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高中一年级化学

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首页 高中一年级化学知识 单质铁 铜盐（二价铜） 金属的冶炼 试题正文
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    我国古代劳动人民最早发明了“水法炼铜”，是湿法冶金的起源，在世界化学史上是一项重大贡献。早在西汉时期《淮南万毕术》里就有“曾青得铁，则化为铜”的记载，曾青可能是碳酸铜一类物质，把其溶于酸中得溶液，当把铁粉投入此溶液即可得铜。
    （1）根据学过的化学知识，写出该过程的离子方程式：_________、__________。
    （2）早在人们使用铜、铁之前，人们就使用黄金和白银作为饰物和货币，历史上的“青铜器时期”早于“铁器时期”，而近百年才大量使用铝制品，试分析人类使用这些金属的时间的历史事实与金属活泼性和冶炼难易的联系：____________________________。
    本题信息：2008年江苏期中题化学填空题难度一般 来源:于丽娜
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本试题 “我国古代劳动人民最早发明了“水法炼铜”，是湿法冶金的起源，在世界化学史上是一项重大贡献。早在西汉时期《淮南万毕术》里就有“曾青得铁，则化为铜”的记载，...” 主要考查您对

单质铁

铜盐（二价铜）

金属的冶炼

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  • 单质铁
  • 铜盐（二价铜）
  • 金属的冶炼

铁元素：

在元素周期表中的位置：铁的原子序数26，位于周期表中第四周期，第Ⅷ族。
(1)物理性质：银白色、有金属光泽，密度较大，熔点较高，硬度较小，具有导电、导热、延展性，可被磁铁吸引。
(2)化学性质：较活泼的金属，+2、+3价两种价态
①与强氧化剂反应(如：Cl2 Br2 过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如：


注：铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化，但加热可以反应，且被氧化成Fe3+
②与弱氧化剂反应(如S I2 H+ Cu2+)生成+2价铁的化合物，如：


③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)



铁的性质：

  1. 物理性质：铁是黑色金属，具有铁磁性
  2. 铁的化学性质：
     ①与强氧化剂反应(如：Cl2、 Br2 、过量稀HNO3)生成+3价铁的化合物。如：


    注：铁常温下在浓硫酸和浓硝酸中钝化，但加热可以反应，且被氧化成Fe3+
    ②与弱氧化剂反应(如S、 I2 、H+ 、Cu2+)生成+2价铁的化合物，如：


    ③铁与氧气、水蒸气反应生成Fe3O4(FeO·Fe2O3)



铁与稀硝酸的反应：

  1. 铁少量时：
  2. 铁过量时：3Fe+8HNO3==3Fe(NO3)2+2NO+4H2O

两式可通过2Fe3++Fe==3Fe2+联系起来。


注意：

  1. 铁元素性质活泼，自然界中的铁元素几乎都是以化合态存在，只有在陨石中存在游离态的铁元素。
  2. 过量的铁与氯气反应，不会生成FeCl2，因为铁还原三价铁必须在水溶液中进行。
  3. 金属与强氧化性酸反应，不会生成H2。

化学性质：

铁元素性质活泼，有较强的还原性。


铁三角关系：


硫酸铜：

五水合硫酸铜（CuSO4·5H2O）为天蓝色晶体，水溶液呈弱酸性，俗名胆矾或蓝矾。硫酸铜是制备其他铜化合物的重要原料。同石灰乳混合可得波尔多液，用作杀菌剂。硫酸铜也是电解精炼铜时的电解液。


硫酸铜的物理性质和化学性质：

（1）物理性质：白色粉末状固体，不溶于乙醇和乙醚，易溶于水，水溶液呈蓝色，是强酸弱碱盐，水溶液呈弱酸性。将硫酸铜溶液浓缩结晶，可得五水硫酸铜蓝色晶体，俗称胆矾、铜矾或蓝矾。
（2）化学性质：
①二价铜与碱反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，Cu(OH)2溶于氨水形成深蓝色溶液[Cu(NH3)4]2+，此性质可以检验Cu2+。无水硫酸铜遇水变成蓝色(CuSO4·5H2O)，可作为水的检验的依据。
②胆矾在常温常压下很稳定，不潮解，在干燥的空气中会逐渐风化()，加热到45℃时失去2分子结晶水，110℃时失去4分子结晶水，150℃失去全部结晶水。将胆矾加热至650℃高温，可分解为黑色氧化铜、二氧化硫和氧气。
（3）Cu2+的化学性质：能被活泼金属将其从盐溶液中置换出来：例：Cu2++Fe==Cu+Fe2+


硫酸铜的用途和制法：

（1）用途：硫酸铜较重要的铜盐之一，在电镀、印染、颜料、农药等方面有广泛的应用。无机农药波尔多液就是硫酸铜和消石灰的混合液，是一种良好的杀菌剂，可防止多种作物的病害。硫酸铜也常用来制备其他铜的化合物和电解精炼铜的电解液。
（2）制法：五水合硫酸铜可由铜或氧化铜与硫酸作用后，浓缩结晶而制得。在实验室中可用浓硫酸氧化金属铜来制取无水硫酸铜。


金属的冶炼：

(1)把金属从化合态变为游离态。常用冶炼法：用碳一氧化碳氢气等还原剂与金属氧化物在高温下反应。
(2)冶炼的原理
①还原法：金属氧化物（与还原剂共热）－－→游离态金属
②置换法：金属盐溶液（加入活泼金属）－－→游离态金属
③火法冶炼（Pyrometallurgy）又称为干式冶金，把矿石和必要的添加物一起在炉中加热至高温，熔化为液体，生成所需的化学反应，从而分离出粗金属，然后再将粗金属精炼。
④湿式冶金（Hydrometallurgy）　湿法冶金这种冶金过程是用酸、碱、盐类的水溶液，以化学方法从矿石中提取所需金属组分，然后用水溶液电解等各种方法制取金属。此法主要应用在低本位、难熔化或微粉状的矿石。现在世界上有75％的锌和镉是采用焙烧-浸取-水溶液电解法制成的。这种方法已大部分代替了过去的火法炼锌。其他难于分离的金属如镍-钴，锆-铪，钽-铌及稀土金属都采用湿法冶金的技术如溶剂萃取或离子交换等新方法进行分离，取得显著的效果。
(3)常见金属冶炼：
①汞：热分解法：2HgO2Hg+O2(气体)
②铜：置换法：CuSO4+Fe==Cu+FeSO4（又叫湿法炼铜）
③铝：电解法：2Al2O34Al+3O2(注意不能用AlCl3,因为AlCl3不是离子化合物）
④镁：电解法：MgCl2(l)Mg(s)+Cl2(g)↑
⑤钠：电解法：2NaCl2Na+Cl2↑
⑥钾：原理是高沸点金属制低沸点金属：Na+KCl==K+NaCl(反应条件是高温，真空。）
⑦铁：热还原法：2Fe2O3+3C2Fe+3CO2↑

炼铁和炼钢的比较:



铝的冶炼:

(1)由铝土矿制氧化铝
①将铝土矿中的氧化铝水合物溶解在氢氧化钠溶液中：

②向偏铝酸钠溶液中通入二氧化碳，析出氢氧化铝：

③使氢氧化铝脱水生成氧化铝：
 
(2)电解氧化铝制备铝
电解时，以氧化铝、冰晶石(Na2AlF6)熔融液为电解质，其中也常加入少量的氟化钙等帮助降低熔点；阳极和阴极以碳素材料做成，在电解槽的钢板和阴极碳素材料之间还要放置耐火绝缘材料。
①主要设备——电解槽
 
②电极反应式
阳极反应：
阴极反应：
总反应：


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