铁铜的获取及应用教案

1、台州市龙文教育黄岩世纪大道校区电话:主编:台州龙文教育个性化辅导教案学生:教师:时间:教学内容教学重点教学计划本节课内容对应教学计划中所列第次课。教学目标1了解自然界中铁、铜的存在形式，掌握高炉炼铁的化学原理，简单了解湿法炼铜的过程。2掌握铁及其化合物的化学性质，会写出Fe与酸，非金属单质及盐的化学反应方程式。3学会利用SCN-的方法来检验及通过加还原剂或氧化剂的方法进行转化并会写出相应的化学方教学过程:一、从自然界获取铁和铜(一).铁、铜存在形式主要以化合态形式存在于自然界。为什么地球上只存在少量单质铜，而铁单质只存在于陨铁中 ？铁、铜是人类使用最早、应用最广泛的两种金属，它们在日常生活中的

2、应用十分广泛，铁和铜 的用途有那些？1 .如何将铁从化合态转化为游离态吗？2 .选用哪些还原剂？从铁、铜的化合物中提取铁、铜的其他可能途径：制铁：Al2O3+2Fe邈- 2Al+Fe2O33H2+Fe2O3 2Fe+3H2O制铜：H2+CuO Cu+H2O CO+CuO Cu+CO2Fe+CuCl2= Cu+FeCl2(二)铁的冶炼(1)原料：铁矿石，焦炭，石灰石，空气(3)(4)2Fe+3CO2高渴 基本反应原理：3CO+ Fe2O3设备：高炉炼铁的主要反应过程：产生还原剂：C+O2高温CO2CO2+C高温2CO还原铁矿石：F62O3+3CO高温2Fe+3CO2造渣(除脉石)：CaCO3高温

3、CO2+CaOCaO+SiO2高温CaSiO3(5)炼铁产品：生铁根据炼铁中化学反应的原理，思考并回答下列问题：(1) CO是怎样形成的？(2)铁矿石是如何被还原的？(3)石灰石的作用是什么？用热还原法冶炼出来的不是纯铁，是生铁。生铁的含碳量在 2% 4.3%之间，将生铁进一步炼 制，降低其中杂质的含量，得到的物质含碳量在 0.03% 2%之间，就是钢，钢的用途更广泛。二.铜的冶炼1 .湿法炼铜：2 .火法炼铜：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu黄铜矿精铜3、生物炼铜(99.5%99.7%)(99.95%99.98%)生物开矿技术是一种利用微生物开矿的湿式制铜技术。先在矿床上始凿注入矿井”和回

4、收矿井”，然后向矿井注入铁酸化细菌和硫磺酸化细菌以加速金属成分溶解，再通过回收矿井”回收有价金属。随堂练习1 .铁和铜在自然界中主要以化合物的形式存在.工业上铁的冶炼是在炼铁高炉中进行的,原料 有、等。冶炼的过程将氧化铁 单质铁的方程式 为:02 .在高温下可还原氧化铁的化合物是()A.焦炭 B .氢气C.二氧化碳D. 一氧化碳二、铁、铜及化合物的应用(一)、物理性质铁：银白色固体、能被磁铁吸引；铜：紫红色固体。铁、铜都是热和电的良导体都有延展性。(二)、化学性质1、与非金属的反应2Fe +3C12 _ 2FeCl3Cu +CI2 二 CuCl23Fe +2O2 _ Fe3O42Cu +O22

5、CuO判断哪些是氧化还原反应，如果是指出氧化剂和还原剂2、与盐酸的反应Fe + 2HCl = FeCl 2 + H2 TFe+2H+=Fe2+H 2 fCu + HCl -x判断是否是氧化还原反应，如果是指出氧化剂和还原剂3、与盐溶液Fe+Cu2+ = Fe2+Cu2Ag+ + Cu = Cu 2+2Ag判断是否是氧化还原反应，如果是指出氧化剂和还原剂。注意事项铁、铜反应中都充当还原剂铁跟氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜溶液等)反应转化为亚铁化合物。铁跟氧化性较强的氧化剂(如氯气、硝酸等)反应转化为+3价铁的化合物。铜在反应中一般转化为+2价铜的化合物。(三)、Fe2+、Fe3+的鉴别1 .

6、观察溶液颜色：Fe2+是浅绿色溶液；Fe3+是棕黄色溶液。2 .与KSCNE应：Fe3+能与SCN生反应，使溶7变成血红色。Fe2+而不行。Fe3+ + 3SCN = Fe(SCN) 33 .与NaO应应：Fe2+发生白色沉淀迅速变灰绿色最后呈红褐色；而Fe3+立即产生红褐色沉淀Fe3+3OH- = Fe(OH)3Fe2+2OH-=Fe(OH)2 J4Fe(OH)2+O2+2H2O = 4Fe(OH) 3白色的Fe(OH)2 (为+2价铁)被空气里的氧气最后氧化成 红褐色的Fe(OH)3 (为+3价铁)NaOH反应小结一一Fe2+与Fe3+的鉴别方法：直接观察溶液颜色；与 KSCN反应；与（四

7、）:Fe2+、Fe3+的相互转化Fe2+一 Fe3+化合价升高，需加入氧化剂；如 加入新制氯水Fe3+一 Fe2+化合价降低，需加入还原剂。如 加入加入铁粉陛斗指稀硫酰 匙般)F e+ Cu2Cu -hFea+r2Fe+3Xj (Fa- Clr BQ 2F%3屋- 2Fe+ 3H2SO+ (浓】g (SQ4) 3 + 6H3O+3SCatFeA Fe+4HNO3 Cffi) (NO；) 3+140 f +2HaO,150(C 以上F e+ 3Oa2F 巳劣2F*+&(%，=2F尹+?又一Fe3+4Fe (OH) $LF 厂一廿4Fe (0H a+O3+2Ha04Fe 0H)/ 正小+NC7+4

8、3X+N0 1 +2HQ蜷烧j 4F 吗+1102=303+(一)金属腐蚀的类型氧气氧化而腐蚀。化学腐蚀：金属跟周围的物质接触直接发生化学反应而引起的腐蚀，如铁被氯气、电化学腐蚀：不纯金属在电解质溶液中发生的腐蚀（活泼金属被腐蚀）（二）保护钢铁不被腐蚀的措施外加保护层如：涂漆、搪瓷、电镀、表面钝化、油脂等。改变钢铁的内部结构，冶炼不锈钢。在钢铁的表面镶嵌比铁活泼的金属如锌，使活泼金属被氧化，而钢铁被保护。r 2FS3 *+2I -=2Fe + 1工F/朗叶十与1加百*十伽=即*十0?4-2喑f 必十泪簿=昨日十&Q 丁+4H 飞巳心+ 3C Q= 2Fe+ 3coi点燃F人二2卜中F%5+ 2

9、Al2F伫+触片F务口 + 3比2年十3%口 （0JFpCh+mZn （过翼 =2Fe+3ZnCl2厂同日肝加斗i=宏匕+田5Fe0+C0=Fe+ C0a2Fe3+ Cu = 2Fe2+ Cu2+ （制印刷线路）特别强调：A铜在反应中一般转化为正二价的铜的化合物。B铁与氧化性较弱的氧化剂（盐酸，硫酸铜溶液等）反应转化为亚铁化合物。C铁与氧化性较强的氧化剂（氯气，硝酸等）反应转化为正三价的铁的化合物。随堂练习1、能与Fe3+5应且能证明Fe3+具有氧化性的物质是： KSCND Fe FeCl2 NaOH（ D ）A. B. C. D. 2、某溶液中加入KSCN容液无明显现象，再滴加氯水，溶液立即

10、变为红色，说明原溶液中一定含有（B ）A.Fe3+ B. Fe2 + C. Cu2+ D. Zn2+铁、铜的获取及应用规律总结规律一：铁和铜间彼此反应的计算和讨论。Fe3+和Cu、Cu2+和Fe之间的反应是我们学习过程中的一个非常重要的知识点，掌握彼此间的转化及计算，对培养我们的综合能力是十分必要的。现讨论如下：将a mol Fe3 b mol Cu2 c mol Fe和d mol Cu混合于同一反应体系中充分反应。可能发生的反应有: 2Fe3+ + Fe=3Fe2+ 2Fe* + CuCu2+ + 2Fe2+ Fe+ Cu2+= Cu + Fe2+现从以下角度进行讨论：（1）从发生的化学反应

11、来讨论无论a、b、c、d取何值，反应、不可能均发生。当c= a,只发生，因为Fe*的氧化性最强。2一 a一 一当c 一时，发生的反应是先后。2当c a时，发生的反应是先后。2（2）从反应后不溶物的成分来看溶液中的成分及含量不溶物的成分无非只有Fe,或只有Cu,或Fe、Cu都有，下面逐一进行讨论：若不溶物是Fe和Cu,则溶液中一定有Fe2+,一定无Fe3+和Cu2+,一定有Fe2+,其物质白量为n ( Fe2+、/ 3 .)=(a+b) mol。2若不溶物只有Cu,则溶液中一定无Fe3 + ,一定有Fe2+,其物质的量为(a+c)mol,可能有Cu2小。若满足c= a+b,则无Cu2+ ；若a

12、v cv a + b,则有Cu2+,其物质的量为(b+ - c)mol,且小于b mol;2222若cavc+ d,也有Cu2 ,其量仍为(b+ a c) mol,但大于b mol。22(3)从反应后溶液的成分来看不溶物的成分及含量若溶液中有Fe3卡,必定还有Cu2+和Fe2+,则反应后无不溶物。若溶液中只有 Cu#和Fe2+,则不溶物中一定无 Fe,可能有Cu。当满足a=2c+2d时，无Cu;当满a足2ca2c+ 2d时，有Cu,其重为(d+c) mol ,且小于d mol；当满足a2ca + b时有Fe,其量为(c ab) mol。22规律二：与Fe元素有关的18个易错方程式点遨(1) 3

13、Fe+ 2O2FeSO4,易将产物 Fe3O4 写成 Fe2O3。点燃(2) 2Fe+3cl2 (过量)=2FeCl3,易将产物 FeCl3 写成 FeCl2。(3) Fe+ 2HCl=FeCl2+H2f ,易将产物 FeCl2 写成 FcCl3。(4)Fe+ SFeS,易将产物FeS写成Fe2s3,条件易误为点燃。(5) Fe+ 4HNO3 (稀)=Fe (NO3) 3+NOT +2H2O,误认为发生置换反应：Fe+ 2HNO3 (稀)=Fe (NO3) 2+H2T。(6) Fe遇浓HNO3常温下发生钝化，误认为发生氧化还原反应而将反应方程式写成： 施温人一一Fe+6HNO3 (浓)=Fe

14、(NO3)3+3NO2 f + 3H2O或误认为发生置换反应：Fe+2HN03支运 Fe (NO3) 2+H2T。常温(7) Fe+ H2SO4 (浓)发生钝化，误认为发生氧化还原反应而将方程式写成：2Fe+6H2SO4 (浓)=Fe2 ( SO4)3+3SO2T + 6H2O。，、，!_ . (8) 2Fe+6H2SO4 (浓)Fe2 (SO4)3+3SO2T + 6H2O,误认为发生钝化或认为发生置换反应。(9) Fe (过重)+ 2H2SO4 (浓)=FeSO4+ SO2 T + 2H2O,误将 FeSO4 写成 Fe2 (SO4)3/“、CL，一、，-、同温 _、。_ 一、_(10)

15、3Fe+4H2O (g)(过量)FesSO4+4H2,误将 FesO4 写成 Fe2O3或 FeO。(11) Fe+ CuSO4=FeSO4+Cu,易将 FeSO4 写成 Fe2 (SO4)3(12) Fe+3SCN-=Fe (SCN) 3,误认为Fe (SCN) 3是固体，在化学式右边打上 ”(13) 2Fe3+ + 2：2Fe2+ + I2,易忽略Fe与1一发生的是氧化还原反应， 误写成：Fe3 +3r= Fei3J(14) 2Fe3 + + H2S2Fe2+ + S + 2H+,易忽略发生的是氧化还原反应而误认为发生复分解反应，将反应式误写成：2Fe3+ + 3H2S=Fe2S3+6H

16、+ ,或配平离子方程式时，只考虑到质量守恒，忽略电荷守 恒而错写成：Fe3+ H 2sFe2+ S J + 2H +(15) Fe3+ 3H2O (沸水)Fe (OH) 3 (胶体)+ 3H ,误认为生成沉淀而写成：Fe3 +3H2O (沸水)j+e (OH) 3 J + 3H。(16) 2Fe3+ + Cu2Fe2 + + Cu2+ ,误认为不发生反应，或误写成：Fe3+ + CuFe2 + + Cu2+O (17) Fe (OH) 2 空气中 Fe2O3+ H2O,忽略 Fe (OH) 2与 02作用生成 Fe (OH) 3,而误写成：Fe (OH) 2空气中FeO+H2O。(18) 6F

17、eB2+3Cl2 (少量)2FeCl3+4FeBr3误写成2FeBr2+3Cl2 (少量)=2FeCl3+2Br2或把 FeCl3误写成 FeCl2。铁、铜的获取及应用合作讨论1.铁和铜在一定条件下可以与非金属、酸、盐及其他一些化合物反应，在反应中作还原剂。其中铜一般转化为+ 2价的铜的化合物(和 S反应生成Cu2s除外)，而铁可以转化为+ 2价或+ 3价的化合物。请列举铁和哪些物质反应生成+ 2价的化合物？又和哪些物质反应生成+3价的化合物？铁跟氧化性较弱的氧化剂(如： H+、Cu2+、Fe3+、S、I2等)反应转化为亚铁(铁的化合价为+2)化合物，铁跟氧化性较强的氧化剂(如：Cl2、Br2

18、、HNO3、浓硫酸等)反应转化为铁(铁的化合价为+3)的化合物。2. FeCl3有哪些重要的特征反应？(1)与可溶性碱、硝酸银溶液等发生复分解反应。FeCl3+3NaOHFe (OH) 3( + 3NaClFeCl3+3AgNO3Fe (NO3)3+3AgCl J(2)与铁、铜、氢硫酸等发生氧化还原反应2FeCl3+ Fe3FeCl2 2FeCl3+ Cu2FeCl2+ CuCl22FeCl3+ H2s2FeCl2+ 2HCl + S J(3)与沸水及强碱弱酸盐发生水解反应FeCl3+3H2OFe (OH) 3+3HCl2FeCl3+ 3Na2CO3+ 3H2。2Fe (OH) 3J + 3C

19、O2f + 6NaCl(4)与 KSCN 发生络合反应 Fe3+SCN= Fe (SCN) 2+3 .已知Fe (OH) 2极易被空气中和溶解在水中的O2氧化成红褐色的Fe (OH) 3沉淀，怎样才能制得Fe (OH) 2的白色沉淀呢？因为Fe (OH) 2极易被空气中和溶解在水中的O2氧化成红褐色的Fe(OH) 3沉淀，所以按一般强碱与弱酸盐反应制弱碱的操作很难得到Fe (OH) 2白色沉淀。要制得 Fe (OH) 2的白色沉淀必须用加热煮沸过的蒸储水(以减少溶解在水中的氧气)临时配制FeSO4溶液，最好再在液面上滴几滴植物油以避免FeSO4溶液与空气接触，准备加入的NaOH溶液也要煮沸。加

20、入 NaOH溶液时，应将滴管尖嘴伸入盛有FeSO4溶液的试管底部再挤出 NaOH,就可以看到Fe (OH) 2白色沉淀了。4 . Fe2+溶液久置为什么会形成褐色浑浊？如何正确保存Fe2+溶液？当Fe2+溶液露置在空气中时会被 O2氧化生成Fe3+, O2被还原成OH与Fe*形成Fe (OH) 3沉淀，所 以溶液出现褐色浑浊。反应的离子方程式为：12Fe2+3O2+6H2O=8Fe3+ + 4Fe (OH) 3, 为了使Fe2+溶液能长时间保存，在配制溶液时，要加入少量铁粉防止氧化，加入少量对应的酸抑制水解。5 . C12通入FeBr2和Fel2溶液中发生怎样的反应？C12通入FeBr2和Fe

21、l2溶液中应考虑 C12的量及Fe2+、Br、I的还原性的强弱。因为还原性：I Fe2 Br ,所以随着C12的用量不同发生不同的化学反应，讨论如下： (1)当C12不足时，通入FeBr2溶液中应先氧化 Fe2+,反应式为：2Fe2+ + Cl22Fe3 +2Cl通入FeI2溶液中，应先氧化 ： Cl2+2=2C+ I2(2)当C12足量时，Fe2小、Br，均全部被氧化，反应的离子方程式分别为：2Fe2+ + 4Br + 3Cl2=2Fe3+ + 2B2+ 6Cl ; 2Fe2+ + 4I + 3Cl2= 2Fe* + 2I2 + 6Cl6 .钢铁易腐蚀，为什么比钢铁更活泼的金属如Al、Zn不

22、易被腐蚀？纯净的铁抗腐蚀能力强，不易被腐蚀，但其硬度不够，因此使用得多的还是碳素钢。通常使用的锌、铝 制品纯度高，表面被氧化时形成致密的氧化膜，阻止氧气、水的渗入使腐蚀停止，即致密的氧化膜是保护的关键。而对于合金钢来说，在潮湿的空气中，钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜，金属接触电解质溶液后，较活泼的金属铁被氧化而腐蚀(Fe-2e=Fe2+),溶液中的氢离子或水和氧气在碳(或金属活泼性比铁弱的金属)上得到电子被还原(2H+ + 2e=H2或O2+4e + 2H2O4OH ),接着亚铁被氧化成三价铁后又生成Fe (OH) 3,最后生成铁锈(Fe2O3 XH2O)。铁、铜的获取及应用新题解答【例1

23、】在100mL的FeBr2溶液中，通入2.24L的标准状况下的氯气，充分反应后，溶液中有-的Br3被氧化成澳单质。求原 FeBr2溶液的物质的量浓度。解析：根据反应2Fe2+ + B2=2Fe3+2Br,可确定还原性：Fe2+Br,计算的关键在于当 Fe*全 部被氧化为Fe3+后，BL才开始被氧化。据此可用三种不同的解法，计算时应寻找最简捷的方法。解法一化学方程式法。题中给出通入标准状况下的2.24LCl2后，FeBr2中有1的BL被氧化，即反应物FeB2与生成物Br2的物3质的量之比为3： 1。3FeBr2+xCl2yFeCl3 + zFeBr3+ Br2由Br、Fe、Cl分别守恒，得5o2

24、先将以上分数代入化学方程式，再调整为整数，得:18FeBr2+ 15Cl 2= 10FeCl3+8FeBr3+6Br2一 18 一 18n (FeB2)=n (Cu)=x150.12molC (FeBr2)=0.1L15=1.2mol 2.24L 一122.4L mol=0.12mol,解法二 物质的量分析法。因为FeBr2Fe2+2Br ,如有1的B被氧化，则有关系:3科2.24Ln (FeB2)= /22.4L molC (FeBr2)= 1.2mol L 11、)=0.12mol, 3解法三 电子守恒法。设FeBr2溶液的物质的量浓度为C,根据氧化还原反应中氧化剂和还原剂得失电子数相等的

25、原理,C12所得电子数是Fe2+和B1所失电子数的和，则一,c 3,0.1mol X2=0.1LXcX1+0.1LXc , c= 1.2mo1 L 1。2溶液中 C (Fe- : C ( Fe2点评：对于氧化还原的有关计算，得失电子守恒法较为简捷且不易发生计算错误。【例2】将Cu片放入0.1mo1 L -1FeCi3溶液中，反应一段时间后取出Cu片,+ )=2： 3,则Cu2+与Fe。的物质的量之比为(A. 3 ： 2B. 3 ： 5C. 4 ： 3D. 3 ： 4n (Cu2+) : n (Fe3+)=恰好使混合物完全溶解,解析：由：2Fe3+ + Cu= 2Fe2+ + Cu2+ 知 n (Cu2+) = 2n (Fe*),所以 1.5 : 2=c (Cu2+) : C (Fe*。答案：D【例3】在由Fe、FeO和Fe2O3组成的混合物中力口入 100mL2mol L 1的盐酸,并放出448mL气体(标准状况)，此时溶液中无 Fe3+离子。则下列判断正确的是()A .混合物里三种物