20.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C(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AC(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:Cu
2(OH)
2CO
3$\frac{\underline{\;\;△\;\;}}{\;}$H
2O+CO
2↑+2CuO,2CuO+C$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$2Cu+CO
2↑.
2、铁、铜矿石有赤铁矿(Fe
2O
3)、磁铁矿(Fe
3O
4)、黄铁矿(FeS
2)、黄铜矿(CuFeS
2)等.CuFeS
2为二硫化亚铁铜,其中S元素的化合价为-2.
(1)工业炼铁大多采用赤铁矿、磁铁矿.以磁铁矿为原料炼铁反应的化学方程式为Fe
3O
4+4CO$\frac{\underline{\;高温\;}}{\;}$3Fe+4CO
2.炼铁不采用黄铁矿、黄铜矿,可能的原因是:
①黄铁矿、黄铜矿含铁量相对低;②冶炼过程中会产生有毒气体二氧化硫,污染环境.
(2)以黄铜矿为原料,采用生物炼铜是现代炼铜的新工艺,原理为:4CuFeS
2+17O
2+2H
2SO
4$\frac{\underline{\;耐酸、铜细菌\;}}{\;}$4CuSO
4+2Fe
2(SO
4)
3+2H
2O.
向上述反应后的溶液中加入Fe粉,得到FeSO
4溶液和Cu.
①发生主要反应的化学方程式:Fe+Fe
2(SO
4)
3=3FeSO
4,Fe+CuSO
4=Cu+FeSO
4.
②FeSO
4溶液经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作得到FeSO
4•7H
2O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Fe
2O
3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CuSO
4、Fe
2(SO
4)
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NaOH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Fe
2O
3.
②在1400℃时,CuO分解为Cu
2O和O
2,Fe
2O
3分解为复杂的铁的氧化物和O
2.
(1)装配好实验装置后,先要检查装置的气密性.
(2)停止加热后仍需继续通N
2,可防止倒吸和使生成的气体全部被B和C装置吸收.
(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)%=25.60%;ω(Fe)%=26.88%.
②复杂的铁的氧化物化学式为Fe
4O
5.
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