2024-2025年高中化學(xué)專題3第2單元鐵銅的獲取及應(yīng)用教案蘇教版必修1

PAGE9-其次單元鐵、銅的獲得及應(yīng)用目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解從自然界中提取鐵、銅的方法和原理及常見金屬的冶煉方法。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)2.了解鐵、銅的主要性質(zhì)及應(yīng)用。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)3.理解Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化及應(yīng)用。(宏觀辨識(shí)與微觀探析)4.駕馭Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋的檢驗(yàn)方法。(科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí))一、從自然界獲得鐵和銅1．鐵、銅在自然界中的存在存在金屬自然界中的存在形態(tài)常見礦石及主要成分鐵①主要以化合態(tài)形式存在②鐵單質(zhì)只存在于隕鐵中①磁鐵礦：Fe3O4②赤鐵礦：Fe2O3銅①主要以化合態(tài)形式存在②少量單質(zhì)①黃銅礦：CuFeS2②孔雀石：CuCO3·Cu(OH)22.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。微點(diǎn)撥高爐煉鐵中各原料的作用：鐵礦石——鐵的來(lái)源；焦炭和空氣——供應(yīng)熱量和還原劑CO；石灰石——形成爐渣除去SiO2。(2)銅的冶煉①工業(yè)主要采納高溫冶煉黃銅礦(CuFeS2)的方法獲得銅。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。二、鐵、銅及其化合物的應(yīng)用1．鐵及其化合物的性質(zhì)和應(yīng)用(1)鐵的物理性質(zhì)銀白色，有金屬光澤，可被磁鐵吸引，是電和熱的良導(dǎo)體。(2)鐵的化學(xué)性質(zhì)微點(diǎn)撥Fe和Cl2反應(yīng)生成FeCl3、Fe和S反應(yīng)生成FeS，反應(yīng)產(chǎn)物與Fe和Cl2(或S)的用量無(wú)關(guān)。(3)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)離子方程式：Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3(4)Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化試驗(yàn)操作試驗(yàn)現(xiàn)象有關(guān)離子方程式加入鐵粉，溶液由棕黃色變成淺綠色，加入KSCN溶液后溶液不變色2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋溶液由棕黃色變成藍(lán)色，加入KSCN溶液后溶液沒(méi)有改變2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋加入KSCN，溶液無(wú)改變，加入氯水后，溶液變?yōu)檠t色①2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－②Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)32．銅及其化合物的性質(zhì)和應(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)微點(diǎn)撥Cu和Cl2反應(yīng)生成CuCl2，Cu和S反應(yīng)生成Cu2S，反應(yīng)產(chǎn)物與Cu和Cl2(或S)的用量也無(wú)關(guān)。Cu在潮濕空氣中形成“銅綠”的反應(yīng)：2Cu＋O2＋CO2＋H2O=Cu2(OH)2CO3。(3)常見銅的化合物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。游泳場(chǎng)館常用CuSO4作池水消毒劑。1．推斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)高爐煉鐵用于還原氧化鐵的還原劑是焦炭 (×)(2)煉鐵時(shí)，加入石灰石的作用是促進(jìn)氧化鐵的還原 (×)(3)我國(guó)最先應(yīng)用的金屬是銅 (√)(4)用于電氣工業(yè)的純銅是由黃銅礦冶煉干脆得到的 (×)2．下列離子方程式正確的是()A．將氨水滴入FeCl3溶液中：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓B．氧化鐵與鹽酸反應(yīng)：Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2OC．向FeCl3溶液中加入鐵粉：Fe＋Fe3＋=2Fe2＋D．向氯化亞鐵溶液中通入Cl2：Fe2＋＋Cl2=Fe3＋＋2Cl－B[A項(xiàng)，在書寫離子方程式時(shí)，弱電解質(zhì)NH3·H2O不能拆寫成離子的形式；C項(xiàng)，離子方程式中除遵循元素守恒外，電荷也必需守恒，正確的離子方程式應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋；D項(xiàng)，只符合元素守恒，不符合電荷守恒，正確的離子方程式應(yīng)為2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。]3．鐵是地殼中含量很豐富的元素，也是生物體所必需的元素。自然界中鐵礦石主要有赤鐵礦和磁鐵礦。金屬鐵是在高爐中冶煉的，高爐煉鐵除了加入鐵礦石外，還需加入焦炭和石灰石。請(qǐng)?zhí)羁眨?1)寫出磁鐵礦主要成分的化學(xué)式：_____________________________________________________。(2)寫出焦炭在高爐中所參加反應(yīng)的兩個(gè)化學(xué)方程式：_____________________________________________________。(3)寫出CaCO3所參加有關(guān)反應(yīng)的兩個(gè)化學(xué)方程式：__________________________________________________________________________________________________________。[解析]赤鐵礦主要成分為Fe2O3，磁鐵礦主要成分為Fe3O4，鐵元素在這兩種礦石中均以化合態(tài)形式存在。高爐煉鐵就是用還原劑將鐵礦石中的Fe還原出來(lái)的過(guò)程。[答案](1)Fe3O4(2)C＋O2eq\o(=,\s\up14(高溫))CO2，CO2＋Ceq\o(=,\s\up14(高溫))2CO(3)CaCO3eq\o(=,\s\up14(高溫))CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2eq\o(=,\s\up14(高溫))CaSiO3金屬冶煉的一般方法金屬的冶煉方法與金屬活動(dòng)性的關(guān)系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)性依次表中鋁及鋁前面的金屬)。例如：MgCl2(熔融)eq\o(=,\s\up14(通電))Mg＋Cl2↑，2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up14(通電))2Na＋Cl2↑，2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up14(通電))4Al＋3O2↑。2．高溫還原法：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)性依次表中Zn到Cu之間的大多數(shù)金屬。例如：2Al＋Cr2O3eq\o(=,\s\up14(高溫))2Cr＋Al2O3。3．熱分解法：適合冶煉金屬活動(dòng)性較差的金屬。例如：2Ag2Oeq\o(=,\s\up14(△))4Ag＋O2↑，2HgOeq\o(=,\s\up14(△))2Hg＋O2↑。4．濕法冶金：利用活潑金屬把不活潑金屬?gòu)乃柠}溶液中置換出來(lái)。例如：CuSO4＋Fe=Cu＋FeSO4。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)性確定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通常采納熱還原法冶煉，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)上采納電解熔融氯化鋁的方法生產(chǎn)鋁A[A項(xiàng)，關(guān)于金屬冶煉的本質(zhì)和方法的敘述是正確的；B項(xiàng)，濕法煉銅是用鐵置換出銅；C項(xiàng)，煉鐵中加入石灰石是為了除去二氧化硅雜質(zhì)；D項(xiàng)，工業(yè)上用電解熔融氧化鋁的方法生產(chǎn)鋁。]1．冶煉金屬一般有下列四種方法：①焦炭法；②水煤氣法(或H2或CO)；③活潑金屬置換法；④電解法。四種方法在工業(yè)上均有應(yīng)用。古代有(Ⅰ)火燒孔雀石煉銅，(Ⅱ)濕法煉銅，現(xiàn)代有(Ⅲ)鋁熱法煉鉻，(Ⅳ)從光鹵石中煉鎂，對(duì)它們的冶煉方法的分析不正確的是()A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用②C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④B[由于金屬的化學(xué)活動(dòng)性不同，金屬離子得到電子還原成金屬原子的實(shí)力也就不同，因此必需采納不同的冶煉方法。(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)發(fā)生的反應(yīng)分別是(Ⅰ)Cu2(OH)2CO3eq\o(=,\s\up14(高溫))2CuO＋CO2↑＋H2O，C＋2CuOeq\o(=,\s\up14(△))2Cu＋CO2↑，適用于①。(Ⅱ)Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu，適用于③。(Ⅲ)2Al＋Cr2O3eq\o(=,\s\up14(高溫))Al2O3＋2Cr，適用于③。(Ⅳ)先從光鹵石中提取MgCl2，再電解熔融MgCl2，MgCl2eq\o(=,\s\up14(通電))Mg＋Cl2↑，適用于④。]鐵三角及Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)1.Fe2＋、Fe3＋、Fe之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)Fe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＋。(2)Fe2＋既有氧化性又有還原性。可被強(qiáng)氧化劑[Cl2、O2、Br2、H2O2、HNO3、濃硫酸、KMnO4(H＋)等]氧化為Fe3＋；可被還原劑(Al、Zn、CO、C等)還原為Fe。(3)Fe3＋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。2．Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)方法(1)Fe3＋檢驗(yàn)：取少量溶液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液變成血紅色。(2)Fe2＋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＋。提示Fe(SCN)3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。將鐵粉、銅粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反應(yīng)(假定容器不參加反應(yīng))。試推斷下列狀況下，溶液中存在的金屬離子和金屬單質(zhì)。(1)若鐵粉有剩余，則容器中不行能有__________________。(2)若氯化銅有剩余，則容器中可能有_____________________。(3)若氯化鐵和氯化銅都有剩余，則容器中不行能有________，可能有________。[解析]本題屬于物質(zhì)共存問(wèn)題。解答時(shí)應(yīng)首先弄清物質(zhì)間可能發(fā)生的反應(yīng)，凡相互間能發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)就不行能大量共存。本題涉及的反應(yīng)有①Fe＋2FeCl3=3FeCl2②Fe＋CuCl2=Cu＋FeCl2③Cu＋2FeCl3=2FeCl2＋CuCl2(1)若鐵粉有剩余，則容器中不行能有Fe3＋、Cu2＋，因?yàn)樗鼈兡馨l(fā)生上述①②反應(yīng)。(2)若CuCl2有剩余，則容器中不行能有Fe，可能有Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu。(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余，則容器中不行能有Fe、Cu，可能有Fe2＋。[答案](1)Fe3＋、Cu2＋(2)Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu(3)Fe、CuFe2＋2．下列離子的檢測(cè)方法合理的是()A．向某溶液中滴入KSCN溶液，溶液呈血紅色，說(shuō)明原溶液中不含有Fe2＋B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液，溶液變血紅色，說(shuō)明原溶液中含有Fe2＋C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到紅褐色沉淀，說(shuō)明原溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液得到白色沉淀，又視察到顏色漸漸變?yōu)榧t褐色，說(shuō)明該溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋C[A項(xiàng)，加入KSCN溶液后溶液呈血紅色，說(shuō)明原溶液中含有Fe3＋，但不能說(shuō)明是否含有Fe2＋；B項(xiàng)，通入Cl2后再加入KSCN溶液，溶液變血紅色，說(shuō)明所得的溶液中含有Fe3＋，而原溶液中是否含有Fe2＋無(wú)法推斷；D項(xiàng)，當(dāng)溶液中含有Fe2＋和其他能與堿反應(yīng)生成白色沉淀的離子時(shí)，同樣會(huì)出現(xiàn)上述現(xiàn)象，因?yàn)镕e(OH)2轉(zhuǎn)變成Fe(OH)3時(shí)，紅褐色很簡(jiǎn)單掩蓋其他的白色沉淀。]1．從石器、青銅器到鐵器時(shí)代，金屬的冶煉體現(xiàn)了人類文明的發(fā)展水平。如圖表示了三種金屬被人類開發(fā)利用的大致年限，之所以有先后主要取決于()A．金屬的導(dǎo)電性強(qiáng)弱B．金屬在地殼中的含量多少C．金屬的化合價(jià)凹凸D．金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱D[由于人類駕馭科學(xué)學(xué)問(wèn)的局限性，越活潑的金屬越難以冶煉，故發(fā)覺(jué)年頭越晚。]2．下列反應(yīng)原理不符合工業(yè)冶煉金屬實(shí)際狀況的是()A．2HgOeq\o(=,\s\up14(△))2Hg＋O2↑B．4Al＋3MnO2eq\o(=,\s\up14(高溫))3Mn＋2Al2O3C．2MgOeq\o(=,\s\up14(通電))2Mg＋O2↑D．4CO＋Fe3O4eq\o(=,\s\up14(高溫))3Fe＋4CO2C[工業(yè)冶煉金屬鎂用電解MgCl2(熔融)而不用MgO，因?yàn)镸gO熔點(diǎn)太高。]3．證明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的試驗(yàn)方法是()A．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后顯紅色B．只需滴加KSCN溶液C．先滴加KSCN溶液，不顯紅色，再滴加氯水后顯紅色D．滴加酸性高錳酸鉀溶液后溶液褪色C[先加KSCN不顯紅色證明無(wú)Fe3＋，再加氯水，出現(xiàn)紅色，說(shuō)明產(chǎn)生Fe3＋，原溶液中有Fe2＋。]4．把鐵粉、銅粉置于FeCl3溶液中，充分反應(yīng)后加入KSCN不顯紅色，下列狀況不能成立的是()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[最終溶液中無(wú)Fe3＋，可能狀況有：Fe、Cu全剩余；Fe反應(yīng)完，Cu剩余；Fe、Cu全反應(yīng)完。]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\up14(通電))4Al＋3O2↑H2＋CuOeq\o(=,\s\up14(△))Cu＋H2O2HgOeq\o(=,\s\up