（江苏专用）2020版高考化学专题二第3讲铁、铜的获取及应用课件.pptx

第3讲 铁、铜的获取及应用,【2020备考】 最新考纲：1.理解并能应用常见金属的活动顺序。2.了解Fe、Cu及其重要化合物的主要性质和重要应用。3.了解金属材料在生产和生活中的重要应用。4.认识化学在金属矿物等自然资源综合利用和实现物质间转化等方面的实际应用。 新课标要求：结合真实情境中的应用实例或通过实验探究，了解铁及其重要化合物的主要性质，了解这些物质在生产、生活中的应用。能从物质类别、元素价态的角度，依据复分解反应和氧化还原原理，预测物质的化学性质和变化，设计实验进行初步验证，并能分析、解释有关实验现象。能利用典型代表物的性质和反应，设计常见物质制备、分离、提纯、检验等简单任务的方案。能从物质类别和元素价态变化的视角说明物质的转化途径。,最新考情：铁及其化合物涉及Fe、铁的氧化物、氢氧化物、铁盐、亚铁盐等，一是在选择题中考查铁及其化合物的性质和转化，二是考查Fe2、Fe3的检验，三是考查工业上铁及其化合物的工艺流程，如2018年第16题。,考点一 铁及其重要化合物的性质,1铁元素的存在形式,知识梳理,2铁的性质,(1)物理性质,银白色,良好,四,(2)化学性质 铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为2价和3价。,与非金属单质反应：,Fe2O3,剧烈燃烧，生成大量红棕色的烟,Fe与S反应： 。 与酸的反应： a与非氧化性酸反应的离子方程式： 。 b与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸 ，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H2产生。,Fe2H=Fe2H2,钝化,与某些盐溶液的反应： a与CuSO4溶液反应的离子方程式： 。 b与FeCl3溶液反应的离子方程式： 。 名师助学：铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe与Cl2反应生成FeCl3，而Fe与盐酸反应生成FeCl2。 铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe2O3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4。 铁与硫蒸气反应生成的是FeS而不是Fe2S3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI2而不是FeI3。,FeCu2=Fe2Cu,Fe2Fe3=3Fe2,3.生铁的冶炼,焦炭,4铁的常见化合物,(1)铁的氧化物,黑,红棕,2,3,2、3,FeO2H= Fe2H2O,Fe2O36H= 2Fe33H2O,(2)铁的氢氧化物,白色固体,红褐色固体,Fe(OH)22H=Fe22H2O,Fe22OH=Fe(OH)2,Fe33OH=Fe(OH)3,灰绿,红褐,4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,名师助学：FeO和Fe3O4与足量HNO3反应时，发生氧化还原反应，Fe2被HNO3氧化生成Fe3。 Fe2O3和Fe3O4与足量HI反应时，发生氧化还原反应，Fe3被I还原生成Fe2。,1.下列叙述正确的是( ),题组诊断,铁及其化合物的性质,解析 HNO3具有强氧化性，与Fe反应产生的气体为NO，Fe与稀HNO3反应不是置换反应，A项错误；铁与Cl2反应无论量的多少产物都是FeCl3，B项正确；C项中Fe2O3溶解产生Fe3恰好将铁单质氧化，因而不能置换出H2，C项正确；FeCl3溶液加热时易水解，D项错误。 答案 BC,2.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。,Fe3 Fe2 Fe、Fe2 Fe2、Fe3 (1)AB段铁元素以_形式存在。 (2)BC段铁元素以_形式存在。 (3)CD段铁元素以_形式存在。,解析 向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3Fe=3Fe2，最后全部转化为Fe2。 答案 (1) (2) (3),3.在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下：,：向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液； ：向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。 已知：KspFe(OH)34.01038 回答下列问题： (1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为_ _。,(2)过程加入铁屑的主要作用是_，分离得到固体的主要成分是_，从固体中分离出铜需采用的方法是_。 (3)过程中发生反应的化学方程式为_ _。 (4)过程中调节溶液的pH为5，金属离子浓度为_ _(列式计算)。,解析 (1)FeCl3能将铜氧化成Cu2，本身被还原为Fe2。(2)先用过量铁置换出铜，固体为铁与铜的混合物，再分离铜应加入盐酸；(3)过程是亚铁离子生成Fe(OH)2，鼓入空气转化成Fe(OH)3；(4)Kspc(Fe3)c3(OH)，c(OH)Kw/c(H)，可求c(Fe3)。 答案 (1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2 (2)回收铜 Cu和Fe 加盐酸反应后过滤 (3)FeCl2Ca(OH)2=Fe(OH)2CaCl2、 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 (4)c(Fe3)4.01038(109)3 molL14.01011mol/L,【总结归纳】 1.铁与稀硝酸反应产物中铁元素价态的判断方法,2.铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结,(4)用数轴法表示，铁与硝酸的用量比与反应产物的关系：,4.某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是( ),A.将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性 B.将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制备Fe(OH)3胶体 C.在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO46H2O晶体 D.将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3的氧化性强于Cu2,有关铁及其化合物的实验探究,解析 由于浓硫酸具有强氧化性，铁与其反应生成Fe2(SO4)3和SO2，无法说明铁的活泼性，故A方案不可行；将NaOH加入FeCl3溶液中，得到Fe(OH)3沉淀，无法得到Fe(OH)3胶体，B项方案不可行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，一方面氧气可将FeSO4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故C项方案不可行；将铜粉加入FeCl3溶液中，发生反应：Cu2Fe3=Cu22Fe2，该反应说明Fe3的氧化性强于Cu2，故D项方案可行。 答案 D,5.下列各图示中，不能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是( ),解析 因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。A、B原理相同，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；C的原理为铁作阳极产生Fe2，与电解水产生的OH结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；D由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。 答案 D,【总结归纳】 防止Fe(OH)2氧化的方法 (1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。 (2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH溶液。 (3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。 (4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。 (5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaCl溶液，利用新产生的Fe2与OH反应制取。,考点二 Fe2、Fe3的性质及检验,1.亚铁盐,知识梳理,还原性,还原性,硫酸,铁屑,2.铁盐的性质及应用,(1)氧化性：含有Fe3的溶液呈棕黄色，Fe3处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为 。 Fe3与 等具有较强还原性离子不能大量共存。 Fe3可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3Cu=Cu22Fe2。,氧化性,3.Fe2、Fe3的检验方法,(1)用KSCN溶液和氯水,(2)用NaOH溶液,4.含Fe2、Fe3的除杂问题,1.下列试剂中，不能使Fe2转化为Fe3的是( ),氯气；NaCl溶液；酸性KMnO4溶液；稀硝酸；盐酸；NaNO3溶液 A. B. C. D. 解析 Cl2、酸性KMnO4、稀HNO3都有强氧化性，能将Fe2氧化成Fe3，而NaCl溶液、盐酸、NaNO3溶液不能将Fe2氧化成Fe3。 答案 D,题组诊断,Fe2、Fe3的性质与转化,答案 B,3.将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应，下列对反应情况设想的评价正确的是( ),解析 当铁、铜均不剩余时溶液中可能有Fe3存在，A项错误；当铁过量时，铜不与Fe3反应，无Cu2生成，此时溶液中不存在Cu2和Fe3，B项错误；铜有剩余则溶液中一定无Fe3，可能有Cu2，C项错误；铁比铜活泼，不可能铁剩余而铜无剩余，D项正确。 答案 D,【归纳总结】 “铁三角”转化,4.下列有关物质检验方法不合理的是( ),A.向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2 B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2 C.检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变红色 D.向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3 解析 B项中的Cl也能使酸性KMnO4溶液褪色。 答案 B,Fe2和Fe3的检验,5.下列关于Fe3、Fe2性质实验的说法错误的是( ),A.用上图装置可以制备沉淀Fe(OH)2 B.配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中， 再加水稀释到所需要的浓度 C.FeCl3溶液中滴加KSCN溶液会生成红色沉淀 D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2被氧化,解析 A项，打开止水夹，左边锥形瓶中发生反应：FeH2SO4=FeSO4H2，H2排出反应体系内的空气，使体系保持H2氛围，关闭止水夹，生成的FeSO4被压到右边锥形瓶中生成Fe(OH)2沉淀，正确；C项，生成配合物血红色Fe(SCN)3，不是沉淀，错误。,答案 C,6.某班同学用如下实验探究Fe2、Fe3的性质。,回答下列问题： (1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 molL1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_。 (2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_。 (3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入 0.5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是_ _。,(4)丙组同学取10 mL 0.1 molL1 KI溶液，加入6 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验： 第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色； 第二支试管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液，生成蓝色沉淀； 第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。 实验检验的离子是_(填离子符号)；实验和说明：在I过量的情况下，溶液中仍含有_(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为_。,(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是_； 生成沉淀的原因是_ (用平衡移动原理解释)。,解析 (1)Fe2具有很强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，可防止Fe2被氧化。 (2)Fe2被氧化为Fe3，Cl2被还原为Cl，反应的离子方程式为2Fe2Cl2= 2Fe32Cl。 (3)O2难溶于煤油，加入煤油能隔绝空气，排除O2对实验的影响。,考点三 铜及其化合物,1.铜的性质,(1)物理性质：铜是 色金属，具有良好的 性、 性和延展性。 (2)化学性质,知识梳理,紫红,导电,导热,2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3,Cu2Ag=2AgCu2,Cu2Fe3=2Fe2Cu2,2.氧化铜和氧化亚铜,CuO2H=Cu2H2O,3.氢氧化铜,(1)物理性质： 色 溶于水的固体。 (2)化学性质及应用,蓝,不,4.CuSO45H2O,CuSO45H2O为_晶体，俗称 。无水CuSO4为 粉末，遇水变蓝色(生成CuSO45H2O)，可作为水的检验依据。 提醒：无水CuSO4只能作为水的检验试剂，但不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。 常见铜及其化合物的颜色,蓝色,蓝矾、胆矾,白色,1.判断正误，正确的打“”，错误的打“”,(1)CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu(OH)2( ) (2)Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2( ) (3)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成( ) (4)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成( ) (5)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在( ) (6)将铁片置于CuSO4溶液中，铁片上有红色物质析出，说明铁比铜活泼( ),题组诊断,铜及其化合物的性质,2.某同学通过系列实验，探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是( ),A.将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS B.将Cu片放入过量浓硫酸中，一段时间后加水以观察CuSO4溶液的颜色 C.向CuSO4溶液中加入NaOH溶液，过滤洗涤并收集沉淀，加热以制取CuO D.设计CuAl浓硝酸原电池，以证明金属活动性：CuAl 解析 铜粉和硫粉反应生成Cu2S，故A项错误；Cu与浓硫酸的反应需要加热，故B项错误；Al在浓硝酸中发生钝化，故在CuAl浓硝酸原电池中，Cu发生氧化反应，作负极，不能证明金属活动性：CuAl，故D项错误。 答案 C,3.工业上用黄铜矿冶炼铜并对炉渣进行综合利用的一种工艺流程如图所示：,铜的冶炼及含铜化合物,(1)冶炼过程中得到的Cu2O和Cu的混合物称为“泡铜”，Cu2O与金属Al在高温条件下混合反应可得粗铜，反应的化学方程式为_。粗铜精炼时应将粗铜连接在直流电源的_极，可在_极得到纯度较高的精铜。,(3)用炼铜产生的炉渣(含Fe2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制备Fe2O3。根据流程回答下列问题： 加入适量NaClO溶液的目的是_ _(用离子方程式表示)。 除去Al3发生反应的离子方程式是_ _。 选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO。 提供的试剂有：稀盐酸、稀硫酸、KSCN溶液、高锰酸钾溶液、NaOH溶液、碘水。 所选试剂是_。实验方案：_ _。,4.(2017南京学情调研)工业上由含铜废料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制备硝酸铜晶体的流程如下：,(1)“焙烧”在600