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32铁铜的获取及应用资料
第二单元 铁、铜的获取及应用
第1课时 从自然界获取镁和铜
一、镁的获取
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 从自然界获取镁和铜
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+。
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和Ⅱ,使外界空气不易进入
8.
(1)加热。
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
(2)加入过量的NaOH溶液,过滤。
Al2O3+2OH-===2AlO
+H2O
(3)通入足量的Cl2。
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
(4)加入足量铁粉,过滤。
2Fe3++Fe===3Fe2+
(5)加入足量铁粉,过滤。
Fe+Cu2+===Fe2++Cu
解析
(1)根据Fe(OH)3的不稳定性,采用加热的方法,杂质可转化为被提纯物;
(2)Al2O3能溶于NaOH溶液中,反应后过滤分离;
(3)通入Cl2使杂质转化为被提纯物;
(4)加入铁粉,将杂质转化为被提纯物;
(5)加入铁粉,置换出铜,过滤加以分离。
第3课时 习题课
1.下列物质中,不能与盐酸反应的是( )
A.Cu B.Fe2O3 C.Fe(OH)3 D.Al
2.下列说法,正确的是( )
①纯碱不是碱 ②食盐不是盐 ③火碱不是碱 ④干冰不是冰
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
3.下列物质中不能与NaOH溶液反应的是( )
A.Na2CO3B.NaHCO3
C.Al(OH)3D.FeCl3
4.用铂丝做焰色反应实验,每次做完后都需要( )
A.用水洗涤2~3次后再使用
B.用滤纸擦干
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