(8)√(9)×2．(1)在試管中加入棕黃色的氯化鐵溶液，再加入氫氧化鈉溶液，觀察到的現(xiàn)象是_________________________________________________________，反應(yīng)的離子方程式是___________________________________________。(2)將FeCl3溶液滴到印刷電路板上，反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)____________________________________________________________?！敬鸢浮?1)生成紅褐色沉淀Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓(2)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋[合作探究·攻重難]金屬的冶煉方法[思考交流](1)寫出用CO、Al還原Fe2O3得到Fe的化學(xué)方程式?！咎崾尽?CO＋Fe2O3eq\o(=,\s\up9(高溫))2Fe＋3CO22Al＋Fe2O3eq\o(=,\s\up9(高溫))2Fe＋Al2O3。(2)濕法煉Cu是將Fe投入CuSO4溶液中，寫出離子方程式?！咎崾尽縁e＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋。(3)電解熔融Al2O3、NaCl制Al和Na，寫出化學(xué)方程式?！咎崾尽?Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up9(通電),\s\do8(冰晶石))4Al＋3O2↑2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up9(通電))2Na＋Cl2↑。(4)Ag2O不穩(wěn)定，受熱分解制Ag，寫出化學(xué)方程式?！咎崾尽?Ag2Oeq\o(=,\s\up9(△))4Ag＋O2↑。金屬冶煉的一般方法(1)電解法：適合冶煉金屬活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬(一般為金屬活動(dòng)性順序表中鋁及鋁前面的金屬)。(2)還原劑法：用還原劑(CO、C、H2、Al等)還原金屬氧化物，適合冶煉金屬活動(dòng)性順序表中Zn到Cu之間的大多數(shù)金屬。(3)熱分解法：適合于冶煉金屬活動(dòng)性較差的金屬。如Hg、Ag等。(4)在工業(yè)上還有一種冶煉方法叫作濕法冶煉，即利用活潑金屬把不活潑金屬?gòu)乃柠}溶液中置換出來(lái)。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]1．下列關(guān)于金屬冶煉的說(shuō)法正確的是()A．金屬冶煉的本質(zhì)是將化合態(tài)金屬還原為游離態(tài)，冶煉方法由金屬的活動(dòng)性決定B．Cu的濕法冶煉是將金屬鈉投入到CuSO4溶液中，從而置換出銅C．Fe通常采用熱還原法冶煉，加入石灰石的目的是除去過(guò)量的碳D．由于Al的活動(dòng)性強(qiáng)，故工業(yè)上采用電解熔融氯化鋁的方法生產(chǎn)鋁A[B項(xiàng)，Na與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，Na與H2O先反應(yīng)，不能置換出Cu；C項(xiàng)，石灰石是造渣除去SiO2；D項(xiàng)，AlCl3熔化不電離、不導(dǎo)電，不能電解熔融AlCl3制取Al。]2．冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C或CO、H2作還原劑還原；②電解法；③熱分解法；④鋁熱反應(yīng)?，F(xiàn)有下列金屬：Al、Mg、Cu、Hg，試標(biāo)明適宜的冶煉方法。Al________；Mg________；Cu________；Hg________?！窘馕觥縈gCl2eq\o(=,\s\up9(通電))Mg＋Cl2↑；2Al2O3eq\o(=,\s\up9(通電))4Al＋3O2↑；CuO＋COeq\o(=,\s\up9(△))Cu＋CO2；2HgOeq\o(=,\s\up9(△))2Hg＋O2↑?！敬鸢浮竣冖冖佗跢e、Fe2＋、Fe3＋的轉(zhuǎn)化及Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)[思考交流](1)Fe→Fe2＋的常見(jiàn)試劑有哪些？【提示】H＋、Cu2＋、Fe3＋等。(2)Fe→Fe3＋的常見(jiàn)試劑有哪些？【提示】Cl2、HNO3等。(3)Fe2＋→Fe3＋的常見(jiàn)試劑有哪些？【提示】Cl2、O2、H2O2、ClO－等。(4)Fe3＋→Fe2＋的常見(jiàn)試劑有哪些？【提示】I－、S2－、Cu、Fe等。(5)證明溶液中含有Fe3＋的方法有哪些？指出所用試劑?！咎崾尽糠?：顯色法，加KSCN溶液，溶液顯紅色。法2：沉淀法，加NaOH溶液，有紅褐色沉淀。(1)Fe2＋、Fe3＋、Fe之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系①Fe只具有還原性?？杀蝗跹趸瘎?H＋、S、I2、Cu2＋、Fe3＋等)氧化成Fe2＋，被強(qiáng)氧化劑(Cl2、Br2、O2、HNO3等)氧化成Fe3＋。②Fe2＋既有氧化性又有還原性?？杀粡?qiáng)氧化劑[Cl2、O2、Br2、H2O2、HNO3、濃H2SO4、KMnO4H＋等]氧化為Fe3＋；可被還原劑Al、Zn、CO、C等還原為Fe。③Fe3＋一般只具有氧化性，可被還原劑Fe、Cu等還原為Fe2＋，被強(qiáng)還原劑Al、Zn、CO等還原為Fe。2Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)方法①Fe3＋檢驗(yàn)：取少量溶液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液變成血紅色。②Fe2＋檢驗(yàn)：取少量溶液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液不變色，再滴加氯水或雙氧水，溶液變成血紅色。③含F(xiàn)e2＋和Fe3＋的溶液中檢驗(yàn)Fe2＋，取少量溶液于試管中，滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，證明溶液中含有Fe2＋。提醒：①FeSCN3不是沉淀，溶液中Fe3＋遇SCN－的現(xiàn)象是溶液變成血紅色而不是血紅色沉淀。②Fe2＋為淺綠色，F(xiàn)e3＋為棕黃色。[對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練]3．把鐵粉、銅粉置于FeCl3溶液中，充分反應(yīng)后加入KSCN不顯紅色，下列情況不能成立的是()A．鐵不剩余，Cu剩余 B．鐵、銅均剩余C．鐵剩余，含Cu2＋ D．銅剩余，含F(xiàn)e2＋C[最后溶液中無(wú)Fe3＋，可能情況有：Fe、Cu全剩余；Fe反應(yīng)完，Cu剩余；Fe、Cu全反應(yīng)完。]4．下列物質(zhì)反應(yīng)后一定有Fe3＋生成的是()①過(guò)量的Fe與Cl2反應(yīng)②Fe與過(guò)量稀硫酸反應(yīng)③FeCl2溶液中通入少量Cl2④Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中A．只有① B．只有①③C．只有①②③ D．全部【答案】B5．向某溶液中加入含F(xiàn)e2＋的溶液后，無(wú)明顯變化，當(dāng)再滴加幾滴新制氯水后，混合液變成血紅色，則下列結(jié)論中正確的是()A．該溶液中一定含有KSCNB．氧化性：Fe3＋＞Cl2C．Fe2＋與SCN－不能形成血紅色物質(zhì)D．Fe2＋被氯水還原為Fe3＋C[與Fe3＋形成血紅色溶液的只有SCN－，因此該溶液中一定含有SCN－，但不一定是KSCN，也可能是NH4SCN，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)反應(yīng)Cl2＋2Fe2＋=2Cl－＋2Fe3＋，由于氧化劑的氧化性＞氧化產(chǎn)物的氧化性，所以氧化性：Cl2＞Fe3＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)錯(cuò)在“還原”，應(yīng)該是Fe2＋被氯水氧化為Fe3＋。][當(dāng)堂達(dá)標(biāo)·固雙基]1．下列說(shuō)法正確的是()A．高爐煉鐵用于還原氧化鐵的還原劑是焦炭B．煉鐵時(shí)，加入石灰石的作用是促進(jìn)氧化鐵的還原C．我國(guó)最先應(yīng)用的金屬是銅D．用于電氣工業(yè)的純銅是由黃銅礦冶煉直接得到的C[A項(xiàng)，還原劑是CO不是焦炭；B項(xiàng)，石灰石作熔劑，形成爐渣；D項(xiàng)，直接得到的是粗銅。]2．為了除去硫酸銅溶液中含有的Fe2＋雜質(zhì)，先加入合適的氧化劑使Fe2＋氧化為Fe3＋，下列物質(zhì)中最好選用()A．H2O2溶液 B．KMnO4溶液C．氯水 D．HNO3溶液A[除雜過(guò)程中不能引入新的雜質(zhì)，故選H2O2。]3．能與Fe3＋反應(yīng)，且能證明Fe3＋具有氧化性的是()①SCN－②Fe③Fe2＋④Cu⑤Zn⑥OH－A．①②③ B．②④⑤C．①③⑥ D．①②⑤B[Fe3＋表現(xiàn)氧化性的反應(yīng)是與還原劑反應(yīng)如Fe、Cu、Zn等。]4．要證明某溶液不含F(xiàn)e3＋而可能含有Fe2＋。進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的最佳順序是()①加入足量氯水②加入足量的酸性KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A．①③ B．③②C．③① D．①②③C[先用KSCN檢驗(yàn)Fe3＋，然后加氧化劑氧化可能含有的Fe2＋，確定Fe2＋的存在，酸性KMnO4溶液的顏色為紫色干擾紅色。]5．已知Al、Cu、Hg三種金屬分別用如下方法冶煉：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up9(通電))4Al＋3O2↑H2＋CuOeq\o(=,\s\up9(△))Cu＋H2O2HgOeq\o(=,\s\up9(△))2Hg＋O2↑(1)分析以上信息，可總結(jié)出金屬的冶煉方法與其金屬性強(qiáng)弱之間的關(guān)系是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)利用(1)中的結(jié)論，并結(jié)合題目信息，寫出工業(yè)上用CaCl2冶煉金屬鈣的化學(xué)方程式：____________________________________________________________________________________________________________________。(3)在某些特殊環(huán)境下，往往用鋁熱反應(yīng)來(lái)冶煉一些難熔金屬，請(qǐng)寫出據(jù)此法用MnO2冶煉金屬錳的化學(xué)方程式：_____________________________________________________________?！窘馕觥?1)金屬的冶煉方法與金屬在自然界中的存在狀態(tài)、金屬活潑性有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，非?；?/p>