（江蘇專用）2020版高考化學(xué)專題二第3講鐵、銅的獲取及應(yīng)用課件.pptx

第3講 鐵、銅的獲取及應(yīng)用,【2020備考】 最新考綱：1.理解并能應(yīng)用常見金屬的活動(dòng)順序。2.了解Fe、Cu及其重要化合物的主要性質(zhì)和重要應(yīng)用。3.了解金屬材料在生產(chǎn)和生活中的重要應(yīng)用。4.認(rèn)識(shí)化學(xué)在金屬礦物等自然資源綜合利用和實(shí)現(xiàn)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化等方面的實(shí)際應(yīng)用。 新課標(biāo)要求：結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。能從物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)的角度，依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)和氧化還原原理，預(yù)測(cè)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行初步驗(yàn)證，并能分析、解釋有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。能利用典型代表物的性質(zhì)和反應(yīng)，設(shè)計(jì)常見物質(zhì)制備、分離、提純、檢驗(yàn)等簡(jiǎn)單任務(wù)的方案。能從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)變化的視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化途徑。,最新考情：鐵及其化合物涉及Fe、鐵的氧化物、氫氧化物、鐵鹽、亞鐵鹽等，一是在選擇題中考查鐵及其化合物的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化，二是考查Fe2、Fe3的檢驗(yàn)，三是考查工業(yè)上鐵及其化合物的工藝流程，如2018年第16題。,考點(diǎn)一 鐵及其重要化合物的性質(zhì),1鐵元素的存在形式,知識(shí)梳理,2鐵的性質(zhì),(1)物理性質(zhì),銀白色,良好,四,(2)化學(xué)性質(zhì) 鐵單質(zhì)性質(zhì)活潑，有較強(qiáng)的還原性，主要化合價(jià)為2價(jià)和3價(jià)。,與非金屬單質(zhì)反應(yīng)：,Fe2O3,劇烈燃燒，生成大量紅棕色的煙,Fe與S反應(yīng)： 。 與酸的反應(yīng)： a與非氧化性酸反應(yīng)的離子方程式： 。 b與氧化性酸反應(yīng)：遇冷的濃硫酸或濃硝酸 ，與稀硝酸或在加熱條件下與濃硫酸、濃硝酸反應(yīng)，但無H2產(chǎn)生。,Fe2H=Fe2H2,鈍化,與某些鹽溶液的反應(yīng)： a與CuSO4溶液反應(yīng)的離子方程式： 。 b與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式： 。 名師助學(xué)：鐵分別與氯氣和鹽酸反應(yīng)所得的產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài)不同，F(xiàn)e與Cl2反應(yīng)生成FeCl3，而Fe與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2。 鐵在潮濕的空氣中生成的鐵銹的主要成分是Fe2O3，而鐵在純氧中燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4。 鐵與硫蒸氣反應(yīng)生成的是FeS而不是Fe2S3；鐵與碘蒸氣反應(yīng)生成的是FeI2而不是FeI3。,FeCu2=Fe2Cu,Fe2Fe3=3Fe2,3.生鐵的冶煉,焦炭,4鐵的常見化合物,(1)鐵的氧化物,黑,紅棕,2,3,2、3,FeO2H= Fe2H2O,Fe2O36H= 2Fe33H2O,(2)鐵的氫氧化物,白色固體,紅褐色固體,Fe(OH)22H=Fe22H2O,Fe22OH=Fe(OH)2,Fe33OH=Fe(OH)3,灰綠,紅褐,4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3,名師助學(xué)：FeO和Fe3O4與足量HNO3反應(yīng)時(shí)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e2被HNO3氧化生成Fe3。 Fe2O3和Fe3O4與足量HI反應(yīng)時(shí)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e3被I還原生成Fe2。,1.下列敘述正確的是( ),題組診斷,鐵及其化合物的性質(zhì),解析 HNO3具有強(qiáng)氧化性，與Fe反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為NO，F(xiàn)e與稀HNO3反應(yīng)不是置換反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵與Cl2反應(yīng)無論量的多少產(chǎn)物都是FeCl3，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)中Fe2O3溶解產(chǎn)生Fe3恰好將鐵單質(zhì)氧化，因而不能置換出H2，C項(xiàng)正確；FeCl3溶液加熱時(shí)易水解，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 BC,2.在一定量的稀HNO3中慢慢加入鐵粉，得到的Fe2的物質(zhì)的量(縱坐標(biāo))與所加鐵粉的物質(zhì)的量(橫坐標(biāo))的關(guān)系如圖所示。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在相應(yīng)的橫線上。,Fe3 Fe2 Fe、Fe2 Fe2、Fe3 (1)AB段鐵元素以_形式存在。 (2)BC段鐵元素以_形式存在。 (3)CD段鐵元素以_形式存在。,解析 向稀HNO3中加入鐵粉，開始時(shí)稀HNO3過量應(yīng)生成Fe3，隨加入鐵粉量的增加，HNO3反應(yīng)完全后，發(fā)生反應(yīng)2Fe3Fe=3Fe2，最后全部轉(zhuǎn)化為Fe2。 答案 (1) (2) (3),3.在FeCl3溶液蝕刻銅箔制造電路板的工藝中，廢液處理和資源回收的過程簡(jiǎn)述如下：,：向廢液中投入過量鐵屑，充分反應(yīng)后分離出固體和濾液； ：向?yàn)V液中加入一定量石灰水，調(diào)節(jié)溶液pH，同時(shí)鼓入足量的空氣。 已知：KspFe(OH)34.01038 回答下列問題： (1)FeCl3蝕刻銅箔反應(yīng)的離子方程式為_ _。,(2)過程加入鐵屑的主要作用是_，分離得到固體的主要成分是_，從固體中分離出銅需采用的方法是_。 (3)過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_ _。 (4)過程中調(diào)節(jié)溶液的pH為5，金屬離子濃度為_ _(列式計(jì)算)。,解析 (1)FeCl3能將銅氧化成Cu2，本身被還原為Fe2。(2)先用過量鐵置換出銅，固體為鐵與銅的混合物，再分離銅應(yīng)加入鹽酸；(3)過程是亞鐵離子生成Fe(OH)2，鼓入空氣轉(zhuǎn)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)回收銅 Cu和Fe 加鹽酸反應(yīng)后過濾 (3)FeCl2Ca(OH)2=Fe(OH)2CaCl2、 4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3 (4)c(Fe3)4.01038(109)3 molL14.01011mol/L,【總結(jié)歸納】 1.鐵與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)物中鐵元素價(jià)態(tài)的判斷方法,2.鐵與硫酸、硝酸的混酸反應(yīng)順序總結(jié),(4)用數(shù)軸法表示，鐵與硝酸的用量比與反應(yīng)產(chǎn)物的關(guān)系：,4.某同學(xué)欲探究鐵及其化合物的性質(zhì)，下列實(shí)驗(yàn)方案可行的是( ),A.將鐵粉加入熱的濃硫酸中：探究鐵的活潑性 B.將熱的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制備Fe(OH)3膠體 C.在蒸發(fā)皿中加熱蒸干FeSO4溶液：制備FeSO46H2O晶體 D.將銅粉加入FeCl3溶液中：驗(yàn)證Fe3的氧化性強(qiáng)于Cu2,有關(guān)鐵及其化合物的實(shí)驗(yàn)探究,解析 由于濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，鐵與其反應(yīng)生成Fe2(SO4)3和SO2，無法說明鐵的活潑性，故A方案不可行；將NaOH加入FeCl3溶液中，得到Fe(OH)3沉淀，無法得到Fe(OH)3膠體，B項(xiàng)方案不可行；在蒸發(fā)皿中加熱蒸干FeSO4溶液，一方面氧氣可將FeSO4氧化，另一方面會(huì)得到不含結(jié)晶水的化合物，故C項(xiàng)方案不可行；將銅粉加入FeCl3溶液中，發(fā)生反應(yīng)：Cu2Fe3=Cu22Fe2，該反應(yīng)說明Fe3的氧化性強(qiáng)于Cu2，故D項(xiàng)方案可行。 答案 D,5.下列各圖示中，不能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到Fe(OH)2白色沉淀的是( ),解析 因?yàn)镕e(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即發(fā)生4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。因此要較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的氧氣或空氣。A、B原理相同，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中；C的原理為鐵作陽(yáng)極產(chǎn)生Fe2，與電解水產(chǎn)生的OH結(jié)合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保護(hù)，能防止空氣進(jìn)入；D由于帶入空氣中的氧氣，能迅速將Fe(OH)2氧化，因而不能較長(zhǎng)時(shí)間看到白色沉淀。 答案 D,【總結(jié)歸納】 防止Fe(OH)2氧化的方法 (1)將配制溶液的蒸餾水煮沸，驅(qū)除溶液中的氧氣。 (2)將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入試管的亞鐵鹽溶液底部，并慢慢擠出NaOH溶液。 (3)在亞鐵鹽溶液上面充入保護(hù)氣，如H2、N2、稀有氣體等。 (4)在亞鐵鹽溶液上面加保護(hù)層，如苯、植物油等。 (5)用Fe作陽(yáng)極，石墨作陰極，電解NaCl溶液，利用新產(chǎn)生的Fe2與OH反應(yīng)制取。,考點(diǎn)二 Fe2、Fe3的性質(zhì)及檢驗(yàn),1.亞鐵鹽,知識(shí)梳理,還原性,還原性,硫酸,鐵屑,2.鐵鹽的性質(zhì)及應(yīng)用,(1)氧化性：含有Fe3的溶液呈棕黃色，F(xiàn)e3處于鐵的高價(jià)態(tài)，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表現(xiàn)為 。 Fe3與 等具有較強(qiáng)還原性離子不能大量共存。 Fe3可腐蝕印刷電路板上的銅箔，反應(yīng)的離子方程式為2Fe3Cu=Cu22Fe2。,氧化性,3.Fe2、Fe3的檢驗(yàn)方法,(1)用KSCN溶液和氯水,(2)用NaOH溶液,4.含F(xiàn)e2、Fe3的除雜問題,1.下列試劑中，不能使Fe2轉(zhuǎn)化為Fe3的是( ),氯氣；NaCl溶液；酸性KMnO4溶液；稀硝酸；鹽酸；NaNO3溶液 A. B. C. D. 解析 Cl2、酸性KMnO4、稀HNO3都有強(qiáng)氧化性，能將Fe2氧化成Fe3，而NaCl溶液、鹽酸、NaNO3溶液不能將Fe2氧化成Fe3。 答案 D,題組診斷,Fe2、Fe3的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化,答案 B,3.將金屬銅、鐵置于氯化鐵溶液中充分反應(yīng)，下列對(duì)反應(yīng)情況設(shè)想的評(píng)價(jià)正確的是( ),解析 當(dāng)鐵、銅均不剩余時(shí)溶液中可能有Fe3存在，A項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)鐵過量時(shí)，銅不與Fe3反應(yīng)，無Cu2生成，此時(shí)溶液中不存在Cu2和Fe3，B項(xiàng)錯(cuò)誤；銅有剩余則溶液中一定無Fe3，可能有Cu2，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵比銅活潑，不可能鐵剩余而銅無剩余，D項(xiàng)正確。 答案 D,【歸納總結(jié)】 “鐵三角”轉(zhuǎn)化,4.下列有關(guān)物質(zhì)檢驗(yàn)方法不合理的是( ),A.向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，該溶液中一定含有Fe2 B.用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)FeCl3溶液中是否含有FeCl2 C.檢驗(yàn)綠礬晶體是否已氧化變質(zhì)，可將綠礬晶體溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再觀察溶液是否變紅色 D.向某溶液中加入NaOH溶液產(chǎn)生紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3 解析 B項(xiàng)中的Cl也能使酸性KMnO4溶液褪色。 答案 B,Fe2和Fe3的檢驗(yàn),5.下列關(guān)于Fe3、Fe2性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的說法錯(cuò)誤的是( ),A.用上圖裝置可以制備沉淀Fe(OH)2 B.配制FeCl3溶液時(shí)，先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中， 再加水稀釋到所需要的濃度 C.FeCl3溶液中滴加KSCN溶液會(huì)生成紅色沉淀 D.向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2被氧化,解析 A項(xiàng)，打開止水夾，左邊錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)：FeH2SO4=FeSO4H2，H2排出反應(yīng)體系內(nèi)的空氣，使體系保持H2氛圍，關(guān)閉止水夾，生成的FeSO4被壓到右邊錐形瓶中生成Fe(OH)2沉淀，正確；C項(xiàng)，生成配合物血紅色Fe(SCN)3，不是沉淀，錯(cuò)誤。,答案 C,6.某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2、Fe3的性質(zhì)。,回答下列問題： (1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1 molL1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑，其目的是_。 (2)甲組同學(xué)取2 mL FeCl2溶液，加入幾滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明Cl2可將Fe2氧化。FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為_。 (3)乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，該組同學(xué)在2 mL FeCl2溶液中先加入 0.5 mL煤油，再于液面下依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液變紅，煤油的作用是_ _。,(4)丙組同學(xué)取10 mL 0.1 molL1 KI溶液，加入6 mL 0.1 molL1 FeCl3溶液混合。分別取2 mL此溶液于3支試管中進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： 第一支試管中加入1 mL CCl4充分振蕩、靜置，CCl4層顯紫色； 第二支試管中加入1滴K3Fe(CN)6溶液，生成藍(lán)色沉淀； 第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅。 實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)的離子是_(填離子符號(hào))；實(shí)驗(yàn)和說明：在I過量的情況下，溶液中仍含有_(填離子符號(hào))，由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為_。,(5)丁組同學(xué)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_；一段時(shí)間后，溶液中有氣泡出現(xiàn)，并放熱，隨后有紅褐色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是_； 生成沉淀的原因是_ (用平衡移動(dòng)原理解釋)。,解析 (1)Fe2具有很強(qiáng)的還原性，易被空氣中的O2氧化為Fe3，在FeCl2溶液中加入少量鐵屑，可防止Fe2被氧化。 (2)Fe2被氧化為Fe3，Cl2被還原為Cl，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2Cl2= 2Fe32Cl。 (3)O2難溶于煤油，加入煤油能隔絕空氣，排除O2對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。,考點(diǎn)三 銅及其化合物,1.銅的性質(zhì),(1)物理性質(zhì)：銅是 色金屬，具有良好的 性、 性和延展性。 (2)化學(xué)性質(zhì),知識(shí)梳理,紫紅,導(dǎo)電,導(dǎo)熱,2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO3,Cu2Ag=2AgCu2,Cu2Fe3=2Fe2Cu2,2.氧化銅和氧化亞銅,CuO2H=Cu2H2O,3.氫氧化銅,(1)物理性質(zhì)： 色 溶于水的固體。 (2)化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用,藍(lán),不,4.CuSO45H2O,CuSO45H2O為_晶體，俗稱 。無水CuSO4為 粉末，遇水變藍(lán)色(生成CuSO45H2O)，可作為水的檢驗(yàn)依據(jù)。 提醒：無水CuSO4只能作為水的檢驗(yàn)試劑，但不能作為水蒸氣的吸收試劑而用于除雜。 常見銅及其化合物的顏色,藍(lán)色,藍(lán)礬、膽礬,白色,1.判斷正誤，正確的打“”，錯(cuò)誤的打“”,(1)CuO是黑色固體，與水反應(yīng)可生成Cu(OH)2( ) (2)Cu2O遇硝酸會(huì)被氧化成Cu2( ) (3)Cu2(OH)2CO3是銅銹的主要成分，在干燥的空氣中不易生成( ) (4)過量的銅與濃硝酸反應(yīng)一定沒有一氧化氮生成( ) (5)利用無水硫酸銅遇水變成藍(lán)色這一性質(zhì)，來檢驗(yàn)水的存在( ) (6)將鐵片置于CuSO4溶液中，鐵片上有紅色物質(zhì)析出，說明鐵比銅活潑( ),題組診斷,銅及其化合物的性質(zhì),2.某同學(xué)通過系列實(shí)驗(yàn)，探究Cu及其化合物的性質(zhì)，下列操作正確且能達(dá)到目的的是( ),A.將銅粉和硫粉混合均勻并加熱以制取CuS B.將Cu片放入過量濃硫酸中，一段時(shí)間后加水以觀察CuSO4溶液的顏色 C.向CuSO4溶液中加入NaOH溶液，過濾洗滌并收集沉淀，加熱以制取CuO D.設(shè)計(jì)CuAl濃硝酸原電池，以證明金屬活動(dòng)性：CuAl 解析 銅粉和硫粉反應(yīng)生成Cu2S，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；Cu與濃硫酸的反應(yīng)需要加熱，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，故在CuAl濃硝酸原電池中，Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，不能證明金屬活動(dòng)性：CuAl，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案 C,3.工業(yè)上用黃銅礦冶煉銅并對(duì)爐渣進(jìn)行綜合利用的一種工藝流程如圖所示：,銅的冶煉及含銅化合物,(1)冶煉過程中得到的Cu2O和Cu的混合物稱為“泡銅”，Cu2O與金屬Al在高溫條件下混合反應(yīng)可得粗銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。粗銅精煉時(shí)應(yīng)將粗銅連接在直流電源的_極，可在_極得到純度較高的精銅。,(3)用煉銅產(chǎn)生的爐渣(含F(xiàn)e2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制備Fe2O3。根據(jù)流程回答下列問題： 加入適量NaClO溶液的目的是_ _(用離子方程式表示)。 除去Al3發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_ _。 選用提供的試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證爐渣中含有FeO。 提供的試劑有：稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、高錳酸鉀溶液、NaOH溶液、碘水。 所選試劑是_。實(shí)驗(yàn)方案：_ _。,4.(2017南京學(xué)情調(diào)研)工業(yè)上由含銅廢料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制備硝酸銅晶體的流程如下：,(1)“焙燒”在600