苏教版高中化学必修一第7讲：铁、铜及其化合物的应用(学生版)

铁铜及其化合物的应用____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．了解从自然界中获取铁和铜的方法。2．掌握铁、铜及其化合物的性质及应用。3．了解常见金属的冶炼方法。4．掌握Fe2＋、Fe3＋的检验及相互转化。知识点一．从自然界中获取铜1．铁、铜的存在存在金属自然界中的存在形态常见矿石及主要成分铁①主要以化合态形式存在②铁单质只存在于陨铁中①磁铁矿Fe3O4②赤铁矿Fe2O3铜①主要以化合态形式存在②少量单质①黄铜矿CuFeS2②孔雀石CuCO3·Cu(OH)22．铁、铜的冶炼(1)铁的冶炼铝热反应炼铁2Al＋Fe2O3eq\o(=====,\s\up15(高温),\s\do15())2Fe＋Al2O3(2)铜的冶炼①工业炼铜流程②生物炼铜(矿堆浸铜法)原理：CuSeq\o(――→,\s\up15(O2),\s\do15(细菌))CuSO4eq\o(――→,\s\up15(Fe))Cu特点：成本低、污染小、反应条件简单等。③湿法炼铜：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4知识点二．铁、铜的基本性质1．铁、铜的物理性质物理性质铁能被磁铁吸引的银白色金属，良好延展性和导热性铜紫红色金属，导电性和导热性仅次于银2．铁、铜的化学性质（2）Fe、Cu的化学性质及其转化知识点三．金属的冶炼方法选择金属冶炼的方法要依据金属在自然界中的存在形态和金属的活泼性。金属活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此必须采用不同的冶炼方法。1．电解法适用于冶炼金属活动性很强的金属(如K、Ca、Na、Mg、Al等)，常采用电解它们的熔融盐或氧化物的方法。如：2NaCl(熔融)eq\o(=====,\s\up15(通电))2Na＋Cl2↑MgCl2(熔融)eq\o(=====,\s\up15(通电))Mg＋Cl2↑2Al2O3(熔融)eq\o(=====,\s\up15(通电))4Al＋3O2↑2．热还原法用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属活泼性介于Zn～Cu之间的金属氧化物。如：Fe2O3＋3COeq\o(=====,\s\up15(高温))2Fe＋3CO22CuO＋Ceq\o(=====,\s\up15(高温))2Cu＋CO2↑WO3＋3H2eq\o(=====,\s\up15(高温))W＋3H2OCr2O3＋2Aleq\o(=====,\s\up15(高温))2Cr＋Al2O33．热分解法用于冶炼不活泼的金属(如Hg、Ag)。如：2HgOeq\o(=====,\s\up15(△))2Hg＋O2↑2Ag2Oeq\o(=====,\s\up15(△))4Ag＋O2↑知识点四．铁的化合物（1）Fe3＋的检验化学上常用硫氢化钾溶液检验Fe3＋，反应的离子方程式是Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3，现象是溶液变成血红色。（2）Fe2＋与Fe3＋的转化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＋，该反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。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的化学方程式：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。（3）Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互转化，如图所示。（4）铁及其化合物的应用①铁合金是重要的应用广泛的金属材料②铁元素是维持生命活动不可缺少的微量元素，人体缺铁会引起贫血等疾病。③铁的化合物ⅰFe2O3可以制防锈油漆、红色颜料。ⅱ氯化铁可作净水剂。ⅲFe3O4可作磁性材料。ⅳFeCl3溶液可作制作印刷电路板的腐蚀液。知识点五．铜的化合物（1）常见铜的化合物①CuO黑色，与盐酸反应的离子方程式为：CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O②Cu2(OH)2CO3为碱式盐，为绿色③CuSO4为白色粉末，遇水形成蓝色晶体CuSO4·5H2O（2）铜及其化合物应用①单质铜可以制导线、水管、电器仪表等。②铜盐可以杀菌。游泳馆常用CuSO4作池水的消毒剂。类型一．铁、铜的性质例1．下列说法或方程式正确的是()A．Fe、Cu均能在潮湿的空气中生成氧化物B．Fe与CuSO4溶液反应的离子方程式为：2Fe＋3Cu2＋===3Cu＋2Fe3＋C．Fe、Cu与Cl2反应均生成高价氯化物D．Fe、Cu均可稀与H2SO4反应生成H2解析：A项，Cu在潮湿的空气中生成Cu2(OH)2CO3不是氧化物，错误；B项，Fe被Cu2＋氧化生成Fe2＋不是Fe3＋，错误；C项，Fe、Cu与Cl2反应均生成＋3价铁和＋2价铜，正确；D项，Cu与稀H2SO4不反应，错误。答案：C例2．下列物质中，在一定条件下能将铁元素从0价转变为＋3价的是()A．氯气 B．稀盐酸 C．CuCl2溶液 D．ZnCl2溶液解析：B、C中的H＋、Cu2＋只能将Fe从0价转变为＋2价；D项中ZnCl2与Fe不反应。答案：A类型二．金属的冶炼例1．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用② C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④解析：对于(Ⅰ)、(Ⅱ)、(Ⅲ)、(Ⅳ)发生的反应分别是：(Ⅰ)Cu2(OH)2CO3eq\o(=====,\s\up15(△))2CuO＋CO2↑＋H2O，C＋2CuOeq\o(=====,\s\up15(高温))2Cu＋CO2↑，符合①。(Ⅱ)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，符合③。(Ⅲ)2Al＋Cr2O3eq\o(=====,\s\up15(高温))Al2O3＋2Cr，符合③。(Ⅳ)先从光卤石中提取MgCl2，再电解MgCl2，MgCl2eq\o(=====,\s\up15(电解))Mg＋Cl2↑，符合④。答案：B例2．下列说法错误的是()A．金属越活泼，冶炼难度越大B．可采用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝C．可采用H2还原MgO制取MgD．可采用热还原法冶炼铁、铜解析：Mg的还原性较强不能用H2还原法制取Mg。答案：C类型三．Fe、Fe2＋、Fe3＋的“三角”转化关系及应用例1．(2012·宁波高一期末)将Fe粉、Cu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属离子和金属单质。(1)若Fe粉有剩余，则容器中不可能有________。(2)若CuCl2有剩余，则容器中可能有________。(3)若FeCl3和CuCl2都有剩余，则容器中不可能有________。解析：(1)若Fe粉有剩余，则容器中就不可能有Fe3＋、Cu2＋，因为它们能发生反应。(2)若CuCl2有剩余，则容器中不可能有Fe，可能有Fe2＋、Fe3＋或Cu、Fe2＋。(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余，则容器中不可能有Fe、Cu。答案：(1)Fe3＋、Cu2＋(2)Fe2＋、Fe3＋或Cu、Fe2＋(3)Fe、Cu例2．在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束，所剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是()A．Cu2＋ B．Fe3＋ C．Fe2＋ D．H＋解析：剩余固体中含铁，说明溶液中不会有Cu2＋、H＋、Fe3＋。答案：C类型四．Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋的检验例1．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化，当再滴加几滴新制氯水后，混合液变成血红色，则下列结论中正确的是()A．该溶液中一定含有KSCNB．氧化性：Fe3＋＞Cl2C．Fe2＋与SCN－不能形成血红色物质D．Fe2＋被氯水还原为Fe3＋解析：与Fe3＋形成血红色溶液的只有SCN－，因此该溶液中一定含有SCN－，但不一定是KSCN，也可能是NH4SCN，A项错误；根据反应Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋，由于氧化剂的氧化性＞氧化产物的氧化性，所以氧化性：Cl2＞Fe3＋，B项错误；D项错在“还原”，应该是Fe2＋被氯水氧化为Fe3＋。答案：C2．(2012·永泰一中高一期中)某同学设计下列方法对A盐的水溶液进行鉴定：由此得出的结论中，不正确的是()A．滤液C中有Fe3＋B．A一定为FeCl2C．D溶液中存在Fe(SCN)3D．B为AgCl解析：B为白色沉淀可知B为AgCl，D为血红色溶液，可知C中含Fe3＋，D为Fe(SCN)3，A也可能是Fe答案：B基础演练一．选择题1．下列有关高炉炼铁的说法正确的是()A．焦炭和一氧化碳都作还原剂B．用足量的焦炭可以得到纯铁C．加石灰石的目的主要是为了提供更多的CO2D．用铝代替焦炭作还原剂可以节约资金2．赤铜矿的成分是Cu2O，辉铜矿的成分是Cu2S，将赤铜矿与辉铜矿混合加热有以下反应：Cu2S＋2Cu2Oeq\o(=====,\s\up15(△))6Cu＋SO2↑，对于该反应，下列说法正确的是()A．该反应的氧化剂只有Cu2OB．Cu既是氧化产物，又是还原产物C．Cu2S在反应中只被氧化D．该反应可用于从矿石中提取Cu，但需要尾气处理3．下列关于铁和铜的说法，正确的是()A．它们都呈银白色B．它们都可溶于稀盐酸C．它们都能被磁铁吸引D．它们都可与氧气反应4．下列金属冶炼的反应原理，错误的是()A．2NaCl(熔融)eq\o(=====,\s\up15(通电))2Na＋Cl2↑B．3MgO＋2Aleq\o(=====,\s\up15(高温))3Mg＋Al2O3C．Fe3O4＋4COeq\o(=====,\s\up15(高温))3Fe＋4CO2D．2HgOeq\o(=====,\s\up15(△))2Hg＋O2↑5．将表面被氧化的铜片和铁片，同时加入足量稀盐酸中，除尽氧化膜。再经充分反应后，溶液中一定含有的金属离子是()A．Fe3＋和Cu2＋B．Fe2＋和Cu2＋C．Fe2＋D．Fe2＋和Fe3＋6．某物质溶于盐酸，滴加KSCN溶液后颜色没有变化，再加入氯水后溶液呈血红色，这种物质是()A．FeCl3 B．FeCl2 C．Fe2O3 D．Fe(OH)37．能与Fe3＋反应，且能证明Fe3＋具有氧化性的是()①SCN－②Fe③Fe2＋④Cu⑤I－⑥OH－A．①②③ B．②④⑤C．①③⑥ D．①②⑤8．将适量铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后溶液中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∶2C．1∶2D．1∶1二．填空题9．现有下列物质：①新制氯水②铁③铜④稀硫酸⑤CuSO4溶液。(1)将Fe2＋转化为Fe3＋，可选用的物质有_________。(填序号，下同)(2)将Fe3＋转化为Fe2＋，可选用的物质有_______。(3)将Fe转化为Fe2＋，可选用的物质有_________。10．铁、铜是历史上使用很早的金属。请回答下列问题：(1)在西汉古籍中曾有记载：曾青得铁则化为铜[即曾青(CuSO4)跟铁反应就生成铜]。试写出该反应的化学方程式：__________________________________。(2)铜器表面有时能与空气中的O2和CO2、水蒸气等反应生成铜绿Cu2(OH)2CO3，请写出生成铜绿的化学方程式___________________，试写出一个除去铜绿而不损坏铜器的化学方程式：_______________________________________。(3)铜钱在我国历史上曾经是一种广泛流通的货币，试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。(铜的熔点是1183.4℃，铁的熔点是1534.8℃)______________________________________________________________________________________。巩固提高一．选择题1．(2014·芜湖高一检测)实验室在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，常在溶液中加入少量的()A．锌粉 B．铁粉 C．硫酸铁 D．盐酸2．(2014·黄冈模拟)在氯化铁、氯化铜和盐酸的混合溶液中加入铁粉，待反应结束后，剩余的固体滤出后能被磁铁吸引，则反应后溶液中存在较多的阳离子是()21A．Cu2＋B．Fe3＋C．Fe2＋D．H＋3．某同学设计下列方法对A盐的水解液进行鉴定，由此得出的结论中，不正确的是()Aeq\f(适量酸化的AgNO3,过滤)B(浅黄色沉淀)eq\a\vs4\al(C\o(――→,\s\up7(KSCN))D（血红色溶液）)A．D溶液中存在Fe(SCN)3B．滤液中有Fe3＋C．B为AgBrD．A一定为无氧酸盐FeBr24．下列离子方程式正确的是()A．铁跟FeCl3溶液反应：Fe＋Fe3＋=2Fe2＋B．Fe跟稀盐酸反应：2Fe＋6H＋=2Fe3＋＋3H2↑C．FeCl2溶液跟Cl2反应：Fe2＋＋Cl2=Fe3＋＋2Cl－D．Fe(OH)3跟盐酸反应：Fe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O5．(2014·南通高一期末)某溶液由相同物质的量的CuCl2、FeCl3、AlCl3混合而成，向该溶液中加入铁粉，充分搅拌后振荡，铁粉仍有剩余，此时得到的溶液中存在较多的金属阳离子是()A．Fe3＋、Cu2＋B．Fe2＋、Al3＋C．Fe3＋、Al3＋D．Fe2＋、Fe3＋6．(2014·南通高一期末)某溶液由相同物质的量的CuCl2、FeCl3、AlCl3混合而成，向该溶液中加入铁粉，充分搅拌后振荡，铁粉仍有剩余，此时得到的溶液中存在较多的金属阳离子是()A．Fe3＋、Cu2＋B．Fe2＋、Al3＋C．Fe3＋、Al3＋D．Fe2＋、Fe3＋7．实验室欲使1.6g氧化铁完全被还原，事先需准备的CO在标准状况下的体积应为()A．336mLB．672mLC．大于672mLD．小于672mL二．填空题8．已知Al、Cu、Hg三种金属分别用如下方法冶炼：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))4Al＋3O2↑H2＋CuOeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())Cu＋H2O2HgOeq\o(=,\s\up7(△),\s\do5())2Hg＋O2↑(1)分析以上信息，可总结出金属的冶炼方法与其金属性强弱之间的关系是________________________________________________________________________。(2)利用(1)中的结论，并结合题目信息，写出工业上用CaCl2冶炼金属钙的化学方程式________________________________________________________________________。(3)在某些特殊环境下，往往用铝热反应来冶炼一些难熔金属，写出据此法用MnO2冶炼金属锰的化学方程式________________________________________________________________________。9．(2014辽宁鞍山二模)三氧化二铁和氧化亚铜都是红色粉末，常用作颜料。某校化学实验小组通过实验来探究某红色粉末是Fe2O3、Cu2O或二者的混合物。探究过程如下：【查阅资料】Cu2O是一种碱性氧化物，溶于稀硫酸生成Cu和CuSO4，在空气中加热生成CuO。【提出假设】假设1：红色粉末是Fe2O3。假设2：红色粉末是Cu2O。假设3：红色粉末是Fe2O3和Cu2O的混合物。【设计实验】取少量粉末放入足量稀硫酸中，在所得溶液中滴加KSCN溶液。(1)若假设1成立，则实验现象是_______________________________________________。(2)若滴加KSCN溶液后不变血红色，则证明原固体粉末中一定不含Fe2O3。你认为这种说法________(填“合理”或“不合理”)，简述理由(不需写出反应方程式)____________________________________________________________________________________________________。(3)若固体粉末完全溶解无固体存在，滴加KSCN溶液时不变血红色，则证明原固体粉末是________，写出发生反应的离子方程式_______________________________________________。【探究延伸】经实验分析，确定红色粉末为Fe2O3和Cu2O的混合物。(4)实验小组欲用加热法测定Cu2O的质量分数。取ag固体粉末在空气中充分加热，待质量不再变化时，称其质量为bg(b>a)，则混合物中Cu2O的质量分数为________。10．如图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6mol/L的硫酸，其他试剂任选。回答下列问题：(1)B装置中盛有一定量的NaOH溶液，A装置中应预先加入的试剂是________，A装置中反应的离子方程式是________________________________________________________________________。(2)实验开始时应先将活塞a________(填“打开”或“关闭”)。(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程__________________________________________________________________________________________________________________________。(4)实验完毕后，拔去B装置中的橡胶塞，放入一部分空气，此时B装置中发生反应的化学方程式为______________________________________________________________________________。(5)在图的________中能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀。一．选择题1．下列物质中，不属于合金的是()A．硬铝B．黄铜C．钢铁D．水银2．我国古代曾用火烧孔雀石和焦炭混合物的方法炼铜。孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3，其冶炼方法是()A．焦炭还原法B．湿法炼铜C．铝热还原法D．电解冶炼法3．下列有关金属冶炼方法的叙述，不正确的是()A．湿法炼铜的原理属于置换反应B．1000年前中国就能炼锌，现代炼锌主要利用热还原法C．铝热法应用很普遍，可冶炼Mn、Mg、W等金属D．钠、镁、铝等活泼金属的冶炼采用电解法4．(2011·上海高考)高炉炼铁过程中既被氧化又被还原的元素是()A．铁B．氮C．氧D．碳5．用一定量的铁与足量的稀硫酸及足量的CuO制单质铜，有人设计了以下两种方案：①Feeq\o(→,\s\up7(H2SO4))H2eq\o(→,\s\up7(CuO))Cu②CuOeq\o(→,\s\up7(H2SO4))CuSO4eq\o(→,\s\up7(Fe))Cu若按实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量为()A．一样多B．①多C．②多D．无法判断6．下列能通过置换反应生成铁的是()①Zn＋FeCl2(溶液)②Na＋FeSO4(溶液)③Fe2O3＋CO(高温)④Fe3O4＋H2(高温)⑤Al＋Fe2O3(引燃)A．①③④⑤B．①②③C．①④⑤D．①②③④⑤7．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气(或氢气或一氧化碳)法；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜；(Ⅱ)湿法炼铜；现代有(Ⅲ)铝热法炼铬；(Ⅳ)从光卤石中炼镁。对它们的冶炼方法的分析不正确的是()A．(Ⅰ)用①B．(Ⅱ)用②C．(Ⅲ)用③D．(Ⅳ)用④8．用足量的CO还原32.0g某种氧化物，将生成的气体通入足量澄清石灰水中，得到60.0g沉淀，则该氧化物是()A．FeOB．Fe2O3C．CuOD．Cu2O二．填空题9．回答下列关于高炉炼铁的问题：(1)炼铁的原料有_________________________________________________。(2)焦炭的作用有两点：一是______________，化学方程式为_______________；二是__________，化学方程式为_____________________。(3)铁矿石的作用是________，化学方程式(以赤铁矿为例)为_______________。(4)石灰石的作用是________，化学方程式为________________________、____________________________。10．(13分)钢铁工业对促进经济和社会的发展具有重要的意义，现代炼铁的主要方法是高炉炼铁。其设备如图所示：炼铁的炉料(铁矿石、焦炭、石灰石等)由高炉的顶部投入，原料在下降过程中与高炉气气流在炉身部分发生作用。请回答下列问题：(1)焦炭在炼铁的过程中所起的作用是_______________________________________________。(2)采用炉料从上部加入，热空气从下部通入的工艺，其目的是_____________________________。(3)写出以赤铁矿为原料的炼铁高炉中发生的主要化学反应__________________。(4)高炉气中含有的主要气态污染物是________________________________，若直接排放将污染空气，因此应回收利用，请写出该污染物的一种用__________________________________。__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________一．选择题1．工业上由含钒、铬和锰的矿物冶炼难熔的金属钒、铬和锰，通常采用的方法是()A．碳还原法B．铝热法还原C．直接加热法D．盐的水溶液与活泼金属置换法2．下列金属冶炼的反应原理，错误的是()A．2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up7(通电))2Na＋Cl2↑B．MgO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Mg＋H2OC．Fe3O4＋4COeq\o(=,\s\up7(△))3Fe＋4CO2D．2HgOeq\o(=,\s\up7(△))2Hg＋O2↑3．下列说法不正确的是()A．有些活泼金属如铝可作还原剂法的还原剂B．用电解熔融的NaCl的方法来冶炼金属钠C．可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝D．回收旧金属可以重新制成金属或它们的化合物4．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5．鉴定某一FeCl2溶液是否被氧化，最好采用()A．加入NaOH溶液B．加入KSCN溶液C．先通入氯气，再加入KSCN溶液D．先加足量铁粉，再加入KSCN溶液6．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时是白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最后变成红褐色。下列结论正确的是()A．一定有Fe2＋存在，一定没有Fe3＋、Mg2＋B．一定有Fe3＋存在，一定没有Fe2＋、Mg2＋C．一定有Fe3＋存在，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋D．一定有Fe2＋存在，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋7．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的最佳顺序为()①加入足量新制氯水②加入足量酸性KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液A．①③B．③②C．③①D．①②③