第二单元铁、铜的获取及应用[学习目标]1.了解铁和铜在自然界中的存在状态及形式。2.了解铁、铜冶炼的常见方法及原理，明确从矿石到单质所经历的反应以及炼铁、炼铜中各种原料的作用。3.通过对铁、铜化合物的学习，记住铁、铜及其化合物的性质，能够利用所学知识，设计化学实验鉴别Fe2＋和Fe3＋。一、从自然界获取铁和铜1.铁的冶炼冶炼设备：□高炉。原料：□铁矿石、焦炭、空气、石灰石。反应原理：□在高温下用还原剂将铁从铁矿石中还原出来。主要反应：C＋O2=====CO2CO2＋C=====2COFe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO2造渣反应：CaCO3=====CaO＋CO2↑CaO＋SiO2=====CaSiO32.铜的存在及物理性质(1)铜的存在铜在自然界中主要以化合态存在，常见的矿石主要有黄铜矿(□CuFeS2)、孔雀石(□CuCO3·Cu(OH)2)。(2)铜的物理性质铜为□紫红色金属，密度□较大，熔点□较高，具有□良好的导电、导热性能。3.铜的化学性质(1)与非金属反应：2Cu＋O2=====2CuOCu＋Cl2=====CuCl2(棕黄色烟)(2)与某些盐溶液反应：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl24.铜的冶炼工业炼铜工艺流程：黄铜矿(CuFeS2)――→□粗铜――→□精铜生物炼铜(矿堆浸铜法)：CuS――→CuSO4――→Cu特点：成本低，污染少，反应条件简单。二、铁、铜及其化合物的应用1.Fe2＋的检验Fe2＋：浅绿色，易被氧化。(1)用NaOH检验Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(□白色沉淀)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(□红褐色沉淀)现象：向含有Fe2＋的溶液中加入NaOH溶液，立即生成白色沉淀，白色沉淀迅速变为灰绿色，最终变为红褐色。(2)用KSCN和氯水检验2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－Fe3＋＋3SCN－===□Fe(SCN)3(血红色)现象：向含有Fe2＋的溶液中加入KSCN，□无明显现象，加入氯水，溶液立即变为血红色。2.Fe3＋的检验Fe3＋：黄色，具有较强氧化性。(1)用NaOH检验Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓现象：向含有Fe3＋的溶液中加入NaOH溶液，立即出现红褐色沉淀。(2)用KSCN检验□Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血红色)现象：向含有Fe3＋的溶液中加入KSCN溶液，溶液立即变为血红色。3.Fe、Fe2＋、Fe3＋的转化Fe3＋的化合物遇到较强的还原剂时，会被还原成亚铁化合物。例如，氯化铁溶液遇到铁等还原剂，能被还原生成氯化亚铁：2FeCl3＋Fe===□3FeCl22FeCl3＋Cu===□2FeCl2＋CuCl21.自然界中为什么很难存在单质铁？提示：由于单质铁的化学性质比较活泼，易与自然界中其他物质发生化学反应，所以很难存在单质铁，铁主要以化合物的形式存在。2.我国古代冶金有“曾青(CuSO4)得铁化为铜”之说，你认为发生的是什么反应？提示：置换反应：CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu。3.久置的FeSO4溶液为什么略显黄色？如何避免此类现象发生？提示：Fe2＋被O2氧化成Fe3＋；可在FeSO4溶液中加入少量铁粉。4.向FeCl3和CuCl2的混合溶液中，加少许铁粉，能置换出铜吗？提示：不一定，Fe3＋的氧化性比Cu2＋的氧化性强，Fe3＋先与铁反应。一、金属的冶炼方法1.从金属矿石中提炼金属的步骤第一步：富集矿石，除去杂质，提高矿石中有用成分的含量。第二步：冶炼。利用氧化还原反应，在一定条件下，用还原剂把金属离子还原为金属单质。第三步：精炼。采用一定的方法，提炼纯金属。2.金属冶炼的反应原理金属冶炼的实质是用还原的方法使金属化合物中的金属离子得到电子变成金属单质。3.冶炼金属的方法由于金属的活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此必须采用不同的冶炼方法。(1)热分解法：适用于冶炼金属活动性较差的金属，如汞和银：2HgO=====2Hg＋O2↑2Ag2O=====4Ag＋O2↑(2)热还原法：用还原剂(C、CO、H2、Al等)还原金属氧化物，适合于金属活动性介于Zn～Cu之间的大多数金属的冶炼。如：Fe2O3＋3CO=====2Fe＋3CO22CuO＋C=====2Cu＋CO2↑2Al＋Cr2O3=====2Cr＋Al2O3WO3＋3H2=====W＋3H2O这类金属中若金属以硫化物或碳酸盐形式存在时，首先将其转化成氧化物后再还原，如：2ZnS＋3O2=====2ZnO＋2SO2↑ZnO＋C=====Zn＋CO↑(3)电解法：适合冶炼金属活动性很强的金属(一般是金属活动顺序表中排在铝前边的金属)。如：2Al2O3(熔融)=====4Al＋3O2↑MgCl2(熔融)=====Mg＋Cl2↑(4)金属的回收和资源保护①废...
