学年苏教版必修1 专题3第2单元 铁铜的获取及应用第2课时 学案.docx
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学年苏教版必修1专题3第2单元铁铜的获取及应用第2课时学案
第二课时 铁、铜及其化合物的应用
1．铁丝在氧气中反应产生什么现象？
写出反应的化学方程式。
提示：
剧烈燃烧，火星四射，生成黑色固体。
3Fe＋2O2点燃,Fe3O4。
2．钢铁生锈需要什么条件？
铁锈主要成分是什么？
提示：
钢铁与O2、H2O同时接触、铁锈主要成分是Fe2O3。
3．将还原铁粉分别加入H2SO4、CuSO4溶液分别发生哪种类型的化学反应，写出反应的化学方程式。
提示：
置换反应。
Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑
[新知探究]
探究1 填写下表空白，认识铁的物理性质。
色泽
导电性
导热性
延展性
银白色，有金属光泽
良好
良好
良好
探究2 回忆已学过与铁有关的化学反应，体会铁的化学性质。
（1）与非金属单质反应，例如：
与O2、Cl2反应的化学方程式分别是：
3Fe＋2O2
Fe3O4（现象：
火星四射，生成黑色固体）；2Fe＋3Cl2
2FeCl3（现象：
剧烈燃烧，生成红棕色烟）。
（2）与盐（如CuSO4）溶液反应，离子方程式为：
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。
（3）与酸（稀盐酸）反应，离子方程式为：
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑；Fe遇浓H2SO4、浓HNO3发生钝化。
探究3 实验室中Fe3＋的检验
向FeCl3溶液中，滴加KSCN溶液，溶液由棕黄色变为血红色，反应的离子方程式为：
Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3。
探究4 实验探究
实验操作
实验现象
有关离子方程式
溶液由棕黄色变为浅绿色，再加入KSCN溶液时，溶液无明显变化
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
溶液由棕黄色变为蓝色，再加入KSCN溶液时，溶液无明显变化
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
加入KSCN溶液后，溶液无变化，再加入氯水后，溶液变成血红色
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、
Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3
[必记结论]
（1）铁是中学化学最常见的变价金属元素，表示为
（2）Fe3＋能被Fe、Cu、I－等还原为Fe2＋，Fe2＋能被Cl2、H2O2、MnO
等氧化为Fe3＋。
（3）氧化性：
Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋。
[成功体验]
1．（好题共享·选自人教版教材P63·T7）为了检验某FeCl2溶液是否变质，可向溶液中加入（ ）
A．NaOH溶液 B．铁片
C．KSCN溶液D．石蕊溶液
解析：
选C FeCl2变质产生Fe3＋，检验Fe3＋可选用KSCN溶液。
2．在含有Fe3＋、Fe2＋、Cu2＋的溶液中加入铁粉充分反应后，固体残渣用盐酸处理，有气体放出，则与Fe粉反应后的溶液中离子最多的是（ ）
A．Fe3＋B．Fe2＋
C．Cu2＋D．OH－
解析：
选B 固体残渣用盐酸处理，有气体放出，说明有Fe粉剩余，则反应后的溶液中不可能有Fe3＋、Cu2＋存在，数目较多的离子应是Fe2＋。
[新知探究]
探究 单质铜、Cu2＋的性质及应用
（1）铜的性质
①物理性质：
颜色：
紫红色，导电性、导热性和延展性：
良好。
②化学性质（填化学或离子反应方程式）：
（2）Cu2＋的检验
①试剂：
NaOH溶液。
②现象：
产生蓝色絮状沉淀。
③离子方程式：
Cu2＋＋2OH－===Cu（OH）2↓。
（3）应用
①铜可用于制作导线、水管、电器仪表等。
②铜盐可杀菌。
③Cu2O可作为造玻璃、搪瓷的红色颜料。
[必记结论]
（1）溶液中的Cu2＋常为蓝色（浓CuCl2为绿色，稀CuCl2为蓝色），可作为Cu2＋的判定依据，如CuSO4溶液呈蓝色。
（2）Cu2＋与碱反应生成蓝色絮状沉淀[Cu（OH）2]，也是鉴定Cu2＋的原理之一。
（3）白色的无水CuSO4遇水变成蓝色（生成CuSO4·5H2O），可作为检验水的依据。
（4）不溶于水的碱加热均可分解生成氧化物，如Cu（OH）2
CuO＋H2O,2Fe（OH）3
Fe2O3＋3H2O。
[成功体验]
3．铜在潮湿的空气里长期放置表面会生成一层绿色的铜锈，除去铜锈最好的试剂或方法是（ ）
A．NaCl溶液 B．稀盐酸
C．氢氧化钠溶液D．加热
解析：
选B 铜表面的铜锈是碱式碳酸铜，既要除去铜锈又不能使铜损失。
NaCl溶液与铜锈不反应，稀盐酸只与碱式碳酸铜反应与铜不反应，氢氧化钠溶液与两者都不反应，加热不能除去铜锈。
4．（好题共享·选自人教版教材P70·T7）铜及其化合物能够发生如下反应，写出反应的化学方程式。
答案：
①2Cu＋O2
2CuO
②CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O
③CuSO4＋2NaOH===Cu（OH）2↓＋Na2SO4
④Cu（OH）2
CuO＋H2O
⑤Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
———————————————[关键语句小结]————————————————
1．Fe的物理特性：
能被磁铁吸引；
Cu的物理特性：
颜色为紫红色。
2．铁在一定条件下可与某些非金属单质（O2、Cl2等）、酸、盐溶液等发生反应，是一种还原性较强的金属。
3．Fe3＋的溶液遇KSCN溶液变成血红色：
Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3；
Fe2＋遇KSCN不显红色，加入氯水后显血红色。
4．Fe2＋和Fe3＋相互转化：
Fe2＋
Fe3＋
如2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
5．在溶液中，Fe3＋呈棕黄色、Fe2＋呈浅绿色、Fe（SCN）3呈血红色、Cu2＋呈蓝色。
1.“铁三角”是指Fe、Fe2＋、Fe3＋相互转化的三角关系
（1）Fe遇强氧化剂被氧化成Fe3＋。
（2）Fe遇弱氧化剂被氧化成Fe2＋。
（3）Fe只有还原性；Fe3＋具有较强氧化性；Fe2＋既有氧化性又有还原性，以还原性为主。
（4）常见氧化剂的氧化性强弱顺序为：
Cl2>Br2>Fe3＋>I2>S，Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋
2．“铁三角”的应用
（1）判断离子共存。
①Fe3＋与I－、S2－、HS－等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
②Fe2＋与S2－、ClO－、MnO
、酸性溶液中的NO
等离子因发生复分解反应或氧化还原反应而不能大量共存。
（2）除杂或净化。
主要物质
杂质
除杂试剂和方法
Fe3＋
Fe2＋
加入H2O2
Fe2＋
Fe3＋
加入过量Fe粉，过滤
Fe2＋
Cu2＋
加入过量Fe粉，过滤
[例1] Ⅰ.把氯化亚铁水溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，而不引进金属离子或其他原溶液中不含有的阴离子，所用的两种方法的离子方程式分别为：
（1）________________________________________________________________________；
（2）________________________________________________________________________。
Ⅱ.在装有固体A的试管中加入无色溶液B，此时A未溶解，但加入一定量的水，A即逐渐溶解，并有气体生成，溶液变为浅绿色，将空气通入该试管的溶液中，溶液颜色很快加深，请填写下列空白：
（1）B的化学式是________________________________________________________。
（2）A加水后才溶解，其理由是______________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
Ⅰ.把氯化亚铁水溶液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，而不引进金属离子或其他原溶液中不含有的阴离子，必须找特定的氧化剂，如Cl2、H2O2、O3、O2等。
Ⅱ.根据溶液变为浅绿色，推测为Fe2＋，原固体A为Fe，加入无色溶液B，此时A未溶解。
但加入一定量的水，A即逐渐溶解，并有气体生成，推测无色溶液B为浓硫酸，使Fe钝化，稀硫酸可除去Fe表面氯化膜使Fe溶解，将空气通入该试管的溶液中，溶液颜色很快加深，是由于Fe2＋被氧化成Fe3＋。
答案：
Ⅰ.
（1）2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
（2）2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
Ⅱ.
（1）H2SO4
（2）浓硫酸使Fe钝化，稀硫酸使Fe溶解
H2O2在工业生产或化学实验中常作为绿色氧化剂，它作为氧化剂其还原产物为水，多余的H2O2很易分解生成氧气和水。
1．铁及铁的化合物应用广泛：
如FeCl3可用作催化剂、印刷电路板腐蚀剂、外伤止血剂等。
（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路板铜板的离子方程式
________________________________________________________________________。
（2）若想从腐蚀后的废液中回收Cu与FeCl3溶液，简述操作方法，并写出涉及的离子方程式。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：
从腐蚀后的废液中回收Cu，应通过置换反应实现；若想回收FeCl3溶液，必须利用氧化剂将废液中的Fe2＋氧化为Fe3＋，同时不要引入杂质离子。
答案：
（1）2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
（2）向腐蚀后的废液中加入稍过量Fe粉，充分反应后过滤；将过滤出来的固体溶解于稍过量的稀盐酸，充分反应后再次过滤出铜，洗涤干燥即可回收铜；将两次过滤所得滤液混合后加入适量氯水，充分反应后即得到FeCl3溶液。
离子方程式有：
Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Fe2＋
Fe3＋
观察法
浅绿色
棕黄色
续表
Fe2＋
Fe3＋
加碱
（NaOH）法
①现象：
白色沉淀
灰绿色
红褐色沉淀
②反应：
Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓（白色）
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3（红褐色）
①现象：
红褐色沉淀
②反应：
Fe3＋＋3OH－===Fe（OH）3↓（红褐色）
加盐
（SCN－）法
①现象：
加入KSCN溶液无明显现象，再滴入氯水变成血红色溶液
②反应：
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3（血红色）
①现象：
加入KSCN溶液，溶液变为血红色
②反应：
Fe3＋＋3SCN－===Fe（SCN）3（血红色）
[例2] 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最佳顺序为（ ）
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液
③加入少量KSCN溶液
A．①③ B．③② C．③① D．①②③
解析：
选C 加入KSCN溶液不变血红色，证明无Fe3＋，再加氯水，如有Fe2＋，则可被氧化为Fe3＋，而使溶液变为血红色。
（1）溶液中，Fe3＋与SCN－反应产生红色溶液而不是红色沉淀。
（2）Fe2＋也可使酸性KMnO4溶液褪色，因此酸性KMnO4溶液也可作为Fe2＋的检验试剂。
2．下列离子的检验方法合理的是（ ）
A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色，说明不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变红色，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，说明溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋
解析：
选C A项说明含Fe3＋，但不能说明是否含Fe2＋；B项说明通入Cl2后溶液中含有Fe3＋，不能说明原溶液中是否含有Fe2＋；因为Mg（OH）2为白色沉淀，Fe（OH）2转化为Fe（OH）3时的颜色变化会掩盖其他白色沉淀的现象，所以当溶液中含有Mg2＋时，会出现同样的上述现象，故D项不能说明溶液中是否含Mg2＋，C选项正确。
[课堂双基落实]
1．在一些盛高档茶叶等物品的包装盒中有一个小袋，将小袋打开，可看到灰黑色粉末，其中有些已变成红褐色。
将灰黑色粉末溶于稀盐酸中，取上层清液，滴入几滴氯水，再滴入KSCN溶液，立即出现红色。
以下结论中，不正确的是（ ）
A．该灰黑色粉末是抗氧剂 B．该灰黑色粉末不可食用
C．小袋中原来装有铁粉D．小袋中原来装有Fe2O3
解析：
选D 由题意知，灰黑色粉末有些已被空气氧化为红褐色的Fe2O3，说明灰黑色粉末的作用是防止茶叶等物品氧化变质，故灰黑色粉末是铁粉。
2．下列氯化物既可由金属和氯气直接反应制得，也可由金属和盐酸反应制得的是（ ）
A．CuCl2B．FeCl3
C．FeCl2D．AlCl3
解析：
选D 金属铜与盐酸不反应，金属Fe与氯气反应生成FeCl3，与盐酸反应生成FeCl2，故答案为D。
3．为除去FeSO4溶液中的Fe2（SO4）3和CuSO4，最好选用（ ）
A．烧碱溶液B．浓氨水
C．镁粉D．铁粉
解析：
选D Fe2（SO4）3和CuSO4都可以与铁粉反应生成FeSO4，而不引入新的杂质。
4．（2016·江西南昌高一检测）将1.12g铁粉加入25mL2mol·L－1的FeCl3溶液中，充分发生反应后，其结果是（ ）
A．往溶液中滴入无色的KSCN溶液，不显红色
B．Fe2＋和Fe3＋的物质的量比为6∶1
C．反应中氧化产物和还原产物的物质的量比为2∶1
D．铁粉有剩余，溶液浅绿色，Cl－的浓度基本保持不变
解析：
选B n（Fe）＝
＝0.02mol，n（FeCl3）＝0.025L×2mol·L－1＝0.05mol，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，剩余n（Fe3＋）＝0.01mol，即滴入无色的KSCN溶液显血红色，A不正确；Fe3＋为0.01mol，Fe2＋为0.06mol，B正确；反应中氧化产物和还原产物的物质的量比为1∶2，C不正确；溶液中有Fe3＋存在则无铁粉剩余，D不正确。
5．阅读下列材料后回答问题：
一个体重50kg的健康人，体内约含有2g铁，这2g铁在人体内不是以单质的形式存在，而是以Fe2＋和Fe3＋的形式存在。
正二价铁离子易吸收，给贫血者补充铁时，应给予含Fe2＋的亚铁盐，如硫酸亚铁．服用维生素C，可使食物中的Fe3＋还原成Fe2＋，有利于人体吸收。
（1）“服用维生素C，可使食物中的Fe3＋还原成Fe2＋”这句话指出，维生素C在这一反应中作________剂；
（2）在人体中进行Fe2＋
Fe3＋的转化时，写出实现②转化的任意一种还原剂的化学式________；在酸性条件下，若用H2O2来实现①的转化，写出该转化的离子反应方程式________________________________________________________________________．
（3）现有某品牌的补铁口服液，欲通过化学方法证明该口服液中不含Fe3＋，而含Fe2＋，则选择合适的试剂来完成检验，补充下表：
答案：
（1）还原
（2）Fe（其他合理亦可） 2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O
（3）
操作
现象
结论
取少量样品于试管中并加入适量的KSCN溶液
无血红色
无Fe3＋
再向小试管样品中加入适量的新制氯水
出现血红色
存在Fe2＋
1．下列有关铁及其化合物的说法中正确的是（ ）
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁丝可在空气中燃烧生成Fe3O4
C．FeCl2可通过置换反应、化合反应或复分解反应制得
D．Fe3＋与KSCN产生红色沉淀
解析：
选C 赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁丝在空气中不能燃烧；生成FeCl2的反应有：
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，Fe＋2FeCl3===3FeCl2、FeO＋2HCl===FeCl2＋H2O等；Fe3＋遇KSCN溶液变为血红色，但没有沉淀产生，一般可用此方法检验Fe3＋的存在。
2．制印刷电路时常用氯化铁溶液作腐蚀液，有关反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。
向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，烧杯中不可能出现的是（ ）
A．有铜粉无铁粉 B．有铁粉无铜粉
C．铁粉、铜粉都有D．铁粉、铜粉都无
解析：
选B 向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，由于铁粉的还原性较强，故铁粉首先与氯化铁溶液反应，2FeCl3＋Fe===3FeCl2，当铁粉完全反应后，若氯化铁还有剩余，铜粉才与氯化铁溶液反应，2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。
若铁粉较少，铜粉较多，会出现A中情况。
由前面的分析可知，B中情况不会出现。
若铁粉较多，会出现C中情况。
若铁粉和铜粉都较少，会出现D中情况。
3．将铁片分别放入下列足量的溶液中，能使溶液质量减轻的有（ ）
A．浓HNO3B．CuSO4
C．FeCl3D．稀H2SO4
解析：
选B 当铁溶入溶液中的质量小于脱离溶液的物质（含气体和沉淀）的质量时，溶液质量便会减轻。
A中铁在浓HNO3中钝化，溶液质量基本不变。
B中Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，若56g铁溶解，则析出铜64g，所以反应后溶液的质量将减轻，故B符合题意。
C中Fe＋2FeCl3===3FeCl2，铁片溶解，没有气体和沉淀产生，因此溶液的质量增加。
D中Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，若有56g铁片溶解，产生2gH2，溶液的质量增加。
4．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是（ ）
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
Na2SO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Na2CO3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
BaCl2溶液
解析：
选C A项中Cl2能把FeCl2氧化，B项中Fe能把FeCl3还原，D项除去了CO2－3和SO2－4又引入了Cl－，均不合要求。
5．将适量铁粉放入三氯化铁溶液中，完全反应后，溶液中的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∶2
C．1∶2D．1∶1
解析：
选A Fe3＋与Fe反应：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，由题意知反应后，c（Fe3＋）＝c（Fe2＋），而要生成3molFe2＋需消耗2molFe3＋，显然n（反应Fe3＋）∶n（未反应Fe3＋）＝2∶3。
6．[双选]（2016·邯郸高一检测）向含有Fe3＋、Mg2＋、Fe2＋和Al3＋的溶液中加入足量Na2O2微热并搅拌后，再加入过量稀盐酸，则溶液中离子的物质的量浓度不变的是（ ）
A．Mg2＋B．Fe2＋
C．Fe3＋D．Al3＋
解析：
选A、D 加入Na2O2发生反应2H2O＋2Na2O2===4NaOH＋O2↑，FeCl2＋2NaOH===Fe（OH）2↓＋2NaCl，4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，再加入盐酸：
Fe（OH）3＋3HCl===FeCl3＋3H2O，故原溶液中Fe2＋转化为Fe3＋，Fe2＋的浓度减小，Fe3＋的浓度增大；Mg2＋和Al3＋与氢氧化钠分别生成氢氧化镁、氢氧化铝，但再加入盐酸时又发生中和反应而溶解，因此溶液中Mg2＋、Al3＋的物质的量浓度最终是不变化的。
7．在盛有氯化铜、氯化亚铁和氯化铁混合溶液的容器中加入铁粉和铜粉，讨论以下几种情况阳离子或金属单质存在：
（1）反应后有铁剩余，则容器中还有________。
（2）反应后铜有剩余且有相当数量的Fe2＋，则容器中可能存在________。
（3）反应后溶液中有相当数量的Cu2＋，则还可能有________。
（4）若反应后容器中除有相当数量的铜离子外，若还有相当数量的铜，则一定不存在的有________；若有相当数量的Fe3＋存在，则一定不存在________。
解析：
①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，②Cu2＋＋Fe===Cu＋Fe2＋，③2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
Fe2＋不参加反应。
氧化性：
Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，还原性：
Fe>Cu，如果反应中有一种物质过量，则另一种物质反应完。
（1）铁过量，则Fe3＋，Cu2＋反应完了，铜以单质形式存在。
（2）铜有剩余，则Fe3＋反应完了，有相当数量的Fe2＋存在，则可能有Cu2＋存在。
（3）溶液中有相当数量的Cu2＋，不存在铁。
一定存在Fe2＋，可能存在铜或Fe3＋。
（4）有Cu2＋，Cu存在，不存在：
Fe，Fe3＋；若Fe3＋存在，则铁和铜一定不存在。
答案：
（1）铜粉、Fe2＋
（2）Cu2＋ （3）Cu或Fe3＋
（4）Fe、Fe3＋ Fe、Cu
8．电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。
（1）检验溶液中Fe3＋存在的试剂是________，证明Fe3＋存在的现象是________________________________________________________________________。
（2）写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式：
________________________________________________________________________。
（3）某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用下列步骤：
A．请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式。
①______________，②______________，
③______________，④______________，
⑤______________，⑥______________。
B．请写出相关反应的化学方程式。
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________，
________________________________________________________________________，
______________________________________________
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