第三单元　含硅矿物与信息材料优质课教案整理

峰峰二中 张有禄

铁、铜的获取及应用

铁、铜的获取及应用

一、从自然界获取铁和铜

1.铁的冶炼

①原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石

②反应器：炼铁高炉

③反应原理：用还原剂将铁从其化合物中还原出来

④工艺流程：从高炉下方鼓入空气与焦炭反应产生一氧化碳并放出大量的热

CO2点燃CO2

CO2C高温2CO

Fe2O33CO高温2Fe3CO2

CaCO3高温CaOCO2

CaOSiO2高温CaSiO3(炉渣)

⑤生铁：含碳量2%~4.5%

钢：含碳量<2%

2.铜的制备

①电解精冶铜的原理是让粗铜作阳极，失去电子变为Cu2+，用铜棒作阴极，在阴极上即可得精铜。

②湿法炼铜是指在溶液中将铜置换出来。

CuCl2FeFeCl2Cu

③生物炼铜是利用细菌将矿石分化得铜。

二、铁、铜及其化合物的应用

（一）铁、铜的物理性质

铁是一种金属光泽的银白色金属，质软，有良好导电、导热性、延展性。粉末为黑色，属于重金属，黑色金属，常见金属。铁能被磁铁吸引，抗腐性强。

铜是一种有金属光泽的紫红色金属，有良好的导电、导热性，良好的延展性，粉末为紫红色，铜属于重金属，有色金属，常见金属。

（二）铁、铜的化学性质

1.铁的化学性质

（1）与非金属反应

2Fe3Cl2点燃2FeCl3(棕黄色的烟)3Fe2O2点燃Fe3O4(FeOFe2O3)

FeSFeS（铁与弱氧化性物质反应生成低价铁的化合物）

（2）与酸反应

①与非氧化性酸：Fe2HFe223H2

1

②氧化性酸：常温下遇浓硫酸、浓硝酸会发生钝化，而加热时剧烈反应。

（3）与某些盐溶液反应

Fe＋Cu2

＋Fe2＋Cu ＋Fe＋2Fe3

（4）铁的存在

＋3Fe2

＋铁在自然界中分布较广。在地壳中含量约5%，仅次于铝。分布在地壳中的铁均以化合态存在，游离态的铁只能在陨石中得到。常见的铁矿石有：磁铁矿（Fe3O4）、赤铁矿（Fe2O3）等。

2.铜的化学性质

（1）与非金属单质反应

Cu＋Cl2

CuCl2（红棕色的烟）

2Cu＋S= Cu2S（硫化亚铜）

（2）与某些盐溶液反应

Cu＋2AgNO3=2Ag＋Cu(NO3)2

Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2

（3）与强氧化性的物质反应

3Cu＋8HNO3（稀）=3 Cu(NO3)2＋2NO↑＋4H2O Cu＋4HNO3（浓）= Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O Cu＋2H2SO4（浓）=3 CuSO4＋SO2↑＋2H2O

（三）Fe2+和Fe3+的相互转化

1. Fe2+→Fe3+：Fe2+与强氧化剂（如Cl2、Br2、O2、HNO3、KMnO4、浓H2SO4、H2O2等）反应时，被氧化为Fe3+

－2Fe2+＋Cl2＝2Fe3+＋2 Cl

－－2. Fe3+→Fe2+：Fe3+与还原剂（如Zn、Fe、Cu、S2、I、H2S等）反应时，被还原成Fe2+

＋＋Fe＋2Fe3

=3Fe2

＋Cu＋2Fe3=Cu2+＋2Fe2+

－＋S2＋2Fe3=S↓＋2Fe2+

－＋2I＋2Fe3=I2＋2Fe2+

＋（四）Fe3的检验

1. KSCN法：加入KSCN呈血红色的是Fe3+溶液，而Fe2+的溶液无此现象，这是鉴别Fe2+＋－和Fe3+最常用、最灵敏的方法。Fe3＋3SCN

Fe（SCN）3（红色）

2.碱液法：可加入碱液，Fe3有红褐色沉淀生成，Fe2先生成白色沉淀，然后变成灰绿色，最后变成红褐色。

＋－Fe3＋3OH

Fe（OH）3↓（红褐色）

＋－

Fe2＋2OH

Fe（OH）2↓（白色）

4 Fe（OH）2＋O2＋2H2O 4Fe（OH）3

＋＋

2

（五）规律总结

三、钢铁的腐蚀

－（一）金属腐蚀的本质：M－ne=Mn+

（二）钢铁的腐蚀

1.化学腐蚀：金属跟周围的物质接触直接发生化学反应而引起的腐蚀。（次要）

2.电化学腐蚀：钢铁不是纯净的铁，通常含有少量的碳杂质。金属在电解质溶液中发生原电池反应而引起的腐蚀，伴有电流。（主要）

2Fe2H2OO22Fe(OH)2

4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)32Fe(OH)FeO3HO(FeOxHO即为铁锈)3232232（三）金属的防护

（1）喷涂保护。

（2）改变结构。

（3）涂加更活泼的金属，通过牺牲涂加的金属来防护。

（4）连接电源负极，使铁不失去电子，这是最有效的保护。

第三单元

含硅矿物

一、硅酸盐

硅酸盐的种类很多，组成和结构也很复杂，为了方便，用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。

表示方法：金属元素氧化物写在前面,再写SiO2,最后写H2O;氧化物之间用“·”隔开。

例如：硅酸钠Na2SiO3可以写成：Na2O · SiO2

高岭石Al2(Si2O5)(OH)4写成：Al2O3

· 2SiO2

· 2H2O 改写原则：



要领：两边原子守恒（或相对应成比例），两边各元素化合价相同。



格式：金属氧化物、二氧化硅、水



顺序：金属按活动性顺序，活泼的金属的氧化物写在左。

掌握一种重要的硅酸盐——硅酸钠



化学组成：Na2SiO3



物理性质：白色晶体，能溶于水，是少数可溶性硅酸盐之一, 它的水溶液俗称水玻

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璃、泡花碱。

水玻璃是无色粘稠液体，是一种矿物胶,它既不能燃烧又不易受腐蚀,在建筑工业上可用作粘合剂等。木材浸过水玻璃后,具有防腐性能且不易着火。水玻璃还可用作耐火材料。



化学性质：

主要掌握与酸的反应：向硅酸钠溶液中滴入盐酸或通入CO2 现象：有白色胶状沉淀生成。

Na2SiO3+2HCl═ 2NaCl + H2SiO3↓ Na2SiO3+CO2+H2O ═ Na2CO3+H2SiO3↓

结论：硅酸是弱酸，酸性比碳酸弱

二氧化硅的物理性质

熔点高(1723℃)，沸点高(2230℃)，硬度大，纯净的二氧化硅是无色透明的固体，不导电，难溶于一般的溶剂（如水或有机溶剂等）

应用：制作光学镜片，石英坩锅，光导纤维等

二氧化硅的化学性质（属于酸性氧化物）

①不与水直接反应生成相应的酸

②与碱性氧化物反应

SiO2 + CaO 高温 CaSiO3 ③与碱反应

SiO2 + 2NaOH === Na2SiO3 + H2O 【思考】

盛放氢氧化钠溶液的试剂瓶为什么不能用玻璃塞？

④高温下与某些盐反应

SiO2+ Na2CO3 === Na2SiO3+ CO2↑

⑤特殊性：与氢氟酸的反应（雕刻玻璃）

SiO2 + 4HF ==== SiF4 ↑ + 2H2O

小结：常温下，SiO2能与强碱和HF反应；

高温下，SiO2能与碱性氧化物和碳酸盐反应

高纯硅的工业制法

SiO2+2C 高温 2CO↑+Si（粗） Si(粗) + 2Cl2 == SiCl4

SiCl4 + 2H2 == 4HCl + Si（纯）

硅晶体的熔点和沸点都很高，硬度也很大。在常温下，单质硅比较稳定，只能与少数常见物质发生反应，如：HF，NaOH；在高温下能与O2，Cl2等反应

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课堂练习

【巩固练习】

1．铁和铜在自然界中主要以化合物的形式存在.工业上铁的冶炼是在炼铁高炉中进行的，原料有

、

、

、

等。冶炼的过程

将氧化铁还原为单质铁的方程式为：

2．在高温下可还原氧化铁的化合物是

( ) A．焦炭

B．氢气

C．二氧化碳

D．一氧化碳

【提问】

1．补铁性药品为什么要密封？

2实验室在配制Fe2+溶液时，为防止Fe2+被氧化，可加入什么？

【巩固练习】

1．能与Fe3+反应且能证明Fe3+具有氧化性的物质是: (

) A. NaOH

B. KSCN

C. FeCl2

D. Fe 2．某溶液中加入KSCN溶液无明显现象，再滴加氯水,溶液立即变为红色，说明原溶液中一定含有（

）

＋

A.Fe3+

B. Fe2

C. Cu2+

D. Zn2+ 3．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

③加入少量KSCN溶液

A. ①③

B. ③②

C. ③①

D. ①②③

【巩固练习】

请用氧化物的形式表示下述硅酸盐的化学组成

1.ZrSiO4 ____________________。

2.Al2SiO5 ___________________。

3.Ca3Al2(SiO4)3________________。

4.Mg2SiO4____________________。

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