1、章末复习课 专题9 以“铁的冶炼及其化合物性质”为例复习金属与人类文明 主题整合践行素养 主题目标 1.从宏观辨识与微观探析的角度复习金属的存在形式、冶炼方法及原理，掌握铁及其他常见金属的冶炼方法。2.采用科学探究的方法，将铁及其化合物知识系统化、网络化，掌握Fe3+、Fe2+的性质，体验自主实验探究过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。3.能结合金属及其化合物的性质提取证据，理解合金特性和化学性质，了解合金的分类、组成和用途。【知识体系建构】1.金属冶炼的步骤与方法(1)金属冶炼的一般步骤(2)金属冶炼的一般方法 2.铁及其重要化合物之间的转化关系 3.常见金属材料的性能及分类【主题互动探
2、究】人们最早利用的单质铁直接来自于自然界。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”。铁在生活中分布较广，占地壳含量的4.75%，仅次于氧、硅、铝，位居地壳含量第四位。纯铁用于制发电机和电动机的铁芯，铁及其化合物还用于制磁铁、药物、墨水、颜料、磨料等，是工业上所说的“黑色金属”之一(另外两种是铬和锰)。另外人体中也含有铁元素，+2价的亚铁离子是血红蛋白的重要组成成分，用于氧气的运输。(一)从宏观辨识与微观探析的角度研究铁及其化合物的性质(铁及其化合物的性质及相互转化)铁元素在自然界中大多数以化合态存在，可以形成多种化合物，这些化合物之间可以相互转化。铁及其化合物之间存在如下的转化
3、关系：(1)上述序号代表转化的化学方程式或离子方程式，请写出、的化学方程式及、的离子方程式。(2)铁原子在化学反应中易失去电子，生成Fe2+或Fe3+。某同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。请回答下列问题：分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 molL-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是什么？提示：防止Fe2+被氧化。铁和氯化铁反应生成氯化亚铁，在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是防止氯化亚铁被氧化。甲同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2+氧化。写出FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式。
4、提示：2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-。氯气具有氧化性能氧化氯化亚铁为氯化铁，反应的离子方程式为2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl-。乙同学认为甲同学的实验不够严谨，该同学在2 mL FeCl2溶液中先加入 0.5 mL煤油，再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水，溶液变红，煤油的作用是什么？提示：隔绝空气(排除氧气对实验的影响)。煤油不溶于水，密度比水小，可以隔绝空气，排除氧气对实验的影响。丙同学取10 mL 0.1 molL-1KI溶液，加入6 mL 0.1 molL-1FeCl3溶液混合。取2 mL此溶液于试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；写出发生反
5、应的离子方程式。提示：2Fe3+2I-=2Fe2+I2。CCl4层显紫色说明有单质碘生成，发生反应的离子方程式为2Fe3+2I-=2Fe2+I2。丁同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，写出发生反应的离子方程式。提示：H2O2+2Fe2+2H+=2Fe3+2H2O。向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，说明过氧化氢氧化亚铁离子为铁离子，反应的离子方程式为H2O2+2Fe2+2H+=2Fe3+2H2O。(3)金属的冶炼方法有很多，有加热法、热还原法、电解法、湿法冶金等。我国古代利用铁和硫酸铜溶液反应炼铜，属于什么冶炼方法？提
6、示：我国古代利用铁和硫酸铜溶液反应炼铜，反应为Fe+CuSO4=Cu+FeSO4，属于湿法冶金。铝热反应是铝与一些金属氧化物在高温下反应，属于什么冶炼方法？写出铝与四氧化三铁的反应方程式。提示：铝热反应是铝与一些金属氧化物在高温下反应，属于热还原法，铝和四氧化三铁高温反应生成铁和氧化铝，反应的化学方程式为 8Al+3Fe3O4 4Al2O3+9Fe。高温=(4)下图是某儿童微量元素体检报告单的部分数据：根据上表的数据，回答下列问题：该儿童什么元素含量偏低？提示：铁(或Fe)。从检测结果与参考范围看，该儿童Fe元素的含量比参考范围略低。报告单中“molL-1”是_(填“质量”“体积”或“浓度”)
7、的单位。提示：浓度。molL-1为浓度的单位。服用维生素C可使食物中的Fe3+转化为Fe2+。在这个过程中体现维生素C的氧化性还是还原性？提示：还原性。Fe3+转化为Fe2+，铁元素的化合价降低，发生还原反应，故维生素C体现还原性。缺铁性贫血患者应补充Fe2+。一些补铁剂以硫酸亚铁为主要成分，将硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣，推测糖衣的作用是什么？提示：防止Fe2+被氧化。糖衣可以防止硫酸亚铁与空气接触，起到防止Fe2+被氧化的作用。(二)金属的冶炼(氧化还原反应的表征)金属冶炼是把金属从化合态变为游离态的过程。冶金技术的出现，成为人类继烧陶之后运用化学手段来创造物质文明的又一辉煌成
8、就。冶金技术的发明把人类生活从野蛮时代推向了文明的殿堂，而人们对金属有所认识也是从这里开始的。根据所学金属冶炼的知识。简要回答下列问题。(1)已知Al、Cu、Hg三种金属分别用如下方法冶炼：2Al2O3(熔融)4Al+3O2 H2+CuO Cu+H2O 2HgO 2Hg+O2 通电=分析以上信息，总结出金属的冶炼方法与其金属性强弱之间的关系。提示：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、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)。
9、利用中的结论，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。提示：CaCl2(熔融)Ca+Cl2。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。提示：4Al+3MnO2 2Al2O3+3Mn。通电=高温=(2)下列有关金属的工业制法中哪些是错误的？a.制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的NaCl溶液 b.制铝：从铝土矿中获得氧化铝再得到氯化铝固体，电解熔融的氯化铝得到铝 c.制镁：用海水为原料，经一系列过程制得氧化镁固体，H2还原得镁 d.制铁：以铁矿石为原料，CO还原得铁 提示：分别电解熔融的NaCl、MgCl2、Al2
10、O3(和冰晶石)来制取Na、Mg、Al，a、b、c三项均错。(3)古代有火烧孔雀石炼铜(加入炭)和湿法炼铜(在溶液中加铁)，已知孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。下列哪种说法是错误的？a.火烧孔雀石炼铜发生的反应有Cu2(OH)2CO3 2CuO+CO2+H2O b.火烧孔雀石炼铜发生的反应有2CuO+C CO2+2Cu c.湿法炼铜发生的主要反应为Fe+Cu2+=Cu+Fe2+d.火烧孔雀石炼铜生成CuO与湿法炼铜的方法涉及的主要反应都是氧化还原反应 高温=高温=(4)合理、高效利用金属矿物，将其中的金属从其化合物中还原出来用于生 产和制造各种金属材料，这一过程在工业上称为金属的冶炼
11、。铝热法是冶炼金属的方法之一，写出铝热法炼铁(Fe2O3)的化学方程式。引发铝热反应的实验操作怎么进行？提示：铝热法是指用金属铝为还原剂还原金属氧化物的反应，其中以铝为还 原剂还原Fe2O3的化学方程式为 2Al+Fe2O3 Al2O3+2Fe，其中引发铝热反 应的实验操作是加少量KClO3，插上Mg条并将其点燃。高温=某些金属氧化物粉末和铝粉在一定条件下可以发生铝热反应。下列反应速率(v)和温度(T)的关系示意图中与铝热反应最接近的是哪一个？提示：铝热反应只有达到一定的温度才能引发，在这之前是不反应的，但只要反应发生了就会放出大量的热，使反应更加剧烈，反应速率增大极快，因此反应速率(v)和温
12、度(T)的关系示意图与铝热反应最接近的应是b。(三)依据合金与金属的不同性质，探究合金的性质用途(证据推理与模型认知)中国也是世界上最早研究和生产合金的国家之一，在商朝(距今3000多年前)青铜(铜锡合金)工艺就已非常发达；公元前6世纪左右(春秋晚期)已锻打(还进行过热处理)出锋利的剑。根据所学内容思考以下问题。(1)中国国产大型军用运输机运-20成功降落。标志着中国大型运输机首飞圆满成功。运-20根据结构和性能要求不同，使用的材料也不同，你认为下列材料中用于运-20制造，合理的是_(填序号)。A.利用纯铝制造运-20发动机 B.用镁铝合金制造运-20座椅 C.用氧化铝制造运-20电器线路的导
13、线 D.用普通钢制造运-20灭火器的外壳(2)合金是重要的金属材料。下列物品所使用的主要材料哪些属于合金？A.青花瓷瓶 B.橡胶充气艇 C.不锈钢锅 提示：选C。由两种或两种以上的金属或金属和非金属熔合而成的具有金属特性的物质是合金。只有不锈钢锅属于合金。生铁是常用的合金，生铁属于纯净物还是混合物？提示：生铁是合金属于混合物。(3)黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻画(如图所示)，纯铜片上留下明显的划痕，说明了什么？提示：黄铜是铜锌合金，将纯铜片和黄铜片互相刻画，纯铜片上留下明显的划痕，这说明黄铜硬度比纯铜大。应用实践提升素养 1.高炉炼铁生产中下列说法正确的是()A.还原氧化铁的还原剂是
14、焦炭 B.采用富氧空气可以得到纯铁 C.加石灰石的目的主要是除去过量碳 D.用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿【解析】选D。焦炭发生的反应：C+O2 CO2、CO2+C 2CO，其中CO将铁矿石中的铁还原成铁单质，A项错误；高炉炼铁得到的只是含碳量为2%4.5%的生铁，不会得到纯铁，B项错误；加入石灰石的目的是它在高温下分解成生石灰，继而再与SiO2反应生成CaSiO3炉渣，除去杂质SiO2，故C项错误。高温=点燃=2.A、B、C为3种单质(其中A为固体，B、C为气体)，将D的饱和溶液滴入沸水中继续煮沸，溶液呈红褐色，B、C反应的产物易溶于水得到无色溶液E。它们之间的转化关系如图，下列推断
15、正确的是()A.物质B是H2 B.物质C是Cl2 C.物质D是FeCl2 D.物质F是FeCl2 3.(双选)(2020无锡高一检测)在火星上工作的美国“勇气号”、“机遇号”探测车的一个重要任务就是收集有关Fe2O3及硫酸盐的信息，以证明火星上存在或曾经存在过水。以下叙述正确的是()A.铝热剂就是单指Fe2O3粉和铝粉的混合物 B.检验从火星上带回来的红色物质是否是Fe2O3的操作步骤为：样品粉碎加水溶解过滤向滤液中滴加KSCN溶液 C.分别还原a mol Fe2O3所需H2、Al、CO的物质的量之比为323 D.明矾属硫酸盐，含结晶水，是纯净物 4.为探究铁和铁的化合物的一些化学性质，某学生
16、实验小组设计了以下实验。(1)往A、B溶液中分别滴入几滴KSCN溶液，溶液的颜色A_，B_。(2)写出上述过程中有关反应的化学方程式：Fe2O3A _；AB _。(3)BC可看到的现象是 _。(4)将A的饱和溶液滴入沸水中并不断加热，可制得_胶体；当光束通过该胶体时，可看到一条光亮的“通路”，这种现象称为_效应。5.Al及Al的合金在生活生产中有着广泛的应用。(1)航母升降机可由铝合金制造。Al元素在周期表中的位置是_；Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜，其化学方程式为 _。(2)C919大飞机总装下线，标志着我国跻身飞机研制先进国家行列。机身蒙皮使用的是第三代铝锂合金材料。下列不属于铝锂合金性质的是_(填字母)。a.密度大 b.硬度大 c.抗腐蚀(3)用铝和金属氧化物反应制备金属单质是工业上较常用的方法。如：2Al+4BaO 3Ba+BaOAl2O3 常温下Al的金属性比Ba的金属性_(选填“强”“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是 _。a.高温时Al的活泼性大于Ba b.高温有利于BaO分解 c.高温时BaOAl2O3比Al2O3稳定 d.Ba的沸点比Al的低 高温=