学年苏教版必修1 专题3第2单元 铁铜的获取及应用第2课时 学案.docx
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学年苏教版必修1专题3第2单元铁铜的获取及应用第2课时学案
第二课时 铁、铜及其化合物的应用
1.铁丝在氧气中反应产生什么现象?
写出反应的化学方程式。
提示:
剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体。
3Fe+2O2点燃,Fe3O4。
2.钢铁生锈需要什么条件?
铁锈主要成分是什么?
提示:
钢铁与O2、H2O同时接触、铁锈主要成分是Fe2O3。
3.将还原铁粉分别加入H2SO4、CuSO4溶液分别发生哪种类型的化学反应,写出反应的化学方程式。
提示:
置换反应。
Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑
[新知探究]
探究1 填写下表空白,认识铁的物理性质。
色泽
导电性
导热性
延展性
银白色,有金属光泽
良好
良好
良好
探究2 回忆已学过与铁有关的化学反应,体会铁的化学性质。
(1)与非金属单质反应,例如:
与O2、Cl2反应的化学方程式分别是:
3Fe+2O2
Fe3O4(现象:
火星四射,生成黑色固体);2Fe+3Cl2
2FeCl3(现象:
剧烈燃烧,生成红棕色烟)。
(2)与盐(如CuSO4)溶液反应,离子方程式为:
Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
(3)与酸(稀盐酸)反应,离子方程式为:
Fe+2H+===Fe2++H2↑;Fe遇浓H2SO4、浓HNO3发生钝化。
探究3 实验室中Fe3+的检验
向FeCl3溶液中,滴加KSCN溶液,溶液由棕黄色变为血红色,反应的离子方程式为:
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。
探究4 实验探究
实验操作
实验现象
有关离子方程式
溶液由棕黄色变为浅绿色,再加入KSCN溶液时,溶液无明显变化
2Fe3++Fe===3Fe2+
溶液由棕黄色变为蓝色,再加入KSCN溶液时,溶液无明显变化
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
加入KSCN溶液后,溶液无变化,再加入氯水后,溶液变成血红色
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-、
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
[必记结论]
(1)铁是中学化学最常见的变价金属元素,表示为
(2)Fe3+能被Fe、Cu、I-等还原为Fe2+,Fe2+能被Cl2、H2O2、MnO
等氧化为Fe3+。
(3)氧化性:
Fe3+>Cu2+>Fe2+。
[成功体验]
1.(好题共享·选自人教版教材P63·T7)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+。
[新知探究]
探究 单质铜、Cu2+的性质及应用
(1)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(填化学或离子反应方程式):
(2)Cu2+的检验
①试剂:
NaOH溶液。
②现象:
产生蓝色絮状沉淀。
③离子方程式:
Cu2++2OH-===Cu(OH)2↓。
(3)应用
①铜可用于制作导线、水管、电器仪表等。
②铜盐可杀菌。
③Cu2O可作为造玻璃、搪瓷的红色颜料。
[必记结论]
(1)溶液中的Cu2+常为蓝色(浓CuCl2为绿色,稀CuCl2为蓝色),可作为Cu2+的判定依据,如CuSO4溶液呈蓝色。
(2)Cu2+与碱反应生成蓝色絮状沉淀[Cu(OH)2],也是鉴定Cu2+的原理之一。
(3)白色的无水CuSO4遇水变成蓝色(生成CuSO4·5H2O),可作为检验水的依据。
(4)不溶于水的碱加热均可分解生成氧化物,如Cu(OH)2
CuO+H2O,2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O。
[成功体验]
3.铜在潮湿的空气里长期放置表面会生成一层绿色的铜锈,除去铜锈最好的试剂或方法是( )
A.NaCl溶液 B.稀盐酸
C.氢氧化钠溶液D.加热
解析:
选B 铜表面的铜锈是碱式碳酸铜,既要除去铜锈又不能使铜损失。
NaCl溶液与铜锈不反应,稀盐酸只与碱式碳酸铜反应与铜不反应,氢氧化钠溶液与两者都不反应,加热不能除去铜锈。
4.(好题共享·选自人教版教材P70·T7)铜及其化合物能够发生如下反应,写出反应的化学方程式。
答案:
①2Cu+O2
2CuO
②CuO+H2SO4===CuSO4+H2O
③CuSO4+2NaOH===Cu(OH)2↓+Na2SO4
④Cu(OH)2
CuO+H2O
⑤Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
———————————————[关键语句小结]————————————————
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:
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3;
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+
如2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,2Fe3++Fe===3Fe2+,
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
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.“铁三角”是指Fe、Fe2+、Fe3+相互转化的三角关系
(1)Fe遇强氧化剂被氧化成Fe3+。
(2)Fe遇弱氧化剂被氧化成Fe2+。
(3)Fe只有还原性;Fe3+具有较强氧化性;Fe2+既有氧化性又有还原性,以还原性为主。
(4)常见氧化剂的氧化性强弱顺序为:
Cl2>Br2>Fe3+>I2>S,Ag+>Fe3+>Cu2+>Fe2+
2.“铁三角”的应用
(1)判断离子共存。
①Fe3+与I-、S2-、HS-等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
②Fe2+与S2-、ClO-、MnO
、酸性溶液中的NO
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)除杂或净化。
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
[例1] Ⅰ.把氯化亚铁水溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,而不引进金属离子或其他原溶液中不含有的阴离子,所用的两种方法的离子方程式分别为:
(1)________________________________________________________________________;
(2)________________________________________________________________________。
Ⅱ.在装有固体A的试管中加入无色溶液B,此时A未溶解,但加入一定量的水,A即逐渐溶解,并有气体生成,溶液变为浅绿色,将空气通入该试管的溶液中,溶液颜色很快加深,请填写下列空白:
(1)B的化学式是________________________________________________________。
(2)A加水后才溶解,其理由是______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
Ⅰ.把氯化亚铁水溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,而不引进金属离子或其他原溶液中不含有的阴离子,必须找特定的氧化剂,如Cl2、H2O2、O3、O2等。
Ⅱ.根据溶液变为浅绿色,推测为Fe2+,原固体A为Fe,加入无色溶液B,此时A未溶解。
但加入一定量的水,A即逐渐溶解,并有气体生成,推测无色溶液B为浓硫酸,使Fe钝化,稀硫酸可除去Fe表面氯化膜使Fe溶解,将空气通入该试管的溶液中,溶液颜色很快加深,是由于Fe2+被氧化成Fe3+。
答案:
Ⅰ.
(1)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
(2)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
Ⅱ.
(1)H2SO4
(2)浓硫酸使Fe钝化,稀硫酸使Fe溶解
H2O2在工业生产或化学实验中常作为绿色氧化剂,它作为氧化剂其还原产物为水,多余的H2O2很易分解生成氧气和水。
1.铁及铁的化合物应用广泛:
如FeCl3可用作催化剂、印刷电路板腐蚀剂、外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路板铜板的离子方程式
________________________________________________________________________。
(2)若想从腐蚀后的废液中回收Cu与FeCl3溶液,简述操作方法,并写出涉及的离子方程式。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析:
从腐蚀后的废液中回收Cu,应通过置换反应实现;若想回收FeCl3溶液,必须利用氧化剂将废液中的Fe2+氧化为Fe3+,同时不要引入杂质离子。
答案:
(1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(2)向腐蚀后的废液中加入稍过量Fe粉,充分反应后过滤;将过滤出来的固体溶解于稍过量的稀盐酸,充分反应后再次过滤出铜,洗涤干燥即可回收铜;将两次过滤所得滤液混合后加入适量氯水,充分反应后即得到FeCl3溶液。
离子方程式有:
Fe+Cu2+===Fe2++Cu,Fe+2Fe3+===3Fe2+,Fe+2H+===Fe2++H2↑,2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Fe2+
Fe3+
观察法
浅绿色
棕黄色
续表
Fe2+
Fe3+
加碱
(NaOH)法
①现象:
白色沉淀
灰绿色
红褐色沉淀
②反应:
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色)
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3(红褐色)
①现象:
红褐色沉淀
②反应:
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(红褐色)
加盐
(SCN-)法
①现象:
加入KSCN溶液无明显现象,再滴入氯水变成血红色溶液
②反应:
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3(血红色)
①现象:
加入KSCN溶液,溶液变为血红色
②反应:
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3(血红色)
[例2] 要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,进行如下实验操作时最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液
③加入少量KSCN溶液
A.①③ B.③② C.③① D.①②③
解析:
选C 加入KSCN溶液不变血红色,证明无Fe3+,再加氯水,如有Fe2+,则可被氧化为Fe3+,而使溶液变为血红色。
(1)溶液中,Fe3+与SCN-反应产生红色溶液而不是红色沉淀。
(2)Fe2+也可使酸性KMnO4溶液褪色,因此酸性KMnO4溶液也可作为Fe2+的检验试剂。
2.下列离子的检验方法合理的是( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色,说明不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得到红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明溶液中含有Fe2+,不含有Mg2+
解析:
选C A项说明含Fe3+,但不能说明是否含Fe2+;B项说明通入Cl2后溶液中含有Fe3+,不能说明原溶液中是否含有Fe2+;因为Mg(OH)2为白色沉淀,Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时的颜色变化会掩盖其他白色沉淀的现象,所以当溶液中含有Mg2+时,会出现同样的上述现象,故D项不能说明溶液中是否含Mg2+,C选项正确。
[课堂双基落实]
1.在一些盛高档茶叶等物品的包装盒中有一个小袋,将小袋打开,可看到灰黑色粉末,其中有些已变成红褐色。
将灰黑色粉末溶于稀盐酸中,取上层清液,滴入几滴氯水,再滴入KSCN溶液,立即出现红色。
以下结论中,不正确的是( )
A.该灰黑色粉末是抗氧剂 B.该灰黑色粉末不可食用
C.小袋中原来装有铁粉D.小袋中原来装有Fe2O3
解析:
选D 由题意知,灰黑色粉末有些已被空气氧化为红褐色的Fe2O3,说明灰黑色粉末的作用是防止茶叶等物品氧化变质,故灰黑色粉末是铁粉。
2.下列氯化物既可由金属和氯气直接反应制得,也可由金属和盐酸反应制得的是( )
A.CuCl2B.FeCl3
C.FeCl2D.AlCl3
解析:
选D 金属铜与盐酸不反应,金属Fe与氯气反应生成FeCl3,与盐酸反应生成FeCl2,故答案为D。
3.为除去FeSO4溶液中的Fe2(SO4)3和CuSO4,最好选用( )
A.烧碱溶液B.浓氨水
C.镁粉D.铁粉
解析:
选D Fe2(SO4)3和CuSO4都可以与铁粉反应生成FeSO4,而不引入新的杂质。
4.(2016·江西南昌高一检测)将1.12g铁粉加入25mL2mol·L-1的FeCl3溶液中,充分发生反应后,其结果是( )
A.往溶液中滴入无色的KSCN溶液,不显红色
B.Fe2+和Fe3+的物质的量比为6∶1
C.反应中氧化产物和还原产物的物质的量比为2∶1
D.铁粉有剩余,溶液浅绿色,Cl-的浓度基本保持不变
解析:
选B n(Fe)=
=0.02mol,n(FeCl3)=0.025L×2mol·L-1=0.05mol,发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+,剩余n(Fe3+)=0.01mol,即滴入无色的KSCN溶液显血红色,A不正确;Fe3+为0.01mol,Fe2+为0.06mol,B正确;反应中氧化产物和还原产物的物质的量比为1∶2,C不正确;溶液中有Fe3+存在则无铁粉剩余,D不正确。
5.阅读下列材料后回答问题:
一个体重50kg的健康人,体内约含有2g铁,这2g铁在人体内不是以单质的形式存在,而是以Fe2+和Fe3+的形式存在。
正二价铁离子易吸收,给贫血者补充铁时,应给予含Fe2+的亚铁盐,如硫酸亚铁.服用维生素C,可使食物中的Fe3+还原成Fe2+,有利于人体吸收。
(1)“服用维生素C,可使食物中的Fe3+还原成Fe2+”这句话指出,维生素C在这一反应中作________剂;
(2)在人体中进行Fe2+
Fe3+的转化时,写出实现②转化的任意一种还原剂的化学式________;在酸性条件下,若用H2O2来实现①的转化,写出该转化的离子反应方程式________________________________________________________________________.
(3)现有某品牌的补铁口服液,欲通过化学方法证明该口服液中不含Fe3+,而含Fe2+,则选择合适的试剂来完成检验,补充下表:
答案:
(1)还原
(2)Fe(其他合理亦可) 2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O
(3)
操作
现象
结论
取少量样品于试管中并加入适量的KSCN溶液
无血红色
无Fe3+
再向小试管样品中加入适量的新制氯水
出现血红色
存在Fe2+
1.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B.铁丝可在空气中燃烧生成Fe3O4
C.FeCl2可通过置换反应、化合反应或复分解反应制得
D.Fe3+与KSCN产生红色沉淀
解析:
选C 赤铁矿的主要成分是Fe2O3;铁丝在空气中不能燃烧;生成FeCl2的反应有:
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,Fe+2FeCl3===3FeCl2、FeO+2HCl===FeCl2+H2O等;Fe3+遇KSCN溶液变为血红色,但没有沉淀产生,一般可用此方法检验Fe3+的存在。
2.制印刷电路时常用氯化铁溶液作腐蚀液,有关反应为2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2。
向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束后,烧杯中不可能出现的是( )
A.有铜粉无铁粉 B.有铁粉无铜粉
C.铁粉、铜粉都有D.铁粉、铜粉都无
解析:
选B 向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,由于铁粉的还原性较强,故铁粉首先与氯化铁溶液反应,2FeCl3+Fe===3FeCl2,当铁粉完全反应后,若氯化铁还有剩余,铜粉才与氯化铁溶液反应,2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2。
若铁粉较少,铜粉较多,会出现A中情况。
由前面的分析可知,B中情况不会出现。
若铁粉较多,会出现C中情况。
若铁粉和铜粉都较少,会出现D中情况。
3.将铁片分别放入下列足量的溶液中,能使溶液质量减轻的有( )
A.浓HNO3B.CuSO4
C.FeCl3D.稀H2SO4
解析:
选B 当铁溶入溶液中的质量小于脱离溶液的物质(含气体和沉淀)的质量时,溶液质量便会减轻。
A中铁在浓HNO3中钝化,溶液质量基本不变。
B中Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,若56g铁溶解,则析出铜64g,所以反应后溶液的质量将减轻,故B符合题意。
C中Fe+2FeCl3===3FeCl2,铁片溶解,没有气体和沉淀产生,因此溶液的质量增加。
D中Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑,若有56g铁片溶解,产生2gH2,溶液的质量增加。
4.下列各组物质中,X是主体物质,Y是少量杂质,Z是为除去杂质所要加入的试剂,其中所加试剂正确的一组是( )
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
Na2SO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Na2CO3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
BaCl2溶液
解析:
选C A项中Cl2能把FeCl2氧化,B项中Fe能把FeCl3还原,D项除去了CO2-3和SO2-4又引入了Cl-,均不合要求。
5.将适量铁粉放入三氯化铁溶液中,完全反应后,溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等。
则已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比是( )
A.2∶3B.3∶2
C.1∶2D.1∶1
解析:
选A Fe3+与Fe反应:
2Fe3++Fe===3Fe2+,由题意知反应后,c(Fe3+)=c(Fe2+),而要生成3molFe2+需消耗2molFe3+,显然n(反应Fe3+)∶n(未反应Fe3+)=2∶3。
6.[双选](2016·邯郸高一检测)向含有Fe3+、Mg2+、Fe2+和Al3+的溶液中加入足量Na2O2微热并搅拌后,再加入过量稀盐酸,则溶液中离子的物质的量浓度不变的是( )
A.Mg2+B.Fe2+
C.Fe3+D.Al3+
解析:
选A、D 加入Na2O2发生反应2H2O+2Na2O2===4NaOH+O2↑,FeCl2+2NaOH===Fe(OH)2↓+2NaCl,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,再加入盐酸:
Fe(OH)3+3HCl===FeCl3+3H2O,故原溶液中Fe2+转化为Fe3+,Fe2+的浓度减小,Fe3+的浓度增大;Mg2+和Al3+与氢氧化钠分别生成氢氧化镁、氢氧化铝,但再加入盐酸时又发生中和反应而溶解,因此溶液中Mg2+、Al3+的物质的量浓度最终是不变化的。
7.在盛有氯化铜、氯化亚铁和氯化铁混合溶液的容器中加入铁粉和铜粉,讨论以下几种情况阳离子或金属单质存在:
(1)反应后有铁剩余,则容器中还有________。
(2)反应后铜有剩余且有相当数量的Fe2+,则容器中可能存在________。
(3)反应后溶液中有相当数量的Cu2+,则还可能有________。
(4)若反应后容器中除有相当数量的铜离子外,若还有相当数量的铜,则一定不存在的有________;若有相当数量的Fe3+存在,则一定不存在________。
解析:
①2Fe3++Fe===3Fe2+,②Cu2++Fe===Cu+Fe2+,③2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
Fe2+不参加反应。
氧化性:
Fe3+>Cu2+>Fe2+,还原性:
Fe>Cu,如果反应中有一种物质过量,则另一种物质反应完。
(1)铁过量,则Fe3+,Cu2+反应完了,铜以单质形式存在。
(2)铜有剩余,则Fe3+反应完了,有相当数量的Fe2+存在,则可能有Cu2+存在。
(3)溶液中有相当数量的Cu2+,不存在铁。
一定存在Fe2+,可能存在铜或Fe3+。
(4)有Cu2+,Cu存在,不存在:
Fe,Fe3+;若Fe3+存在,则铁和铜一定不存在。
答案:
(1)铜粉、Fe2+
(2)Cu2+ (3)Cu或Fe3+
(4)Fe、Fe3+ Fe、Cu
8.电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。
(1)检验溶液中Fe3+存在的试剂是________,证明Fe3+存在的现象是________________________________________________________________________。
(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式:
________________________________________________________________________。
(3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜,并重新获得FeCl3溶液,准备采用下列步骤:
A.请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式。
①______________,②______________,
③______________,④______________,
⑤______________,⑥______________。
B.请写出相关反应的化学方程式。
________________________________________________________________________,
________________________________________________________________________,
________________________________________________________________________,
______________________________________________
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