Question

【題目】銅、鐵是人類使用最早、應(yīng)用廣泛的金屬．

(一)對古代制品的認識

青銅鑄件、絲綢織品、陶瓷器皿是我國古代勞動人民創(chuàng)造的輝煌成就．

(1)上述制品不涉及到的材料是______(選填序號)．

A、金屬材料 B、無機非金屬材料 C、復(fù)合材料

(2)如圖1為出土文物古代青銅鑄件“馬踏飛燕”．該文物能保存至今的原因可能是_____(選填序號)．

A、銅的活潑性弱 B、銅不會生銹 C、深埋于地下，隔絕空氣

(二)鐵、銅的冶煉

①我國古代曾用孔雀石煉銅，涉及主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________，2CuO+C2Cu+CO2↑．

②鐵、銅礦石有赤鐵礦(Fe2O3)、磁鐵礦(Fe3O4)、黃鐵礦(FeS2)、黃銅礦(CuFeS2)等．CuFeS2為二硫化亞鐵銅，其中S元素的化合價為______．

(1)工業(yè)煉鐵大多采用赤鐵礦、磁鐵礦．以磁鐵礦為原料煉鐵反應(yīng)的化學(xué)方程式為______________．

煉鐵不采用黃鐵礦、黃銅礦，可能的原因是：

①黃鐵礦、黃銅礦含鐵量相對低；②________________________________．

(2)以黃銅礦為原料，采用生物煉銅是現(xiàn)代煉銅的新工藝，原理為：4CuFeS2+17O2+2H2SO44CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O．

向上述反應(yīng)后的溶液中加入Fe粉，得到FeSO4溶液和Cu．

①發(fā)生主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，________________________．

②FeSO4溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、___________、過濾等操作得到FeSO47H2O晶體．

(三)黃銅礦中鐵、銅含量的測定

在科研人員指導(dǎo)下，興趣小組稱取25.00g黃銅礦(含少量Fe2O3和其它不含金屬元素的雜質(zhì))模擬生物煉銅，使其全部轉(zhuǎn)化為CuSO4、Fe2(SO4)3溶液．向溶液中加入過量NaOH溶液得到Cu(OH)2、Fe(OH)3固體．

(1)證明NaOH溶液過量的方法：靜置，向上層清液中滴加________溶液，無現(xiàn)象．

(2)用圖2裝置對固體進行熱分解實驗．

【資料】

①在68℃時，Cu(OH)2分解為CuO；在500℃時，Fe(OH)3分解為Fe2O3．

②在1400℃時，CuO分解為Cu2O和O2，Fe2O3分解為復(fù)雜的鐵的氧化物和O2．

(1)裝配好實驗裝置后，先要________________．

(2)停止加熱后仍需繼續(xù)通N2，可防止倒吸和______________________________．

(3)控制不同的溫度對A中固體加熱，測得裝置B和C中銅網(wǎng)的質(zhì)量變化如表．

溫度/℃	室溫	100	550	1400
B裝置/g	200.00	201.80	205.04	205.04
C中銅網(wǎng)/g	100.00	100.00	100.00	101.28

①此黃銅礦中銅、鐵元素的質(zhì)量分數(shù)：ω(Cu)%=________；ω(Fe)%=__________．

②復(fù)雜的鐵的氧化物化學(xué)式為__________．

Answer 1

【答案】 C AC Cu2(OH)2CO3H2O+CO2↑+2CuO ﹣2 Fe3O4+4CO3Fe+4CO2 冶煉過程中會產(chǎn)生有毒氣體二氧化硫，污染環(huán)境 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 降溫結(jié)晶 NaOH 檢查裝置的氣密性 使生成的氣體全部被B和C裝置吸收 25.60% 26.88% Fe4O5

【解析】（一）（1）青銅是合金，屬于金屬材料；絲綢屬于天然材料；陶瓷屬于無機非金屬材料；（2）銅的活動性弱，且深埋于地下隔絕了空氣，所以青銅器不易生銹；（二）①堿式碳酸銅受熱分解生成氧化銅、二氧化碳和水，反應(yīng)的化學(xué)方程式為：Cu2(OH)2CO3H2O+CO2↑+2CuO；②CuFeS2為二硫化亞鐵銅，其中銅元素顯+2價，鐵元素顯+2價，設(shè)硫元素的化合價為x，則（+2）+（+2）+2x=0，x=-2；(1)工業(yè)上用CO和磁鐵礦煉鐵，主要是利用CO的還原性，在高溫下和氧化鐵反應(yīng)生成鐵和二氧化碳，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe3O4+4CO3Fe+4CO2；②黃鐵礦、黃銅礦含鐵量低，含有對環(huán)境有害的元素硫，并且在冶煉過程中會產(chǎn)生有毒氣體二氧化硫，污染環(huán)境，因此黃鐵礦、黃銅礦不宜煉鐵；(2)①加入的鐵粉能與硫酸銅反應(yīng)生成銅和硫酸亞鐵，反應(yīng)的化學(xué)方程式： Fe+CuSO4=Cu+FeSO4；②FeSO4溶液經(jīng)蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶、過濾等操作得到FeSO47H2O晶體；（三）(1)可以向上層清液中滴加氫氧化鈉溶液，若產(chǎn)生沉淀則氫氧化鈉的量不足，若沒有沉淀產(chǎn)生則氫氧化鈉已經(jīng)過量；【資料】(1)對于有氣體生成的反應(yīng)，在實驗前，一定要檢查裝置的氣密性； (2)為了使得生成水蒸氣、氧氣被完全吸收，所以停止加熱后仍需繼續(xù)通N2，使生成的氣體全部被B和C裝置吸收；(3)①設(shè)其中銅元素的質(zhì)量為x．氫氧化銅受熱會分解為氧化銅和水，方程式為Cu（OH）2 CuO+H2O，從室溫加熱到100℃時，裝置B中增重的質(zhì)量為氫氧化銅分解生成水的質(zhì)量位x；由題干信息可知，經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)時，物質(zhì)的關(guān)系是：

Cu～CuFeS2～CuSO4～Cu（OH）2～H2O

64 18

x （201.80-200.00）g

x=6.4g，

則此黃銅礦中銅元素的質(zhì)量分數(shù)：ω（Cu）%=×100%＝25.60%；

設(shè)其中鐵元素的質(zhì)量為y，氫氧化鐵受熱會分解為氧化鐵和水，方程式為2Fe（OH）3 Fe2O3+3H2O，從100℃加熱到550℃時，裝置B中增重的質(zhì)量為氫氧化鐵分解生成水的質(zhì)量；由題干信息可知，經(jīng)過一系列化學(xué)反應(yīng)時，物質(zhì)的關(guān)系是：

2Fe～2CuFeS2～Fe2（SO4）3～Fe（OH）3～3H2O

112 54

y （205.04-201.80）g

y=6.72g

則此黃銅礦中鐵元素的質(zhì)量分數(shù)：ω（Fe）%=×100%＝26.88%；

②氧化銅受熱分解的方程式為：4CuOCu2O+O2↑

設(shè)氧化銅分解生成氧氣的質(zhì)量為z，則

4Cu～4CuO～2Cu2O～O

256 32

6.4g z

z=0.8g，

因為裝置C增重的質(zhì)量為氧化銅、氧化鐵分解產(chǎn)生氧氣的總質(zhì)量，所以氧化鐵分解生成氧氣的質(zhì)量為：（101.28g-100.00g-0.8g）=0.48g；氧化鐵的質(zhì)量為：6.72g÷112160×100%=9.6g；

生成的復(fù)雜鐵的氧化物中含氧元素的質(zhì)量為：9.6g-0.48g-6.72g=2.4g；

復(fù)雜的鐵的氧化物中鐵原子與氧原子的個數(shù)比為：6.72g56：2.4g16=4：5；

則復(fù)雜的鐵的氧化物化學(xué)式為：Fe4O5。