铁铜的获取及应用苏教版课件

1、第二单元铁、铜的获取及应用 1. 掌握铁的原子结构和化学性质，以Fe2、Fe3的相互转化为例，了解变价金属元素的氧化性和还原性。2. 了解铁的氧化物和氢氧化物的性质和制备，掌握Fe2和Fe3的检验方法。3. 了解铜及其重要化合物的性质。4. 了解金属冶炼的一般原理，了解铁和铜的冶炼方法。1.命题特点 铁及其化合物在高考中具有“霸主”地位，年年必考。突出体现在三个方面：一是铁及其化合物之间的转化关系，二是Fe3、Fe2的氧化性与还原性，三是Fe3、Fe2的检验，主要题型为选择、计算、实验探究题等。另外，Fe3、Fe2的氧化性、还原性在离子共存、离子方程式的试题中也常有体现；Fe(OH)3胶体、F

2、e(OH)2制备实验也经常考查。 2.预测展望 预计2012年高考将会以铁及铁的化合物为载体，对基本概念、基本理论进行考查，以选择题、推断题及计算题型为主，也可能涉及与现代科技有关的应用问题、与社会生产生活紧密相连的问题，如铁的腐蚀、饮用水的净化等。二价铁与血红蛋白作用、氯化铁腐蚀印刷电路板等与生物、物理学科的相关渗透，也是高考的热点之一。 一、铁及其化合物1. 铁元素在自然界中的存在状态(1)游离态：主要存在于陨铁中。(2)化合态：主要矿物有磁铁矿、赤铁矿、黄铁矿等。2. 物理性质纯铁是一种银白色金属，密度较大，硬度较大，熔沸点较高，有较好的导电性、导热性、延展性，能被磁铁吸引。(4)与盐溶

3、液反应能与活动性较弱的金属盐溶液反应，如Fe和CuSO4溶液反应的离子方程式为：FeCu2=CuFe2。与FeCl3溶液反应，其离子方程式为：Fe2Fe3=3Fe2。5. 铁的氧化物与氢氧化物(1)铁的氧化物氧化亚铁(FeO)氧化铁(Fe2O3)四氧化三铁(Fe3O4)俗名铁红磁性氧化铁色态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体铁元素价态232、3(2)铁的氢氧化物化学式Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与非氧化性酸(如稀盐酸)反应Fe(OH)22H=Fe22H2OFe(OH)33H=Fe33H2O二者的转化关系空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是：白色絮

4、状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3二、铜1铜元素在自然界中的存在状态(1)游离态。(2)化合态：黄铜矿CuFeS2、孔雀石CuCO3Cu(OH)2等。2. 铜单质的性质(1)物理性质紫红色，具有金属光泽，具有导电性、传热性、延展性。(2)化学性质与非金属反应一、“铁三角”1. FeFe2铁与氧化性比较弱的非金属(如S、I2)、非氧化性酸(如盐酸、稀H2SO4)、不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应，都可实现这种转化。例如：FeCuSO4=CuFeSO42. Fe2Fe比较活泼的金属(如Zn)能从亚铁盐溶液中置换出铁。例如：Fe

5、Cl2Zn=ZnCl2Fe5. Fe2Fe32Fe2Cl2=2Fe32Cl在亚铁盐溶液中通入氯气，溶液由浅绿色变为棕黄色4Fe2O24H=4Fe32H2O亚铁盐溶液在空气中容易变质，如绿矾露置于空气中则发生如下反应：12FeSO43O2=4Fe2(SO4)32Fe2O33Fe2NO34H=3Fe32H2ONO5Fe2MnO48H=5Fe34H2OMn2如在FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液，溶液由浅绿色变棕黄色，在酸性KMnO4溶液中滴加FeCl2溶液，溶液由紫红色变棕黄色。2Fe2H2O22H=2Fe32H2O6. Fe3Fe22Fe3S2=2Fe2S，如在FeCl3溶液中滴加适量的Na

6、2S溶液，溶液变浑浊，滤去沉淀则滤液为浅绿色；如加入过量的Na2S溶液，则又有黑色沉淀生成(FeS)，向Fe3溶液中通入H2S气体的离子方程式为：2Fe3H2S=2Fe22HS。2Fe3SO32H2O=2Fe2SO422H2Fe3Fe=3Fe2，在FeSO4溶液中往往要加铁的原因是可以防止Fe2被氧化为Fe3。2Fe3Cu=2Fe2Cu2，电路板的制作是利用FeCl3溶液与裸露的铜反应。2Fe32I=2Fe2I2注意：应用该知识点，可书写Fe、Fe2、Fe3相互转化的化学方程式。要注意选择恰当的氧化剂、还原剂。应用该知识点，可确定Fe2、Fe3与某些离子能否共存。要注意某些隐含的条件，如含NO

7、3的酸性溶液，则溶液中有氧化性强的HNO3，Fe2就不应在此溶液中存在。二、FeCl3溶液的变色(1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈血红色；(2)FeCl3溶液能使紫色石蕊试剂呈红色；(3)FeCl3与NaOH溶液反应，生成红褐色沉淀；(4)向FeCl3溶液中通入H2S气体，生成淡黄色沉淀；(5)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液，生成淡黄色沉淀，当加入的Na2S溶液过量时，又生成黑色沉淀；(6)向FeCl3溶液中加入过量Fe粉，溶液变浅绿色；(7)向FeCl3溶液中加入过量Cu粉，溶液变蓝绿色；(8)将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中，溶液变蓝色；(9)向FeCl3溶液中滴入

8、苯酚溶液，溶液变紫色；(10)将FeCl3溶液滴入AgNO3溶液中，生成白色沉淀；(11)将FeCl3溶液与NaHCO3溶液混合，放出气体，生成红褐色沉淀；(12)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，生成红褐色Fe(OH)3胶体。三、Fe3与Fe2的鉴别方法1. 直接观察颜色Fe2溶液呈浅绿色，Fe3溶液呈棕黄色。2. 利用显色反应(形成络离子)3. 利用Fe(OH)3沉淀的颜色4. 利用Fe3的氧化性四、铁与稀硝酸反应的解题规律1. 审清两种物质的量(1)明确哪种物质过量；(2)根据两种物质的量分析讨论判断，根据反应方程式：HNO3过量时：Fe4HNO3(稀)=Fe(NO3)3NO2H2OFe过

9、量时：Fe2Fe(NO3)3=3Fe(NO3)22得总方程式：3Fe8HNO3(稀)=3Fe(NO3)22NO4H2O，可以用数轴表示：考点1铁及其化合物的性质【典例1】(2009北京)以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略)：.从废液中提纯并结晶出FeSO47H2O。.将FeSO47H2O配制成溶液。.FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合，得到含FeCO3的浊液。.将浊液过滤，用90热水洗涤沉淀，干燥后得到FeCO3固体。.煅烧FeCO3，得到Fe2O3固体。已知：NH4HCO3在热水中分解(1)中，加足量的铁屑除去废液中的Fe3，该反应的离子方程式是

10、_。(2)中，需加一定量硫酸，运用化学平衡原理简述硫酸的作用_。(3)中，生成FeCO3的离子方程式是_。若FeCO3浊液长时间暴露在空气中，会有部分固体表面变为红褐色，该变化的化学方程式是_。【解析】(1)制备过程中用铁还原Fe3的离子方程式为Fe2Fe3=3Fe2(2)将FeSO47H2O配成溶液加入H2SO4可抑制Fe2水解。(3)加入过量NH4HCO3生成FeCO3的离子反应方程式为2HCO3Fe2=FeCO3CO2H2O,4FeCO3O26H2O=4Fe(OH)34CO2所以会变红。(4)检验SO42的方法是取洗涤后的滤液滴加盐酸酸化的BaCl2溶液，观察是否有沉淀生成。针对训练1某

11、厂的酸性工业废水中含有一定量的Fe3、Cu2、Au3等离子。有人设计了如下图所示的工艺流程，利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑，从废水中回收金，并生产一定量的铁红和氧化铜。填写下面空白。(1)图中标号处需加入的相应物质分别是_、_、_、_、_；(2)写出处发生反应的离子方程式_；写出处发生反应的化学方程式_；(3)铁红的化学式为_；分别写出铁红和氧化铜在工业上的一种主要用途：铁红_；氧化铜_。答案：(1)铁屑稀硫酸稀硝酸氢氧化钠氢氧化钠(2)Fe2H=Fe2H2，2Fe3Fe=3Fe2，Cu2Fe=CuFe2，2Au33Fe=2Au3Fe23Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H

12、2O(3)Fe2O3用作红色涂料用作制造铜盐(如胆矾)的原料考点2铜及其化合物的性质【典例2】(2009江苏化学)废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生，并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离，能得到非金属粉末和金属粉末。(1)下列处理印刷电路板非金属粉末的方法中，不符合环境保护理念的是_(填字母)。A热裂解形成燃油B露天焚烧C作为有机复合建筑材料的原料D直接填埋(3)控制其他条件相同，印刷电路板的金属粉末用10%H2O2和3.0 molL1H2SO4的混合溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率(见下表)：当温度高于40时，铜的平均溶解速率随着反应温度升高而下降，其主要原因是_ 温度()203

13、04050607080铜平均溶解速率(103 molL1min1)7.348.019.257.987.246.735.76(4)在提纯后的CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀。制备CuCl的离子方程式是_。【解析】(1)露天焚烧会产生大气污染物，直接填埋对土壤产生污染，故BD错误。针对训练2铜在自然界存在于多种矿石中，如：矿石名称黄铜矿斑铜矿辉铜矿孔雀石主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3Cu(OH)2(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是_；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称_。(4)黄铜矿熔炼

14、后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：_。(5)下表中，对陈述、的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是_(填字母)。选项陈述陈述判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除铜器表面的铜绿对；对；有B铜表面易形成致密的氧化膜铜容器可以盛放浓硫酸对；对；有C铁比铜活泼铆在铜板上的铁钉在潮湿空气中不易生锈对；对；有D蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂错；对；无解析：(1)根据四种矿石主要成分的化学式及元素的相对原子质量进行估算能快速选出Cu2S。(2)Cu2S和Cu2O中1价的铜化合价都降低了

15、，所以二者都是氧化剂。(3)结合SO2的性质和用途来回答。(4)回忆课本电解原理的应用粗铜的精炼。(5)A项，铜绿主要成分是Cu2(OH)2CO3，可视为Cu(OH)2CuCO3，所以铜绿能和盐酸反应，所以A项判断是正确的。B项，铜表面生锈生成的是铜绿，不是致密的氧化物。铜和浓硫酸在温度较高时能反应，不能用铜容器盛放浓H2SO4，所以B项判断是错误的。C项，陈述正确，陈述中铁铜在潮湿的空气中能组成原电池，发生电化腐蚀，所以C项的判断是错误的。D项，CuSO45H2O受热失水是化学变化。因为Cu2是重金属离子，可使蛋白质变性，有杀菌能力，故能作游泳池的消毒剂，所以D项判断是正确的。答案：(1)C

16、u2S(2)Cu2S和Cu2O(3)形成酸雨，会对植物和建筑物等造成严重危害硫酸、硫酸钠(4)以硫酸铜硫酸溶液为电解液。电解时，粗铜(阳极)中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液，不如铜活泼的金属沉入电解槽形成“阳极泥”；溶液中的Cu2得到电子沉积在纯铜(阴极)上(5)AD考点3铁、铜及其化合物的相互转化及计算【典例3】取100 mL 0.2 mol/L FeCl3溶液置于烧杯中，向其中加入一定量的Fe、Cu混合物，充分反应后仍有固体剩余，下列叙述一定正确的是(设溶液体积不变，不考虑水解因素)()A. 若烧杯中有Fe无Cu，c(Fe2)0.2 mol/LB. 若烧杯中有Cu无Fe，c(Fe2

17、)0.3 mol/LC. 若烧杯中有Cu无Fe，c(Cl)0.6 mol/LD. 若烧杯中Fe、Cu均有，c(Fe2)0.3 mol/L【解析】解答本题，首先需认识到Fe2、Fe3、Cu2三者氧化性强弱的顺序，即Fe3Cu2Fe2，因此溶液中有Fe3时，不能余Cu、Fe，溶液中有Cu2时，Fe无剩余。然后再进行有序思维分析计算。阳离子的氧化性：Fe3Cu2Fe2，单质的还原性：FeCu。溶液中首先发生反应Fe2Fe3=3Fe2。若Fe3有剩余，再发生Cu2Fe3=Cu22Fe2，故溶液中不可能有Fe无Cu；若有Cu无Fe，则有c(Fe2)0.3 mol/L；若Fe、Cu均有，则说明Cu未参加反

18、应，则c(Fe2)0.3 mol/L；Cl不受反应的影响，故c(Cl)0.6 mol/L，所以C、D项正确。【答案】CD针对训练3在硫酸铁溶液中，加入a g铜，完全溶解后，再加入b g铁，充分反应后得到c g残余固体，且ac。则下列说法正确的是()A. 残余固体全部是铜B. 残余固体可能为铁和铜的混合物C. 残余固体是铁，溶液中一定不含Cu2D. 最后得到的溶液可能含有Fe3解析：因为ac，所以Cu2未全部被还原，推知铁不足。反应后溶液中存在Cu2，固体残渣只能是铜，溶液中也一定不可能有Fe3。答案：A1. 铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法正确的是()A. 不锈钢是铁合金，只含金属元素B

19、. 一定条件下，铁粉可与水蒸气反应C. 铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应D. 在空气中，铁板比镀锌铁板更耐腐蚀答案：B2. 下列离子方程式正确的是()A. 铁跟FeCl3溶液反应：FeFe3=2Fe2B. Fe跟稀盐酸反应：2Fe6H=2Fe33H2C. FeCl2溶液跟Cl2反应：Fe2Cl2=Fe32ClD. Fe(OH)3跟盐酸反应：Fe(OH)33H=Fe33H2O答案：D3. 某学生设计了如图所示的方法对A盐进行鉴定：由此分析，下列结论中正确的是()A. A中一定有Fe3B C中一定有Fe3C. B为AgI沉淀D A一定为FeBr2溶液答案：B4. (2011泰安模拟)将1.12 g

20、铁粉加入25 mL 2 mol/L的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是()A. 铁有剩余，溶液呈浅绿色，Cl浓度基本不变B. 往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色C. Fe2和Fe3的物质的量之比为5:1D. 氧化产物与还原产物的物质的量之比为2:5答案：B5. (多选)证明某溶液只含有Fe2而不含有Fe3的实验方法是()A. 先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显血红色B. 先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显血红色C. 滴加NaOH溶液，先产生白色沉淀，后变灰绿，最后呈红褐色D. 只需滴加KSCN溶液答案：BC6. 研究反应物的化学计量数与产物之间的关系时，使用类似数轴的方法可以收到直

21、观形象的效果。下列表达不正确的是()A密闭容器中CuO和C高温反应的气体产物：BFe在Cl2中的燃烧产物：CAlCl3溶液中滴加NaOH后铝的存在形式：DFeBr2溶液中通入Cl2后溶液中的溶质：答案：B7. (2010上海)由5molFe2O3、4molFe3O4和3molFeO组成的混合物中，加入纯铁1mol并在高温下和Fe2O3反应。若纯铁完全反应，则反应后混合物中FeO与Fe2O3的物质的量之比可能是()A4:3B3:2C3:1D2:1解析：当Fe与Fe2O3反应生成FeO时：FeFe2O3=3FeO，反应后剩余n(Fe2O3)4 mol, n(FeO)3 mol3 mol6 mol，

22、即反应后混合物中FeO与Fe2O3物质的量之比为3:2。当Fe与Fe2O3反应生成Fe3O4时：Fe4Fe2O3=3Fe3O4，反应后剩余n(Fe2O3)1 mol，n(FeO)3 mol，则反应后混合物中FeO与Fe2O3物质的量之比为3:1。故选B、C。答案：BC8. a g铁粉与含有H2SO4的CuSO4溶液完全反应后，得到a g铜，则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为()A. 1:7B 7:1C. 7:8D 8:7解析：根据题意，设参与反应的CuSO4、H2SO4的物质的量分别为x、yFeCuSO4=FeSO4CuxxxFeH2SO4=FeSO4H2yy可以得出下列关系式：56(xy)64x，解得x:y7:1。答案：B9. 在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。(1)AB段铁元素以_形式存在。(2)BC段铁元素以_形式存在。(3)CD段铁元素以_形式存在。解析：Fe与HNO3反应时，Fe可生成Fe2或Fe3。向HNO3中慢慢加入铁粉，开始HNO3过量发生Fe4H