Question

【题目】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人民创造的辉煌成就．

(1)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、铜的活泼性弱 B、铜不会生锈 C、深埋于地下，隔绝空气

(二)铁、铜的冶炼

①我国古代曾用孔雀石炼铜，涉及主要反应的化学方程式：_________，2CuO+C2Cu+CO2↑．

②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、___________、过滤等操作得到FeSO47H2O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)证明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__________．

Answer 1

【答案】 C AC Cu2(OH)2CO3H2O+CO2↑+2CuO ﹣2 Fe3O4+4CO3Fe+4CO2 冶炼过程中会产生有毒气体二氧化硫，污染环境 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 降温结晶 NaOH 检查装置的气密性 使生成的气体全部被B和C装置吸收 25.60% 26.88% Fe4O5

【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）铜的活动性弱，且深埋于地下隔绝了空气，所以青铜器不易生锈；（二）①碱式碳酸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；②CuFeS2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的还原性，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；②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加入的铁粉能与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，反应的化学方程式： Fe+CuSO4=Cu+FeSO4；②FeSO4溶液经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作得到FeSO47H2O晶体；（三）(1)可以向上层清液中滴加氢氧化钠溶液，若产生沉淀则氢氧化钠的量不足，若没有沉淀产生则氢氧化钠已经过量；【资料】(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性； (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，使生成的气体全部被B和C装置吸收；(3)①设其中铜元素的质量为x．氢氧化铜受热会分解为氧化铜和水，方程式为Cu（OH）2 CuO+H2O，从室温加热到100℃时，装置B中增重的质量为氢氧化铜分解生成水的质量位x；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）%=×100%＝25.60%；

设其中铁元素的质量为y，氢氧化铁受热会分解为氧化铁和水，方程式为2Fe（OH）3 Fe2O3+3H2O，从100℃加热到550℃时，装置B中增重的质量为氢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）%=×100%＝26.88%；

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～O

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：（101.28g-100.00g-0.8g）=0.48g；氧化铁的质量为：6.72g÷112160×100%=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：6.72g56：2.4g16=4：5；

则复杂的铁的氧化物化学式为：Fe4O5。