课件20张PPT。第二单元 铁、铜的获取及应用
课时1 从自然界中获取铁和铜从自然界获取铁和铜四化合态陨铁Fe3O4Fe2O3炼铁高炉铁矿石 焦炭 空气 石灰石2%～4.5%0.03%～2%化合CuFeS2CuCO3·Cu(OH)2CuSO4 演练自评课件43张PPT。课时2 铁、铜及其化合物的应用
钢铁腐蚀与防护铁、铜及其化合物的性质和应用银白色良好KSCN溶液血红色Fe2O3氯化铁硫酸亚铁Fe3O4紫红色良好NaOH溶液产生蓝色絮状沉淀钢铁的腐蚀潮湿的空气酸水失去氧化失去Fe2＋Fe3＋O22H2O保护层铬活泼镍 演练自评第二单元 铁、铜的获取及应用
第一课时 从自然界获取铁和铜
1.下列物质在冶炼金属的过程中,需加入还原剂的是( )
A.HgO B.Al2O3
C.Fe2O3 D.NaCl
解析:在金属活动性顺序表中处于锌和铜之间的大部分金属,采用热还原法制取,需加入还原剂。
答案:C
2.下列情况中,能通过置换反应得到铁的是( )
A.铜与氯化亚铁溶液常温下混合
B.一氧化碳通过灼热的氧化铁
C.氢气通入硫酸亚铁溶液
D.铝和四氧化三铁混合加热到高温
解析:一种单质与一种化合物反应生成另一种单质和另一种化合物的反应叫做置换反应。
答案:D
3.用H2作还原剂和用金属作还原剂相比,所得金属的纯度的说法正确的是( )
A.用H2的高 B.用金属的高
C.二者相同 D.无法比较
解析:H2是气体,易分离,所得金属的纯度高。
答案:A
4.实验室欲使1.6 g氧化铁完全还原,事先应准备的CO在标准状况下的体积( )
A.等于672 mL B.等于336 mL
C.大于672 mL D.小于336 mL
解析:反应前要通CO将装置中的空气排出,反应后还要通CO直至铁冷却。所以事先准备的CO应远远大于反应所需的CO。
答案:C
5.在高温下用一氧化碳还原m g四氧化三铁得到n g铁。已知氧的相对原子质量为16,则铁的相对原子质量为( )
A. B.
C. D.
解析:该题考查相对原子质量的计算,答题时运用反应方程式中量的关系求解。
答案:B
6.成语是我国文化的宝贵遗产。下列有关金属的成语中,不符合科学原理的是( )
A.百炼成钢 B.火树银花
C.点石成金 D.曾青化铁
解析:百炼成钢主要介绍生铁炼钢的过程。火树银花中的火树指焰火,焰火中含有各种金属元素,燃烧时显示各种颜色,化学上称为焰色反应。C项违背了元素守恒。D是湿法炼铜的原理。
答案:C
7.冶炼金属常用以下几种方法:①以C或CO、H2作还原剂还原;②电解法;③热分解法;④铝热反应。现有下列金属:Al、Mg、Cu、Hg,试标明适宜的冶炼方法。
Al ;Mg ;Cu ;Hg 。?
解析:MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑;
2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑;
CuO+COCu+CO2;
2HgO2Hg+O2↑。
答案:② ② ① ③
8.课题式课堂教学是研究性学习的一种方式,其基本教学模式为:
提出课题确定研究方案解决问题
总结和评价
下图所示是关于“一氧化碳的化学性质”的课题式课堂教学中,解决问题阶段甲同学设计的证明CO具有还原性的实验装置。
(1)点燃酒精灯A、B的先后顺序为:先点燃 后点燃 。?
(2)硬质玻璃管中发生反应的化学方程式为 。?
(3)洗气试管中的实验现象为 。?
(4)酒精灯B的作用为 。?
(5)乙同学提出甲同学装置太复杂,可将酒精灯合二为一,去掉B,而将尾气导气管出口旋转到A有火焰上即可。乙同学的设计是否合理?简述理由(从A、B使用的一致性角度考虑) 。?
(6)丙同学认为甲装置有待优化,如尾气可先储存在瓶内,然后再处理。下图所示是他设计的贮气瓶,尾气应从 (填“a”或“b”)管通入。?
(7)丁同学质疑:CO能否使澄清石灰水变浑浊?因此,其设计在CO通入CuO之前,应先通入澄清石灰水,以比较排除CO与澄清石灰水反应。你认为丁的设计 (填“必要”或“不必要”)。?
解析:点燃酒精灯的先后顺序涉及实验的安全性问题,必须先将系统内的空气排尽,才能点燃,否则会引起爆炸。CO与CuO反应的产物是Cu与CO2,CO2可与澄清石灰水反应使之变浑浊。
答案:(1)B A
(2)CuO+COCu+CO2
(3)澄清石灰水变浑浊
(4)点燃未参加反应的CO,防止CO污染空气
(5)不合理,因为该实验应先通CO气体,后加热CuO,不能同时进行
(6)b
(7)不必要
9.碱式碳酸铜可表示为xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O,测定碱式碳酸铜组成的方法有多种。
(1)现采用氢气还原法,请回答如下问题:
①写出xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O与氢气反应的化学方程式: ;?
②实验装置用下图所示所有仪器连接而成,按氢气流方向的连接顺序是(填入仪器接口字母编号):
(a)→( )( )→( )( )→( )( )→( )( )→( )( )→(l)
③称取23.9 g某碱式碳酸铜样品,充分反应后得到12.7 g 残留物,生成4.4 g二氧化碳和7.2 g水。该样品的结晶水质量为 g,化学式为 。?
(2)某同学以氮气代替氢气,并用上述全部或部分仪器来测定碱式碳酸铜的组成,你认为是否可行?请说明理由。 。?
解析:(1)①碱式碳酸铜与氢气的反应,从“采用氢气还原法”这一信息可知,是H2作还原剂,则起氧化作用的必是+2价的铜,进而用化合价升降法即可配平。写产物时,可理解为CuCO3CuO+CO2,Cu(OH)2CuO+H2O,CuO再与氢气反应。
②若不看下一步③中实验要取得的数据,就不知道实验的目的,是很难正确组装的。从③知,要取得产物CO2和H2O的质量,吸收CO2必须用碱石灰(选用bc,干燥管的用途很明显是放在最后),吸收H2O只能用浓硫酸。因此,加热装置前的除杂(HCl气体)和干燥只能用水(kj)和浓硫酸。注意:干燥管的作用是防止空气中的CO2和H2O进入U形管。
③产物中n(Cu)∶n(CO2)∶n(H2O)= mol∶ mol∶ mol=0.2 mol∶0.1 mol∶0.4 mol,
n(CuCO3)=n(CO2)=0.1 mol(即CuCO3为12.35 g),
n[Cu(OH)2]=0.2 mol-0.1 mol=0.1 mol[即Cu(OH)2为9.75 g]
所以m(结晶水)=23.9 g-12.35 g-9.75 g=1.8 g(即样品中水为0.1 mol)
进而可得碱式碳酸铜的化学式。
答案:(1)①xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O+(x+y)H2(x+y)Cu+xCO2+(x+2y+z)H2O
②(a)→kj→gf(hi)→de(ed)→hi(gf)→bc(cb)→(l)
③1.8 CuCO3·Cu(OH)2·H2O
(2)可行。根据反应xCuCO3·yCu(OH)2·zH2O(x+y)CuO+xCO2↑+(y+z)H2O↑,依据碱式碳酸铜、CuO、CO2和H2O的质量(或其中任意3个量),即可计算出其组成
第二课时 铁、铜及其化合物的应用
1.能与Fe3+反应且能证明Fe3+具有氧化性的物质是( )
A.KSCN B.Fe C.FeCl2 D.NaOH
解析:Fe3+与Fe反应时生成Fe2+,Fe3+的化合价降低,作氧化剂,表现出氧化性。
答案:B
2.下列关于铁的叙述不正确的是( )
A.工业上用铁槽车装运冷浓硝酸是因为铁与冷的浓硝酸不反应
B.在人体的血红蛋白中含有铁元素
C.铁在潮湿的空气中会生锈
D.铁能在氧气中剧烈燃烧
解析:铁会被冷的浓硝酸钝化,钝化实际上也是一种化学反应,A不正确;铝在潮湿空气中容易生锈,C正确;铁能在氧气中剧烈燃烧,生成Fe3O4,D正确。
答案:A
3.将下列4种铁的化合物溶于稀盐酸,滴加KSCN溶液没有颜色变化,再加入氯水呈血红色的是( )
A.FeO B.Fe2O3 C.FeCl3 D.Fe2(SO4)3
解析:Fe2O3、FeCl3、Fe2(SO4)3三种物质溶于酸后,溶液中均含Fe3+,滴加KSCN溶液后呈血红色,而A溶于盐酸后所得FeCl2溶液在加入氯水后,发生反应2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,生成的Fe3+遇KSCN溶液变血红色。
答案:A
4.要证明某溶液中不含Fe3+,而可能含有Fe2+,进行如下实验操作的最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4(H+)溶液 ③加入少量NH4SCN溶液
A.①③ B.③② C.③① D.①②③
解析:加入NH4SCN溶液不变色证明无Fe3+,再加氯水,如果有Fe2+,则可以被氧化为Fe3+而使NH4SCN变为血红色,若先加氯水则无法证明使之变血红色的一定来自于Fe2+;加KMnO4(H+)溶液也能氧化Fe2+,但其本身是紫红色,反应现象不易观察。
答案:C
5.在硫酸铁溶液中,加入a g铜完全溶解后再加入b g铁,充分反应后得到c g残余固体,且a>c,则下列说法中正确的是( )
A.残余固体可能为铁和铜的混合物
B.最后得到的溶液可能含有Fe3+
C.残余固体是铁,溶液中一定不含Cu2+
D.残余固体全部是铜
解析:加入的a g铜粉由于发生反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+而全部溶解,如果这部分铜在加入b g铁后被全部还原出来,则c应与a相等;现题给条件中已知a>c,这说明加入的a g铜没有全部被还原,溶液中还有Cu2+,同时也说明加入的铁粉不足(否则a g铜将会被全部还原出来),加入的铁被氧化成Fe2+;而Fe3+由于不能与单质铜共存,说明在溶液中已经不再存在;综上所述,说明c g残余固体是铜,滤液中还存在Cu2+、Fe2+。
答案:D
6.将适量铁粉放入FeCl3溶液中,完全反应后,溶液中Fe3+和Fe2+浓度相等,则已反应的Fe3+与未反应的Fe3+的物质的量之比是( )
A.2∶3 B.3∶2
C.1∶2 D.1∶1
解析:设已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量分别为x、y。
2Fe3++Fe3Fe2+
2 3
x x
由题意得:y=x,所以,x∶y=2∶3。
答案:A
7.将40 mL 1.5 mol·L-1的CuSO4溶液与30 mL 3 mol·L-1的NaOH溶液混合,生成浅蓝色沉淀,假如溶液中c(Cu2+)或c(OH-)都已变得很小,可忽略,则生成沉淀的组成可表示为( )
A.Cu(OH)2 B.CuSO4·Cu(OH)2
C.CuSO4·2Cu(OH)2 D.CuSO4·3Cu(OH)2
解析:根据电荷守恒,n(S)×2+n(OH-)=n(Cu2+)×2,计算出S的物质的量;
n(Cu2+)∶n(OH-)∶n(S)=(40×1.5)∶(30×3)∶()=4∶6∶1。
答案:D
8.用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一:用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入 。?
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用 方法。?
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是 。?
方法二:在如图所示装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是 。?
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是 。?
(3)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是?
。?
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是 。?
解析:Fe(OH)2的制备关键在于防止被氧化,所以蒸馏水要加热除氧,长滴管伸入液面以下。方法二中,由于试管Ⅰ中产生的H2充满了Ⅰ、Ⅱ两支试管,外界空气不易进入,即Fe(OH)2是在H2的还原性气氛中产生的,故Fe(OH)2的白色沉淀可保持较长的时间。
答案:方法一:(1)稀硫酸、铁屑
(2)煮沸
(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
方法二:(1)稀硫酸、铁屑
(2)NaOH溶液
(3)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹
(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入,避免Fe(OH)2被迅速氧化
9.如何除去杂质,提纯下列各物质?请将表格补充完整。
混合物成分
提纯所用试剂的化学式
离子方程式
(1)FeCl2中含少
量FeCl3杂质
(2)FeCl3中含少
量FeCl2杂质
(3)FeSO4中含少
量CuSO4杂质
解析:可根据混合物中杂质的性质去考虑。除杂不要引入新的杂质或减少被提纯的物质。
答案:
混合物成分
提纯所用试
剂的化学式
离子方程式
(1)FeCl2中含少量FeCl3杂质
Fe
Fe+2Fe3+3Fe2+
(2)FeCl3中含少量FeCl2杂质
Cl2
2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(3)FeSO4中含少量CuSO4杂质
Fe
Fe+Cu2+Cu+Fe2+
