专题3 第2单元铁铜的获取及应用.doc

宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来。专题 第单元铁、铜的获取及应用命制：黄志华校对：王子凯王香丽审核：王志明（供专题3第二单元使用）学习目标：1、了解自然界中铁、铜的存在形式及常见的冶炼方法。 2、了解铁、铜及其化合物的性质。 3、了解不同价态铁元素之间转化的条件，Fe2+、Fe3+的检验方法。第一课时从自然界中获取铁和铜基础知识梳理思考：在自然界里，铁、铜是以什么形式存在的？一、从自然界中获取铁和铜（一）自然界中的存在形式：游离态和化合态1、一小部分以游离态形式存在：其中铜在地壳中含量约为0.01%，少量以单质铜形式存在；铁在地壳中的含量约占4.75(仅次于铝)，游离态的铁只能从陨石中得到。 2、铁和铜在自然界主要以化合态形式存在。常见铁矿石：Fe3O4(磁铁矿石) 、Fe2O3(赤铁矿石)、2Fe2O33H2O(褐铁矿石)、FeCO3(菱铁矿石)常见铜矿石：黄铜矿(CuFeS2)、孔雀石CuCO3Cu(OH)2、毛赤铜矿(Cu2O )、蓝铜矿(Cu3 (OH)2 (CO3) 2知识回顾根据所学的化学知识,你能写出哪些从自然界获得铁和铜单质的化学反应方程式?生成铁的化学方程式生成铜的化学方程式（二）高炉炼铁：铁矿石（化合态）铁单质（游离态）（1）原料： 、 、 、 （2）基本反应原理： 利用氧化还原反应，在高温下，用还原剂(主要是CO)把铁从铁矿石中还原出来。（3）设备： （4）炼铁的主要反应过程：产生还原剂： C+O2CO2 CO2+C2CO （空气，焦炭）焦炭的作用：a、提供热量。b、提供还原剂。还原铁矿石： Fe2O3+3CO 高温 2Fe+3CO2 造渣（除脉石）： CaCO3 高温 CaO + CO2 （熔剂：石灰石） CaO+SiO2 高温 CaSiO3石灰石的作用：除去脉石，生成炉渣。（5）炼铁产品：生铁(含碳2%4.5%)，将生铁进一步炼制,可得到钢(含碳0.03%2%);(6)炼铁的尾气：红棕色的高炉煤气： Fe2O3粉尘、CO、CO2、N2（三）铜的冶炼：1、古老的冶炼技术： (1) 用炭火烧孔雀石炼铜 CuCO3Cu(OH)2 2CuO+CO2+H2O 2CuO + C 2Cu + CO2(2) 湿法炼铜 Fe + CuSO4 = Cu + FeSO4我国西汉时的炼丹家刘安所著淮南万毕术中记载“曾青得铁，则化为铜。”意思是说铜盐遇到铁时，就有铜生成。实质就是我们现在所说的： 铁和可溶性铜盐发生的置换反应。这一发现要比西方国家早1700多年。在宋朝时采用这一方法炼铜已有相当规模，每年炼铜500吨。这种炼铜方法在我国最早，是湿法冶金的先驱。2、新型冶炼技术：(1)高温冶炼黄铜矿 黄铜矿 粗铜 精铜(2)生物炼铜 见课本73页【资料卡】高考模拟1、人类很早就发现，孔雀石（碱式碳酸铜）在熊熊燃烧的树木中灼烧，树木的余烬里会有一种红色光亮的金属凝固出来，写出整个过程中所发生的有关化学方程式_， _。2、孔雀石的化学式可看作：Cu(OH)2CuCO3，Cu(OH)2和CuCO3分别分解后的产物之和就是孔雀石受热分解后的产物。同理，Fe3O4的化学式可看作:FeOFe2O3，写出孔雀石、Fe3O4与盐酸反应的化学方程式（1）_（2）_。（3）铜器在潮湿的空气中，表面会慢慢地生成一层铜锈（碱式碳酸铜），该反应的化学方程式为 3、某世博园地区改造时将一座大型钢铁厂搬迁后,附近居民将不再受到该厂产生的棕红色的烟雾的困扰。你估计这一空气污染物可能含有 A、FeO粉尘 B、P2O5粉尘 C、Fe2O3粉尘 D、SiO2粉尘4、春季高考Fe是地壳中含量很丰富的元素,也是生物体所必需的元素。自然界中铁矿石主要有赤铁矿和磁铁矿。金属铁是在高炉中冶炼的。高炉炼铁除了加入铁矿石外,还需加入焦炭和石灰石。请填空：写出磁铁矿主要成分的化学式： 。写出赤铁矿被还原成铁的化学方程式： 。写出焦炭在高炉中参与反应的两个化学方程式： 、 写出CaCO3所参与反应的两个化学方程式： 、 5、【2011年上海高考】高炉炼铁过程中即被氧化又被还原的元素是（ ）A、铁 B、氮 C、氧 D、碳附：金属活动顺序与金属冶炼方法的关系金属活动顺序KCaNaMgAlZnFeSnPb(H)CuHgAgPtAu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【交流与讨论】为什么青铜时代早于铁器时代？地球上存在少量的单质铜，单质铁只存在陨铁中。铁的性质比铜活泼，容易氧化生锈。铁的熔点（1535）又比铜（1083 .4 ）高得多，就使得它比铜难于熔炼。第二课时 铁、铜及其化合物的应用二、铁的性质1、铁的物理性质：（1）银白色,有金属光泽,质软;（2）具有良好的延展性;（3）是电和热的良导体;（4）密度是7.86g/cm3,熔点1535,沸点是2750 ;（5）特性:能被磁体吸引，具铁磁性.。按照金属不同的分类方法，铁属于重金属（密度）、黑色金属（冶金工业）、常见金属（含量）。铁和铜单质的物理性质比较 共同点不同点铁具有金属光泽，密度较大，熔点较高，易导电、导热纯净的单质铁为银白色，有良好的延展性，质地较软的固体，可被磁化铜铜具有与众不同的紫红色，质地较硬的固体【化学史话】秦始皇统一中国之后,在陕西咸阳建造一座很大的宫殿,叫做阿房宫。据说秦始皇很担心有人会谋害他，所以阿房宫的北门门洞用磁石砌成，这样若有人带刀剑或穿盔甲走过此门，就会被发现，以此来预防刺客。2、铁的化学性质还原性Fe 2e = Fe2+ Fe 3e = Fe3+ Fe3+比Fe2+稳定(1)铁与强氧化剂反应2Fe + 3Cl2点燃2FeCl3Fe+4HNO3(稀）=Fe(NO3)3+NO+2H2Oa.铁与氯气、硝酸、浓硫酸等强氧化剂反应可显+3价。b.常温下，铁遇浓硫酸和浓硝酸钝化。(2)铁与弱氧化剂反应Fe + 2H+ = Fe2+ + H2（稀HCl或稀H2SO4)Fe + Cu2+ = CuFe2+（与盐的反应）Fe+2Fe3+=3Fe2+ (Fe3+的氧化性)a.铁与H+、Cu2+、Fe3+等弱氧化剂反应可显+2价b.Fe与过量HNO3Fe3+、 Fe与少量HNO3Fe2+（3）与水的反应 常温下通常不与水反应，高温时可以反应，方程式如下3Fe +4H2O(g) 高温 Fe3O4 +4H2 （4）与氧气反应3Fe + 2O2点燃Fe3O4 （纯氧气）三、铁的重要化合物 1、铁的氧化物 氧化亚铁FeO三氧化二铁 Fe2O3四氧化三铁 Fe3O4（FeOFe2O3）色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体俗称无铁红磁性氧化铁铁元素价态+2+3+2、+3溶解性难溶于水难溶于水难溶于水稳定性不稳定稳定稳定与酸反应FeO+2H+= Fe2+H2OFe2O3+6H+=2Fe3+3H2OFe3O4+ 8H+=Fe2+2Fe3+4H2O2、铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3颜 色状 态白色固体粉末红褐色固体粉末溶解性难溶于水难溶于水制备FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2+2NaClFeCl3+3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl加热无2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O与 H+Fe(OH)2+2H+=Fe2+2H2OFe(OH)3+3H+= Fe3+3H2O转 化4Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3白色絮状沉淀灰绿色 红褐色沉淀3、Fe2+ 和 Fe3+的检验方法鉴 别 方 法Fe2+Fe3+直 接 观 色浅 绿 色 棕 黄 色显色反应：与KSCN 与苯 酚不显红色血红色不显紫色显紫色利用Fe3+ 与 铜片的氧化性： 与淀粉 KI试纸 无明显现象Cu被腐蚀溶液变绿色试纸不变蓝试纸变蓝色利用沉淀反应 与OH-作用白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色立即产生红褐 色沉淀4、Fe、Fe2、Fe3的相互转化“铁三角”关系四、铜的性质1、物理性质（1）.纯铜呈紫红色;（2）熔点1083.4,沸点2567;（3）密度8.92g/cm3;质软；（4）具有良好的延展性; （5）具有良好的导热、导电性;2、铜的化学性质：(1)与氧气反应： (2)与硫反应 (3)与氯气反应： (4)与酸的反应a.铜与非氧化性酸（如盐酸、稀硫酸等）不反应b.铜与强氧化性酸（如浓硫酸、硝酸等）能反应，但不生成氢气。(5) 与盐溶液的反应（制作印刷电路板） 3、铜的重要化合物 1. CuO 黑色 Cu2O 砖红色2. Cu2（OH）2CO3 铜绿3. CuSO4及 CuSO45H2O 用于检验水的存在试一试1.实验室配制的FeSO4溶液久置是否会变质?为什么? 如何鉴定它已经变质?2.如何防止FeSO4溶液变质? 练一练1、能与Fe3+反应且能证明Fe3+具有氧化性的物质是: KSCNFeFeCl2NaOH( ) A. B. C. D. 2、某溶液中加入