鐵、銅及其化合物的應(yīng)用

1、第二單元　鐵、銅的獲取及應(yīng)用,第二課時(shí)　鐵、銅及其化合物的應(yīng)用,1．了解鐵、銅的物理性質(zhì)，掌握其化學(xué)性質(zhì)。2．了解鐵、銅的化合物及其相互轉(zhuǎn)化。3．體會(huì)鐵、銅的重要用途。4．增強(qiáng)對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)的分析應(yīng)用能力。,一、鐵、銅的物理性質(zhì)鐵是一種有金屬光澤的 金屬，質(zhì)軟，有良好的 、 、 。鐵屬于重金屬、黑色金屬、常見金屬。鐵

2、能被磁鐵吸引。銅是一種有金屬光澤的 色金屬，有良好的 、 (僅次于銀，可用于制電纜)，良好的延展性。粉末為紫紅色。銅屬于重金屬、有色金屬、常見金屬。,銀白色,導(dǎo)熱性,導(dǎo)電性,延展性,紫紅,導(dǎo)電,導(dǎo)熱性,二、鐵、銅的化學(xué)性質(zhì)1．鐵的化學(xué)性質(zhì)在常見金屬活動(dòng)性順序中鐵位于分界 點(diǎn)氫之前的鋅和錫之間，是一種較為活潑的金屬，能與多種非金屬單質(zhì)及水、酸、部分鹽溶液反應(yīng)，反應(yīng)中

3、鐵被氧化。,(1)鐵與非金屬單質(zhì)反應(yīng),3Fe＋2O2 Fe3O4,Fe＋S FeS,2Fe＋3Cl2 2FeCl3,能否用鐵制容器盛放濃硫酸？【提示】　能。常溫下鐵與濃硫酸發(fā)生鈍化，從而阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生。但加熱時(shí)能解除鈍化。,(2)鐵與水反應(yīng)純的鐵在常溫下與水不反應(yīng)；不純的鐵(如生鐵、鋼)在常溫下的水中易被腐蝕；在高溫下鐵跟水蒸氣反應(yīng)生成四氧化三鐵和氫氣：

4、 。還原劑： ；氧化劑： (3)鐵與酸的反應(yīng)鐵與非氧化性酸發(fā)生置換反應(yīng)生成 和 。鐵與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)生成H2O而不是H2。鐵與濃H2SO4、濃HNO3常溫下發(fā)生 。但加熱則可以反應(yīng)。(4)鐵與鹽溶液的反應(yīng)鐵能從部分鹽溶液中將金屬離子還

5、原為單質(zhì)。如濕法冶銅 。,3Fe＋4H2O(g) Fe3O4＋4H2,Fe,H2O,Fe2＋,H2,鈍化,Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu,能否用鐵制容器盛放濃硫酸？【提示】　能。常溫下鐵與濃硫酸發(fā)生鈍化，從而阻止反應(yīng)進(jìn)一步發(fā)生。但加熱時(shí)能解除鈍化。,2．銅的化學(xué)性質(zhì)在常見金屬活動(dòng)性順序中

6、銅位于分界點(diǎn)氫之后，汞之前，屬于不活潑的金屬，還原性較弱，但在一定條件下也能被強(qiáng)氧化劑氧化。(1)銅與部分非金屬單質(zhì)反應(yīng)Cl2： 　還原劑： ；氧化劑： O2： 　還原劑： ；氧化劑：S： 　還原劑：

7、 ；氧化劑：,Cu,Cl2,Cu,O2,Cu,S,Cu＋Cl2 CuCl2,2Cu＋O2 2CuO,2Cu＋S Cu2S,(2)銅與酸的反應(yīng)銅不能與非氧化性酸反應(yīng)，如HCl、稀H2SO4等。但能與強(qiáng)氧化性酸反應(yīng)。還原劑： ；氧化劑： 還原劑： ；氧化劑：,Cu,HNO3,Cu,HNO3

8、,3Cu＋8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O,Cu＋4HNO3(濃)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O,(3)銅與部分鹽溶液反應(yīng)還原劑： ；氧化劑：還原劑： ；氧化劑：3．Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋的氧化、還原性氧化性：還原性： 具有還原性,Cu,AgNO3,Cu,FeCl3,Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋,Fe2＋,Cu＋2AgNO

9、3===Cu(NO3)2＋2Ag,Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2,三、鐵及銅的化合物的應(yīng)用鐵的化合物的應(yīng)用十分廣泛。如氧化鐵紅顏料跟某些油料混合，可以制成防銹油漆；堿式氯化鐵或堿式硫酸鐵是優(yōu)良的凈水劑；磁性材料大多數(shù)是含鐵的化合物；我國重點(diǎn)開發(fā)的透明氧化鐵系列顏料，屬于納米級(jí)材料，具有 、 、 、 、

10、 等優(yōu)點(diǎn)。鐵元素是維持生命不可缺少的微量元素，雖然人體中鐵元素的量只有 ，但鐵元素在人體中卻發(fā)揮著重大的作用。人體內(nèi)的鐵元素大部分存在于 內(nèi)，起著運(yùn)輸氧氣、二氧化碳的作用，鐵的化合物還在人體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)中起傳遞電子的作用。人體如果缺鐵，則會(huì)引起貧血等疾病。,無毒,無味,高吸附性,高透明度,高著色力,血紅蛋白,3～5g,鐵的不同價(jià)態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化，在生活

11、、生產(chǎn)和科學(xué)研究中有著廣泛的應(yīng)用。如在配制Fe2＋的溶液時(shí)，常常向Fe2＋的溶液中加入少量 ，使被氧氣氧化形成的Fe3＋轉(zhuǎn)化成Fe2＋： ＋2Fe3＋===3Fe2＋；為除去廢水中的Fe2＋，常將廢水中的Fe2＋氧化成Fe3＋，并通過調(diào)節(jié)溶液的pH使Fe3＋轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀：4Fe2＋＋O2＋2H2O＋8OH－===4Fe(OH)3↓；應(yīng)用FeCl3溶液與銅的反應(yīng)制作電路板：2Fe3＋＋

12、===2Fe2＋＋ 。由于銅鹽能殺死某些細(xì)菌，因此人們常用硫酸銅抑制游泳池水中藻類的生長，以保持池水的澄清透明。稀的硫酸銅溶液還可以用于殺滅魚體上的寄生蟲，治療魚類皮膚病和鰓病等。用做殺蟲劑的波爾多液為 和 的混合溶液。,鐵粉,Fe,Cu,Cu2＋,CuSO4,Ca(OH)2,一、鐵及其化合物的性質(zhì),為什么在實(shí)驗(yàn)室配制的FeSO4溶液中常加入少量

13、鐵粉？[學(xué)生交流]【提示】　因?yàn)镕e2＋很容易被空氣中的O2氧化為Fe3＋；而Fe能將Fe3＋還原，加入少量鐵粉是防止Fe2＋被氧化。,鑒別Fe2＋時(shí)，不能先加氯水，后加KSCN溶液，為什么？[師生互動(dòng)]【提示】　如果先加氯水，氯水能將Fe2＋氧化。再加KSCN溶液，則無法判斷原來是Fe2＋還是Fe3＋。,①在FeCl3溶液里加入鐵粉，溶液逐漸變?yōu)闇\綠色，寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式。②在FeCl2溶液里滴加氯水，溶液逐漸變?yōu)樽攸S

14、色，寫出有關(guān)的離子方程式。[學(xué)生交流]【提示】?、?Fe3＋＋Fe===3Fe2＋②2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－,制備Fe(OH)2時(shí)應(yīng)注意哪些問題？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)不同實(shí)驗(yàn)方案制備能長期貯存的Fe(OH)2。[學(xué)生自主探究]【提示】　為了防止Fe(OH)2被O2氧化，在制備Fe(OH)2時(shí)，一般從兩個(gè)角度考慮，一是反應(yīng)試劑，二是反應(yīng)環(huán)境。①反應(yīng)試劑取用最新配制的FeSO4溶液；NaOH溶液加熱煮沸并冷卻后使用，以驅(qū)

15、除溶液中溶解的O2。②反應(yīng)環(huán)境,方法1：裝置如右圖所示。在試管中加入適量的5%FeSO4溶液，并覆蓋一層苯，再用長滴管注入不含O2的1 mol·L－1NaOH溶液。由于苯的液封作用，防止了生成的Fe(OH)2被氧化，因而可較長時(shí)間觀察到白色的Fe(OH)2沉淀。,方法2：裝置如下圖所示。實(shí)驗(yàn)時(shí)，先打開彈簧夾K，再將分液漏斗的旋塞打開，使稀硫酸與鐵粉作用，用產(chǎn)生的H2排出裝置中的空氣；然后關(guān)閉K，使生成的H2將試管中的FeSO

16、4溶液壓入NaOH溶液中，則可較長時(shí)間觀察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去廣口瓶上的橡皮塞，則白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。,已知A為常見的金屬單質(zhì)，根據(jù)下圖所示的關(guān)系：,(1)確定A、B、C、D、E、F的化學(xué)式：A為________，B為________，C為________，D為________，E為________，F(xiàn)為________。(2)寫出⑧的化學(xué)方程式，④、⑤的離子方程式________________

17、__________________________________________________________________________________________。,【思路指引】　鐵元素及其化合物的推斷題的解題關(guān)鍵：一是尋找特征反應(yīng)及特征現(xiàn)象，二是正確運(yùn)用“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系，三是注意與其他金屬及其化合物知識(shí)的綜合?；瘜W(xué)框圖題綜合性強(qiáng)，難度大，解題時(shí)常由于知識(shí)的綜合性不夠，找不到“突破口”而無法下手。,【解析】　本題

18、考查同學(xué)們對(duì)鐵及其化合物的綜合應(yīng)用能力，同時(shí)考查同學(xué)們的分析判斷與邏輯推理能力。從最初條件看，框圖很模糊，不能直接得出結(jié)論，但找到“突破口”——“紅褐色固體F”，就可迅速得出F是Fe(OH)3。從而得出A為Fe，“黑色晶體”B為Fe3O4，繼而推出C為FeCl2，D為FeCl3，E為Fe(OH)2。反應(yīng)①：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑反應(yīng)②：2Fe＋3Cl22FeCl3反應(yīng)③：Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2Fe

19、Cl3＋4H2O反應(yīng)④：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3反應(yīng)⑤：Fe＋2FeCl3===3FeCl2反應(yīng)⑥：FeCl2＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋2NaCl反應(yīng)⑦：FeCl3＋3NaOH===Fe(OH)3↓＋3NaCl反應(yīng)⑧：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,【答案】　(1)Fe　Fe3O4　FeCl2　FeCl3　Fe(OH)2　Fe(OH)3(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O==

20、=4Fe(OH)3,2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，F(xiàn)e＋2Fe3＋===3Fe2＋,1．如圖，當(dāng)容器A中的反應(yīng)開始后，若分別進(jìn)行下列操作，請(qǐng)回答下列問題：(1)若彈簧夾C打開，B容器中會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生？__________________________。(2)彈簧夾C關(guān)上一會(huì)兒，容器A中的反應(yīng)還在進(jìn)行時(shí)，B容器中有什么現(xiàn)象發(fā)生？________________________________________

21、_____________ 寫出B容器中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________________。(3)若先打開彈簧夾C一段時(shí)間，容器A中的反應(yīng)在進(jìn)行時(shí)，再關(guān)上彈簧夾C一會(huì)兒，B容器中有什么現(xiàn)象發(fā)生？_______________________________________________,【解析】　本題綜合了Fe2+的性質(zhì)及Fe(OH)2的制備實(shí)驗(yàn)操作問題，解

22、答的關(guān)鍵要明確Fe(OH)2容易被氧化的特性，同時(shí)裝置中H2的產(chǎn)生及H2流經(jīng)的路程也是解題的題眼。,【答案】　(1)容器B中的導(dǎo)管口有氣泡冒出(2)容器A中溶液進(jìn)入容器B，容器B中先有白色沉淀生成，沉淀迅速變?yōu)榛揖G色，最后變成紅褐色2NaOH＋FeSO4===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(3)開始時(shí)容器B中的導(dǎo)管口有氣泡冒出，彈簧夾關(guān)閉后容器A中溶液進(jìn)入容器B，有白色沉淀

23、生成,二、銅及其化合物的性質(zhì),①能否用稀鹽酸除去銅綠？②為什么能用FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板？[師生互動(dòng)]【提示】?、倌?。銅與稀鹽酸不反應(yīng)。②FeCl3溶液能與銅反應(yīng)生成可溶性鹽：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2,銅離子能否使蛋白質(zhì)變性？生產(chǎn)生活中有哪些有益的應(yīng)用？[學(xué)生交流]【提示】　能使蛋白質(zhì)變性。生活生產(chǎn)中的應(yīng)用：由于銅鹽能殺死某些細(xì)菌，并能抑制藻類生長，因此游泳場(chǎng)館常用硫酸銅作為池水消毒劑。稀的

24、硫酸銅溶液還可用于殺滅魚體上的寄生蟲，治療魚類皮膚病和鰓病。用做殺蟲劑的波爾多液為CuSO4和Ca(OH)2的混合溶液等。,某地污水中含有Zn2＋、Hg2＋、Fe3＋和Cu2＋4種陽離子。甲、乙、丙三位同學(xué)設(shè)計(jì)的從該污水中回收金屬銅的方案如下圖所示：[提示：Zn(OH)2溶于NaOH溶液],(1)三種實(shí)驗(yàn)方案中能制得純凈銅的方案是________。(2)在能制得純凈銅的方案中，會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染的操作步驟是______，污染原因是____

25、____________________，改進(jìn)方法是________________________________________。,【解析】　(1)甲方案污水中加NaOH所得溶液中存在Cu2＋、Fe3＋、Hg2＋的氫氧化物，加熱分解后得到Fe2O3、CuO、HgO，用H2還原后制得的Cu不純凈，且產(chǎn)生汞蒸氣污染環(huán)境。乙方案加入過量鐵粉所得殘?jiān)袝?huì)殘留鐵，直接加熱，還原所制得的銅不純。只有丙方案以上兩個(gè)方面均考慮到了，制得的銅是

26、純凈的，但丙方案中會(huì)產(chǎn)生汞蒸氣，有毒，污染環(huán)境，應(yīng)增加冷凝裝置加以回收、利用?！敬鸢浮俊?1)丙　(2)③　Hg揮發(fā)變成蒸氣，Hg蒸發(fā)有毒　加上冷凝裝置，將氣態(tài)Hg變成液態(tài)Hg而回收,2.將鐵粉、銅粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反應(yīng)(假定容器不參與反應(yīng))。試判斷下列情況下，溶液中存在的金屬離子和金屬單質(zhì)。(1)若鐵粉有剩余，則容器中不可能有的離子是________；銅單質(zhì)________(填“一定”或“可能”)

27、存在。(2)若氯化銅有剩余，則容器中還可能有的離子為________；銅單質(zhì)________(填“一定”或“可能”)存在。(3)若氯化鐵和氯化銅都有剩余，則容器中不可能有的單質(zhì)是________，F(xiàn)e2＋________(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＋檢驗(yàn)方法的實(shí)驗(yàn)探究 1．檢驗(yàn)Fe3＋、Fe2＋的實(shí)

28、驗(yàn),2.Fe3＋、Fe2＋的鑒別方法,(1)首先檢驗(yàn)溶液中是否有Fe3＋，可用KSCN溶液。(2)加入氧化劑，驗(yàn)證溶液中含有Fe2＋，但要注意加入的氧化劑不能對(duì)觀察現(xiàn)象產(chǎn)生干擾。,二、不同價(jià)態(tài)鐵元素的轉(zhuǎn)化,Fe、Fe2＋、Fe3＋之間的“三角”轉(zhuǎn)化(氧化還原反應(yīng))Fe的化合價(jià)為0，是最低價(jià)態(tài)，單質(zhì)鐵只表現(xiàn)還原性，F(xiàn)e2＋中鐵的化合價(jià)為＋2價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)，F(xiàn)e2＋既有氧化性，又有還原性，F(xiàn)e3＋中鐵的化合價(jià)為＋3價(jià)，為最高價(jià)態(tài)，F(xiàn)e

29、3＋只具有氧化性。,(1)Fe Fe2＋：鐵與氧化性較弱的非金屬單質(zhì)(如S)、非氧化性酸(如鹽酸、稀硫酸)、不活潑金屬的鹽溶液(如CuSO4、AgNO3)反應(yīng)，都能實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化。另外還有2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。(2)Fe Fe3＋：鐵與強(qiáng)氧化劑(如氯氣、硝酸)在一定條件下會(huì)實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化。(3)Fe2＋ Fe3＋：亞鐵鹽與強(qiáng)氧化劑(如氯氣)反應(yīng)。2Fe2＋＋Cl2==

30、=2Fe3＋＋2Cl－。(4)Fe3＋ Fe2＋鐵鹽溶液與較強(qiáng)還原劑(如Fe、Zn、Cu等金屬或NaI、Na2S等還原性化合物)反應(yīng)。2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。(5)Fe2＋ Fe：比較活潑的金屬(如Zn、Al)能從亞鐵鹽溶液中置換出來。(6)Fe3＋ Fe：鐵鹽溶液與足量活潑金屬(K、Ca、Na除外)反應(yīng)：2FeCl3＋3Zn===2Fe＋3ZnCl2。,1．下列溶液有

31、時(shí)會(huì)顯黃色，其中是由于久置時(shí)被氧化而 變色的是(　　)A．硫酸亞鐵溶液　　　　　　　B．碘化鉀溶液C．工業(yè)鹽酸 D．濃硝酸【解析】　Fe2＋、I－具有較強(qiáng)的還原性，易被氧化?！敬鸢浮俊B,2．將Na2O2投入FeCl2溶液中，可觀察到的現(xiàn)象是(　　) A．生成白色沉淀 B．生成紅褐色沉淀

32、 C．有氣泡產(chǎn)生 D．無變化【解析】　該題考查Na2O2和亞鐵鹽的性質(zhì)，注意弄清反應(yīng)原理。 本題涉及的反應(yīng)： 2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑、Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓、 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3?！敬鸢浮俊C,3．A、B、C是中學(xué)化學(xué)中常見的單質(zhì)，常溫下甲、乙兩種化合物分別是

33、 黑色固體和無色液體，這些化合物和單質(zhì)之間有如下所示關(guān)系。,據(jù)此判斷：(1)元素A有可變化合價(jià)，則單質(zhì)A是________，化合物甲是________。(2)寫出反應(yīng)①②③的化學(xué)方程式。,【解析】　本題中突破口乙是無色液體和A有可變化合價(jià)，A具有可變化合價(jià)符合Fe的特征，因此可假設(shè)A為鐵元素，點(diǎn)燃條件下與O2反應(yīng)可生成黑色Fe3O4，與無色液體H2O在高溫下也能生成黑色Fe3O4，同時(shí)生成H2，而Fe3O4在高溫下能被H2還