2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題3 從礦物到基礎(chǔ)材料 第2單元 鐵獲取及應(yīng)用學(xué)案 蘇教版必修1.doc

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第二單元　鐵獲取及應(yīng)用 (銅的獲取及應(yīng)用新課程標(biāo)準(zhǔn)不作要求，略) 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解從自然界中提取鐵的方法和原理及常見金屬的冶煉方法。2.了解鐵的主要性質(zhì)及應(yīng)用。(重點(diǎn))3.理解Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化及應(yīng)用。(重難點(diǎn))4.掌握Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)方法。(重點(diǎn)) [自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知] 1．鐵的存在形式 (1)鐵和銅在自然界中主要以化合態(tài)的形式存在。 常見的鐵礦有磁鐵礦(主要成分為Fe3O4)、赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)、黃鐵礦(主要成分為FeS2)、菱鐵礦(主要成分為FeCO3)等。 (2)人們最早利用的單質(zhì)鐵均直接來自自然界。單質(zhì)只存在于從天而降的隕鐵中，所以古代人稱鐵為“天石”。 2．鐵的冶煉 (1)鐵的冶煉 ①原理：高溫下用還原劑將化合態(tài)的鐵還原為游離態(tài)的鐵。 ②設(shè)備：煉鐵高爐，如圖所示。 ③原料：鐵礦石、焦炭、空氣和石灰石。 ④冶煉過程。 (2)金屬冶煉的方法 ①原理：把金屬從化合態(tài)變?yōu)橛坞x態(tài)的過程。 ②常用方法有高溫還原法、電解法和濕法冶金等。 3．鐵及其化合物的性質(zhì)及應(yīng)用 (1)鐵的性質(zhì) 鐵呈銀白色，有金屬光澤，可被磁鐵吸引，是電和熱的良導(dǎo)體。 (2)Fe3＋的檢驗(yàn) ①試劑為硫氰化鉀(KSCN)溶液。 ②操作現(xiàn)象：加入KSCN溶液，溶液變成血紅色。 ③反應(yīng)式：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。 (3)Fe2＋與Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化(寫出離子方程式) ①FeCl2溶液加氯水：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 ②FeCl3溶液中加入Fe、Cu：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。 ③除雜、除去廢水中的Fe2＋的方案：廢水中先加氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，然后再調(diào)節(jié)pH使Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀析出。 [基礎(chǔ)自測(cè)] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“”) (1)自然界中不存在游離態(tài)的鐵、銅。(　　) (2)赤鐵礦的主要成分為Fe2O3。(　　) (3)高爐煉鐵的主要原料為鐵礦石、焦炭、空氣和石灰石等。(　　) (4)高爐煉鐵的反應(yīng)中涉及置換反應(yīng)。(　　) (5)鐵、銅遇到稀H2SO4均可以反應(yīng)。(　　) (6)Fe3＋和Fe2＋可以用KSCN鑒別。(　　) (7)Cu與Fe3＋反應(yīng)屬于置換反應(yīng)。(　　) 【答案】　(1)　(2)√　(3)　(4)　(5)　(6)√　(7) 2．(1)在試管中加入棕黃色的氯化鐵溶液，再加入氫氧化鈉溶液，觀察到的現(xiàn)象是____________________________________________________________， 反應(yīng)的離子方程式是____________________________________________。 (2)將FeCl3溶液滴到印刷電路板上，反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________________________________。 【答案】　(1)生成紅褐色沉淀　Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ (2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ [合 作 探 究攻 重 難] 金屬的冶煉方法 [思考交流] (1)寫出用CO、Al還原Fe2O3得到Fe的化學(xué)方程式。 【提示】　3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2 2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。 (2)濕法煉Cu是將Fe投入CuSO4溶液中，寫出離子方程式。 【提示】　Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。 (3)電解熔融Al2O3、NaCl制Al和Na，寫出化學(xué)方程式。 【提示】　2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ 2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 (4)Ag2O不穩(wěn)定，受熱分解制Ag，寫出化學(xué)方程式。 【提示】　2Ag2O4Ag＋O2↑。 金屬冶煉的一般方法 (1)電解法：適合冶煉金屬活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬(一般為金屬活動(dòng)性順序表中鋁及鋁前面的金屬)。 (2)還原劑法：用還原劑(CO、C、H2、Al等)還原金屬氧化物，適合冶煉金屬活動(dòng)性順序表中Zn到Cu之間的大多數(shù)金屬。 (3)熱分解法：適合于冶煉金屬活動(dòng)性較差的金屬。如Hg、Ag等。 (4)在工業(yè)上還有一種冶煉方法叫作濕法冶煉，即利用活潑金屬把不活潑金屬從它的鹽溶液中置換出來。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 1．下列關(guān)于金屬冶煉的說法正確的是 (　　) A．金屬冶煉的本質(zhì)是將化合態(tài)金屬還原為游離態(tài)，冶煉方法由金屬的活動(dòng)性決定 B．Cu的濕法冶煉是將金屬鈉投入到CuSO4溶液中，從而置換出銅 C．Fe通常采用熱還原法冶煉，加入石灰石的目的是除去過量的碳 D．由于Al的活動(dòng)性強(qiáng)，故工業(yè)上采用電解熔融氯化鋁的方法生產(chǎn)鋁 A　[B項(xiàng)，Na與鹽溶液反應(yīng)時(shí)，Na與H2O先反應(yīng)，不能置換出Cu；C項(xiàng)，石灰石是造渣除去SiO2；D項(xiàng)，AlCl3熔化不電離、不導(dǎo)電，不能電解熔融AlCl3制取Al。] 2．冶煉金屬常用以下幾種方法：①以C或CO、H2作還原劑還原；②電解法；③熱分解法；④鋁熱反應(yīng)。現(xiàn)有下列金屬：Al、Mg、Cu、Hg，試標(biāo)明適宜的冶煉方法。 Al________；Mg________；Cu________；Hg________。 【解析】　MgCl2Mg＋Cl2↑；2Al2O34Al＋3O2↑；CuO＋COCu＋CO2；2HgO2Hg＋O2↑。 【答案】?、凇、凇、佟、? Fe、Fe2＋、Fe3＋的轉(zhuǎn)化及Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn) [思考交流] 　(1)Fe―→Fe2＋的常見試劑有哪些？ 【提示】　H＋、Cu2＋、Fe3＋等。 (2)Fe―→Fe3＋的常見試劑有哪些？ 【提示】　Cl2、HNO3等。 (3)Fe2＋―→Fe3＋的常見試劑有哪些？ 【提示】　Cl2、O2、H2O2、ClO－等。 (4)Fe3＋―→Fe2＋的常見試劑有哪些？ 【提示】　I－、S2－、Cu、Fe等。 (5)證明溶液中含有Fe3＋的方法有哪些？指出所用試劑。 【提示】　法1：顯色法，加KSCN溶液，溶液顯紅色。 法2：沉淀法，加NaOH溶液，有紅褐色沉淀。 (1)Fe2＋、Fe3＋、Fe之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系 ①Fe只具有還原性?？杀蝗跹趸瘎?H＋、S、I2、Cu2＋、Fe3＋等)氧化成Fe2＋，被強(qiáng)氧化劑(Cl2、Br2、O2、HNO3等)氧化成Fe3＋。 ②Fe2＋既有氧化性又有還原性。可被強(qiáng)氧化劑[Cl2、O2、Br2、H2O2、HNO3、濃H2SO4、KMnO4(H＋)等]氧化為Fe3＋；可被還原劑(Al、Zn、CO、C等)還原為Fe。 ③Fe3＋一般只具有氧化性，可被還原劑(Fe、Cu等)還原為Fe2＋，被強(qiáng)還原劑(Al、Zn、CO等)還原為Fe。 (2)Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)方法 ①Fe3＋檢驗(yàn)：取少量溶液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液變成血紅色。 ②Fe2＋檢驗(yàn)：取少量溶液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液不變色，再滴加氯水或雙氧水，溶液變成血紅色。 ③含F(xiàn)e2＋和Fe3＋的溶液中檢驗(yàn)Fe2＋，取少量溶液于試管中，滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，證明溶液中含有Fe2＋。 提醒：①Fe(SCN)3不是沉淀，溶液中Fe3＋遇SCN－的現(xiàn)象是溶液變成血紅色而不是血紅色沉淀。②Fe2＋為淺綠色，F(xiàn)e3＋為棕黃色。 [對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練] 3．把鐵粉、銅粉置于FeCl3溶液中，充分反應(yīng)后加入KSCN不顯紅色，下列情況不能成立的是(　　) A．鐵不剩余，Cu剩余　　　　 B．鐵、銅均剩余 C．鐵剩余，含Cu2＋ D．銅剩余，含F(xiàn)e2＋ C　[最后溶液中無Fe3＋，可能情況有：Fe、Cu全剩余；Fe反應(yīng)完，Cu剩余；Fe、Cu全反應(yīng)完。] 4．下列物質(zhì)反應(yīng)后一定有Fe3＋生成的是 (　　) ①過量的Fe與Cl2反應(yīng)?、贔e與過量稀硫酸反應(yīng) ③FeCl2溶液中通入少量Cl2　④Fe和Fe2O3的混合物溶于鹽酸中 A．只有① B．只有①③ C．只有①②③ D．全部 【答案】　B 5．向某溶液中加入含F(xiàn)e2＋的溶液后，無明顯變化，當(dāng)再滴加幾滴新制氯水后，混合液變成血紅色，則下列結(jié)論中正確的是(　　) A．該溶液中一定含有KSCN B．氧化性：Fe3＋＞Cl2 C．Fe2＋與SCN－不能形成血紅色物質(zhì) D．Fe2＋被氯水還原為Fe3＋ C　[與Fe3＋形成血紅色溶液的只有SCN－，因此該溶液中一定含有SCN－，但不一定是KSCN，也可能是NH4SCN，A項(xiàng)錯(cuò)誤；根據(jù)反應(yīng)Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋，由于氧化劑的氧化性＞氧化產(chǎn)物的氧化性，所以氧化性：Cl2＞Fe3＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)錯(cuò)在“還原”，應(yīng)該是Fe2＋被氯水氧化為Fe3＋。] [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基] 1．下列說法正確的是(　　) A．高爐煉鐵用于還原氧化鐵的還原劑是焦炭 B．煉鐵時(shí)，加入石灰石的作用是促進(jìn)氧化鐵的還原 C．我國最先應(yīng)用的金屬是銅 D．用于電氣工業(yè)的純銅是由黃銅礦冶煉直接得到的 C　[A項(xiàng)，還原劑是CO不是焦炭；B項(xiàng)，石灰石作熔劑，形成爐渣；D項(xiàng)，直接得到的是粗銅。] 2．為了除去硫酸銅溶液中含有的Fe2＋雜質(zhì)，先加入合適的氧化劑使Fe2＋氧化為Fe3＋，下列物質(zhì)中最好選用(　　) A．H2O2溶液　　　　　　 B．KMnO4溶液 C．氯水 D．HNO3溶液 A　[除雜過程中不能引入新的雜質(zhì)，故選H2O2。] 3．能與Fe3＋反應(yīng)，且能證明Fe3＋具有氧化性的是(　　) ①SCN－?、贔e?、跢e2＋　④Cu?、軿n　⑥OH－ A．①②③ B．②④⑤ C．①③⑥ D．①②⑤ B　[Fe3＋表現(xiàn)氧化性的反應(yīng)是與還原劑反應(yīng)如Fe、Cu、Zn等。] 4．要證明某溶液不含F(xiàn)e3＋而可能含有Fe2＋。進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的最佳順序是(　　) ①加入足量氯水 ②加入足量的酸性KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液 A．①③ B．③② C．③① D．①②③ C　[先用KSCN檢驗(yàn)Fe3＋，然后加氧化劑氧化可能含有的Fe2＋，確定Fe2＋的存在，酸性KMnO4溶液的顏色為紫色干擾紅色。] 5．已知Al、Cu、Hg三種金屬分別用如下方法冶煉： 2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑ H2＋CuOCu＋H2O 2HgO2Hg＋O2↑ (1)分析以上信息，可總結(jié)出金屬的冶煉方法與其金屬性強(qiáng)弱之間的關(guān)系是_________________________________________________________________ _________________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (2)利用(1)中的結(jié)論，并結(jié)合題目信息，寫出工業(yè)上用CaCl2冶煉金屬鈣的化學(xué)方程式：________________________________________________________ ________________________________________________________________。 (3)在某些特殊環(huán)境下，往往用鋁熱反應(yīng)來冶煉一些難熔金屬，請(qǐng)寫出據(jù)此法用MnO2冶煉金屬錳的化學(xué)方程式： ________________________________________________________________。 【解析】　(1)金屬的冶煉方法與金屬在自然界中的存在狀態(tài)、金屬活潑性有關(guān)。一般來說，非?；顫姷慕饘僖话悴捎秒娊夥ㄒ睙?如K、Ca、Na、Mg、Al等)，中等活潑的金屬一般用熱還原法冶煉(如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等)，不活潑的金屬一般用熱分解法冶煉(如Hg等)。(2)Ca是非?；顫姷慕饘伲I(yè)上用電解熔融CaCl2的方法冶煉。(3)金屬鋁和MnO2發(fā)生置換反應(yīng)生成單質(zhì)錳和氧化鋁。 【答案】　(1)非?；顫姷慕饘僖话悴捎秒娊夥ㄒ睙?，中等活潑的金屬一般采用熱還原法冶煉，不活潑的金屬一般采用熱分解法冶煉 (2)CaCl2(熔融)Ca＋Cl2↑ (3)4Al＋3MnO22Al2O3＋3Mn