1、专题3 从矿物到基础材料 第二单元 铁、铜的获取及应用 目标与素养：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。(宏观辨识与微观探析)2.了解铁、铜的主要性质及应用。(宏观辨识与微观探析)3.理解 Fe、Fe2、Fe3的相互转化及应用。(宏观辨识与微观探析)4.掌握 Fe2、Fe3、Cu2的检验方法。(科学探究与创新意识)自 主 预 习 探 新 知 一、从自然界获取铁和铜1铁、铜在自然界中的存在存在金属 自然界中的存在形态常见矿石及主要成分 铁主要以态形式存在铁单质只存在于陨铁中磁铁矿：赤铁矿：铜主要以态形式存在少量单质黄铜矿：孔雀石：化合化合CuCO3Cu(OH)2Fe3O
2、4Fe2O3CuFeS22.铁和铜的冶炼(1)铁的冶炼原理：高温下用还原剂将 。设备：，如图所示。原料：和 。石灰石化合态的铁还原为游离态的铁炼铁高炉铁矿石、焦炭、空气冶炼过程。微点拨高炉炼铁中各原料的作用：铁矿石铁的来源；焦炭和空气提供热量和还原剂 CO；石灰石形成炉渣除去 SiO2。(2)铜的冶炼工业主要采用高温冶炼 (CuFeS2)的方法获得铜。生物炼铜法利用某种能 的细菌，这种细菌能利用空气中的 氧化硫化铜矿石，把不溶性的硫化铜转化为 的铜盐。可溶性黄铜矿耐受铜盐毒性氧气二、铁、铜及其化合物的应用1铁及其化合物的性质和应用(1)铁的物理性质 ，有金属光泽，可被 吸引，是 的良导体。电和
3、热银白色磁铁(2)铁的化学性质 微点拨Fe 和 Cl2 反应生成 FeCl3、Fe 和 S 反应生成 FeS，反应产物与Fe 和 Cl2(或 S)的用量无关。(3)Fe3的检验试剂为 。操作现象：加入 ，溶液变成 色。反应离子方程式：Fe33SCN=Fe(SCN)3血红硫氰化钾(KSCN)溶液KSCN溶液(4)Fe2、Fe3的相互转化实验操作实验现象有关离子方程式 加入铁粉，溶液由 色变成 色，加入 KSCN溶液后溶液 2Fe3Fe=3Fe2溶液由 色变成 色，加入 KSCN 溶液后溶液 2Fe3 Cu=2Fe2 Cu2棕黄浅绿不变色棕黄蓝没有变化加入 KSCN，溶液 ，加入氯水后，溶液变为
4、2Fe2 Cl2=2Fe3 2ClFe33SCN=Fe(SCN)3血红色无变化2铜及其化合物的性质和应用(1)铜的物理性质 色固体，具有良好的 性和延展性。导电、导热紫红(2)铜的化学性质 微点拨Cu 和 Cl2 反应生成 CuCl2，Cu 和 S 反应生成 Cu2S，反应产物与 Cu 和 Cl2(或 S)的用量也无关。Cu 在潮湿空气中形成“铜绿”的反应：2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3。(3)常见铜的化合物CuO为色，与 盐 酸 反 应 的 离 子 方 程 式 为_。Cu2(OH)2CO3 为碱式盐，为色。CuSO4 为色粉末，遇水形成色晶体(写化学式)。(4)铜及其化合物的
5、应用单质铜可以制导线、水管、电器仪表等。铜盐可以杀菌。游泳场馆常用作池水消毒剂。CuO2H=Cu2H2O黑绿白蓝CuSO45H2OCuSO41判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)高炉炼铁用于还原氧化铁的还原剂是焦炭()(2)炼铁时，加入石灰石的作用是促进氧化铁的还原()(3)我国最先应用的金属是铜()(4)用于电气工业的纯铜是由黄铜矿冶炼直接得到的()2下列离子方程式正确的是()A将氨水滴入 FeCl3 溶液中：Fe33OH=Fe(OH)3 B氧化铁与盐酸反应：Fe2O36H=2Fe33H2OC向 FeCl3 溶液中加入铁粉：FeFe3=2Fe2D向氯化亚铁溶液中通入 Cl2：Fe2C
6、l2=Fe32ClB A 项，在书写离子方程式时，弱电解质 NH3H2O 不能拆写成离子的形式；C 项，离子方程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的离子方程式应为 Fe2Fe3=3Fe2；D 项，只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为 2Fe2 Cl2=2Fe32Cl。3铁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：(1)写出磁铁矿主要成分的化学式：_。(2)写出焦炭在高炉中所参与反应的两个化学方程式：_。(3)写 出 CaCO3 所 参 与 有 关
7、反 应 的 两 个 化 学 方 程 式：_。解析 赤铁矿主要成分为 Fe2O3，磁铁矿主要成分为 Fe3O4，铁元素在这两种矿石中均以化合态形式存在。高炉炼铁就是用还原剂将铁矿石中的 Fe 还原出来的过程。答案(1)Fe3O4(2)CO2=高温 CO2，CO2C=高温 2CO(3)CaCO3=高温 CaOCO2，CaOSiO2=高温 CaSiO3核 心 突 破 攻 重 难 金属冶炼的一般方法金属的冶炼方法与金属活动性的关系 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)。例如：MgCl2(熔融)=通电 MgCl2，2NaCl(熔融)=通电 2NaCl2，2A
8、l2O3(熔融)=通电 4Al3O2。2高温还原法：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。例如：2AlCr2O3=高温 2CrAl2O3。3热分解法：适合冶炼金属活动性较差的金属。例如：2Ag2O=4AgO2，2HgO=2HgO2。4湿法冶金：利用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。例如：CuSO4Fe=CuFeSO4。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，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
9、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A A 项，关于金属冶炼的本质和方法的叙述是正确的；B 项，湿法炼铜是用铁置换出铜；C 项，炼铁中加入石灰石是为了除去二氧化硅杂质；D 项，工业上用电解熔融氧化铝的方法生产铝。1冶炼金属一般有下列四种方法：焦炭法；水煤气法(或 H2或 CO)；活泼金属置换法；电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有()火烧孔雀石炼铜，()湿法炼铜，现代有()铝热法炼铬，()从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A()用 B()用C()用D()用B 由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成
10、金属 原 子 的 能 力 也 就 不 同，因 此 必 须 采 用 不 同 的 冶 炼 方 法。()()()()发生的反应分别是()Cu2(OH)2CO3=高温 2CuOCO2H2O，C2CuO=2CuCO2，适用于。()FeCuSO4=FeSO4Cu，适用于。()2AlCr2O3=高温 Al2O32Cr，适用于。()先从光卤石中提取 MgCl2，再电解熔融 MgCl2，MgCl2=通电MgCl2，适用于。铁三角及 Fe2、Fe3的检验1.Fe2、Fe3、Fe 之间的相互转化关系(1)Fe 只具有还原性。可被弱氧化剂(H、S、I2、Cu2、Fe3等)氧化成 Fe2，被强氧化剂(Cl2、Br2、O
11、2、HNO3 等)氧化成 Fe3。(2)Fe2既有氧化性又有还原性。可被强氧化剂Cl2、O2、Br2、H2O2、HNO3、浓硫酸、KMnO4(H)等氧化为 Fe3；可被还原剂(Al、Zn、CO、C 等)还原为 Fe。(3)Fe3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。2Fe2、Fe3的检验方法(1)Fe3检验：取少量溶液于试管中，滴加 KSCN 溶液，溶液变成血红色。(2)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。(3)含 Fe2和 Fe3的溶液中检验 Fe2，取少量溶
12、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。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_。(2)若氯化铜有剩余，则容器中可能有_。(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有_，可能有_。解析 本题属于物质共存问题。解答时应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。本题涉及的反应有 Fe2Fe
13、Cl3=3FeCl2 FeCuCl2=CuFeCl2 Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有 Fe3、Cu2，因为它们能发生上述反应。(2)若 CuCl2 有剩余，则容器中不可能有 Fe，可能有 Fe2、Fe3或 Fe2、Cu。(3)若 FeCl3 和 CuCl2 均有剩余，则容器中不可能有 Fe、Cu，可能有 Fe2。答案(1)Fe3、Cu2(2)Fe2、Fe3或 Fe2、Cu(3)Fe、Cu Fe22下列离子的检测方法合理的是()A向某溶液中滴入 KSCN 溶液，溶液呈血红色，说明原溶液中不含有 Fe2B向某溶液中通入 Cl2，然后再加入 KSCN 溶
14、液，溶液变血红色，说明原溶液中含有 Fe2C向某溶液中加入 NaOH 溶液，得到红褐色沉淀，说明原溶液中含有 Fe3D向某溶液中加入 NaOH 溶液得到白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有 Fe2，不含有 Mg2C A 项，加入 KSCN 溶液后溶液呈血红色，说明原溶液中含有 Fe3，但不能说明是否含有 Fe2；B 项，通入 Cl2 后再加入 KSCN溶液，溶液变血红色，说明所得的溶液中含有 Fe3，而原溶液中是否含有 Fe2无法判断；D 项，当溶液中含有 Fe2和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时，同样会出现上述现象，因为 Fe(OH)2 转变成 Fe(OH)3 时，红褐
15、色很容易掩盖其他的白色沉淀。当 堂 达 标 提 素 养 1从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后主要取决于()A金属的导电性强弱B金属在地壳中的含量多少C金属的化合价高低D金属的活动性强弱D 由于人类掌握科学知识的局限性，越活泼的金属越难以冶炼，故发现年代越晚。2下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是()A2HgO=2HgO2B4Al3MnO2=高温 3Mn2Al2O3C2MgO=通电 2MgO2D4COFe3O4=高温 3Fe4CO2C 工业冶炼金属镁用电解 MgCl2(熔融)而不用 MgO，因为MgO 熔点
16、太高。3证明某溶液中只含有 Fe2而不含有 Fe3的实验方法是()A先滴加氯水，再滴加 KSCN 溶液后显红色B只需滴加 KSCN 溶液C先滴加 KSCN 溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色D滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色C 先加 KSCN 不显红色证明无 Fe3，再加氯水，出现红色，说明产生 Fe3，原溶液中有 Fe2。4下列关于金属性质的叙述中，正确的是()AFe 与氯气或盐酸反应的共同产物是 FeCl2BFe 与氧气或水蒸气反应的共同产物是 Fe3O4C将铁片放入 CuCl2 溶液，反应后溶液质量增加D铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化铁B Fe 和氯气反应的产物是 FeCl3；铁片放入 C
17、uCl2 溶液中发生反应 FeCuCl2=FeCl2Cu，溶液质量减少；铁在硫蒸气中燃烧生成硫化亚铁。5已知 Al、Cu、Hg 三种金属分别用如下方法冶炼：2Al2O3(熔融)=通电 4Al3O2 H2CuO=CuH2O2HgO=2HgO2(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
18、常活泼的金属一般采用电解法冶炼(如 K、Ca、Na、Mg、Al 等)，中等活泼的金属一般用热还原法冶炼(如 Zn、Fe、Sn、Pb、Cu 等)，不活泼的金属一般用热分解法冶炼(如 Hg 等)。(2)Ca 是非常活泼的金属，工业上用电解熔融 CaCl2 的方法冶炼。(3)金属铝和 MnO2 发生置换反应生成单质锰和氧化铝。答案(1)非常活泼的金属一般采用电解法冶炼，中等活泼的金属一般采用热还原法冶炼，不活泼的金属一般采用热分解法冶炼(2)CaCl2(熔融)=通电 CaCl2(3)4Al3MnO2=高温 2Al2O33Mn点击右图进入 课 时 分 层 作 业 Thank you for watching!