高中化学-铁、铜的获取及应用学案

□ 2FeCl3＋ Fe===06 3FeCl2 □ 2FeCl3＋ Cu===07 2FeCl2＋ CuCl2
1. 自然界中为什么很难存在单质铁？ 提示：由于单质铁的化学性质比较活泼，易与自然界中其他物质发生化学反应，所以很难 存在单质铁，铁主要以化合物的形式存在。 2. 我国古代冶金有“曾青 (CuSO4) 得铁化为铜”之说，你认为发生的是什么反应？ 提示：置换反应： CuSO4＋Fe===FeS4O＋ Cu。 3. 久置的 FeSO4 溶液为什么略显黄色？如何避免此类现象发生？ 提示： Fe2＋被 O2 氧化成 Fe3＋；可在 FeSO4 溶液中加入少量铁粉。 4. 向 FeCl3 和 CuCl2 的混合溶液中，加少许铁粉，能置换出铜吗？ 提示：不一定， Fe3＋的氧化性比 Cu2＋的氧化性强， Fe3＋先与铁反应。
高温 2Al ＋Cr2O3=====2Cr＋ Al 2O3
高温 WO3＋ 3H2=====W＋3H2O 这类金属中若金属以硫化物或碳酸盐形式存在时，首先将其转化成氧化物后再还原，如：
高温 2ZnS＋ 3O2=====2ZnO＋2SO2↑
高温 ZnO＋C====Z=n＋CO↑ (3) 电解法：适合冶炼金属活动性很强的金属 ( 一般是金属活动顺序表中排在铝前边的金 属 ) 。如：
高温 造渣反应： CaCO3=====CaO＋CO2↑
高温 CaO＋SiO2=====CaSiO3
2. 铜的存在及物理性质 (1) 铜的存在
铜在自然界中主要以化合态存在，常见的矿石主要有黄铜矿
( □04 CuFeS2) 、孔雀石 ( □05
CuCO3·Cu(OH)2) 。 (2) 铜的物理性质
铜为 □06 紫红色金属，密度 □07 较大，熔点 □08 较高，具有 □09 良好的导电、导热性能。
5. 不能通过化合反应制取的物质是 ( )
A.FeCl 2
B． Fe3O4
C． Fe(SCN)3
D． FeSO4
答案 C
点燃 解析 A 项：2FeCl3＋ Fe===3FeC2l；B 项：3Fe＋ 2O2=====Fe3O4；D 项：Fe＋ Fe2(SO4) 3===3FeSO4。
本课小结
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1. 常见的铁矿、铜矿有磁铁矿 (Fe 3O4) 、赤铁矿 (Fe 2O3) 、黄铜矿 (CuFeS2) 等。
)
①加入足量氯水 ②加入足量 KMnO4(H＋) 溶液
③加入少量 NH4SCN溶液
A ．①③
B．③②
C．③①
D．①②③
答案 C 解析 证明有 Fe2＋的最佳方法不是直接证明 Fe2＋，而是将 Fe2＋转化为 Fe3＋，检验反应后产 生的 Fe3＋，并要证明 Fe3＋在开始时不存在，是由 Fe2＋转化而来的。加入 NH4SCN如果没有明显 现象则证明无 Fe3＋，再加氯水，如有 Fe2＋则可被氧化为 Fe3＋，遇 NH4SCN变红。 KMnO4 也能氧化 Fe2＋，但 KMnO4 本身为紫色，使 Fe3＋和 NH4SCN的显色可以得到纯铁
C.加石灰石的目的主要是为了得到 CO2
D.用于冶炼生铁的矿石主要有磁铁矿、赤铁矿
答案 AD
点燃
高温
解析 A 中，焦炭发生的反应有： C＋O2=====CO2，CO2＋ C====2=CO，其中 C 作还原剂。产生
的 CO将铁矿石中的铁还原成了铁单质， A 正确；高炉炼铁得到的只是含碳量为 2%～4.5%的生
电解 2Al 2O3( 熔融 ) 冰==晶=石==4Al ＋3O2↑
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电解 MgCl2( 熔融 )=====Mg＋Cl 2↑
(4) 金属的回收和资源保护
①废旧金属的最好处理方法是回收利用。
②回收利用废旧金属的意义是减少垃圾，防止污染环境且缓解资源短缺的矛盾。
[ 练习与实践 ]
1.( 双选 ) 高炉炼铁生产中，下列各说法正确的是 ( )
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相互转化示例
1.Fe
Fe2＋
Fe＋2H＋===Fe2＋＋ H2↑
△
Fe＋S=====FeS
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋ Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋
高温 FeO＋CO====F=e＋ CO2
△
3FeO＋ 2Al =====3Fe＋Al 2O3
2.Fe
Fe3＋
2Fe＋3Br2===2FeB3r
高中化学 - 铁、铜的获取及应用学案
[ 学习目标 ] 1. 了解铁和铜在自然界中的存在状态及形式。 2. 了解铁、铜冶炼的常见方法
及原理，明确从矿石到单质所经历的反应以及炼铁、炼铜中各种原料的作用。 3. 通过对铁、铜
化合物的学习，记住铁、铜及其化合物的性质，能够利用所学知识，设计化学实验鉴别
Fe2＋
_______________________。
答案 CuSO4 溶液 置换反应 Fe＋ CuSO4===FeS4O＋ Cu
解析 题意为金属铁与某物质 ( 蓝色 ) 混合会发生反应生成红色固体，由此进一步判断被铁
置换出的金属为铜，蓝色溶液为 CuSO4 溶液，反应为 Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 二、 Fe2＋、Fe3＋的相互转化及检验 Fe、 Fe2＋、Fe3＋的相互转化关系如下：
现象：向含有 Fe2＋的溶液中加入 NaOH溶液，立即生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿 色，最终变为红褐色。
(2) 用 KSCN和氯水检验 2Fe2＋＋Cl 2===2Fe3＋＋ 2Cl －
□ Fe3＋＋3SCN－===03 Fe(SCN)3( 血红色 )
□ 现象：向含有 Fe2＋的溶液中加入 KSCN， 04 无明显现象，加入氯水，溶液立即变为血红色。
一、金属的冶炼方法 1. 从金属矿石中提炼金属的步骤 第一步：富集矿石，除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。 第二步： 冶炼。利用氧化还原反应， 在一定条件下， 用还原剂把金属离子还原为金属单质。 第三步：精炼。采用一定的方法，提炼纯金属。
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2. 金属冶炼的反应原理 金属冶炼的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属单质。 3. 冶炼金属的方法 由于金属的活动性不同，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) 热分解法：适用于冶炼金属活动性较差的金属，如汞和银：
Fe2＋
氧化剂 Cl 2、 O2、H2O2等 还原剂 Fe、 Cu、I －等
如 2Fe2＋＋Cl 2===2Fe3＋＋2Cl －，
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，
2Fe3＋＋Cu===2F2e＋＋Cu2＋。
Fe3＋
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2. 工业冶铁原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。
主要反应有：
点燃
高温
①还原剂的生成： C＋O2=====CO2，CO2＋C====2=CO。
高温 ②还原铁矿石： 3CO＋Fe2O3=====2Fe＋3CO2。
高温 ③炉渣的生成： CaCO3=====CaO＋CO2↑， CaO＋SiO2
高温 ====C= aSiO3。 3.Fe 3＋的溶液遇 KSCN溶液变成血红色： Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN3)。 Fe2＋遇 KSCN不显红色，加入氯水后显血红色。 4.Fe 2＋和 Fe3＋相互转化：
3. 铜的化学性质
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△
(1) 与非金属反应： 2Cu＋O2 =====2CuO
点燃 Cu＋Cl 2=====CuCl2( 棕黄色烟 )
(2) 与某些盐溶液反应： Cu＋2FeCl3===CuC2l＋ 2FeCl2
4. 铜的冶炼
工业炼铜工艺流程：
高温
精炼
黄铜矿 (CuFeS2) ――→□10 粗铜――→ □11 精铜
2.Fe 3＋的检验 Fe3＋：黄色，具有较强氧化性。
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(1) 用 NaOH检验 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH3)↓ 现象：向含有 Fe3＋的溶液中加入 NaOH溶液，立即出现红褐色沉淀。 (2) 用 KSCN检验
□05 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN3)( 血红色 )
现象：向含有 Fe3＋的溶液中加入 KSCN溶液，溶液立即变为血红色。 3.Fe 、 Fe2＋、Fe3＋的转化 Fe3＋的化合物遇到较强的还原剂时，会被还原成亚铁化合物。例如，氯化铁溶液遇到铁等 还原剂，能被还原生成氯化亚铁：
△
2Fe＋6H2SO4( 浓) =====Fe2(SO4) 3＋3SO2↑＋ 6H2O
高温 Fe2O3＋ 3CO====2=Fe＋ 3CO2
3.Fe 2＋
Fe3＋
2Fe2＋＋Br2===2Fe3＋＋ 2Br －
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
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2Fe3＋＋Cu===2F2e＋＋Cu2＋( 用于腐蚀电路板 )
△
2HgO=====2Hg＋ O2↑
△
2Ag2O=====4Ag＋O2↑
(2) 热还原法：用还原剂 (C、CO、H2、Al 等) 还原金属氧化物，适合于金属活动性介于 Zn～ Cu之间的大多数金属的冶炼。如：
高温 Fe2O3＋ 3CO====2=Fe＋ 3CO2
高温 2CuO＋ C====2=Cu＋CO2↑
铁，不会得到纯铁， B 错误；加入石灰石的目的是它在高温下分解成生石灰，继而再与 SiO2
反应，生成熔点较低的 CaSiO3，而成为炉渣，除掉了杂质 SiO2，C错误。
2. 东晋葛洪所著《抱朴子》中记载有“以曾青涂铁，铁赤色如铜”。这里的“曾青”是
____________，“铁赤色如铜”是发生了 ______________的结果，反应的化学方程式为
特别提醒 Fe3＋和 I －、S2－等因发生氧化还原反应而不能大量共存； Fe2＋与 MnO\o\al( －, 4) 、ClO－或
酸性条件下的 NO\o\al( －, 3) 等也因发生氧化还原反应而不能大量共存。 Fe3＋中的 Fe2＋可用 H2O2