2021届一轮复习苏教版专题3 第一单元 铁、铜的获取及应用 学案(江苏专用).docx
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1、第一单元铁、铜的获取及应用学习任务1铁及其重要化合物的性质一、铁元素及其原子结构1 .铁位于周期表中第生周期例1族,是一种应用最广泛的过渡金属元素;铁元素是一种 典型的变价金属元素。2 .原子结构1 .物理性质:纯铁具有金属的共性,如具有银白色金属光泽,具有导电性、导热性和延展性,具有能 被磁铁吸引的特性。(1)与非金属单质的反响(2)与水蒸气的反响3Fe+4H2O(g)=Fe3O4+4H2(3)与酸、盐的反响3.用途:用量最大、用途最广泛的合金是铁合金钢,可用于制造不锈钢、特种钢、 钢板、钢管等。三、铁的冶炼1 .铁元素的存在铁元素在自然界主要以化合态的形式存在,常见的铁矿有磁铁矿(主要成分
2、为FQ)、 赤铁矿(主要成分为Fe203)o2 .炼铁原料:铁矿石、逑、空气、石灰石。3 .完成以下化学方程式(1)一氧化碳的生成:C+O2=CO2、CO2+C=2CO。(2)铁矿石被复原:Fe2O3+3co=2Fe+3co20(3)石灰石的作用:CaCO3=CaO+CO2 (、CaO+SQ=CaSiO3。四、铁的氧化物学习任务3铜及其化合物的性质化学式FeOFezChFesCh俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色红棕色黑色晶体1.单质铜物理性质:紫红色固体,具有良好的延展性、导热性和导电性。化学性质写出图中有关反响的化学方程式或离子方程式:2Cu+。2+CO2+H2O=CU2(OH)2c03(绿色
3、固体)。 2Cu + S=Cu2S。与氧化性酸反响a.与浓硫酸共热的化学方程式:Cu+2H2so浓)=CuSOq+SO, f +2H9; b.与稀硝酸反响的离子方程式:3Cu + 8H+2NOj=3Cu2+2NO : +4H。 与盐溶液反响(写离子方程式)a.与硝酸银溶液:Cu +2Ad=2Ar+C+:b.与 FeCb溶液:Cu + 2Fe3=2Fe2.+Cu”“2.氧化铜和氧化亚铜3.氢氧化铜名称氧化铜氧化亚铜颜色黑色砖红色与盐酸反响CuO+2H+=Cu2+ + H2OC112O+2H =Cu2+Cu+H2O与此反响CuO+H2=Cu + H2OCu2O+H2=2Cu + H2O转化关系4C
4、uO=2Cu2O4-O2 t(1)物理性质:遁色丕溶于水的固体。(2)化学性质及应用4. CuS04 - 5H2OCuSO45H2O为蓝色晶体,俗称蓝矶、胆矶。无水CuSO4为白色粉末,遇水变蓝色(生 成CuSO4 - 5H2O),可作为检验水的依据。1 .判断正误,正确的打“ J”,错误的打“X。(1)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物。()(2)过量铜与浓硝酸反响,产生的气体中有NO?、N0和Hz。()(3)CuO是黑色固体,与水反响生成Cu(OHR ()(4)用稀硝酸去除铜制品上的铜锈。()(5)将CuCb溶液在蒸发皿中加热蒸干,制得无水CuCL固体。()(6)(2021 后考江
5、苏卷)Cu与FeCl3溶液反响可生成CuCho ()答案:(1)X (2)X (3)X (4)X (5)X (6) J2 .为了比较铁和铜的金属活动性强弱,某化学研究小组的同学设计了如下方案,并将实验结果记录如下:方案现象或产物将铁片置于CuSOj溶液中铁片上有亮红色物质析出将铁丝和铜丝分别在氯气中燃烧产物分别为FeCb和CuCL续表方案现象或产物将铁片和铜片分别放入热的浓硫酸中产物分别为Fe2(SO4)3和CuSO4将铁片和铜片分别放入稀硫酸中铁片上有气泡逸出,铜片上没有气泡逸出将铁片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯 中,并用导线连接铁片逐渐溶解,铜片上有气泡逸出能根据上述现象或产物证明铁的金
6、属活动性比铜强的方案一共有()A. 2种B. 3种C. 4种D. 5种解析:选B。铁能置换出铜,可证明铁比铜活泼:铁能置换出稀硫酸中的氢,而铜 不能,可证明铁比铜活泼:铁、铜、稀硫酸形成原电池,铁做负极,铜做正极,可证明铁 比铜活泼,共有3种方案符合题意,选项B正确。(1)通常利用反响:2Cu+O2-=2CuO除去混合气体中的少量02或用于测定混合气体 中。2的含量。(2)无水CuSOw常用作水的检验剂;由于其吸水效率低,一般不用作枯燥剂。(3)铜可在02和H*共存环境中逐渐溶解,如2Cu+O2+2H2so4=2CuSO4+2H2O。(4)溶液中的C/+常为蓝色(浓CuCb溶液为蓝绿色,稀Cu
7、Ck溶液为蓝色),可作为CM 十的判定依据,如CuSCU溶液呈蓝色。(5)012+与碱反响生成蓝色沉淀Cu(OH)2,这是鉴定CM+的原理之一。提升一铜及其化合物的性质1 .现有以下五个转化,其中不能通过一步反响实现的是() SiCh - NazSiO?CuSO4*CuCl2 SiO?-H2SQ3CuOCu(OH)2 NazO2 一 Na2sO4A.B. (3X4)C.D.解析:选 B。SiO2+2NaOH=Na2SiO3 + H20; CuSO4+BaC12=BaSO4 I +CuCI2;SiO?不溶于水,不能一步生成HzSiCh;CuO不溶于水,不能一步生成Cu(OH)2;Na?。?+ S
8、Ch=Na2so& o2.(双选)卜.表中,对陈述I、II的正确性及其有无因果关系的判断都正确的选项是()选项陈述I陈述II判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除铜器外表的铜绿I对;II对;无B铜外表易形成致密的氧化膜铜容器可以盛放浓硫酸I对;n对;有C向硫酸铜溶液通入氨,有深蓝 色沉淀产生,过滤后灼烧滤渣, 最后变成黑色固体把铜丝放在酒精灯火焰上灼 烧,铜丝外表变黑I对;n对;无D蓝色硫酸铜晶体受热转化为白 色硫酸铜粉末是物理变化硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂I错;n对;无解析:选CD。稀盐酸可以与Cu2(0H)2cO3反响,而不能与Cu反响,所以可用稀盐酸 除铜器外表的铜绿Cii2(
9、0H)2co-I、I【有因果关系,A错误:铜外表不能形成致密的氧化 膜,铜与浓硫酸在一定温度下能发生反响,所以不能用铜制容器盛装浓硫酸,B错误;硫酸 铜与氨水生成Cu(0H)2, Cu(0H)2受热分解生成黑色CuO, I、II均正确,但没有因果关系, C正确;蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末,有新物质生成,属于化学变化,CuSCh 可用作消毒剂,但与前者没有因果关系,D正确。提升二铜及其化合物的制备3.孔雀石的主要成分为Cu2(0H)2c03。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假 设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸):(1)反响能观察到的现象是有关反响的化学方程式为(2)反响参加的金
10、属可能是 ,有关反响的离子方程式为 O(3)操作a可能的方法是,欲除掉的杂质为:要从操作a所得到的溶液中得到溶质的晶体,需要进行的操作是解析:(1)孔雀石中参加稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,且有气 泡产生;反响的化学方程式为 Cu2(OH)2co3+2H2so4=2CuSO4+CO2 f + 3H20。(2)(3) 经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质,那么滤液中主要含有CuSO4,参加的金属粉末能将 C/+从溶液中置换出来即可,故金属可能是Fe或Zn等;要从滤液中得到CuSCh晶体,需 进行加热浓缩、冷却结晶等操作。答案:(1)固体逐渐消失,溶液由无色变为蓝色,有气泡产生Cu2
11、(OH)2CO3+2H2SO4=2CuSO4+C02 t +3H2O(2)铁粉Fc+Cu2+=Fe2+Cu(答案合理即可)(3)过滤难溶于水和稀硫酸的杂质加热浓缩、冷却结晶4.某课外研究小组,用含有较多杂质的铜粉,通过不同的化学反响精制CuO,其设计 的实验过程为(I)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物,灼烧后含有少量铜的可能原 因是 OA.灼烧过程中局部氧化铜被复原B.灼烧不充分铜未被完全氧化C.氧化铜在加热过程中分解生成铜D.该条件下铜无法被氧气氧化(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯洁CuO,与途径【相比,途径【有明显的两个优 点是O(3)有同学指出,由CuSO4溶液到生成C
12、uO少了一个环节,即应先生成Cu(OH)2沉淀, 过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuOo以下说法不可能成为减少该环节的理由的是A. CuO比Cu(OH)2颗粒粗大,更易于过滤从溶液中别离B. Cu(OH)2分解温度较低,加热其浊液即可使其分解C.干态下分解Cu(OH)2,温度难以控制,可能因温度过高导致CuO进一步分解生成 CU2OD.过滤别离出的CuO不需洗涤就已非常纯洁答案:(1)AB (2)耗酸少,无污染性气体SCh产生(3)D铜的冶炼“三方法”(1)湿法炼铜:Fe+CuSO4=FeSO4+Cuo(2)高温炼铜:工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜):XOOC2CuFeS2+4
13、O2=Cu2S + 3SO2+2FeO(炉渣)POOX?2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO21900 -C2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2 t粗铜中铜的含量为99.5%99.7%,主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质,粗铜通过电解 精炼可得到纯度达99.95%99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜做阳极,失电子变为用纯铜棒做阴极即可得到精铜。(3)生物炼铜:“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性,并能利用空气中的氧气氧化硫化 铜矿石,然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。生物炼铜的优点:本钱低;污染小;反响条件简单;含量(品位)很低的矿石也 可以被利用。|真题体验I1. (2021
14、.扃考江苏卷)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂碱式氯化铜有多种制备方法:方法1: 4550时,向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2(OH)2C12 - 3H2O,该反解析:(1)在H2O存在的条件下,CuCl能被空气中的氧化生成CU2(OH)2c123比0, 根据得失电子守恒配平反响的化学方程式。(2)由题图知,02氧化M,生成M,根据题意“Fe3+对该反响有催化作用”,那么M,为 Fe2+o答案:(IMCUCI+O2+8H2O篓誓2Cu2(OH)202 3氏0 (2)Fe2+2. (2021扃考全国卷H)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3的性质。答复以下问题:(1)分别取一定量氯化铁、氯
15、化亚铁固体,均配制成mol/L的溶液。在FeCL溶液中需参 加少量铁屑,其目的是 1:.(2)甲组同学取2mLFeCb溶液,参加几滴氯水,再参加1滴KSCN溶液,溶液变红,说 明CL可将Fe?+氧化。FeCL溶液与氯水反响的离子方程式为(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2mLFeCbmL煤油,再于液面下依次参加儿滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是0(4)丙组同学取10mLmol/LKI溶液,参加6mLmol/LFeCb溶液混合。分别取2mL此溶液 于3支试管中进行如下实验:第一支试管中参加ImLCCL充分振荡、静置,CCL层显紫色;第二支试管中参加I滴K”Fe(CN
16、)6溶液,生成蓝色沉淀;第三支试管中参加1滴KSCN溶液,溶液变红。实验检验的离子是(填离子符号);实验和说明:在过量的情况下,溶液中仍含有(填离子符号),由此可以证明该氧化复原反响为 O解析:(1)F02+具有复原性,FeCh溶液易被氧化而变质,配制Fe02溶液时参加少量铁 屑,目的是防止被氧化。(2)溶液变红,说明有Fe3+生成,那么FeCb溶液与氯水反响 生成FeCb,离子方程式为2Fe2+Q2=2Fe3+2C。(3)甲组实脸中,FeCL易被空气中的 。2氧化,会生成FeCh,因此实脸不够严谨。参加煤油,煤油的密度比水小,可以起到隔绝 空气的作用,从而排除氧气对实验的影响。(4)实睑中K
17、3Fe(CN)6溶液的作用是检验Fe? + o根据实脸,CCI4层显紫色,说明有L生成,根据实脸,生成蓝色沉淀,说明有Fe? +生成,根据实脸,溶液变红,说明有F/+剩余,过量的情况下,溶液中仍含有Fe+, 由此说明该反响为可逆反响。答案:(I)防止Fe?被氧化(2)2Fe2+4-Ch=2Fe3+ + 2CF(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)(4)Fe2Fe3+可逆反响3. (2021后考全国卷1 )硫酸铁铉NHFe(SO4)2 -HhO是一种重要铁盐。为充分利用资 源,变废为宝,在实验室中探究采川废铁屑来制备硫酸铁镀,具体流程如下:答复以下问题:(1)步骤的目的是去除废铁屑外表的油污,方
18、法是o(2)步骤需要加热的目的是,温度保持8095,采用的适宜加热 方式是。铁屑中含有少量硫化物,反响产生的气体需要净化处理,适宜的装置为 (填标号)。(3)步骤中选用足量的H2O2,理由是分批参加H2O2,同时为了,溶液要保持pH小于0.5。(4)步骤的具体实验操作有,经枯燥得到硫酸铁钺晶体样品。(5)采用热重分析法测定硫酸铁铁晶体样品所含结晶水数,将样品加热到I50C,失重 5.6%o硫酸铁镂晶体的化学式为。解析:(I)除去铁屑外表油污的方法是用热纯碱溶液清洗铁屑,再用水洗。(2)铁与稀硫 酸反响时加热,可提高反响速率。温度低于水的沸点,可以用热水浴加热,受热均匀且便于 控制。含少量硫化物
19、的铁屑与稀硫酸反响有硫化氮生成。氧气不与碱溶液反响,而硫化氢能 与碱溶液反响,硫化氢在水中溶解度小,故氢气中混有的硫化羲用烧碱溶液除去,又因为硫 化氢与碱反响较快,容易引起倒吸,C装正倒置漏斗能防倒吸。故宜选择C装置吸收硫化 氢。(3)铁与稀硫酸反响生成硫酸亚铁和氢气,参加足量双氧水的目的是将Fe?+全部氧化为 Fe3+,发生反响为2Fe2+ + H2O2+2H+=2Fe3+ + 2H?O,从生成物看,又不引入杂质。铁离 子对双氧水分解起催化作用,分批参加双氧水,防止反响过快、放出热量较多,减少双氧水 分解,以免造成氧化剂损失;铁离子易水解,保持溶液呈强酸性,防止铁离子发生水解反响 生成氢氧化
20、铁。(4)步骤是要从溶液中得到硫酸铁锭晶体,故实脸操作有加热浓缩、冷却 结晶、过滤(洗涤)。(5)失重5.6%是质量分数,设结晶水合物的化学式为NH4Fe(SO4)2 -.rH2O, 由题意知错误!=错误!,解得x=12。答案:(1)碱煮水洗(2)加快反响热水浴C(3)将Fe?+全部氧化为Fe3+;不引入杂质防止Fe?+水解(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) (5)NH4Fe(SO4)2 - 12H2O一、单项选择题1 . (2021淮北模拟)?天工开物?记载:“黄研所出又奇甚,乃即炼皂矶炉侧土墙,刮取 下来。染家用之,金色淡者涂炙,立成紫赤也皂矶FeSO4 -7H2O;黄矶Fe2(SO4
21、)3 -10H2O; 赤帆FezCM以下有关说法正确的选项是()A.皂矶可用于碱性花木土壤补铁B.皂矶变为黄帆是受热脱水过程C.黄矶受热分解可以获得赤矶D.矶是含结晶水的硫酸盐矿石解析:选C。FeSCh溶液呈酸性,不能用于碱性花木土康补铁,故A错误;FeSO4 *7H2O 变为Fe2(SO.i)3 IOH2O是氧化过程,故B错误;Fe2(SO4)3IOH2O受热分解可以生成Fe2O3. SO3、H2O,故C正确;赤矶FezOs不是硫酸盐,故D错误。2 .坦克、导弹的制造材料主要是金属合金,钢铁便是其中十分重要的一种。以下关于 铁的说法中正确的选项是()A.铁元素属于过渡元素,其原子序数为26B
22、.单质铁与浓硫酸在常温下不反响C.铁单质只具有复原性,其阳离子只具有氧化性D.与相同浓度的盐酸反响生成氢气的速率,纯铁反响速率比生铁快解析:选A。铁是26号元素,属于第V0I族元素,为过渡元素,故A正确;常温下,铁 和浓硫酸反响生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反响,但并不是铁和浓硫酸不反响, 故B错误;亚铁离子既有复原性,又有氧化性,故C错误:纯铁和稀盐酸不能构成原电池, 生铁中铁、碳与盐酸构成原电池,能加快反响速率,所以生铁反响速率比纯铁快,故D错 误。3 .以下物质不能通过化合反响直接制得的是()A. FeChB. NaHSO3C. Cu(OH)2D. Fe(OH)3解析:选C。C项,
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