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铜、铁是人类使用最早、应用广泛的金属。
(一)对古代制品的认识
青铜铸件、丝绸织品、陶瓷器皿是我国古代劳动*创造的辉煌成就.
上述制品不涉及到的材料是 (选填序号)。
A、金属材料 B、无机非金属材料 C、复合材料
(2)如图1为出土文物古代青铜铸件“马踏飞燕”。该文物能保存至今的原因可能是
(选填序号)。
A、铜的活泼*弱 B、铜不会生锈 C、深埋于地下,隔绝空气
(二)铁、铜的冶炼
我国古代曾用孔雀石炼铜,涉及主要反应的化学方程式: ,__________________________。
铁、铜矿石有赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、黄铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)等.CuFeS2为二硫化亚铁铜,其中S元素的化合价为 。
(1)工业炼铁大多采用赤铁矿、磁铁矿.以磁铁矿为原料炼铁反应的化学方程式为 ____________。炼铁不采用黄铁矿、黄铜矿,可能的原因是:
①黄铁矿、黄铜矿含铁量相对低;②______________。
(2)以黄铜矿为原料,采用生物炼铜是现代炼铜的新工艺,原理为:
4CuFeS2+17O2+2H2SO44CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O。
向上述反应后的溶液中加入Fe粉,得到FeSO4溶液和Cu。
①发生主要反应的化学方程式:Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4, 。
②FeSO4溶液经蒸发浓缩、 、过滤等*作得到FeSO4•7H2O晶体。
(三)黄铜矿中铁、铜含量的测定
在科研人员指导下,兴趣小组称取25.00g黄铜矿(含少量Fe2O3和其它不含金属元素的杂质)模拟生物炼铜,使其全部转化为CuSO4、Fe2(SO4)3溶液.向溶液中加入过量NaOH溶液得到Cu(OH)2、Fe(OH)3固体。
1.*NaOH溶液过量的方法:静置,向上层清液中滴加 溶液,无现象。
2.用图2装置对固体进行热分解实验。
【资料】
①在68℃时,Cu(OH)2分解为CuO;在500℃时,Fe(OH)3分解为Fe2O3。
②在1400℃时,CuO分解为Cu2O和O2,Fe2O3分解为复杂的铁的氧化物和O2。
(1)装配好实验装置后,先要 。
(2)停止加热后仍需继续通N2,可防止倒吸和 。
(3)控制不同的温度对A中固体加热,测得装置B和C中铜网的质量变化如表:
温度/℃ | 室温 | 100 | 550 | 1400 |
B装置/g | 200.00 | 201.80 | 205.04 | 205.04 |
C中铜网/g | 100.00 | 100.00 | 100.00 | 101.28 |
①此黄铜矿中铜、铁元素的质量分数:ω(Cu)%= ;ω(Fe)%= 。
②复杂的铁的氧化物化学式为 。
【回答】
【解析】(一)(1)青铜是合金,属于金属材料;丝绸属于天然材料;陶瓷属于无机非金属材料;
(2)铜的活动*弱,且深埋于地下隔绝了空气,所以青铜器不易生锈;
(二)1、碱式碳*铜受热分解生成氧化铜、二氧化碳和水,反应的化学方程式为:Cu2(OH)2CO3H2O+CO2↑+2CuO;
CuFeS2为二硫化亚铁铜,其中铜元素显+2价,铁元素显+2价,设硫元素的化合价为x,则(+2)+(+2)+2x=0,x=﹣2;
(1)工业上用CO和磁铁矿炼铁,主要是利用CO的还原*,在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳,反应的化学方程式为Fe3O4+4CO3Fe+4CO2.黄铁矿、黄铜矿含铁量低,含有对环境有害的元素硫,并且在冶炼过程中会产生有毒气体二氧化硫,污染环境,因此黄铁矿、黄铜矿不宜炼铁;
(2)①加入的铁粉能与硫*铜反应生成铜和硫*亚铁;
②FeSO4溶液经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等*作得到FeSO4•7H2O晶体;
(三)1、可以向上层清液中滴加*氧化*溶液,若产生沉淀则*氧化*的量不足,若没有沉淀产生则*氧化*已经过量;
(1)对于有气体生成的反应,在实验前,一定要检查装置的气密*;(2)为了使得生成水蒸气、氧气被完全吸收,所以停止加热后仍需继续通N2;
(3)①设其中铜元素的质量为x.*氧化铜受热会分解为氧化铜和水,方程式为Cu(OH)2CuO+H2O,从室温加热到100℃时,装置B中增重的质量为*氧化铜分解生成水的质量;由题干信息可知,经过一系列化学反应时,物质的关系是:
Cu~CuFeS2~CuSO4~Cu(OH)2~H2O
64 18
x (201.80-200.00)g
x=6.4g
则此黄铜矿中铜元素的质量分数:ω(Cu)%=;
设其中铁元素的质量为y,*氧化铁受热会分解为氧化铁和水,化学方程式为2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O,从100℃加热到550℃时,装置B中增重的质量为*氧化铁分解生成水的质量;由题干信息可知,经过一系列化学反应时,物质的关系是:
2Fe~2CuFeS2~Fe2(SO4)3~Fe(OH)3~3H2O
112 54
y (205.04-201.80) g
y=6.72g
则此黄铜矿中铁元素的质量分数:ω(Fe)%=
②氧化铜受热分解的方程式为:4CuOCu2O+O2↑
设氧化铜分解生成氧气的质量为z,则
4Cu~4CuO~2Cu2O~O2
256 32
6.4g z
z=0.8g
因为装置C增重的质量为氧化铜、氧化铁分解产生氧气的总质量,所以氧化铁分解生成氧气的质量为:=0.48g
氧化铁的质量为:6.72g÷=9.6g
生成的复杂铁的氧化物中含氧元素的质量为:9.6g﹣0.48g﹣6.72g=2.4g
复杂的铁的氧化物中铁原子与氧原子的个数比为:: =4:5
则复杂的铁的氧化物化学式为:Fe4O5。
【*】(一)(1)C (2)AC
(二)1、Cu2(OH)2CO3H2O+CO2↑+2CuO 2、﹣2
(1)Fe3O4+4CO3Fe+4CO2 冶炼过程中会产生有毒气体二氧化硫,污染环境
(2)①Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 ②降温结晶
(三) 2.(1)检查装置的气密* (2)使生成的气体全部被B和C装置吸收
(3)①25.60% 26.88% ②Fe4O5
知识点:金属及金属材料单元测试
题型:实验题