江苏省高考化学专题3常见的金属及其化合物第10讲铁、铜的获取及应用讲义（含解析）苏教版.docx

第10讲铁、铜的获取及应用考纲要求1.了解铁、铜及其重要化合物的主要性质和重要应用。2.认识化学在金属矿物等自然资源综合利用和实现物质间转化等方面的实际应用。3.了解金属材料在生产和生活中的重要应用。考点一铁及其重要化合物的性质1.铁铁位于元素周期表中第4周期族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。(1)结构(2)铁的物理性质银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。(3)铁的化学性质铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为2价和3价。按要求书写下列反应的方程式：Fe与Cl2、S反应的化学方程式：2Fe3Cl22FeCl3；FeSFeS。Fe与水蒸气的反应：3Fe4H2O(g)Fe3O44H2。与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。Fe与过量稀HNO3的反应：FeNO4H=Fe3NO2H2O。Fe与少量稀HNO3的反应：3Fe2NO8H=3Fe22NO4H2O。Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式)：Fe2Fe3=3Fe2。2.铁的氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体(有磁性)溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价232，3稳定性不稳定稳定稳定与H反应的离子方程式FeO2H=Fe2H2OFe2O36H=2Fe33H2OFe3O48H=Fe22Fe34H2O3.铁的氢氧化物(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3xH2O)，受热易分解，方程式为2Fe(OH)3Fe2O33H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe33OH=Fe(OH)3。4.亚铁盐(1)Fe2的氧化性和还原性含有Fe2的溶液呈浅绿色，Fe2处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H)等均表现为还原性。Fe2的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2H2O22H=2Fe32H2O。(2)可水解Fe(OH)2是弱碱，含Fe2的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑制Fe2的水解，加少量铁屑防止Fe2被氧化。5.铁盐的性质及应用(1)氧化性：含有Fe3的溶液呈棕黄色，Fe3处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。Fe3与S2、I、HS、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。Fe3可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3Cu=Cu22Fe2。(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。利用Fe3易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl33H2OFe(OH)3(胶体)3HCl。利用Fe3易水解的性质，工业上常用调节pH方法除去溶液中的铁离子。利用Fe3易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸中，然后再稀释至所需浓度。Fe3与HCO、AlO、CO、ClO等水解呈碱性的离子不能大量共存。(1)铁位于元素周期表中第4周期B族()(2)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在()(3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2()(4)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物()(5)Fe3O4中Fe的化合价有2价和3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物()(6)FeCl3可与铜发生置换反应()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)1.铁有2、3价两种价态，单质铁与_(填下列编号，下同)反应时只生成3价铁；与_反应时只生成2价铁；与_反应时既生成2价铁也生成3价铁。所选试剂：Cl2O2H2O(g)S盐酸稀硝酸(足量)稀硫酸CuSO4溶液FeCl3溶液答案2.FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？用化学方程式举例说明。答案都可以。2Fe3Cl22FeCl3；2FeCl3Fe=3FeCl2；4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。题组一铁及其化合物的性质及应用1.(2018南通三模)下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是()A.工业上在高温下用C还原含Fe2O3的铁矿石炼铁B.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4C.工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸D.氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂答案AD解析常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化现象，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁有氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质净水，故D错误。2.下列各组物质反应产生的气体分别通入FeSO4溶液中，能与FeSO4发生反应的是()A.Na2O2和H2OB.Al和NaOH溶液C.食盐和浓硫酸共热D.铜片和浓硫酸共热答案A解析反应产生的气体分别通入FeSO4溶液中，能与FeSO4发生反应，说明气体具有氧化性，把硫酸亚铁氧化为硫酸铁。过氧化钠和水反应生成氧气，氧气能氧化硫酸亚铁生成硫酸铁，故A正确；铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气，氢气与硫酸亚铁不反应，故B错误；食盐和浓硫酸加热反应生成氯化氢气体，氯化氢气体不与硫酸亚铁发生反应，故C错误；铜和浓硫酸加热反应生成二氧化硫气体，二氧化硫具有还原性和氧化性，但氧化性弱于铁离子，不能和硫酸亚铁发生反应，故D错误。题组二用守恒思想判断物质的组成3.(2018武汉高三质检)铁的常见化合价有2价和3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为()A.FeO3Fe2O3B.2FeO3Fe2O3C.FeO2Fe2O3D.2FeOFe2O3答案B解析化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeOmFe2O3，则解得n2，m3，该化合物可以表示为2FeO3Fe2O3。4.准确称取某种铁的氧化物2.88g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00g，则这种铁的氧化物为()A.Fe3O4B.Fe2O3C.FeOD.以上都不是答案C解析4.00gCaCO3沉淀的物质的量为0.04mol，则CO、CO2的物质的量也为0.04mol，增加的氧元素为0.04mol，质量为0.04mol16gmol10.64g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64g，铁元素质量为2.88g0.64g2.24g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为0.04mol11，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。5.有一块铁的“氧化物”样品，用140mL5.0molL1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2全部转变为Fe3，则该样品可能的化学式为()A.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7答案D解析根据2Fe2Cl2=2Fe32Cl，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2)0.025mol20.05mol，根据电荷守恒得2n(Fe2)3n(Fe3)n(Cl)，则n(Fe3)0.2mol，故n(Fe2)n(Fe3)0.050.214，故该氧化物可表示为FeO2Fe2O3，即Fe5O7。确定铁的氧化物组成的基本方法设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为mn，则氧化物中n(Fe)n(O)ab，若ab11，则铁的氧化物为FeO；若ab23，则铁的氧化物为Fe2O3；若ab34，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为11的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为11，Fe3O4为任意值)。题组三氢氧化亚铁制备方法的改进6.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是_(填序号)。答案解析因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。原理一样，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中；的原理为铁作阳极产生Fe2，与电解水产生的OH结合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保护，能防止空气进入；中加苯阻止了空气进入；由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。7.如下图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6molL1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是_。A中反应的离子方程式是_。(2)实验开始时先将止水夹a_(填“打开”或“关闭”)。(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程_。(4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为_。答案(1)铁屑Fe2H=Fe2H2(2)打开(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应(4)4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3解析Fe2H=Fe2H2，产生的H2将Fe2压入B中，Fe22OH=Fe(OH)2；因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3，即发生4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。防止Fe(OH)2氧化的方法(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、稀有气体等。(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。(5)用Fe作阳极，石墨作阴极，电解NaOH溶液，利用新产生的Fe2与OH反应制取。考点二“铁三角”、Fe2和Fe3的检验1.“铁三角”的转化关系完成下列变化的离子方程式，体会Fe2与Fe3转化条件。(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：H2S2Fe3=S2Fe22H。(2)将FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液，溶液变蓝：2I2Fe3=I22Fe2。(3)FeCl3可溶解铁片：2Fe3Fe=3Fe2。(4)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：5Fe2MnO8H=5Fe3Mn24H2O。(5)将FeCl2溶液滴入HNO3溶液中，有无色气体放出：3Fe2NO4H=3Fe3NO2H2O。2.Fe2、Fe3的检验方法(1)用KSCN溶液和氯水(2)用NaOH溶液(3)含Fe2、Fe3的混合溶液中Fe3、Fe2的检验溶液变血红色，说明含有Fe3。KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2。(4)Fe2的特征检验方法溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2，3Fe22Fe(CN)63=Fe3Fe(CN)62。(1)金属阳离子只有氧化性，不可能有还原性()(2)氢氧化铁与HI溶液反应仅能发生中和反应()(3)中性溶液中可能大量存在Fe3、Cl、K、SO()(4)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe33SCN=Fe(SCN)3()(5)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2()答案(1)(2)(3)(4)(5)1.混合溶液中Fe3、Fe2除去的常用方法已知：化合物Fe(OH)3Fe(OH)2Mg(OH)2Cu(OH)2Ksp近似值1039101710111020(1)除去Mg2中混有的Fe3的方法向混合溶液中加入_、_、_中之一，与Fe3水解产生的H反应，促进Fe3的水解，将Fe3转化为Fe(OH)3沉淀除去。(2)除去Mg2中混有的Fe2的方法先加入氧化剂(如_)将溶液中的Fe2氧化成Fe3，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3。(3)请设计实验方案：除去CuCl2溶液中混有的少量FeCl2。答案(1)MgOMgCO3Mg(OH)2(2)H2O2(3)先通入适量Cl2(或加入H2O2)，然后再按向混合溶液中加入足量CuO或CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一，充分反应后过滤。2.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。Fe3Fe2Fe、Fe2Fe2、Fe3(1)AB段铁元素以_形式存在。(2)BC段铁元素以_形式存在。(3)CD段铁元素以_形式存在。答案(1)(2)(3)解析向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3Fe=3Fe2，最后全部转化为Fe2。题组一Fe2和Fe3的检验1.下列有关物质检验方法不合理的是()A.向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显血红色，该溶液中一定含有Fe2B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2C.检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变血红D.向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3答案B解析B项中的Cl也能使酸性KMnO4溶液褪色。2.将0.2molL1的KI溶液和0.05molL1Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡2Fe32I2Fe2I2的是()A.向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变血红色B.向混合液中滴入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成C.向混合液中滴入K3Fe(CN)6溶液，有蓝色沉淀生成D.向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色答案A解析0.2 molL1的KI溶液和0.05 molL1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合，KI过量，向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变血红色，说明溶液中仍含有Fe3，能说明溶液中存在化学平衡2Fe32I2Fe2I2，A项正确；KI过量，溶液中存在I，B项错误；该反应生成Fe2，向混合液中滴入K3Fe(CN)6溶液，有蓝色沉淀生成，只能说明溶液中含有Fe2，不能说明溶液中存在化学平衡2Fe32I2Fe2I2，C项错误；该反应生成I2，向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色，说明溶液中含有碘单质，不能说明溶液中存在化学平衡2Fe32I2Fe2I2，D项错误。检验Fe2和Fe3时的注意事项(1)检验Fe2时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN)。(2)Fe3、Fe2、Cl同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2(Cl能还原酸性KMnO4，有干扰)。(3)检验Fe2、Fe3的其他方法检验Fe3也可用苯酚(C6H5OH)；检验Fe2最好用K3Fe(CN)6溶液。题组二铁及其化合物的转化关系3.某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是()A.将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性B.将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制备Fe(OH)3胶体C.在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO46H2O晶体D.将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3的氧化性强于Cu2答案D解析A项，不活泼金属Cu等也能与热的浓硫酸反应；B项，得到的是Fe(OH)3沉淀；C项，Fe2可能被氧化同时也难保证结晶水的数目。4.硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法错误的是()A.FeSO4与NH4HCO3反应制备FeCO3，适宜在高温条件下进行B.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化D.常温下，FeSO4比(NH4)2Fe(SO4)2难溶于水答案AD解析A项中，NH4HCO3高温下易分解，且生成的FeCO3可能受热分解。5.(Fe2、Fe3的转化与化学计算)向含有1molHNO3和1molH2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是()A.a表示Fe3的关系曲线B.n10.75C.P点时，n(Fe2)0.5625molD.向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4g答案C解析该反应可以看作两步：Fe4HNO=Fe3NO2H2O，硝酸根过量，氢离子不足；2Fe3Fe=3Fe2。a表示Fe3的关系曲线，A正确；溶液中共有3molH参加反应，消耗铁为0.75mol，B正确；P点n(Fe2)n(Fe3)，二者均为0.45mol，C错误；剩余0.45molFe3，消耗0.225mol铜，质量为14.4g，D正确。铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：FeNO4H=Fe3NO2H2O、2Fe3Fe=3Fe2、Fe2H=Fe2H2(若H量不足，该反应不再发生)。考点三铜及其化合物1.单质铜(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。(2)化学性质常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的_。有关化学方程式_。写出下列化学方程式：铜在空气中加热：_；铜丝在硫蒸气中反应：_。答案铜锈2CuO2CO2H2O=Cu2(OH)2CO32CuO22CuO2CuSCu2S2.铜的重要化合物(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：Cu2(OH)2CO32CuOCO2H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO34H=2Cu2CO23H2O。(2)黑色氧化铜在高温下分解为砖红色的Cu2O，化学方程式为4CuO2Cu2OO2。(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO45H2OCuSO45H2O。(4)砖红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为Cu2O2H=CuCu2H2O。(1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2()(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物()(3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水()(4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀()(5)CuSO45H2O失去结晶水属于物理变化()答案(1)(2)(3)(4)(5)某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO45H2O(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO45H2O(3)对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？为什么？答案方案(1)：产生污染性气体，且消耗硫酸较多。方案(2)：消耗能量较多，且步骤复杂。方案(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。因此方案(3)更经济合理。题组一铜及其化合物的转化1.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是()A.将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体D.将表面有铜绿Cu2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿答案D解析铜丝与浓硫酸反应后，仍有大量浓硫酸存在，不能把水加入反应器中，否则会发生危险，A项错误；Cu与Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B项错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体，C项错误。2.已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H发生反应：Cu2O2H=CuCu2H2O。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是()A.如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成Cu2OB.溶液中最终可能有紫红色固体出现C.该实验的结果无法说明CuO分解的程度D.如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解答案C解析解答此题的关键是明确稀硝酸具有酸性和强氧化性，能溶解CuO、Cu2O和单质Cu，因而该实验结果无法说明CuO分解的程度。3.某化合物M由两种常见的元素组成，为了测定其组成进行如下实验：M的化学式可能为()A.Cu2SB.CuSC.FeS2D.Fe3S4答案A解析由题意并结合选项可知，1.60 g M在高温下反应生成的气体是二氧化硫，二氧化硫被双氧水氧化为硫酸，根据滴定过程消耗的氢氧化钠，可以求出n(S)n(SO2)n(H2SO4)n(NaOH)20.00103 L0.1 molL10.01 mol，所以m(S)0.32 g，则m(金属)1.60 g0.32 g1.28 g，假若是铜，则n(Cu)0.02 mol，M可能为Cu2S；假若是铁，则n(Fe)0.023 mol，没有与之对应的选项。综上所述，A项正确。题组二铜及其化合物的制取4.某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl22H2O晶体的工艺流程如下：下列说法正确的是()A.焙烧过程中每消耗1molCuS则消耗1.5molO2B.焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C.滤渣中主要含铁的氧化物D.将获得的CuCl22H2O晶体加热可制得CuCl2固体答案AB解析A项，2CuS3O22CuO2SO2，由方程式可知，1molCuS消耗1.5molO2，正确；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3水解转化为Fe(OH)3而除去，错误；D项，将CuCl22H2O直接加热脱水，Cu2水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，错误。5.(2019无锡检测)工业上由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的_吸收。a.浓硫酸b.稀硝酸c.NaOH溶液d.氨水(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为_。(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是_。a.电能全部转化为化学能b.粗铜接电源正极，发生氧化反应c.溶液中Cu2向阳极移动d.从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属(4)利用反应2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为_。答案(1)cd(2)3Cu2O2AlAl2O36Cu(3)bd(4)4HO24e=2H2O解析(1)气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜中的Cu2O与Al高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b对；电解过程中Cu2向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au的放电能力比铜的弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应式为O24H4e=2H2O。铜的冶炼“两方法”(1)湿法炼铜：FeCuSO4=FeSO4Cu。(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(炉渣)2Cu2S3O22Cu2O2SO22Cu2OCu2S6CuSO2粗铜中铜的含量为99.5%99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%99.98%的铜。电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2，用纯铜棒作阴极即可得精铜。考点四从自然界中获取铁和铜1铁、铜在自然界中的存在铁和铜在自然界中主要以化合态的形式存在。常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3)等；常见的铜矿有黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、孔雀石主要成分为CuCO3Cu(OH)2等。此外铁在自然界中还以游离态的形式存在于陨铁中。自然界中也存在少量的单质铜。2铁的冶炼(1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。(2)设备：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CO2并放出大量的热量；CO2再与灼热的焦炭反应，生成CO；CO在高温下将氧化铁还原为铁。有关反应化学方程式：CO2CO2；CCO22CO；3COFe2O32Fe3CO2。特别提醒铁矿石中含有SiO2需除去：石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣，有关反应化学方程式：CaCO3CaOCO2；CaOSiO2CaSiO3(炉渣)。炉渣的密度比铁水小，故浮在铁水上面，从而分离出去。3铜的制备与精炼工业上主要采用高温冶炼黄铜矿(主要成分是CuFeS2)的方法获得铜。用这种方法冶炼得到的铜，含铜量为99.5%99.7%，还含有Ag、Au、Fe、Zn等杂质。要达到电气工业生产用铜的要求，这种由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过电解精炼，电解精炼得到的铜，含铜量高达99.95%99.98%。(1)高炉炼铁、生产普通硅酸盐水泥和普通玻璃都要用到的原料是石灰石()(2)工业炼铁：需要用到的原料有铁矿石、一氧化碳、空气和石灰石()(3)在接触室里用98.3%的浓硫酸吸收SO3，目的是防止形成酸雾便于SO3吸收完全()(4)工业制玻璃和炼铁过程中都要加入石灰石，目的是除去杂质二氧化硅()(5)生物炼铜法：利用某种能耐受铜盐毒性的细菌，这种细菌利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，把不溶性的硫化铜直接转化为单质铜()下图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。根据上图回答下列问题：(1)铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？答案铝的金属活动性比铁、铜强，在自然界中以稳定的化合态存在，难冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。(2)写出以NaCl、Al2O3、MgCl2、CuO、CuSO4、Ag2O为原料制备Na、Al、Mg、Cu、Ag的化学方程式，并写出它们的制备方法。答案2NaCl(熔融)2NaCl2电解法2Al2O3(熔融)4Al3O2电解法MgCl2(熔融)MgCl2电解法2CuOC2CuCO2或CuOH2CuH2O热还原法CuSO4Fe=CuFeSO4湿法炼铜2Ag2O4AgO2热分解法题组一铁的冶炼及应用1铁的氧化物有多种用途。请回答下面有关问题：(1)赤铁矿的主要成分是Fe2O3，是工业炼铁的主要原料之一。写出由Fe2O3制得单质铁的化学方程式_。某赤铁矿除了含Fe2O3之外，还含有少量的SiO2和Al2O3。将试样溶于NaOH溶液，充分反应后过滤，即可得到较纯净的Fe2O3。该过程中发生反应的离子方程式是_。(2)Fe2O3可以与铝粉组成铝热剂用于焊接钢轨或定向爆破。某同学猜测，该反应所得熔融物中含有Fe2O3。他设计如下实验来验证自己的猜想：取少量试样，加入足量稀盐酸，然后滴加KSCN溶液，若出现血红色，证明含有Fe2O3。否则，不含有Fe2O3。你认为该方案合理吗？为什么？答案(1)Fe2O33CO2Fe3CO2(答案合理即可)SiO22OH=SiOH2O、Al2O32OH=2AlOH2O(2)不合理。因为Fe3能跟铝热反应生成的Fe反应生成Fe2，Fe2与SCN反应时不会出现血红色。(答案合理即可)解析(1)工业冶炼铁是用CO作还原剂，SiO2、Al2O3与NaOH溶液发生反应。(2)由于2Fe3Fe=3Fe2的干扰，该种方案不合理。题组二铜的冶炼方法2在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备单质铜，有下列两种途径：FeH2CuCuOCuSO4Cu若用这两种方法制得等量的铜，则下列有关说法符合实际情况的是()A消耗氧化铜的质量相同B消耗铁的质量相同C消耗硫酸的质量相同D生成硫酸亚铁的质量相同答案A解析制备1molCu需要1molCuO，而H2还原CuO时需要先用H2排除体系内的空气，冷却时也需要继续通H2，因此需要H2的量远大于1mol，即消耗的Fe、H2SO4均比第种方法多。3铜在自然界存在于多种矿石中，如：矿石名称黄铜矿斑铜矿辉铜矿孔雀石主要成分CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3Cu(OH)2请回答下列问题：(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是_。(2)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2OCu2S6CuSO2，反应的氧化剂是_。(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是_；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称_。(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：_。答案(1)Cu2S(2)Cu2O和Cu2S(3)形成酸雨硫酸、硫酸铵(4)电解池中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu2进入溶液中：Cu2e=Cu2；阴极上发生还原反应，Cu2得到电子在阴极上析出Cu单质：Cu22e=Cu，从而达到精制Cu的目的解析(2)Cu2O、Cu2S的Cu由1价被还原为0价，作氧化剂；Cu2S的S由2价被氧化为4价，作还原剂。(3)处理SO2尾气一般为循环制备硫酸，或用氨水吸收，最后可得到(NH4)2SO4等化学品。铜的冶炼“三方法”(1)湿法炼铜：FeCuSO4=FeSO4Cu。(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：2CuFeS24O2Cu2S3SO22FeO(炉渣)2Cu2S3O22Cu2O2SO22Cu2OCu2S6CuSO2粗铜中铜的含量为99.5%99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%99.98%的铜。(3)生物炼铜：“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。生物炼铜的优点：a.成本低；b.污染小；c.反应条件简单；d.含量(品位)很低的矿石也可以被利用。题组三定量测定合金组成的两种方法4某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：(1)称取样品ag，称量时应该使用的主要仪器的名称是_。(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤。滤液中主要含有_，滤渣中含有_，溶解、过滤用到的玻璃仪器是_。(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是_。(4)步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是_。(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称量，其质量为bg。有关反应的化学方程式是_，原样品中铝的质量分数是_。(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果_(填“偏高”“偏低”或“不影响”，下同)；若步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果_；若滤渣灼烧不充分，则实验结果_。答案(1)托盘天平(2)MgCl2、AlCl3、HClCu、Si烧杯、玻璃棒、普通漏斗(3)Mg22OH=Mg(OH)2、Al34OH=AlO2H2O(4)AlOCO22H2O=Al(OH)3HCO(5)2Al(OH)3Al2O33H2O100%(6)偏低偏高偏高5铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某含镁3%5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白。方案一实验方案将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。(1)实验中发生反应的化学方程式是_。(2)称取5.4g铝镁合金粉末样品，溶于VmL2.0molL1NaOH溶液中。为使其反应完全，则NaOH溶液的体积V_mL。过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将_(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。方案二实验方案将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况(约20，1.01105Pa)的体积。问题讨论(3)同学们拟选用图一实验装置完成实验：你认为最简易的装置其连接顺序是：A接()()接()()接()(填接口字母，可不填满。)实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开分液漏斗可旋转的活塞，一段时间后稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。请你帮助分析原因_。实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是_(填字母)。A等待实验装置冷却后再读数B上下移动量筒F，使其中液面与广口瓶中液面相平C上下移动量筒G，使其中液面与广口瓶中液面相平D视线与凹液面的最低点水平，读取量筒中水的体积(4)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了图二的实验装置。装置中导管a的作用是_。实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1mL、V2mL。则产生氢气的体积为_mL。(用含V1、V2的式子表达)答案(1) 2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2(2)97偏高(3)EDG镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大ACD(4)使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差V1V2解析方案一：(1)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，反应方程式为：2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。(2)含镁为3%时，金属铝的