专题3铁铜的获取及应用

1、第二单元铁、铜的获取及应用学习目标：1.了解从自然界中提取铁、铜的方法和原理及常见金属的冶炼方法。2.了解铁、铜的主要性质及应用。(重点)3.理解Fe、Fe2、Fe3的相互转化及应用。(重难点)4.掌握Fe2、Fe3、Cu2的检验方法。(重点)自 主 预 习·探 新 知1铁、铜的存在形式(1)铁和铜在自然界中主要以化合态的形式存在。常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3)、黄铁矿(主要成分为FeS2)、菱铁矿(主要成分为FeCO3)等。常见的铜矿有孔雀石主要成分为CuCO3·Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3、黄铜矿(主要成分为CuFe

2、S2)等。(2)人们最早利用的单质铁和单质铜均直接来自自然界。所不同的是铁单质只存在于从天而降的陨铁中，所以古代人称铁为“天石”，而铜则来自地球上自然存在的少量单质铜。2铁和铜的冶炼(1)铁的冶炼原理：高温下用还原剂将化合态的铁还原为游离态的铁。设备：炼铁高炉，如图所示。原料：铁矿石、焦炭、空气和石灰石。冶炼过程。(2)铜的冶炼与精炼工业上主要采用高温冶炼黄铜矿(主要成分是CuFeS2)的方法获得铜。用这种方法冶炼得到的铜，含铜量为99.5%99.7%，还含有Ag、Au、Fe、Zn等杂质。要达到电气工业生产用铜的要求，这种由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过电解精炼，其得到的铜，含铜量高达99.

3、95%99.98%。生物炼铜法利用某种能耐受铜盐毒性的细菌，这种细菌能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，把不溶性的硫化铜转化为可溶性的铜盐。(3)金属冶炼的方法原理：把金属从化合态变为游离态的过程。常用方法有高温还原法、电解法和湿法冶金等。3铁及其化合物的性质及应用(1)铁的性质铁呈银白色，有金属光泽，可被磁铁吸引，是电和热的良导体。(2)Fe3的检验试剂为硫氰化钾(KSCN)溶液。操作现象：加入KSCN溶液，溶液变成血红色。反应式：Fe33SCN=Fe(SCN)3。(3)Fe2与Fe3的相互转化(写出离子方程式)FeCl2溶液加氯水：2Fe2Cl2=2Fe32Cl。FeCl3溶液中加入Fe、C

4、u：2Fe3Fe=3Fe2、2Fe3Cu=2Fe2Cu2。除杂、除去废水中的Fe2的方案：废水中先加氧化剂把Fe2氧化为Fe3，然后再调节pH使Fe3转化为Fe(OH)3沉淀析出。4铜及其化合物的性质及应用(1)铜的物理性质：紫红色固体，具有良好的导电、导热性和延展性。(2)铜的化学性质(3)常见铜的化合物CuO为黑色，与盐酸反应的离子方程式为CuO2H=Cu2H2O。Cu2(OH)2CO3为碱式盐，为绿色。CuSO4为白色粉末，遇水形成蓝色晶体CuSO4·5H2O(写化学式)。(4)铜及其化合物的应用单质铜可以制导线、水管、电器仪表等。铜盐可以杀菌。游泳馆常用CuSO4作池水的消毒

5、剂。基础自测1判断正误(正确的打“”，错误的打“×”)(1)自然界中不存在游离态的铁、铜。()(2)赤铁矿的主要成分为Fe2O3。()(3)孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。()(4)高炉炼铁的主要原料为铁矿石、焦炭、空气和石灰石等。()(5)高炉炼铁的反应中涉及置换反应。()(6)高温冶炼黄铜矿可以获得Cu。()(7)铁、铜遇到稀H2SO4均可以反应。()(8)Fe3和Fe2可以用KSCN鉴别。()(9)Cu与Fe3反应属于置换反应。()【答案】(1)×(2)(3)(4)(5)×(6)(7)×(8)(9)×2(1)在试管中加入棕黄色的

6、氯化铁溶液，再加入氢氧化钠溶液，观察到的现象是_，反应的离子方程式是_。(2)将FeCl3溶液滴到印刷电路板上，反应的离子方程式为_。【答案】(1)生成红褐色沉淀Fe33OH=Fe(OH)3(2)2Fe3Cu=2Fe2Cu2合 作 探 究·攻 重 难金属的冶炼方法思考交流(1)写出用CO、Al还原Fe2O3得到Fe的化学方程式。【提示】3COFe2O32Fe3CO22AlFe2O32FeAl2O3。(2)湿法炼Cu是将Fe投入CuSO4溶液中，写出离子方程式。【提示】FeCu2=CuFe2。(3)电解熔融Al2O3、NaCl制Al和Na，写出化学方程式。【提示】2Al2O3(熔融)4

7、Al3O22NaCl(熔融)2NaCl2。(4)Ag2O不稳定，受热分解制Ag，写出化学方程式。【提示】2Ag2O4AgO2。金属冶炼的一般方法(1)电解法：适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。(2)还原剂法：用还原剂(CO、C、H2、Al等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中Zn到Cu之间的大多数金属。(3)热分解法：适合于冶炼金属活动性较差的金属。如Hg、Ag等。(4)在工业上还有一种冶炼方法叫作湿法冶炼，即利用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。对点训练1下列关于金属冶炼的说法正确的是 ()A金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，

8、冶炼方法由金属的活动性决定BCu的湿法冶炼是将金属钠投入到CuSO4溶液中，从而置换出铜CFe通常采用热还原法冶炼，加入石灰石的目的是除去过量的碳D由于Al的活动性强，故工业上采用电解熔融氯化铝的方法生产铝AB项，Na与盐溶液反应时，Na与H2O先反应，不能置换出Cu；C项，石灰石是造渣除去SiO2；D项，AlCl3熔化不电离、不导电，不能电解熔融AlCl3制取Al。2冶炼金属常用以下几种方法：以C或CO、H2作还原剂还原；电解法；热分解法；铝热反应。现有下列金属：Al、Mg、Cu、Hg，试标明适宜的冶炼方法。Al_；Mg_；Cu_；Hg_。【解析】MgCl2MgCl2；2Al2O34Al3O

9、2；CuOCOCuCO2；2HgO2HgO2。【答案】Fe、Fe2、Fe3的转化及Fe2、Fe3的检验思考交流(1)FeFe2的常见试剂有哪些？【提示】H、Cu2、Fe3等。(2)FeFe3的常见试剂有哪些？【提示】Cl2、HNO3等。(3)Fe2Fe3的常见试剂有哪些？【提示】Cl2、O2、H2O2、ClO等。(4)Fe3Fe2的常见试剂有哪些？【提示】I、S2、Cu、Fe等。(5)证明溶液中含有Fe3的方法有哪些？指出所用试剂。【提示】法1：显色法，加KSCN溶液，溶液显红色。法2：沉淀法，加NaOH溶液，有红褐色沉淀。(1)Fe2、Fe3、Fe之间的相互转化关系Fe只具有还原性。可被弱氧

10、化剂(H、S、I2、Cu2、Fe3等)氧化成Fe2，被强氧化剂(Cl2、Br2、O2、HNO3等)氧化成Fe3。Fe2既有氧化性又有还原性。可被强氧化剂Cl2、O2、Br2、H2O2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4(H)等氧化为Fe3；可被还原剂(Al、Zn、CO、C等)还原为Fe。Fe3一般只具有氧化性，可被还原剂(Fe、Cu等)还原为Fe2，被强还原剂(Al、Zn、CO等)还原为Fe。(2)Fe2、Fe3的检验方法Fe3检验：取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液变成血红色。Fe2检验：取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液不变色，再滴加氯水或双氧水，溶液变成血红色。含Fe2和

11、Fe3的溶液中检验Fe2，取少量溶液于试管中，滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，证明溶液中含有Fe2。提醒：Fe(SCN)3不是沉淀，溶液中Fe3遇SCN的现象是溶液变成血红色而不是血红色沉淀。Fe2为浅绿色，Fe3为棕黄色。对点训练3把铁粉、铜粉置于FeCl3溶液中，充分反应后加入KSCN不显红色，下列情况不能成立的是()A铁不剩余，Cu剩余B铁、铜均剩余C铁剩余，含Cu2D铜剩余，含Fe2C最后溶液中无Fe3，可能情况有：Fe、Cu全剩余；Fe反应完，Cu剩余；Fe、Cu全反应完。4下列物质反应后一定有Fe3生成的是 ()过量的Fe与Cl2反应Fe与过量稀硫酸反应FeCl2溶液中通入少

12、量Cl2Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中A只有B只有C只有D全部【答案】B5向某溶液中加入含Fe2的溶液后，无明显变化，当再滴加几滴新制氯水后，混合液变成血红色，则下列结论中正确的是()A该溶液中一定含有KSCNB氧化性：Fe3Cl2CFe2与SCN不能形成血红色物质DFe2被氯水还原为Fe3C与Fe3形成血红色溶液的只有SCN，因此该溶液中一定含有SCN，但不一定是KSCN，也可能是NH4SCN，A项错误；根据反应Cl22Fe2=2Cl2Fe3，由于氧化剂的氧化性氧化产物的氧化性，所以氧化性：Cl2Fe3，B项错误；D项错在“还原”，应该是Fe2被氯水氧化为Fe3。当 堂 达 标·

13、;固 双 基1下列说法正确的是()A高炉炼铁用于还原氧化铁的还原剂是焦炭B炼铁时，加入石灰石的作用是促进氧化铁的还原C我国最先应用的金属是铜D用于电气工业的纯铜是由黄铜矿冶炼直接得到的CA项，还原剂是CO不是焦炭；B项，石灰石作熔剂，形成炉渣；D项，直接得到的是粗铜。2为了除去硫酸铜溶液中含有的Fe2杂质，先加入合适的氧化剂使Fe2氧化为Fe3，下列物质中最好选用()AH2O2溶液BKMnO4溶液C氯水DHNO3溶液A除杂过程中不能引入新的杂质，故选H2O2。3能与Fe3反应，且能证明Fe3具有氧化性的是()SCNFeFe2CuZnOHABCDBFe3表现氧化性的反应是与还原剂反应如Fe、Cu

14、、Zn等。4要证明某溶液不含Fe3而可能含有Fe2。进行如下实验操作时的最佳顺序是()加入足量氯水加入足量的酸性KMnO4溶液加入少量KSCN溶液ABCDC先用KSCN检验Fe3，然后加氧化剂氧化可能含有的Fe2，确定Fe2的存在，酸性KMnO4溶液的颜色为紫色干扰红色。5已知Al、Cu、Hg三种金属分别用如下方法冶炼：2Al2O3(熔融)4Al3O2 H2CuOCuH2O2HgO2HgO2(1)分析以上信息，可总结出金属的冶炼方法与其金属性强弱之间的关系是_。(2)利用(1)中的结论，并结合题目信息，写出工业上用CaCl2冶炼金属钙的化学方程式：_。(3)在某些特殊环境下，往往用铝热反应来冶炼一些难熔金属，请写出据此法用MnO2冶炼金属锰的化学方程式：_。【解析】(1)金属的冶炼方法与金属在自然界中的存在状态、金属活泼性有关。一般来说，非常活泼的金属一般采用电解法冶炼(如K、