高中化学苏教版必修一 专题3从矿物到基础材料32铁铜的获取及应用同步教1学案.docx

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高中化学苏教版必修一专题3从矿物到基础材料32铁铜的获取及应用同步教1学案

铁、铜的获取及应用第1课时　从自然界获取镁和铜

一、铁的获取

1．存在

（1）含量：

铁元素在地壳中的含量居第____位。

（2）形态：

主要以________形式存在，铁单质只有在______中存在。

2．铁的冶炼

（1）设备：

____________。

（2）原料：

________、________、__________、__________等。

（3）原理：

高温下，用__________把铁从铁矿石中还原出来。

（4）主要反应：

①还原剂的生成：

________________________，__________________。

②铁矿石的还原：

_______________________________________________________。

③炉渣的形成：

________________________________，____________。

（5）铁合金：

含C__________的为生铁，含C____________的为钢。

二、铜的获取

1．存在

（1）形态：

__________及少量单质。

（2）常见铜矿石主要成分：

黄铜矿__________、孔雀石__________________。

2．冶炼

（1）工业炼铜

黄铜矿

含Ag、Au、Fe、Zn等杂质的粗铜

精铜

（2）生物炼铜（矿堆浸铜法）

①原理：

CuS

____________

Cu

②特点：

成本低、污染小，反应条件简单等。

知识点1　从自然界获取铁和铜

1．下列铁的化合物中，铁的质量分数最高的是（　　）

A．FeS2B．FeOC．Fe2O3D．Fe3O4

2．冶炼金属有下列方法：

①焦炭法；②水煤气（或H2、CO）法；③活泼金属置换法；④电解法。

相应的冶炼法古代有（Ⅰ）火烧孔雀石，（Ⅱ）湿法炼铜；现代有（Ⅲ）铝热法炼铁，（Ⅳ）从氯化镁中炼镁。

以下对应冶炼方法中，错误的是（　　）

A．（Ⅰ）①B．（Ⅱ）②C．（Ⅲ）③D．（Ⅳ）④

3．下列关于铁的叙述，错误的是（　　）

A．纯净的铁是光亮的银白色金属

B．铁能被磁铁吸引，在磁场作用下，铁自身也能产生磁场

C．铁是地壳中含量最多的金属元素，所以分布在地壳中的铁有游离态也有化合态

D．纯铁的抗腐蚀能力强，在干燥空气中不易被氧化

知识点2　铁和铜的性质及应用

4．下列化合物中，不可由两种单质直接化合得到的是（　　）

A．Fe3O4B．FeCl2C．Al2O3D．CuCl2

5．下列金属中：

①铁；②镁；③锰；④钒；⑤铬，可用铝热法制备的是（　　）

A．①②④B．①②③⑤C．①③④⑤D．①②③④⑤

6．在化学反应中，铜元素可表现0、＋1、＋2价。

（1）在西汉古籍中曾有记载：

曾青得铁则化为铜[即曾青（CuSO4）与铁反应就生成铜]。

试写出该反应的化学方程式：

________________________________________________________________________。

（2）铜器表面有时生成铜绿[Cu2（OH）2CO3]，这层铜绿可用化学方法除去。

试写出除去铜绿而不损坏器物的反应的化学方程式：

_________________________________________。

（3）铜钱在币史上曾经是一种广泛流通的货币。

试从物理和化学性质分析为什么常用铜制造货币（铜熔点是1183.4°C，铁熔点是1534.8°C）。

练基础落实

1．我国古代的湿法冶金术是世界闻名的，我国在世界上最先应用湿法冶金术的金属是（　　）

A．FeB．CuC．AgD．Hg

2．在下列矿石中，其主要成分属于氧化物的是（　　）

A．菱铁矿B．黄铜矿

C．铝土矿D．黄铁矿

3．能解释“古代铁制品保存至今的很少”的理由是（　　）

A．铁元素在地壳中含量少

B．冶炼铁的原料少，且冶炼困难

C．铁易置换出其他金属

D．铁易生锈，且铁锈对铁制品无保护作用

4．炼铁的原料是（　　）

①焦炭；②生石灰；③石灰石；④空气；⑤铁矿石；⑥一氧化碳。

A．②④⑥B．①②④⑤C．①③④⑥D．①③④⑤

5．炼铁时，加入石灰石的作用是（　　）

A．石灰石能降低铁矿石的熔点

B．石灰石能改变生铁的性能

C．石灰石能促进氧化铁的还原

D．石灰石用于除去铁矿石中的二氧化硅

6．把生铁冶炼成碳素钢要解决的主要问题是（　　）

A．除去生铁中的各种杂质，把生铁提纯

B．适当降低生铁中的含碳量

C．用还原剂把铁的氧化物还原成铁

D．加入合金元素改善生铁性能

7．高炉炼铁用于还原氧化铁的还原剂是（　　）

A．一氧化碳B．焦炭

C．石灰石D．空气

8．下列说法错误的是（　　）

A．地壳中的铁都以化合物形式存在

B．生铁和钢都不能完全溶解在盐酸中

C．锯条上的烤蓝是一层致密的氧化摸

D．钢是由生铁炼制而成的，因而钢不会生锈

9．生铁和足量的稀盐酸充分反应后，总会有一些残渣剩余，残渣的成分主要是（　　）

A．铁B．氯化铁

C．氯化亚铁D．炭和一些杂质

练方法技巧

10．CO在高温下还原ag氧化铁，得到bg铁，则铁的相对原子质量是（　　）

A．24b/（a－b）B．48b/（a－b）

C．（a－b）/24bD．48b/（a－2b）

11．依据反应：

X＋C===2Y和Fe2O3＋3Y===2Fe＋3X，推断X和Y各表示（　　）

A．CO和CO2B．H2O和CO

C．CO2和COD．CO2和H2

练综合拓展

12．现有：

①磁铁矿（Fe3O4）；②黄铁矿（FeS2）；③赤铁矿（Fe2O3）。

请从多角度分析这三种矿石中______不适合用来炼铁。

原因是______________________________________。

13．在一定条件下可实现下图所示物质之间的转化。

请填写下列空白：

（1）孔雀石的主要成分是CuCO3·Cu（OH）2（碱式碳酸铜）受热易分解。

上图中的F是

__________。

（2）写出明矾溶液与过量NaOH溶液反应的离子方程式：

________________________________________________________________________。

（3）图中所得G和D皆为固体，混合后在高温下可发生反应的化学方程式：

_______

（4）每生成1molD，同时生成________molE。

14．将nmol木炭和1molFeO混合，隔绝空气加热。

（1）可能发生的反应有：

①FeO＋C===Fe＋CO↑

②2FeO＋C===2Fe＋CO2↑

③FeO＋CO===Fe＋CO2

④________________________________________________________________________

（2）若n＜

，充分反应后，反应器中的固体是________________________，气体产物是______________________。

（3）若n＞4，反应器中的固体物质是______________________，气体产物是___。

（4）若反应的气体产物是混合物，n的取值范围是____________。

（5）若反应的气体产物是混合物，且混合物中CO和CO2的物质的量相等，则n的值是__________________。

第二单元　铁、铜的获取及应用

第1课时　从自然界获取铁和铜

基础落实

一、

1．

（1）四　

（2）化合态　陨石

2．

（1）炼铁高炉　

（2）铁矿石　焦炭　空气　石灰石

（3）还原剂　（4）①C＋O2

CO2　CO2＋C

2CO　②Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2　③CaCO3

CaO＋CO2↑　CaO＋SiO2

CaSiO3

（5）2%～4.5%　0.03%～2%

二、

1．

（1）化合态　

（2）CuFeS2　CuCO3·Cu（OH）2

2．

（2）①CuSO4

对点训练

1．B　[将各种铁矿中铁元素的质量分数求出后比较。

]

2．B

3．C　[在地壳中含量最多的金属元素是铝，铁占第二位，主要以化合态形式存在，游离态只在陨石中存在。

]

4．B　[Fe与Cl2反应只生成FeCl3。

]

5．C　[Mg属于活泼金属，MgO不与Al反应。

]

6．

（1）Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4

（2）Cu2（OH）2CO3＋4HCl===CuCl2＋3H2O＋CO2↑

（3）铜化学性质稳定，不易被腐蚀，铜的熔点低，易铸造成型。

课后作业

1．B　2.C　3.D　4.D　5.D　6.B

7．A　[焦炭生成的CO可作还原剂将铁矿石还原成铁。

]

8．D

9．D　[生铁是铁炭合金，C不与盐酸反应，故剩下的固体是炭。

]

10．A

11．C　[炼铁反应：

Fe2O3＋3CO===2Fe＋3CO2知：

X为CO2，Y为CO，代入反应：

X＋C===2Y验证，CO2＋C===2CO，符合题意。

]

12．黄铁矿　黄铁矿中铁的质量分数最低，且冶炼过程中产生有害气体SO2

13．

（1）CO2

（2）Al3＋＋4OH－===AlO

＋2H2O

（3）2Al＋3CuO

Al2O3＋3Cu

（4）

14．

（1）④CO2＋C===2CO　

（2）Fe、FeO　CO2

（3）Fe、C　CO　（4）

＜n＜1　（5）

第2课时　铁、铜及其化合物的应用

一、铜、铁及其化合物的性质及应用

1．铁的性质

（1）物理性质：

________色有________光泽的固体，熔点____，具有良好的________性、________性、________性，可以被________吸引。

（2）化学性质：

①与非金属单质的反应（如Cl2、O2）：

________________________________、____________________________________。

②与稀盐酸、稀硫酸反应的离子方程式：

___________________________________。

③与某些盐的反应（如CuSO4溶液）：

_______________________________________。

④钝化：

常温下，铁、铝遇到浓HNO3、浓H2SO4时，表面生成________________而发生________，从而阻止内部金属进一步发生反应。

2．铜的性质

（1）物理性质：

________色固体，具有良好的________性、________性和________性。

（2）化学性质：

①与氯气、氧气的反应：

________________________、2Cu＋O2

2CuO。

②与AgNO3、FeCl3某些盐溶液的反应：

__________________________________、_________。

3．铁、铜的应用

（1）铁广泛应用于工、农业生产生活中，是维持生命的微量元素之一。

（2）铁的化合物

a、__________用作颜料；b、__________可作净水剂；c、__________作磁性材料。

（3）铜可用于制作导线、水管、电器仪表等。

（4）铜盐可杀菌。

二、铁盐和亚铁盐

1．Fe3＋的检验

实验操作

现象

结论与应用

溶液的颜色由______色变成______色

含有Fe3＋的盐溶液遇到KSCN溶液时，变成______色，可以利用该特性检验Fe3＋的存在

溶液的颜色____

2.Fe3＋的氧化性

步骤

（1）

步骤

（2）

实验

操作

实验

现象

加适量铁粉振荡后，溶液变成______色，再加KSCN溶液__________

再滴加新制氯水后，溶液变成____色

离子方程式

Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋

2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－

Fe3＋＋3SCN－

===Fe（SCN）3

Fe3＋遇到较强的______时，会被还原成Fe2＋，Fe2＋在较强的______的作用下会被氧化成Fe3＋。

铁铜的性质

1、铁、铜性质：

（1）物理性质：

不同点：

铁——银白色，质软，易被磁化；

铜——紫红色，导电性比铁好

⑵铁、铜化学性质：

铁

铜

与非金属单质

与Cl2

与氧气

与硫

与非氧化性酸反应

与金属的盐溶液

与浓硫酸、硝酸

在常温下遇浓硫酸、浓硝酸发生钝化

在加热条件下可与浓硫酸反应（P92）常温下可与硝酸反应（P101）

小结：

“铁三角”

２．Fe2+与Fe3+的检验

物质

Fe2+

Fe3+

溶液颜色

化学性质

检

验

观察法

碱法

SCN-法

３.铁的氧化物的性质比较：

化学式

FeO

Fe2O3

Fe3O4

俗名

色态

铁的价态

与酸反应

４.Fe（OH）2和Fe（OH）3

化学式

Fe（OH）2

Fe（OH）3

颜色状态

化学性质

制法

转化

５．铁的冶炼

基本原理：

原料：

　设备：

　　　石灰石的作用：

主要化学反应：

造渣反应：

知识点1　铁的氧化物

1．下列物质的性质和用途错误的是（　　）

A．氧化铁是一种红棕色粉末，常用于制油漆和涂料

B．氧化铝是一种耐火材料，常用于制造耐火坩埚和耐火砖

C．氧化铜呈红色，可作为制造陶瓷的红色颜料

D．明矾可作净水剂

知识点2　铁的氢氧化物

2．某溶液中有Fe3＋、Mg2＋、Fe2＋和Al3＋四种阳离子，若向其中加入过量的氢氧化钠溶液，搅拌后，再加入过量的盐酸，溶液中大量减少的阳离子是（　　）

A．Fe3＋　　B．Mg2＋　　C．Fe2＋　　D．Al3＋

知识点3　铁盐和亚铁盐

3．下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述中，错误的是（　　）

A．Fe2＋的水溶液为浅绿色

B．Fe3＋的水溶液为棕黄色

C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋既具有氧化性又具有还原性

D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现血红色沉淀

知识点4　Fe3＋和Fe2＋的检验

4．要证明某溶液中不含Fe3＋，而可能含Fe2＋，进行如下实验操作时，最佳顺序是（　　）

①加足量新制氯水　②加足量KMnO4溶液　③加少量KSCN溶液

A．①②　　B．③②　　C．③①　　D．①②③

知识点5　Fe3＋的氧化性

5．印刷铜制线路板的“腐蚀液”为FeCl3溶液。

已知铜、铁均能与FeCl3溶液反应，反应方程式分别为Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，Fe＋2FeCl3===3FeCl2。

现将一铜、铁混合粉末加入到盛有FeCl3溶液的烧杯中，充分反应后烧杯中仍有少量固体，关于烧杯中物质组成的说法正确的是（　　）

A．溶液中一定含FeCl3，固体一定是铁和铜

B．溶液中一定含FeCl2，固体一定含铜

C．溶液中一定含FeCl2、CuCl2，固体一定含铜

D．溶液中一定含FeCl2，固体一定是铁和铜

知识点6　铜的化合物及其应用

6．试样X由FeO和CuO组成。

取质量相等的两份试样按下图所示流程进行实验。

（1）请写出步骤③中发生的全部反应的离子方程式：

___________________________

________________________________________________________________________。

（2）若全部的溶液Y和全部的粉末Z充分反应后，生成的不溶物W的质量是m，则每份试样中CuO的质量为__________________（用m表示）。

练基础落实

1．下列关于铁矿石的说法正确的是（　　）

A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4

B．铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同

C．磁铁矿粉末溶于盐酸后，加入KSCN溶液，溶液变血红色

D．FeO俗称铁红

2．现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色，其原因可能是（　　）

A．苹果汁中的Fe2＋变成Fe3＋

B．苹果汁中含有Cu2＋

C．苹果汁含有OH－

D．苹果汁含有Fe3＋

3．下列反应，其产物的颜色按血红色、红褐色、淡黄色、蓝色顺序排列的是（　　）

①金属钠在纯氧中燃烧　②FeSO4溶液中滴入NaOH溶液，并在空气中放置一段时间　③FeCl3溶液中滴入KSCN溶液　④无水硫酸铜放入医用酒精中

A．②③①④B．③②①④

C．③①②④D．①②③④

4．将过量Na2O2投入FeCl2溶液中，可观察到的现象是（　　）

A．有白色沉淀生成

B．有红褐色沉淀生成

C．溶液由浅绿色变为棕黄色

D．不可能有无色气体产生

5．能与Fe3＋反应，且能证明Fe3＋具有氧化性的是（　　）

①SCN－　②Fe　③Fe2＋　④Cu　⑤Zn　⑥OH－

A．①②③B．②④⑤C．①③⑥D．①②⑤

练方法技巧

6．用一定量的铁与足量的稀硫酸及足量的CuO制取单质铜，有人设计了以下两种方案：

①Fe

H2

Cu

②CuO

CuSO4

Cu

若按实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量为（　　）

A．一样多B．①多

C．②多D．无法判断

练综合拓展

7．用下面两种方法可以制得白色的Fe（OH）2沉淀。

方法一：

用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。

（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。

（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用__________的方法。

（3）生成白色Fe（OH）2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。

这样操作的理由是___________________。

方法二：

在如图所示装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。

（1）在试管Ⅰ中加入的试剂是________。

（2）在试管Ⅱ中加入的试剂是________。

（3）为了制得白色Fe（OH）2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的

实验步骤是____________________________________。

（4）这样生成的Fe（OH）2沉淀能较长时间保持白色，其理由是

________________________________________________________________________。

8．除去下列物质中所含的杂质（括号内为杂质），将选用的试剂和分离方法填在题后的横线上，并写出有关反应的离子方程式。

（1）Fe2O3[Fe（OH）3]________________________________________________________________________；

（2）Fe2O3（Al2O3）________________________________________________________________________；

（3）FeCl3（FeCl2）________________________________________________________________________；

（4）FeCl2（FeCl3）________________________________________________________________________；

（5）FeCl2（CuCl2）________________________________________________________________________。

第2课时　铁、铜及其化合物的应用

基础落实

一、

1．

（1）银白　金属　高　导电　导热　延展　磁铁　

（2）①2Fe＋3Cl2

2FeCl3　3Fe＋2O2

Fe3O4　②Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　③Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4　④致密的氧化膜　钝化

2．

（1）紫红　导电　导热　延展　

（2）①Cu＋Cl2

CuCl2　②AgNO3＋Cu===2Ag＋Cu（NO3）2　2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2

3．

（2）氧化铁　FeCl3　Fe3O4

二、

1．棕黄　血红　不变　血红

2．浅绿　不变色　血红　还原剂　氧化剂

对点训练

1．C　[CuO是黑色的。

]

2．C　[四种离子的变化如下：

Fe3＋→Fe（OH）3→Fe3＋；Mg2＋→Mg（OH）2→Mg2＋；Fe2＋→Fe（OH）2→Fe（OH）3→Fe3＋；Al3＋→AlO

→Al3＋。

]

3．D

4．C　[本题检验方法的关键是Fe3＋遇SCN－反应显血红色，而Fe2＋遇SCN－不显血红色，加入KSCN溶液不显血红色证明溶液中无Fe3＋，再加新制氯水，如有Fe2＋则被氧化为Fe3＋遇SCN－反应显血红色。

KMnO4溶液也能氧化Fe2＋，但因其本身呈紫色，Fe3＋与SCN－反应显血红色不易观察。

]

5．B　[因为金属活动性Fe>Cu，所以先发生Fe＋2FeCl3===3FeCl2，再发生Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，充分反应后仍有少量固体，该固体可能是Cu或Fe、Cu混合物；FeCl3反应完全，一定有FeCl2，故A错；B正确；C中CuCl2不一定含有，可能Fe没有反应完而FeCl3就已经反应完了，错误；D中固体中的铁可能已经反应完了，错误。

]

6．

（1）Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu;Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　

（2）

m

课后作业

1．C　[因为磁铁矿（Fe3O4）中含有三价的铁原子，溶于盐酸后产生Fe3＋，遇SCN－显血红色。

]

2．A

3．B　[①钠在纯氧中燃烧生成淡黄色的Na2O2，②FeSO4与NaOH反应生成Fe（OH）2，在空气中放置生成红褐色Fe（OH）3，③FeCl3与KSCN反应生成血红色Fe（SCN）3，④CuSO4遇医用酒精中的水变蓝色，故选B。

]

4．B　[首先发生2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，然后Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓、4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，生成红褐色沉淀，且有无色气体（O2）生成。

]

5．B　[Fe3＋与①⑥中微粒反应时，Fe3＋的化合价未变；与③不反应；与②④⑤中金属单质反应时，Fe3＋的化合价降低，作氧化剂，显示氧化性。

]

6．C　[气体还原金属氧化物时，需先排净空气，且还原得的金属单质需在还原气氛中冷却。

不要忽视这些实验的细节。

铁的量一定，转移的电子数一定。

由于H2还原CuO的实验中开始需消耗H2排净装置中的空气，实验结束后，铜需在H2气氛中冷却，所以能够用于还原CuO的H2量减少，据电子守恒原理可知，①制得铜较少。

]

7．方法一：

（1）稀H2SO4、铁屑　

（2）煮沸　（3）避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2而被氧化为Fe（OH）3

方法二：

（1）稀H2SO4、铁屑　

（2）NaOH溶液　（3）检验试管Ⅱ出口处排出H2的纯度，当排出的H2纯净时再夹紧止水夹　（4）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了Ⅰ