1、专题 3 从矿物到基础材料 第二单元 铁、铜及其化合物的应用 课程标准的有关内容:了解铁、铜等金属及其化合物的主要性质 一、教学目标 知识与技能目标: 了解铁、铜的物理性质及用途 2.掌握铁、铜及其重要化合物的主要性质及应用 过程与方法目标、情感态度与价值观目标: 1.通过铁、铜制品及其资料的收集和课堂表述使学生初步学会运用归纳、概括等方法对获取的信息进行加工,并能准确表述有关信息,培养学生主动参与意识和总结归纳的能力; 2.在“实验 反思 再实验 再反思”的过程中体验实验探究的方法和技能。 3.通 过问题讨论的过程,使学生能主动与他人进行交流,清楚表达自己的观点,培养学生善于合作的精神。 二
2、、重点难点 重点: 铁、铜的化学性质、 Fe2+与 Fe3+的相互转化 难点: Fe2+与 Fe3+的相互转化 三、课前准备 教师准备: 1.准备实验仪器、药品及制作课件 2.了解学生已知的知识结构,分析学生的认知能力 学生准备: 1.搜集与铁、铜有关的物品或资料,了解它们的用途 2.回顾金属的通性 四、课时安排( 4 课时) 五、教学过程 第课时 从自然界获取铁和铜 导入新课 日常生活中除铝外应用最广泛的金属是什么? 1 铁、铜的用途及物理性质 创设情景 ( 1)教师引导:搜集身边与铁、铜有关的物品或资料,了解它们的用途。 ( 2)教师介绍自然界中铁、铜的发现和应用的故事。 ( 3)教师 展
3、示 : 抛光铁 片、铜片、磁铁及各种铁、铜矿石。 提出问题 为什么地球上只存在少量单质铜,而铁的单质只存在于陨石中? 学生活动 ( 1)搜集物品或资料,积极思考做答。 ( 2)思考、讨论故事中的有关问题。 ( 3)通过观察说出铁铜的物理性质。 教师讲解 铁、铜在地球上主要已化合态的矿物形式存在,铁比铜活泼。 2铁、铜的冶炼 创设情景 ( 1)教师介绍我国湿法炼铜的古代化学史。 ( 2)提供学生药品(铁粉、氯化铜溶液),模拟湿法炼铜。 提出问题 ( 1)你能从氧化还原反应的角度理解古代湿法炼铜的原理吗? ( 2)你怎样进行实验,实验现象如何? ( 3)你能设计出从化合态铁、铜转化为游离态的其它方
4、法吗? 学生活动 ( 1)从氧化还原反应的角度来解释炼铜的原理。 ( 2)设计实验,并进行实验,观察、记录现象。 ( 3)小组讨论其它炼铜、炼铁的方法。 ( 4)通过教材了解更多炼铜、炼铁的方法和工艺。 归纳总结 ( 1)湿法炼铜的原理: Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu 从氧化还原反应的角度来分析:铁是还原剂,将铜置换出来。 ( 2)实验现象:银白色的铁丝上附着了一层红色的铜。 ( 3)从铁、铜的化合物中提取铁、铜的可能途径: H2+ CuO= Cu+ H2O CO+ CuO= Cu+ CO2 2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe 第 2 课时 铁、铜及其化合物的应用 1.铁的化
5、学性质 提出问题 ( 1)质疑: 铁的活泼性如何?用什么做判断依据? ( 2)举出日常生活中能说明 铁是较活泼的金属 的例子。 ( 3) 你曾经 还 学过铁的哪些化学性质? 学生活动 ( 1) 分析得出:用金属活动性顺序进行判断。与 Na、 Mg、 Al、 Cu 比较得出结论 。 ( 2) 回忆并回答:与 Cl2、 O2、盐酸(稀硫酸)、 CuSO4溶液反应 。 教师讲解 铁的化学性质: 铁是较活泼的金属(或中等活泼金属)表现为还原性。 ( 1)与非金属反应 铁生锈(铁在潮湿空气中被腐蚀生成 Fe2O3) 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3 2Fe + 3Br2 = 2FeBr3 还原性:
6、 Fe2+Br 3Fe + 2O2 = Fe3O4(Fe( )占 31 Fe( )占 ) Fe + S= FeS 氧化性强弱关系 : Cl2 Br2 O2 S ( 2) 与酸反应 : 非强氧性的酸 : Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 强氧性的酸(浓 H2SO4、 HNO3) : a.常温下钝化 (浓 H2SO4、浓 HNO3用铁制容器盛装 ) b.一定条件下反应生成 Fe()(专题 4 会学) ( 3)与盐溶液反应: (1) Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu (2) Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+ 1.铜的化学性质 创设情景 从金属的通性入手分析铜可能具有的化学性质有
7、哪些? 提出问题 ( 1) 你曾经 还 学过 铜 的哪些化学性质? 并写出反应的方程式。 2 3 点燃 Cl2足量: 3Cl2 + 2FeBr2=2FeCl3 +2Br2 Cl2不足: 3Cl2 + 6FeBr2=2FeCl3 + 4FeBr3 ( 2)参照 Fe 与非金属反应试写出 Cu 与非金属( Cl2、 S)反应的方程式并标出产物中铜元素的化合价。强调: Cu 与 S 反应生成 Cu2S。 ( 3)铜能否和非强氧化性的酸(盐酸、稀硫酸)反应?原因? 教师指出:铜在一定条件下能和强氧化性的酸(浓硫酸、硝酸)反应生成 Cu( )(专题 4 会学到)。 ( 4)指导实验:将铜粉投入到 FeC
8、l3 溶液,有什么现象?原因?教师引导学生写出离子方程式(应用: FeCl3 溶液与铜反应制作印刷电路板)。 学生活动 ( 1)回忆旧知识,积极回答问题,写出反应的方程式 ( 2)分组实验:将铜粉投入到 FeCl3溶液,观察现象,分析原因,写出离子方程式。 归纳总结 ( 1)与非金属反应: Cu + Cl2= CuCl2 Cu + S= Cu2S ( 2)与强氧性的酸(浓 H2SO4、 HNO3)在一定条件下生成 Cu( ) ( 3)与 FeCl3溶液反应 :Cu + 2Fe3+=2Fe2+ + Cu2+(实验现象:铜粉溶解,溶液颜色发生变化。) ( 4)铜在不同条件下生成 Cu( I)和 C
9、u()的规律 1.铜的化合物 创设情景 教师展示: 无水硫酸铜粉末和硫酸铜晶体,两者如何转化?这一性质在化学实验中的用途是什么? 提出问题 ( 1)难溶性的碱和难溶性的碳酸盐热稳定性如何? ( 2) Cu2(OH)2CO3 可以写成 Cu(OH)2 CuCO3 的形式, Cu2(OH)2CO3 加热分解的产物?写出反应的化学方程式。 学生活动 ( 1)学生思考做答:受热均易分解。 ( 2) 写出转化方程式。 1.Fe2+与 Fe3+的 检验 创设情景 教师展示:新制 FeCl2和 FeCl3溶液,观察溶液颜色。 提出问题 ( 1) 如何检验溶液中 Fe3+的存在? 演示实验:实验:向盛有 1m
10、L0.1mol/LFeCl2溶液试管中加入 3滴 KSCN 溶液;实验:向盛有 1mL0.1mol/L FeCl3溶液的试管中加入 3 滴 KSCN 溶液, 比较实验现象。 ( 2) 如何检验溶液中 Fe2+的存在? 指导实验:实验: 向实验 试管 溶液中,滴加几滴新制的氯水后,观察溶液的颜色。引导学生思考:说明了什么?从氧化还原角度分析原因? 学生活动 ( 1)学生通过 观察得出结论。 ( 2)观看模拟动画或演示实验,说出实验现象,通过交流讨论发现 Fe2+与 KSCN 溶液无明显现象, Fe3+与 KSCN 溶液作用, 溶液呈血红色,在教师指导下写出反应方程式。 ( 3)学生积极思考得出结
11、论:溶液变为血红色,说明溶液中有 Fe3+生成, Fe2+与氯水反应生成 Fe3+,学生利用氧化还原反应规律写出方程式。 归纳总结 弱氧化剂 Cu Cu() 强氧化剂 Cu() ( 1) Fe3 3SCN Fe(SCN)3 ( 2) 2Fe2+ Cl2 2Fe3+2Cl 第 3 课时 铁、铜及其化合物的应用(二) 1.Fe2+与 Fe3+的性质 创设情景 教师引导:综合分析铁分别与盐酸、氯气等反应的实验现象和产物,有何发现? 提出问题 ( 1)从氧化还原反应的角度思考: 反应后的产物的价态与什么因素有关? Fe2+与 Fe3+的性质有何不同? 不同价态的铁元素之间是否可以相互转化? ( 2)你
12、认为有哪些氧化剂可以将 Fe2转化成 Fe3+?哪些还原剂可以将 Fe3+转化成 Fe2+?引导学生提出设想、选择实验方案、进行实验探究。(用氧化还原反应原理引导) 学生活动 ( 1)学生讨论并形 成结论,提出加入强氧化剂,可以将 Fe2+转化为 Fe3+,加入还原剂可以将 Fe3+转化为 Fe2+的设想。 ( 2)学生分组讨论并提出实验方案: Fe2+ Fe3+ 加入氯水 加过氧化钠 通入氧气(提示用双氧水) 酸性高锰酸钾 aq Fe3+ Fe2+ 加入铁粉 铜粉 通入 H2S 溶液 提出问题 我们提出这些方案是否可行?现在我们对提出的方案进行探究。指导学生实验: 取 3ml FeCl2 溶
13、液中加入几滴氯水,滴加 KSCN 溶液。 取 3ml FeCl2 溶液中滴入 KSCN 溶液,现象?再加入几滴双氧水,现象? 取 3ml FeCl2溶液中滴入 KSCN 溶液,现象?再加入几滴酸性 KMnO4,现象? 取 3ml FeCl3 溶液加入一小药匙铁粉后,滴加几滴 KSCN 溶液。 取 3ml FeCl3 溶液加入一小药匙铜粉。 向 3ml FeCl3 溶液通入 H2S 气体。 提问:这四支试管有什么现象产生?原因是什么? 引导学生从氧化还原反应角度分析并写出、号试管反应的方程式。 学生活动 ( 1)学生亲自动实验并观察现象。 ( 2)教师指导下写出离子方程式。 归纳总结 ( 1)反
14、应后的产物的价态与氧化剂的强弱有关。 ( 2)实验现象: 、号试管的溶液都变成血红色了;号溶液铁粉溶解,溶液颜色变浅;号试管中铜粉溶解,溶液由浅绿色变蓝;号试管中溶液由棕黄色变为浅绿色,并伴有淡黄色沉淀生成。 学生交流讨论得出: 、号试管中 Fe2+均被强氧化剂氧化成 Fe3+; 、号试管中 Fe3+均被还原剂还原成 Fe2+ ( 3)学生在教师指导下写出离子方程式: 号试管: 2Fe2+ Cl2 2Fe3+2Cl 号试管: Fe + 2Fe3+ 3 Fe2+ 号试管: Cu + 2Fe3+=2Fe2+ + Cu2+ 号试管: 2Fe3 (棕黄色) H2S 2Fe2 (浅绿色) S(淡黄色)
15、2H Fe2+与 Fe3+的相互转化: Fe2+与 Fe3+的相互转化的应用及 Fe2+与 Fe3+的其它检验方法 创设情景 铁的不同价态之间相互转化,在生产生活和科学研究有着广泛的应用。 ( 1)在配 制 Fe2+溶液时加入少量铁粉; ( 2) FeCl3 溶液与铜反应制作印刷电路板; ( 3)为除去废水中 Fe2+,常把废水中 Fe2+氧化为 Fe3+,再调节溶液的 PH 使 Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀析出,教师引导学生讨论原因是什么? 学生活动 学生交流讨论得出: ( 1) Fe2+溶液不稳定,易被空气中氧气氧化成 Fe3+,加入少量铁粉或一根铁钉可以防止氧化而变质。 ( 2)利用
16、 Cu 可以把 Fe3+还原成 Fe2+这一性质即 2Fe3+ + Cu=Cu2+2Fe2+。 ( 3) Fe3+在弱酸性条件下即可沉淀完全达到分离目的。 提出问题 回忆第 2课时内容: Fe3+、 Fe2+的检验方法? 学生活动 学生思考积极回答: Fe3+的检验:实验: 向盛有 FeCl3溶液的试管中加入几滴 KSCN 溶液,溶液变为 血红色,说明有 Fe3+存在。 Fe2+的检验:实验: 向盛有 FeCl2溶液的试管中加入 3滴 KSCN 溶液,溶液无明显现象,再 滴加几滴新制的氯水后溶液变为血红色,说明有 Fe2+存在。 提出问题 根据以上所学知识思考:还可以采用哪些方法实现 Fe3+
17、、 Fe2+的检验?试设计简单可行的实验方案。 指出:实验 的可行性已得到验证( 实验 在初中学过)。 指导学生探究 实验可行性: 向 FeCl2溶液 加入 NaOH 溶液,引导学生观察现象(溶液中生成白色絮状沉淀,在空气中颜色很快变为灰绿色,最后成红褐色),思考为什么会有这样的现象并强调产生实此验现象的原因?写出方程式。 学生活动 学生分组讨论并提出实验方案: Fe3+的检验: 实验 : 向 FeCl3 溶液中加入几滴 KSCN 溶液,溶液显血红色,再向溶液加入过量铁粉,颜色消失。 实验 : 向 FeCl3溶液 加入 NaOH 溶液,有红褐色沉淀。 实验: 向 FeCl3溶液中 通入 H2S
18、 气体,溶液由棕黄色变为浅绿色,并伴有淡黄色沉淀生成。 Fe2+的检验: 实验: 向 FeCl2溶液 加入 NaOH 溶液。 引导学生交流讨论得出: Fe(OH)2不稳定,易被氧化变质。 Fe2 2OH Fe(OH)2(白色) 4Fe(OH)2 O2 2H2O 4Fe(OH)3(红褐色) 归纳总结 Fe2+、 Fe3+的检验方法 Fe3+的检验: 实验 Fe2+的检验: 实验 课后思考 既然 Fe(OH)2 不稳定, 极易被氧化变质,那么如何制取纯净的 Fe(OH)2,设计可行的实验方案。 第 4 课时 三、钢铁的腐蚀 创设情景 录像资料:钢铁腐蚀给人类的生产生活带来的危害。 提出问题 ( 1
19、)你能从化学的角度解释钢铁腐蚀的本质吗? ( 2)你从生活中发现钢铁的腐蚀速率与哪些因素有关? 学生活动 学生交流讨论后得到:空气的湿度、环境的温度等因素影响钢铁的腐蚀速率。 教师活动 进一步引导学生探究影响钢铁腐蚀速率的其它因素,并找出钢铁腐蚀速率的主要因素。 创设情景 演示教材“观察与思考”中的实验(由于实验时间较长,所以可以 将实验安排在兴趣活动时进行或播放演示实验的录象)。建议进行本书“实验指导”中的对比实验。 学生活动 学生交流总结实验现象。 创设情景 ( 1)推测试管内液面上升的原因可能是什么。 ( 2)分析、归纳钢铁发生腐蚀的要素有哪些,推测在钢铁腐蚀过程中参加反应的物质是什么。
20、 ( 3)得出你的实验结论。 学生活动 学生思考钢铁腐蚀的原理,提出进一步需探究的问题。 创设情景 阅读教材内容,进一步了解钢铁发生电化学腐蚀的原理。关于学生提出的其它问题可以建议学生通过其它途径自主解决。 本单元练习 课题:专题 3 从矿物到 基础材料 第二单元 铁、铜及其化合物的应用 一、选择题: 1、将 8.4 g 铁粉和 3.2 g 硫粉均匀混合密闭加热至红热,冷却后加入足量的盐酸,在标准状况下收集到的气体体积是( ) A 1.12 L B 2.24 L C 3.36 L D 4.48 L 2、 人体血红蛋白中含有 Fe2+离子,如果误食亚硝酸盐,会使人中毒,因为亚硝酸盐会使 Fe2+
21、离子转变成 Fe3+离子,生成高铁血红蛋白而丧失与 O2结合的能力。服用维生素 C 可缓解亚硝酸盐的中毒,这说明维生素 C 具有( ) A、酸性 B、碱性 C、氧化性 D、还原性 3、 能与 Fe3 反应 , 且能证明 Fe3 具有氧化性的是 SCN Fe Fe2 Cu H2S OH ( ) A B C D 4、将适量的铁粉加入 FeCl3溶液中,充分反应后,溶液中的 Fe3+和 Fe2+浓度相等,则已反应的的 Fe3+和未反应的 Fe3+的物质的量之比为( ) A、 2 3 B、 3 2 C、 1 2 D、 1 1 5、在含有 Fe3+、 Fe2+、 Cu2+的溶液中加入铁粉,充分反应后,固
22、体残渣用盐酸处理有气体放出,则与铁粉反应后的溶液中离子最多的是( ) A、 Fe3+ B、 Fe2+ C、 Cu2+ D、 H+ 6、某铁的氧化物,用 7mol L l的盐酸 100mL 在一定条件下恰好完全溶解,所得溶液再通入 0.56L 标准状况下的氯气时,刚好使溶液中 Fe2 完全转化为 Fe3 。则该氧化物的化学式可表示为( ) A FeO B Fe3O4 C Fe4O5 D Fe5O7 7、在印刷电路时常用氯化铁溶液作为 “ 腐蚀液 ” ,发生的反应为 2FeCl3 Cu 2FeCl2 CuCl2 向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束后,下列结果不可能出现的是( )
23、A烧杯中有铜无铁 B烧杯中有铁无铜 C烧杯中铁铜都有 D烧杯中铁铜都无 8、下列离子方程式正确的是( ) A三氯化铁溶液中加入铁 Fe3 Fe 2Fe2 B氯化镁溶液中加入硝酸银溶液 Ag Cl AgCl C过量氯气通入溴化亚铁溶液中 2Fe2 2Br 2Cl2 2Fe3 Br2 4Cl D氢氧化铜溶于稀硫酸中 Cu( OH) 2 2H Cu2 2H2O 9、将 Cu 片放入 0.1mo1 L 1FeCl3溶液中,反应一段时间后取出 Cu 片,溶液中 c( Fe3 ) c( Fe2 ) 2 3,则 Cu2 与 Fe3 的物质的量之比为( ) A 3 2 B 3 5 C 4 3 D 3 4 二、
24、填空题 在 FeCl3稀溶液中滴加 KSCN 溶液后呈血红色,反应的离子方程式是 _。若先往 FeCl3溶液中加入一些 NaF 溶液,再滴加 KSCN 溶液,则不呈血红色;若再加入足够量 FeCl3溶液,则会呈现血红色。对这一现象,有三种解释: F 离子能还原 Fe3 离子,使之转化为 Fe2 离子; F 离子能与 Fe3 离子结合成难电离的物质; F 离子能与 SCN 离子反应,消耗了加入溶液中的 SCN 离子。对以上三种解释,认为错误的是 _,理由是_。 2、 如何除去杂质,提纯下列各物质 混合物成分 提纯所用试剂的化学式 离子方程式 ( 1) FeCl2 中含少量 FeCl3杂质 ( 2
25、) FeCl3 中含少量 FeCl2 杂质 ( 3) FeSO4 中含少量 CuSO4杂质 3、将 Fe 粉、 Cu 粉、 FeCl3溶液、 FeCl2溶液和 CuCl2溶液,混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应),试判断下列情况下溶液中存在的金属离子和金属单质。 ( 1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有 _; ( 2)若氯化铜有剩余,则容器中还可能有 _; ( 3)若氯化铁和氯化铜都有剩余,则容器中不可能有 _,可能有 _。 ( 4)若氯化铁有剩余则容器中不可能有 _。 ( 5)由以上反应可知离子的氧化性强弱顺序为 。 4、根据右图实验装置和下述操作,回答下列有关问题: 按图中所示装置,
26、用两种不同操作分别进行实验,观察 B管中现象。 操作 1先夹紧止水夹 a,再使 A 管开始反应。实验中在 B管中观察到的现象是 _, B 管中发生 反应的离子方程式为 _。 操作 2打开止水夹 a,使 A 管反应一段时间后再夹紧止水夹 a,实验中在 B 管观察到的现象是 _, B 管中发生反应的离子方程式为_。 三、计算题 在 100mL 的 FeBr2溶液中,通入 2.24L 的标准状况下的氯气,充分反应后,溶液中有 31的 Br 被氧化成溴单质。求原 FeBr2溶液的物质的量浓度。 参考答案: 一、选择题: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 C D B A B D B BD D 二
27、、填空题 1、 Fe3 3SCN Fe( SCN) 3 、 因为 F 离子还原性很弱,不能使 Fe3 还原为 Fe2 ; F 不能与 SCN 离子反应, SCN 离子没有被消耗掉,所以当再加入 FeCl3时,溶液又呈血红色 2、 混合物成分 提纯所用试剂的化学式 离子方程式 ( 1) FeCl2 中含少量 FeCl3杂质 Fe Fe 2Fe3 3Fe2 ( 2) FeCl3 中含少量 FeCl2杂质 Cl2 2Fe2 Cl2 2Fe3 2Cl ( 3) FeSO4 中含少量 CuSO4杂质 Fe Fe Cu2 Cu Fe2 3、( 1) Fe3 、 Cu2 ( 2) Fe2 、 Fe3 或 Cu、 Fc2 ( 3) Fe、 Cu Fe2 ( 4) Fe、 Cu( 5) Fe3 Cu2Fe2 4、操 作 1:先产生白色絮状沉淀后变成灰绿色,最后变成红褐色; Fe2 2OH Fe( OH) 2 、 4Fe( OH) 2 2H2O 4Fe( OH) 3 操作 2:打开止水夹时, B 中的导管口有气泡冒出,夹紧时有白色沉淀生成,且一段时间颜色不变。 Fe2 2OH Fe( OH) 2 三、计算题 1、电子守恒法: 1.2mo1 L 1