浙江专版高中化学专题3从矿物到基础材料第二单元第二课时铁铜及其化合物的应用学案苏教版必修1.docx
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浙江专版高中化学专题3从矿物到基础材料第二单元第二课时铁铜及其化合物的应用学案苏教版必修1
第二课时铁、铜及其化合物的应用
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[考试要求]
1.铁、铜的物理性质(a/a)
2.铁、铜的化学性质(跟某些非金属、酸、盐的反应)(b/b)
3.Fe2+、Fe3+的性质及转化(c/c)
4.检验Fe2+、Fe3+的常用方法(b/c)
1.Fe的物理特性:
能被磁铁吸引;Cu的物理特性:
颜色为紫红色。
2.铁在一定条件下可与某些非金属单质(O2、Cl2等)、酸、盐溶液等发生反应,
是一种还原性较强的金属。
3.Fe3+的溶液遇KSCN溶液变成血红色,Fe2+遇KSCN不显红色,加入氯水后
显血红色。
4.Fe2+和Fe3+相互转化:
Fe2+
Fe3+。
5.在溶液中,Fe3+呈棕黄色、Fe2+呈浅绿色、Fe(SCN)3呈血红色、Cu2+呈蓝色。
1.铁的性质
(1)物理性质
色泽
导电性
导热性
延展性
特性
银白色,有
金属光泽
良好
良好
良好
能被磁铁吸引
(2)化学性质
①与非金属的反应:
与O2反应3Fe+2O2
Fe3O4(火星四射,生成黑色固体);
与Cl2反应2Fe+3Cl2
2FeCl3(剧烈燃烧,生成红棕色烟)。
②与酸反应,与盐酸反应的离子方程式为Fe+2H+===Fe2++H2↑;
常温下,Fe遇浓H2SO4、浓HNO3发生钝化。
③与盐溶液反应,与CuSO4溶液反应的离子方程式为Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
2.铜的性质
(1)物理性质
颜色:
紫红色;导电性、导热性和延展性:
良好。
(2)化学性质
①与非金属反应:
与O2反应:
2Cu+O2高温,2CuO;
与Cl2反应:
Cu+Cl2点燃,CuCl2。
(剧烈燃烧,生成棕黄色烟)
②与盐溶液反应:
与AgNO3溶液反应的离子方程式为Cu+2Ag+===Cu2++2Ag。
3.Fe3+、Fe2+的检验
(1)检验方法
(2)Fe3+与KSCN反应的离子方程式为Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。
[特别提醒]
(1)Fe3+与SCN-反应时,生成红色溶液,而不是红色沉淀。
(2)当溶液中Fe2+和Fe3+共存时,Fe3+的存在对Fe2+的检验造成干扰。
1.向未知溶液中加入氯水,再加入KSCN溶液,溶液变红色,能否证明溶液中含有Fe2+?
提示:
不能;若溶液中含有Fe3+,即使不含Fe2+,加入KSCN溶液,溶液也会变红色。
利用KSCN溶液检验Fe2+时,必须首先证明原溶液中不含Fe3+。
2.如何证明含有Fe3+的溶液中是否含有Fe2+?
提示:
由于溶液中含有Fe3+,利用NaOH溶液或KSCN溶液都无法证明溶液中是否含有Fe2+;可以利用Fe2+的还原性,向溶液中加入酸性KMnO4溶液,溶液紫色褪去证明溶液中含有Fe2+。
1.Fe3+的检验方法
2.Fe2+的检验方法
[特别提醒]
Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,其中Fe(OH)2为白色,Fe(OH)3为红褐色,转化过程中出现灰绿色。
1.将下列四种化合物溶于稀盐酸,滴加硫氰化钾溶液,没有颜色变化,再加氯水即呈现红色的是( )
A.FeO B.Fe2O3
C.FeCl3D.Fe2(SO4)3
解析:
选A 根据题意可知溶液中含有Fe2+,只有FeO溶于稀盐酸产生Fe2+,A项符合题意。
2.欲证明某溶液中含有Fe2+不含Fe3+,进行如下实验操作时最佳顺序为( )
①加入少量氯水 ②加入少量KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液
A.①③B.③②
C.③①D.①②③
解析:
选C Fe3+与KSCN溶液反应变红色,Fe2+与KSCN溶液不反应,但加入氧化剂后Fe2+被氧化成Fe3+,遇KSCN变红色。
所以,应先加入KSCN溶液,如果溶液不变色,再加入氯水,溶液变成红色,则可证明溶液中含有Fe2+不含Fe3+。
1.Fe2+和Fe3+的转化
(1)Fe2+和Fe3+的转化
①Fe2+―→Fe3+
向FeCl2溶液中加入氯水,反应的离子方程式为
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
②Fe3+―→Fe2+
向FeCl3溶液中加入铁粉,反应的离子方程式为
2Fe3++Fe===3Fe2+
③结论:
Fe2+
Fe3+
(2)转化的应用
①在配制含Fe2+的溶液时,向溶液中加入少量铁粉,目的是使被氧气氧化形成的Fe3+还原为Fe2+。
②为除去废水中的Fe2+,常先将废水中的Fe2+氧化为Fe3+,再调节溶液的pH使Fe3+转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀析出。
③在制作印刷电路板中发生反应2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,氧化性:
Fe3+>Cu2+>Fe2+。
2.铜盐
(1)物理性质
硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等铜盐可溶于水;铜绿的主要成分是Cu2(OH)2CO3,其难溶于水。
(2)化学性质
铜盐属于重金属盐,都有毒,原因是铜离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性而失去生理活性。
(3)铜的化合物的颜色
①CuO:
黑色 ②Cu(OH)2:
蓝色
③CuSO4:
白色 ④CuSO4·5H2O:
蓝色
3.铁、铜化合物的应用
(1)铁是维持生命活动不可缺少的微量元素。
(2)氧化铁用作颜料,FeCl3、FeSO4用作净水剂,Fe3O4作磁性材料。
(3)铜盐可杀菌、消毒。
[特别提醒]
铁的不同价态之间的转化,要通过氧化还原反应来实现,氧化剂或还原剂的强弱不同,则转化产物可能不同。
取少量FeCl3溶液于试管中,进行下列操作,观察实验现象。
[问题思考]
1.如何除去FeCl2中的Fe3+?
提示:
向溶液中加入足量铁粉,充分反应后过滤,反应的离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+。
2.如何除去FeCl3溶液中的Fe2+?
提示:
向溶液中通入适量Cl2,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
3.FeCl3溶液为什么能用于从废旧印刷电路板(主要含铜)中回收铜?
提示:
FeCl3能与印刷电路板中的铜反应:
Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2,再用Fe置换出铜:
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
铁及其化合物的相互转化
1.Fe只有还原性,可以被氧化成Fe2+或Fe3+。
(1)Fe
Fe2+
2.Fe2+既具有还原性又具有氧化性,可以被氧化为Fe3+,也可以被还原为Fe。
转化
Fe2+―→Fe3+
Fe2+―→Fe
试剂
强氧化剂:
Cl2、Br2、H2O2、KMnO4、
HNO3、HClO等
还原剂:
C、Al、Zn、CO等
实例
2Fe2++Cl2===
2Fe3++2Cl-
Fe2++Zn===Fe+Zn2+,FeO+CO
Fe+CO2
3.Fe3+具有较强氧化性,可被还原为Fe或Fe2+。
转化
Fe3+―→Fe
Fe3+―→Fe2+
试剂
强还原剂:
C、Zn、CO等
还原剂:
Fe、Cu等
实例
Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2
2Fe3++Cu===
2Fe2++Cu2+
4.“铁三角”转化关系
(1)0价铁、+2价铁、+3价铁在一定条件下可相互转化,被称之为“铁三角”转化关系。
(2)“铁三角”转化关系的应用
①判断离子共存
a.Fe3+与I-、S2-、HS-等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
b.Fe2+与S2-、ClO-、MnO
、NO
(H+)等离子因发生复分解反应或氧化还原反应而不能大量共存。
②分离与提纯
主要物质
杂质
除杂试剂和方法
Fe3+
Fe2+
加入H2O2
Fe2+
Fe3+
加入过量Fe粉,过滤
Fe2+
Cu2+
加入过量Fe粉,过滤
1.向盐酸中加入铁粉,待铁粉全部溶解后,再加入酸性KMnO4溶液,KMnO4溶液紫红色褪去的原因是( )
A.Fe有还原性
B.FeCl2中Fe2+具有还原性
C.KMnO4具有还原性
D.盐酸有还原性
解析:
选B 溶液褪色是因为Fe2+具有还原性,KMnO4具有氧化性,KMnO4被Fe2+还原生成无色的Mn2+。
2.将单质Fe、Cu与FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液一起放进某容器内,根据下述不同情况,填写金属或金属离子。
(1)充分反应后,如果Fe有剩余,则容器内不可能有________。
(2)充分反应后,如果容器内还有大量Fe3+,则还含有________,一定没有________。
(3)充分反应后,如果容器内有较多Cu2+和相当量的Cu,则容器内不可能有________。
解析:
根据Fe+2Fe3+===3Fe2+,Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,若Fe有剩余,则容器中只能有Fe2+,不可能有Fe3+、Cu2+;如果容器内还有大量Fe3+,则还含有Cu2+和Fe2+,一定没有Fe和Cu;如果容器内有较多Cu2+和相当量的Cu,则容器内不可能有Fe3+和Fe。
答案:
(1)Fe3+、Cu2+
(2)Cu2+、Fe2+ Fe、Cu
(3)Fe3+、Fe
[三级训练·节节过关]
1.为了检验某FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入( )
A.NaOH溶液 B.铁片
C.KSCN溶液D.石蕊溶液
解析:
选C FeCl2变质产生Fe3+,检验Fe3+可选用KSCN溶液。
2.在含有Fe3+、Fe2+、Cu2+的溶液中加入铁粉充分反应后,固体残渣用盐酸处理,有气体放出,则与Fe粉反应后的溶液中离子最多的是( )
A.Fe3+B.Fe2+
C.Cu2+D.OH-
解析:
选B 固体残渣用盐酸处理,有气体放出,说明有Fe粉剩余,则反应后的溶液中不可能有Fe3+、Cu2+存在,数目较多的离子应是Fe2+。
3.制印刷电路时常用FeCl3溶液作为“腐蚀液”,发生的反应为2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,向盛有FeCl3溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束后,下列结果不可能出现的是( )
A.烧杯中有铜无铁B.烧杯中有铁无铜
C.烧杯中铁、铜都有D.烧杯中铁、铜都无
解析:
选B 根据2FeCl3+Fe===3FeCl2、2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2可知,铁、铜都和氯化铁反应,由于铁的活动性比铜强,所以,反应有先后,只有铁完全反应后,剩余的氯化铁才能与铜反应。
因此,不可能出现有铁无铜的现象。
4.铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示:
Fe2+
Fe3+
FeO
回答下列有关问题:
(1)Fe与过量盐酸反应可以制取FeCl2。
若用反应所得的酸性溶液,实现上述①、④的转化,要求产物纯净,可选用________(选填字母)。
a.Cl2 b.Fe c.Cu d.KMnO4
(2)某同学为了检验家中的一瓶补铁药(成分为FeSO4)是否变质,查阅了有关资料,得知Fe2+能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色,并结合已学的知识设计了如下实验:
将药片除去糖衣研细后,溶解过滤,取滤液分别加入两支试管中,在试管Ⅰ中滴入酸性高锰酸钾溶液,在试管Ⅱ中滴入KSCN溶液。
①请你填出该同学实验中出现以下现象时应得出的结论:
实
验
现象
结论
试管Ⅰ
试管Ⅱ
a
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