铁、铜及其化合物的应用

1、第二单元铁、铜的获取及应用第二单元铁、铜的获取及应用第二课时铁、铜及其化合物的应用1了解铁、铜的物理性质，掌握其化学性质。2了解铁、铜的化合物及其相互转化。3体会铁、铜的重要用途。4增强对化学实验的分析应用能力。一、铁、铜的物理性质一、铁、铜的物理性质铁是一种有金属光泽的 金属，质软，有良好的 、 、 。铁属于重金属、黑色金属、常见金属。铁能被磁铁吸引。铜是一种有金属光泽的 色金属，有良好的 、 (仅次于银，可用于制电缆)，良好的延展性。粉末为紫红色。铜属于重金属、有色金属、常见金属。银白色银白色导热性导热性导电性导电性延展性延展性紫红紫红导电导电导热性导热性 二、铁、铜的化学性质二、铁、铜的

2、化学性质1铁的化学性质在常见金属活动性顺序中铁位于分界 点氢之前的锌和锡之间，是一种较为活泼的金属，能与多种非金属单质及水、酸、部分盐溶液反应，反应中铁被氧化。(1)铁与非金属单质反应铁与非金属单质反应反应反应物物条条件件现象现象方程式方程式产物价产物价态态还原还原剂剂氧化氧化剂剂Fe、O2点点燃燃火星火星四射，四射，生成生成黑色黑色固体固体2、3FeO2Fe、Cl2点点燃燃棕黄棕黄色的色的烟烟3FeCl2Fe、S加加热热生成生成黑色黑色固体固体 2FeS3Fe2O2 Fe3O4FeS FeS2Fe3Cl2 2FeCl3 能否用铁制容器盛放浓硫酸？【提示】能。常温下铁与浓硫酸发生钝化，从而阻止

3、反应进一步发生。但加热时能解除钝化。(2)铁与水反应纯的铁在常温下与水不反应；不纯的铁(如生铁、钢)在常温下的水中易被腐蚀；在高温下铁跟水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气： 。还原剂： ；氧化剂： (3)铁与酸的反应铁与非氧化性酸发生置换反应生成 和 。铁与强氧化性酸反应生成H2O而不是H2。铁与浓H2SO4、浓HNO3常温下发生 。但加热则可以反应。(4)铁与盐溶液的反应铁能从部分盐溶液中将金属离子还原为单质。如湿法冶铜 。3Fe4H2O(g) Fe3O44H2FeH2OFe2H2钝化钝化FeCuSO4=FeSO4Cu 能否用铁制容器盛放浓硫酸？【提示】能。常温下铁与浓硫酸发生钝化，从而阻止反应

4、进一步发生。但加热时能解除钝化。2铜的化学性质在常见金属活动性顺序中铜位于分界点氢之后，汞之前，属于不活泼的金属，还原性较弱，但在一定条件下也能被强氧化剂氧化。(1)铜与部分非金属单质反应Cl2： 还原剂： ；氧化剂： O2： 还原剂： ；氧化剂：S： 还原剂： ；氧化剂：CuCl2CuO2CuS CuCl2 CuCl22CuO2 2CuO2CuS Cu2S(2)铜与酸的反应铜不能与非氧化性酸反应，如HCl、稀H2SO4等。但能与强氧化性酸反应。还原剂： ；氧化剂： 还原剂： ；氧化剂： CuHNO3CuHNO33Cu8HNO3(稀稀)=3Cu(NO3)22NO4H2OCu4HNO3(浓浓)=

5、Cu(NO3)22NO22H2O(3)铜与部分盐溶液反应铜与部分盐溶液反应还原剂： ；氧化剂：还原剂： ；氧化剂：3Fe3、Fe2、Cu2的氧化、还原性氧化性：还原性： 具有还原性CuAgNO3CuFeCl3Fe3Cu2Fe2Fe2Cu2AgNO3=Cu(NO3)22AgCu2FeCl3=2FeCl2CuCl2三、铁及铜的化合物的应用三、铁及铜的化合物的应用铁的化合物的应用十分广泛。如氧化铁红颜料跟某些油料混合，可以制成防锈油漆；碱式氯化铁或碱式硫酸铁是优良的净水剂；磁性材料大多数是含铁的化合物；我国重点开发的透明氧化铁系列颜料，属于纳米级材料，具有 、 、 、 、 等优点。铁元素是维持生命不

6、可缺少的微量元素，虽然人体中铁元素的量只有 ，但铁元素在人体中却发挥着重大的作用。人体内的铁元素大部分存在于 内，起着运输氧气、二氧化碳的作用，铁的化合物还在人体内的氧化还原反应中起传递电子的作用。人体如果缺铁，则会引起贫血等疾病。无毒无毒无味无味高吸附性高吸附性高透明度高透明度高着色力高着色力血红蛋白血红蛋白35g铁的不同价态间的相互转化，在生活、生产和科学研究中有着广泛的应用。如在配制Fe2的溶液时，常常向Fe2的溶液中加入少量 ，使被氧气氧化形成的Fe3转化成Fe2： 2Fe3=3Fe2；为除去废水中的Fe2，常将废水中的Fe2氧化成Fe3，并通过调节溶液的pH使Fe3转化成Fe(OH)

7、3沉淀：4Fe2O22H2O8OH=4Fe(OH)3；应用FeCl3溶液与铜的反应制作电路板：2Fe3 =2Fe2 。由于铜盐能杀死某些细菌，因此人们常用硫酸铜抑制游泳池水中藻类的生长，以保持池水的澄清透明。稀的硫酸铜溶液还可以用于杀灭鱼体上的寄生虫，治疗鱼类皮肤病和鳃病等。用做杀虫剂的波尔多液为 和 的混合溶液。铁粉铁粉FeCuCu2CuSO4Ca(OH)2一、铁及其化合物的性质一、铁及其化合物的性质 为什么在实验室配制的FeSO4溶液中常加入少量铁粉？学生交流【提示】因为Fe2很容易被空气中的O2氧化为Fe3；而Fe能将Fe3还原，加入少量铁粉是防止Fe2被氧化。 鉴别Fe2时，不能先加氯

8、水，后加KSCN溶液，为什么？师生互动【提示】如果先加氯水，氯水能将Fe2氧化。再加KSCN溶液，则无法判断原来是Fe2还是Fe3。 在FeCl3溶液里加入铁粉，溶液逐渐变为浅绿色，写出有关反应的离子方程式。在FeCl2溶液里滴加氯水，溶液逐渐变为棕黄色，写出有关的离子方程式。学生交流【提示】2Fe3Fe=3Fe22Fe2Cl2=2Fe32Cl 制备Fe(OH)2时应注意哪些问题？请设计不同实验方案制备能长期贮存的Fe(OH)2。学生自主探究【提示】为了防止Fe(OH)2被O2氧化，在制备Fe(OH)2时，一般从两个角度考虑，一是反应试剂，二是反应环境。反应试剂取用最新配制的FeSO4溶液；N

9、aOH溶液加热煮沸并冷却后使用，以驱除溶液中溶解的O2。反应环境方法1：装置如右图所示。在试管中加入适量的5%FeSO4溶液，并覆盖一层苯，再用长滴管注入不含O2的1 molL1NaOH溶液。由于苯的液封作用，防止了生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀。方法2：装置如下图所示。实验时，先打开弹簧夹K，再将分液漏斗的旋塞打开，使稀硫酸与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭K，使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去广口瓶上的橡皮塞，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。 已知

10、A为常见的金属单质，根据下图所示的关系： (1)确定A、B、C、D、E、F的化学式：A为_，B为_，C为_，D为_，E为_，F为_。(2)写出的化学方程式，、的离子方程式_。【思路指引】铁元素及其化合物的推断题的解题关键：一是寻找特征反应及特征现象，二是正确运用“铁三角”的转化关系，三是注意与其他金属及其化合物知识的综合。化学框图题综合性强，难度大，解题时常由于知识的综合性不够，找不到“突破口”而无法下手。【解析】本题考查同学们对铁及其化合物的综合应用能力，同时考查同学们的分析判断与逻辑推理能力。从最初条件看，框图很模糊，不能直接得出结论，但找到“突破口”“红褐色固体F”，就可迅速得出F是Fe

11、(OH)3。从而得出A为Fe，“黑色晶体”B为Fe3O4，继而推出C为FeCl2，D为FeCl3，E为Fe(OH)2。反应：Fe2HCl=FeCl2H2反应：2Fe3Cl22FeCl3反应：Fe3O48HCl=FeCl22FeCl34H2O反应：2FeCl2Cl2=2FeCl3反应：Fe2FeCl3=3FeCl2反应：FeCl22NaOH=Fe(OH)22NaCl反应：FeCl33NaOH=Fe(OH)33NaCl反应：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3【答案】(1)FeFe3O4FeCl2FeCl3Fe(OH)2Fe(OH)3(2)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,

12、2Fe2Cl2=2Fe32Cl，Fe2Fe3=3Fe2 1如图，当容器A中的反应开始后，若分别进行下列操作，请回答下列问题：(1)若弹簧夹C打开，B容器中会有什么现象发生？_。(2)弹簧夹C关上一会儿，容器A中的反应还在进行时，B容器中有什么现象发生？_ 写出B容器中有关反应的化学方程式：_。(3)若先打开弹簧夹C一段时间，容器A中的反应在进行时，再关上弹簧夹C一会儿，B容器中有什么现象发生？_【解析】本题综合了Fe2+的性质及Fe(OH)2的制备实验操作问题，解答的关键要明确Fe(OH)2容易被氧化的特性，同时装置中H2的产生及H2流经的路程也是解题的题眼。【答案】(1)容器B中的导管口有气

13、泡冒出(2)容器A中溶液进入容器B，容器B中先有白色沉淀生成，沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色2NaOHFeSO4=Fe(OH)2Na2SO4，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(3)开始时容器B中的导管口有气泡冒出，弹簧夹关闭后容器A中溶液进入容器B，有白色沉淀生成二、铜及其化合物的性质二、铜及其化合物的性质 能否用稀盐酸除去铜绿？为什么能用FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板？师生互动【提示】能。铜与稀盐酸不反应。FeCl3溶液能与铜反应生成可溶性盐：Cu2FeCl3=CuCl22FeCl2 铜离子能否使蛋白质变性？生产生活中有哪些有益的应用？学生交流【提示】能使蛋白质变性。生活生

14、产中的应用：由于铜盐能杀死某些细菌，并能抑制藻类生长，因此游泳场馆常用硫酸铜作为池水消毒剂。稀的硫酸铜溶液还可用于杀灭鱼体上的寄生虫，治疗鱼类皮肤病和鳃病。用做杀虫剂的波尔多液为CuSO4和Ca(OH)2的混合溶液等。 某地污水中含有某地污水中含有Zn2、Hg2、Fe3和和Cu24种阳离子。种阳离子。甲、乙、丙三位同学设计的从该污水中回收金属铜的方案如下图所甲、乙、丙三位同学设计的从该污水中回收金属铜的方案如下图所示：示：提示：提示：Zn(OH)2溶于溶于NaOH溶液溶液 (1)三种实验方案中能制得纯净铜的方案是_。(2)在能制得纯净铜的方案中，会导致环境污染的操作步骤是_，污染原因是_，改进

15、方法是_。【解析】(1)甲方案污水中加NaOH所得溶液中存在Cu2、Fe3、Hg2的氢氧化物，加热分解后得到Fe2O3、CuO、HgO，用H2还原后制得的Cu不纯净，且产生汞蒸气污染环境。乙方案加入过量铁粉所得残渣中会残留铁，直接加热，还原所制得的铜不纯。只有丙方案以上两个方面均考虑到了，制得的铜是纯净的，但丙方案中会产生汞蒸气，有毒，污染环境，应增加冷凝装置加以回收、利用。【答案】(1)丙(2)Hg挥发变成蒸气，Hg蒸发有毒加上冷凝装置，将气态Hg变成液态Hg而回收 2.将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下，溶液中存在的金

16、属离子和金属单质。(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有的离子是_；铜单质_(填“一定”或“可能”)存在。(2)若氯化铜有剩余，则容器中还可能有的离子为_；铜单质_(填“一定”或“可能”)存在。(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有的单质是_，Fe2_(填“一定”或可能”)存在。【解析】【答案答案】(1)Fe3+、Cu2+一定(2)Fe3+可能(3)Fe、Cu一定一、一、Fe3和和Fe2检验方法的实验探究检验方法的实验探究 1检验Fe3、Fe2的实验检验离子检验离子Fe3Fe2操作方法操作方法实验现象实验现象溶液变血红色溶液变血红色无明显现象无明显现象滴加氯水滴加氯水溶液变血红色溶液变

17、血红色离子方程离子方程式式Fe33SCN=Fe(SCN)32Fe2Cl2=2Fe32ClFe33SCN=Fe(SCN)3结论结论Fe3遇遇SCN显血红色，可显血红色，可利用此现象检验利用此现象检验Fe3Fe2和和SCN不反应，通入不反应，通入Cl2后，后，Fe2被氧化成被氧化成Fe3，可用先滴加可用先滴加KSCN再通再通Cl2的的方法检验方法检验Fe22.Fe3、Fe2的鉴别方法 方法方法Fe3Fe2溶液颜色溶液颜色(棕棕)黄色黄色浅绿色浅绿色加碱加碱溶液溶液现现象象红褐色沉淀红褐色沉淀白色沉淀白色沉淀灰绿色灰绿色沉淀沉淀红褐色沉淀红褐色沉淀离离子子方方程程式式Fe33OH=Fe(OH)3Fe

18、22OH=Fe(OH)24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3加加KSCN溶液溶液现现象象显红色显红色(常用方法常用方法)无明显现象，再加氯水显红无明显现象，再加氯水显红色色离离子子方方程程式式Fe33SCN=Fe(SCN)32Fe2Cl2=2Fe32ClFe33SCN=Fe(SCN)3 (1)首先检验溶液中是否有Fe3，可用KSCN溶液。(2)加入氧化剂，验证溶液中含有Fe2，但要注意加入的氧化剂不能对观察现象产生干扰。二、不同价态铁元素的转化二、不同价态铁元素的转化Fe、Fe2、Fe3之间的“三角”转化(氧化还原反应)Fe的化合价为0，是最低价态，单质铁只表现还原性，Fe2中铁的化

19、合价为2价，处于中间价态，Fe2既有氧化性，又有还原性，Fe3中铁的化合价为3价，为最高价态，Fe3只具有氧化性。(1)Fe Fe2：铁与氧化性较弱的非金属单质(如S)、非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)、不活泼金属的盐溶液(如CuSO4、AgNO3)反应，都能实现这种转化。另外还有2Fe3Fe=3Fe2。(2)Fe Fe3：铁与强氧化剂(如氯气、硝酸)在一定条件下会实现这种转化。(3)Fe2 Fe3：亚铁盐与强氧化剂(如氯气)反应。2Fe2Cl2=2Fe32Cl。(4)Fe3 Fe2铁盐溶液与较强还原剂(如Fe、Zn、Cu等金属或NaI、Na2S等还原性化合物)反应。2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(5)Fe2 Fe：比较活泼