1、第二单元铁、铜的获取及应用,第二课时铁、铜及其化合物的应用,1了解铁、铜的物理性质，掌握其化学性质。2了解铁、铜的化合物及其相互转化。3体会铁、铜的重要用途。4增强对化学实验的分析应用能力。,一、铁、铜的物理性质铁是一种有金属光泽的 金属，质软，有良好的 、 、 。铁属于重金属、黑色金属、常见金属。铁能被磁铁吸引。铜是一种有金属光泽的 色金属，有良好的 、 (仅次于银，可用于制电缆)，良好的延展性。粉末为紫红色。铜属于重金属、有色金属、常见金属。,银白色,导热性,导电性,延展性,紫红,导电,导热性,二、铁、铜的化学性质1铁的化学性质在常见金属活动性顺序中铁位于分界 点氢之前的锌和锡之间，是一种
2、较为活泼的金属，能与多种非金属单质及水、酸、部分盐溶液反应，反应中铁被氧化。,(1)铁与非金属单质反应,3Fe2O2 Fe3O4,FeS FeS,2Fe3Cl2 2FeCl3,能否用铁制容器盛放浓硫酸？【提示】能。常温下铁与浓硫酸发生钝化，从而阻止反应进一步发生。但加热时能解除钝化。,(2)铁与水反应纯的铁在常温下与水不反应；不纯的铁(如生铁、钢)在常温下的水中易被腐蚀；在高温下铁跟水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气： 。还原剂： ；氧化剂： (3)铁与酸的反应铁与非氧化性酸发生置换反应生成 和 。铁与强氧化性酸反应生成H2O而不是H2。铁与浓H2SO4、浓HNO3常温下发生 。但加热则可以反应。
3、(4)铁与盐溶液的反应铁能从部分盐溶液中将金属离子还原为单质。如湿法冶铜 。,3Fe4H2O(g) Fe3O44H2,Fe,H2O,Fe2,H2,钝化,FeCuSO4=FeSO4Cu,能否用铁制容器盛放浓硫酸？【提示】能。常温下铁与浓硫酸发生钝化，从而阻止反应进一步发生。但加热时能解除钝化。,2铜的化学性质在常见金属活动性顺序中铜位于分界点氢之后，汞之前，属于不活泼的金属，还原性较弱，但在一定条件下也能被强氧化剂氧化。(1)铜与部分非金属单质反应Cl2： 还原剂： ；氧化剂： O2： 还原剂： ；氧化剂：S： 还原剂： ；氧化剂：,Cu,Cl2,Cu,O2,Cu,S,CuCl2 CuCl2,2
4、CuO2 2CuO,2CuS Cu2S,(2)铜与酸的反应铜不能与非氧化性酸反应，如HCl、稀H2SO4等。但能与强氧化性酸反应。还原剂： ；氧化剂： 还原剂： ；氧化剂：,Cu,HNO3,Cu,HNO3,3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4H2O,Cu4HNO3(浓)=Cu(NO3)22NO22H2O,(3)铜与部分盐溶液反应还原剂： ；氧化剂：还原剂： ；氧化剂：3Fe3、Fe2、Cu2的氧化、还原性氧化性：还原性： 具有还原性,Cu,AgNO3,Cu,FeCl3,Fe3Cu2Fe2,Fe2,Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag,Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2,
5、三、铁及铜的化合物的应用铁的化合物的应用十分广泛。如氧化铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆；碱式氯化铁或碱式硫酸铁是优良的净水剂；磁性材料大多数是含铁的化合物；我国重点开发的透明氧化铁系列颜料，属于纳米级材料，具有 、 、 、 、 等优点。铁元素是维持生命不可缺少的微量元素，虽然人体中铁元素的量只有 ，但铁元素在人体中却发挥着重大的作用。人体内的铁元素大部分存在于 内，起着运输氧气、二氧化碳的作用，铁的化合物还在人体内的氧化还原反应中起传递电子的作用。人体如果缺铁，则会引起贫血等疾病。,无毒,无味,高吸附性,高透明度,高着色力,血红蛋白,35g,铁的不同价态间的相互转化，在生活、生产和科
6、学研究中有着广泛的应用。如在配制Fe2的溶液时，常常向Fe2的溶液中加入少量 ，使被氧气氧化形成的Fe3转化成Fe2： 2Fe3=3Fe2；为除去废水中的Fe2，常将废水中的Fe2氧化成Fe3，并通过调节溶液的pH使Fe3转化成Fe(OH)3沉淀：4Fe2O22H2O8OH=4Fe(OH)3；应用FeCl3溶液与铜的反应制作电路板：2Fe3 =2Fe2 。由于铜盐能杀死某些细菌，因此人们常用硫酸铜抑制游泳池水中藻类的生长，以保持池水的澄清透明。稀的硫酸铜溶液还可以用于杀灭鱼体上的寄生虫，治疗鱼类皮肤病和鳃病等。用做杀虫剂的波尔多液为 和 的混合溶液。,铁粉,Fe,Cu,Cu2,CuSO4,Ca
7、(OH)2,一、铁及其化合物的性质,为什么在实验室配制的FeSO4溶液中常加入少量铁粉？学生交流【提示】因为Fe2很容易被空气中的O2氧化为Fe3；而Fe能将Fe3还原，加入少量铁粉是防止Fe2被氧化。,鉴别Fe2时，不能先加氯水，后加KSCN溶液，为什么？师生互动【提示】如果先加氯水，氯水能将Fe2氧化。再加KSCN溶液，则无法判断原来是Fe2还是Fe3。,在FeCl3溶液里加入铁粉，溶液逐渐变为浅绿色，写出有关反应的离子方程式。在FeCl2溶液里滴加氯水，溶液逐渐变为棕黄色，写出有关的离子方程式。学生交流【提示】2Fe3Fe=3Fe22Fe2Cl2=2Fe32Cl,制备Fe(OH)2时应注
8、意哪些问题？请设计不同实验方案制备能长期贮存的Fe(OH)2。学生自主探究【提示】为了防止Fe(OH)2被O2氧化，在制备Fe(OH)2时，一般从两个角度考虑，一是反应试剂，二是反应环境。反应试剂取用最新配制的FeSO4溶液；NaOH溶液加热煮沸并冷却后使用，以驱除溶液中溶解的O2。反应环境,方法1：装置如右图所示。在试管中加入适量的5%FeSO4溶液，并覆盖一层苯，再用长滴管注入不含O2的1 molL1NaOH溶液。由于苯的液封作用，防止了生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀。,方法2：装置如下图所示。实验时，先打开弹簧夹K，再将分液漏斗的旋塞打开，使稀硫
9、酸与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭K，使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去广口瓶上的橡皮塞，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。,已知A为常见的金属单质，根据下图所示的关系：,(1)确定A、B、C、D、E、F的化学式：A为_，B为_，C为_，D为_，E为_，F为_。(2)写出的化学方程式，、的离子方程式_。,【思路指引】铁元素及其化合物的推断题的解题关键：一是寻找特征反应及特征现象，二是正确运用“铁三角”的转化关系，三是注意与其他金属及其化合物知识的综合。化学框图题综合性强，难度大，解题时常由于知
10、识的综合性不够，找不到“突破口”而无法下手。,【解析】本题考查同学们对铁及其化合物的综合应用能力，同时考查同学们的分析判断与逻辑推理能力。从最初条件看，框图很模糊，不能直接得出结论，但找到“突破口”“红褐色固体F”，就可迅速得出F是Fe(OH)3。从而得出A为Fe，“黑色晶体”B为Fe3O4，继而推出C为FeCl2，D为FeCl3，E为Fe(OH)2。反应：Fe2HCl=FeCl2H2反应：2Fe3Cl22FeCl3反应：Fe3O48HCl=FeCl22FeCl34H2O反应：2FeCl2Cl2=2FeCl3反应：Fe2FeCl3=3FeCl2反应：FeCl22NaOH=Fe(OH)22NaC
11、l反应：FeCl33NaOH=Fe(OH)33NaCl反应：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,【答案】(1)FeFe3O4FeCl2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)3(2)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,2Fe2Cl2=2Fe32Cl，Fe2Fe3=3Fe2,1如图，当容器A中的反应开始后，若分别进行下列操作，请回答下列问题：(1)若弹簧夹C打开，B容器中会有什么现象发生？_。(2)弹簧夹C关上一会儿，容器A中的反应还在进行时，B容器中有什么现象发生？_ 写出B容器中有关反应的化学方程式：_。(3)若先打开弹簧夹C一段时间，容器A中的反应在进行时，再关上弹簧夹
12、C一会儿，B容器中有什么现象发生？_,【解析】本题综合了Fe2+的性质及Fe(OH)2的制备实验操作问题，解答的关键要明确Fe(OH)2容易被氧化的特性，同时装置中H2的产生及H2流经的路程也是解题的题眼。,【答案】(1)容器B中的导管口有气泡冒出(2)容器A中溶液进入容器B，容器B中先有白色沉淀生成，沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色2NaOHFeSO4=Fe(OH)2Na2SO4，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)开始时容器B中的导管口有气泡冒出，弹簧夹关闭后容器A中溶液进入容器B，有白色沉淀生成,二、铜及其化合物的性质,能否用稀盐酸除去铜绿？为什么能用FeCl3溶液腐蚀
13、印刷电路铜板？师生互动【提示】能。铜与稀盐酸不反应。FeCl3溶液能与铜反应生成可溶性盐：Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2,铜离子能否使蛋白质变性？生产生活中有哪些有益的应用？学生交流【提示】能使蛋白质变性。生活生产中的应用：由于铜盐能杀死某些细菌，并能抑制藻类生长，因此游泳场馆常用硫酸铜作为池水消毒剂。稀的硫酸铜溶液还可用于杀灭鱼体上的寄生虫，治疗鱼类皮肤病和鳃病。用做杀虫剂的波尔多液为CuSO4和Ca(OH)2的混合溶液等。,某地污水中含有Zn2、Hg2、Fe3和Cu24种阳离子。甲、乙、丙三位同学设计的从该污水中回收金属铜的方案如下图所示：提示：Zn(OH)2溶于NaOH溶液,(
14、1)三种实验方案中能制得纯净铜的方案是_。(2)在能制得纯净铜的方案中，会导致环境污染的操作步骤是_，污染原因是_，改进方法是_。,【解析】(1)甲方案污水中加NaOH所得溶液中存在Cu2、Fe3、Hg2的氢氧化物，加热分解后得到Fe2O3、CuO、HgO，用H2还原后制得的Cu不纯净，且产生汞蒸气污染环境。乙方案加入过量铁粉所得残渣中会残留铁，直接加热，还原所制得的铜不纯。只有丙方案以上两个方面均考虑到了，制得的铜是纯净的，但丙方案中会产生汞蒸气，有毒，污染环境，应增加冷凝装置加以回收、利用。【答案】(1)丙(2)Hg挥发变成蒸气，Hg蒸发有毒加上冷凝装置，将气态Hg变成液态Hg而回收,2.
15、将铁粉、铜粉、FeCl3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，则容器中不可能有的离子是_；铜单质_(填“一定”或“可能”)存在。(2)若氯化铜有剩余，则容器中还可能有的离子为_；铜单质_(填“一定”或“可能”)存在。(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有的单质是_，Fe2_(填“一定”或可能”)存在。,【解析】,【答案】(1)Fe3+、Cu2+一定(2)Fe3+可能(3)Fe、Cu一定,一、Fe3和Fe2检验方法的实验探究 1检验Fe3、Fe2的实验,2.Fe3、Fe2的鉴别方法,(1)
16、首先检验溶液中是否有Fe3，可用KSCN溶液。(2)加入氧化剂，验证溶液中含有Fe2，但要注意加入的氧化剂不能对观察现象产生干扰。,二、不同价态铁元素的转化,Fe、Fe2、Fe3之间的“三角”转化(氧化还原反应)Fe的化合价为0，是最低价态，单质铁只表现还原性，Fe2中铁的化合价为2价，处于中间价态，Fe2既有氧化性，又有还原性，Fe3中铁的化合价为3价，为最高价态，Fe3只具有氧化性。,(1)Fe Fe2：铁与氧化性较弱的非金属单质(如S)、非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)、不活泼金属的盐溶液(如CuSO4、AgNO3)反应，都能实现这种转化。另外还有2Fe3Fe=3Fe2。(2)Fe Fe3：
17、铁与强氧化剂(如氯气、硝酸)在一定条件下会实现这种转化。(3)Fe2 Fe3：亚铁盐与强氧化剂(如氯气)反应。2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(4)Fe3 Fe2铁盐溶液与较强还原剂(如Fe、Zn、Cu等金属或NaI、Na2S等还原性化合物)反应。2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(5)Fe2 Fe：比较活泼的金属(如Zn、Al)能从亚铁盐溶液中置换出来。(6)Fe3 Fe：铁盐溶液与足量活泼金属(K、Ca、Na除外)反应：2FeCl33Zn=2Fe3ZnCl2。,1下列溶液有时会显黄色，其中是由于久置时被氧化而 变色的是()A硫酸亚铁溶液B碘化钾溶液C工业盐酸 D浓硝酸【解析】Fe2、I具有较强
18、的还原性，易被氧化。【答案】AB,2将Na2O2投入FeCl2溶液中，可观察到的现象是() A生成白色沉淀 B生成红褐色沉淀 C有气泡产生 D无变化【解析】该题考查Na2O2和亚铁盐的性质，注意弄清反应原理。 本题涉及的反应： 2Na2O22H2O=4NaOHO2、Fe22OH=Fe(OH)2、 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。【答案】BC,3A、B、C是中学化学中常见的单质，常温下甲、乙两种化合物分别是 黑色固体和无色液体，这些化合物和单质之间有如下所示关系。,据此判断：(1)元素A有可变化合价，则单质A是_，化合物甲是_。(2)写出反应的化学方程式。,【解析】本题中突破口乙是无色液体和A有可变化合价，A具有可变化合价符合Fe的特征，因此可假设A为铁元素，点燃条件下与O2反应可生成黑色Fe3O4，与无色液体H2O在高温下也能生成黑色Fe3O4，同时生成H2，而Fe3O4在高温下能被H2还原得到Fe和H2O与题意相符。【答案】(1)FeFe3O4 (2)3Fe2O2 Fe3O4； 3Fe4H2O(气) Fe3O44H2； Fe3O44H2 3Fe4H2O,
