高中化学专题3从矿物到基础材料第二单元铁铜的获取及应用第2课时铁铜及其化合物的应用学案苏教版必修1.docx

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高中化学专题3从矿物到基础材料第二单元铁铜的获取及应用第2课时铁铜及其化合物的应用学案苏教版必修1

第2课时　铁、铜及其化合物的应用

[学习目标定位]　1.熟知铁、铜的化学性质，会分析Fe2＋、Fe3＋之间的相互转化，学会Fe3＋的检验方法。

2.了解铁、铜及其化合物的应用。

一、铁、铜单质的性质

铁和铜是我们日常生活中经常接触到的金属材料。

根据以前学习过的有关知识，填写下表：

Fe

Cu

物理性质

不同点

纯净的铁是光亮的银白色金属，能被磁体吸引

铜是具有紫红色光泽的金属

相似点

具有延展性、导电性、熔点和沸点高、密度较大，导电能力：

Cu＞Fe

化学性质

与O2反应

3Fe＋2O2

Fe3O4（剧烈燃烧，生成黑色固体）

2Cu＋O2

2CuO（红色固体变黑），该反应常用于除去混合气体中的氧气

与S反应

Fe＋S

FeS

2Cu＋S

Cu2S

与Cl2反应

2Fe＋3Cl2

2FeCl3（剧烈燃烧，产生棕黄色的烟）

Cu＋Cl2

CuCl2（剧烈燃烧，产生棕色的烟）

与盐酸反应

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

不反应

与氧化性酸反应

①常温时在浓硫酸和浓硝酸中被钝化

②与氧化性酸反应不生成氢气

①与浓硫酸加热时反应

②与硝酸常温时即反应，反应不生成氢气

与盐溶液的反应

Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu

Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu（NO3）2

　铁、铜单质的性质

1．铁是比较活泼的金属，铜是不活泼金属，两者均具有还原性，且还原性Fe＞Cu。

2．Fe、Cu都有变价，所以反应后的产物与氧化剂的强弱及反应条件有关。

（1）

（2）

u

Cu

u

提醒　

（1）Fe和Cl2反应生成FeCl3、Fe和S反应生成FeS，反应产物与Fe和Cl2（或S）的用量无关。

Cu和Cl2反应生成CuCl2，Cu和S反应生成Cu2S，反应产物与Cu和Cl2（或S）的用量也无关。

（2）Fe与水蒸气反应：

3Fe＋4H2O（g）

Fe3O4＋4H2，Cu在潮湿空气中形成“铜绿”的反应：

2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2（OH）2CO3。

1．下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是（　　）

A．过量的Fe与Cl2反应

B．Fe与过量稀硫酸反应

C．CuCl2溶液中加入过量Fe

D．足量Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中

答案　A

解析　A项，Cl2氧化性强，它能将铁氧化为＋3价，由于不是在溶液中反应，因此过量的铁不会将氯化铁还原；B项，Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2＋；C项，在溶液中Fe3＋被Cu2＋氧化为Fe2＋；D项，首先Fe与盐酸反应生成FeCl2、Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3，但题中未给出反应物间相对量的关系，若铁是足量的，则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。

二、铁、铜重要化合物的性质及应用

1．根据价态铁的氧化物有三种，分别是FeO、Fe2O3、Fe3O4。

它们都是不溶于水的碱性氧化物，都能与酸反应生成盐和水。

从铁元素的化合价分析可知，铁的三种氧化物具有的共同性质是具有氧化性，都能被Al、H2、CO等还原为单质铁。

如Fe2O3与Al反应的化学方程式是Fe2O3＋2Al

2Fe＋Al2O3，Fe2O3与CO反应的化学方程式是Fe2O3＋3CO

2Fe＋3CO2。

2．足量的铁粉与盐酸反应的离子方程式是Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，向反应后的溶液中加入KSCN溶液，现象是溶液无明显变化；铁丝在氯气中燃烧的化学方程式是2Fe＋3Cl2

2FeCl3，若将反应生成的棕色固体加水溶解再加入KSCN溶液，现象是溶液变为血红色。

3．在盛有氯化铁溶液的试管中，先加入KSCN溶液，再加入铁粉，现象是溶液先变血红色后血红色褪去，反应的离子方程式是Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；若再向反应后的溶液中加入新制氯水，现象是溶液又变为血红色，反应的离子方程式是2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

4．在试管中加入浅绿色的氯化亚铁溶液，再加氢氧化钠溶液，观察到的现象是有白色沉淀生成，立即变为灰绿色，最后变为红褐色，反应的化学（或离子）方程式是Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓，4Fe（OH）2＋2H2O＋O2===4Fe（OH）3。

5．在试管中加入棕黄色的氯化铁溶液，再加入氢氧化钠溶液，观察到的现象是产生红褐色沉淀，反应的离子方程式是Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓。

6．将FeCl3溶液滴到印刷电路板上，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。

7．铁及其化合物的应用

（1）维持生命活动不可缺少的微量元素。

（2）Fe2O3用作颜料，FeCl3、Fe2（SO4）3用作净水剂，Fe3O4作磁性材料。

8．铜及其化合物的应用

（1）铜可用于制作导线、水管、电器仪表等。

（2）铜盐可杀菌。

1.Fe2＋、Fe3＋、Fe之间的相互转化关系

（1）Fe只具有还原性。

可被弱氧化剂（H＋、S、I2、Cu2＋、Fe3＋等）氧化成Fe2＋，被强氧化剂（Cl2、Br2、O2、HNO3等）氧化成Fe3＋。

（2）Fe2＋既有氧化性又有还原性。

可被强氧化剂[Cl2、O2、Br2、H2O2、HNO3、浓H2SO4、KMnO4（H＋）等]氧化为Fe3＋；可被还原剂（Al、Zn、CO、C等）还原为Fe。

（3）Fe3＋只具有氧化性，可被还原剂（Fe、Cu等）还原为Fe2＋，被强还原剂（Al、Zn、CO等）还原为Fe。

2．Fe2＋、Fe3＋的检验方法

（1）Fe3＋检验：

取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液变成血红色。

（2）Fe2＋检验：

取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液不变色，再滴加氯水或双氧水，溶液变成血红色。

（3）含Fe2＋和Fe3＋的溶液中检验Fe2＋，取少量溶液于试管中，滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，证明溶液中含有Fe2＋。

提醒　Fe（SCN）3不是沉淀，溶液中Fe3＋遇SCN－的现象是溶液变成血红色而不是血红色沉淀。

2．下列离子的检测方法合理的是（　　）

A．向某溶液中滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，说明原溶液中不含有Fe2＋

B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液，溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2＋

C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3＋

D．向某溶液中加入NaOH溶液得到白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋

答案　C

解析　A项，加入KSCN溶液后溶液呈血红色，说明原溶液中含有Fe3＋，但不能说明是否含有Fe2＋；B项，通入Cl2后再加入KSCN溶液，溶液变血红色，说明所得的溶液中含有Fe3＋，而原溶液中是否含有Fe2＋无法判断；C项，加NaOH溶液得到红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3＋；D项，当溶液中含有Fe2＋和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时，同样会出现上述现象，因为Fe（OH）2转变成Fe（OH）3时，红褐色很容易掩盖其他的白色沉淀。

思维启迪　在不同题目情景中Fe2＋、Fe3＋中检验时，常从下面几点着手：

（1）直接观察颜色；

（2）利用氢氧化物沉淀的颜色；

（3）利用显色反应；

（4）利用Fe2＋的还原性；

（5）利用Fe3＋的氧化性。

尤其是含有Fe2＋、Fe3＋的混合溶液一定要注意Fe3＋对Fe2＋检验的干扰。

3．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，溶液中存在的金属离子和金属单质。

（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有_____________________________________________。

（2）若氯化铜有剩余，则容器中可能有_______________________________________。

（3）若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有____________，可能有__________。

答案　

（1）Fe3＋、Cu2＋　

（2）Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu

（3）Fe、Cu　Fe2＋

解析　本题属于物质共存问题。

解答时应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。

本题涉及的反应有

①Fe＋2FeCl3===3FeCl2

②Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2

③Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2

（1）若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3＋、Cu2＋，因为它们能发生上述①②反应。

（2）若CuCl2有剩余，则容器中不可能有Fe，可能有Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu。

（3）若FeCl3和CuCl2均有剩余，则容器中不可能有Fe、Cu，可能有Fe2＋。

1．变价金属反应规律

低价态生成物

高价态生成物

2．Fe2＋、Fe3＋的检验方法

（1）Fe2＋

不变色

变血红色

（2）

1．将铁片投入某溶液中，铁片质量减小且没有气体产生，此溶液是（　　）

A．FeSO4B．H2SO4

C．Fe2（SO4）3D．AgNO3

答案　C

解析　Fe＋Fe2（SO4）3===3FeSO4，铁片质量减轻，Fe分别与H2SO4、AgNO3溶液反应，前者生成气体使铁片质量减小，后者析出银使铁片质量增加。

2．下列离子方程式正确的是（　　）

A．将氨水滴入到FeCl3溶液中　Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓

B．氧化铁与盐酸反应　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O

C．向FeCl3溶液中加入铁粉　Fe＋Fe3＋===2Fe2＋

D．向氯化亚铁溶液中通入Cl2　Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－

答案　B

解析　A项，在书写离子方程式时，弱电解质NH3·H2O不能拆写成离子的形式；C项，离子方程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的离子方程式应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；D项，只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。

3．某物质溶于盐酸后，再向溶液中滴加KSCN溶液，结果溶液颜色无变化，然后加入新制氯水，溶液呈血红色，则这种物质是（　　）

A．FeCl3B．FeCl2

C．Fe（OH）3D．Fe3O4

答案　B

解析　Fe3O4与HCl反应，既有FeCl3生成，又有FeCl2生成。

4．某500mL溶液中含0.1molFe2＋、0.2molFe3＋，加入0.2mol铁粉，待Fe3＋完全被还原后，溶液中Fe2＋的物质的量浓度为（假设反应前后溶液体积不变）（　　）

A．0.4mol·L－1B．0.6mol·L－1

C．0.8mol·L－1D．1.0mol·L－1

答案　C

解析　由反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知铁粉过量，0.2molFe3＋与过量铁粉反应生成0.3molFe2＋，故反应后Fe2＋共为0.4mol，c（Fe2＋）＝

＝0.8mol·L－1。

5．完成下列各题：

（1）实验室保存FeCl2溶液时，常向其中加入少量铁粉的原因是_____________________

（用离子方程式表示）。

（2）某同学为检验某未知溶液是否为FeCl2溶液，采取如下实验方案加以验证：

稍取未知溶液于试管中

溶液

溶液呈血红色（证明含有FeCl2），你认为此方案__________（填“合理”或“不合理”），若不合理，如何改进？

____________________________________

_______________________________