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高中三年级化学

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首页 高中三年级化学知识 单质铁 氧化铁 氧化铜 碱式碳酸铜 试题正文
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    （15分）随着信息产业的高速发展和家用电器的普及，我国印刷电路板（PCB）的生产呈现急剧增长之势。废旧电路板的增多给我们带来了环境问题，目前我们台州大多采用32%~35%的FeCl3溶液溶解印刷线路板上的金属铜，从而进行对铜的回收和利用。经分析腐蚀废液中主要含有HCl 、FeCl2和CuCl2等溶质。
    （1）用32%~35%的FeCl3溶液溶解印刷线路板上的金属铜的原理是
    （用离子方程式表示）：    ▲   。
    （2）工业上有多种回收腐蚀废液中铜的方法，下面是常用的两种方法：
    Ⅰ、电化学方法回收腐蚀废液中铜，则阳极（石墨）上的电极反应式为：   ▲  。
    Ⅱ、工业上也可以用铁粉回收腐蚀废液中的铜：
    ①用铁粉回收铜的实验操作为    ▲    。
    ②科学家对铁置换铜工艺的研究如下：
    分别用还原铁粉、废铁屑和废铁屑在超声波粉碎处理下置换铜，将置换出的铜粉放入250mL烧杯中，加入120mL 1.5 mol·L－1的硫酸，水浴加热，控制温度在70 ℃，搅拌，在10、20、30、40、50、60min时，分别用吸管移取0.5g左右的铜于试管内，将上层清液倒回小烧杯中，用蒸馏水洗净试样，过滤，在105℃烘箱中烘干后测定铜粉中铁的含量。其结果如图所示。

    已知a表示用还原铁粉置换铜的除铁效果，b表示用废铁屑置换铜的除铁效果，c表示用废铁屑在超声波下置换铜的除铁效果，你认为除铁效果最好的是    ▲   （填a、b或c），其原因是    ▲   。
    （3）工业上也可用腐蚀废液生成CuCl2·2H2O，从而进行对废液的利用，其工艺流程如下：

    已知：pH ≥9.6时，Fe2+以Fe(OH)2的形式完全沉淀；pH ≥6.4时，Cu2+以Cu(OH)2的形式完全沉淀；pH在3~4时，Fe3+以Fe(OH)3的形式完全沉淀。
    ①试剂A最好应选用    ▲   。
    a．浓硫酸       b．Cl2       c．NaClO　　　　d．NaOH溶液
    理由是    ▲   。
    ②分析有关物质的溶解度曲线（如下图），为了获得CuCl2·2H2O晶体，对滤液B进行的操作是：    ▲   、    ▲   ，过滤得到产品。

    ③测定CuCl2·2H2O产品的质量分数可按下法：取2.000g产品，用水溶解后，加入60.00 mL 0.4000 mol·L－1的KI溶液（足量），充分反应后加入淀粉指示剂，用0.4000 mol·L－1 Na2S2O3标准溶液滴定，耗去此标准液25.00 mL时，刚好到达滴定终点。
    已知：2Cu2＋＋4I－＝2CuI↓＋I2    I2＋2S2O32－＝2I－＋S4O62－
    此产品中CuCl2·2H2O的质量分数为    ▲   。

    本题信息：化学填空题难度一般 来源:未知
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本试题 “（15分）随着信息产业的高速发展和家用电器的普及，我国印刷电路板（PCB）的生产呈现急剧增长之势。废旧电路板的增多给我们带来了环境问题，目前我们台州大多...” 主要考查您对

单质铁

氧化铁

氧化铜

碱式碳酸铜

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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：


氧化铁：

化学式Fe2O3，溶于盐酸，为红棕色粉末。其红棕色粉末为一种低级颜料，工业上称氧化铁红，用于油漆、油墨、橡胶等工业中，可做催化剂，玻璃、宝石、金属的抛光剂，可用作炼铁原料。
(1)色态：红色粉末，俗称铁锈(铁红)
(2)溶解性：溶于盐酸、稀硫酸生成+3价铁盐；难溶于水，不与水反应。
(3)氧化性：高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原


氧化铁的化学性质：

  1. 铝热反应：2Al+Fe2O3=(高温)=Al2O3+2Fe
  2. 与强酸反应：Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O
  3. 与还原性酸（HI）反应：Fe2O3+6H++2I-==2Fe2++3H2O+I2

铁的氧化物：

化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗称 —— 铁红 磁性氧化铁
色态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体
铁的价态 +2 +3 +2、+3
水溶性 不溶 不溶 不溶
与酸反应 FeO+2H+==Fe2++H2O Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O Fe3O4+8H+==Fe2++2Fe3++4H2O
用途 玻璃色料 油漆、颜料 做颜料和抛光剂
氧化性 高温时都能与C、CO、H2反应，被还原生成Fe单质

氧化铜：

（1）物理性质：氧化铜是不溶于水的黑色固体（粉末），能溶于烯酸中,主要用于制造人造丝、陶瓷、釉、电池、杀虫剂，也用于制氢，做催化剂使用。
（2）化学性质：①氧化铜有金属氧化物的性质，常温下能与烯酸反应：CuO+2H+Cu2++H2O  
 ②氧化铜具有氧化性，加热条件下可以与还原剂发生氧化还原反应：H2+CuOCu+H2O
 ③氧化铜在高温下可发生分解反应：4CuO2Cu2O+O2↑
（3）冶炼：一般通过加热分解Cu(OH)2的方式得到CuO,化学方程式为：Cu(OH)2CuO+H2O
注意: 溶液中的Cu2+常为蓝色（浓CuCl2溶液呈绿色，稀CuCl2溶液呈蓝色），其颜色可作为Cu2+的判断依据。Cu2+与碱发生反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，其溶于氨水形成蓝色溶液。


氧化铜的特性：

气味 无味
颜色 黑色或者棕黑色
外观 无定形或结晶性粉末
性状 稍有吸湿性
相对质量 79.55
溶解性（水） 不可溶
溶解度 不溶于水和乙醇，溶于酸、氯化铵及氰化钾溶液，氨溶液中缓慢溶解
稳定性 稳定
储存 密封干燥保存
用途 做有机反应的催化剂，制作人造丝和其他铜化合物等

氧化铜和氢氧化铜的性质比较:

名称 氧化铜 氢氧化铜
化学式 CuO Cu(OH)2
物理性质 不溶水的黑色固体（粉末） 不溶于水的蓝色固体
化学性质 CuO+2H+Cu2++H2O
CuO+H2Cu+H2O
CuO+COCu+CO2		 Cu(OH)2+2H+Cu2++2H2O
Cu(OH)2CuO+H2O
Cu(OH)2+4NH3·H2OCu(NH3)4(OH)2+4H2O
制法 Cu(OH)2CuO+H2O Cu2++2OH-Cu(OH)2↓


例题：铜在自然界存在于多种矿石中，如：黄铜矿（CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石(CuCO3·Cu(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__Cu2S
）、工业上以黄铜矿为原料。采用火法熔炼工艺生产铜。改工艺的中间过程会发生反应：
2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2↑，反应的氧化剂是Cu2S和Cu2O
(3)、二氧化硫尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是形成酸雨，会对植物和建筑物等造成严重危害；该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1中酸和1中盐的名称硫酸、硫酸钠。
（4）黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需要进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的大批量：以硫酸铜-硫酸溶液为电解质。电解时，粗铜（阳极）中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液，不如铜活泼的金属沉入电解槽形成“阳极泥”；溶液中的Cu2+得到电子沉积在纯铜（阴极）上。


氧化铜与铜化合物之间的转换图：

需要记住这些单质、化合物的颜色和状态，可以做为实验题的切入点。


知识扩展：

溶液中的Cu2+常为蓝色（浓CuCl2溶液呈绿色，稀CuCl2溶液呈蓝色），其颜色可作为Cu2+的判断依据。Cu2+与碱发生反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，其溶于氨水形成蓝色溶液。
反应方程为：CuCl2+2NaOHCu(OH)2↓+2NaCl；Cu(OH)2+4NH3·H2OCu(NH3)4(OH)2+4H2O


碱式碳酸铜：

碱式碳酸铜又称碳酸铜，呈孔雀绿颜色，所以又叫孔雀石，是一种名贵的矿物宝石。它是铜与空气中的氧气、二氧化碳和水等物质反应产生的物质，又称铜锈，颜色翠绿。在空气中加热会分解为氧化铜、水和二氧化碳。溶于酸并生成相应的铜盐。在自然界中以孔雀石的形式存在。


碱式碳酸铜的物理性质和化学性质：

(1)物理性质：是一种草绿色的纤维状的团状物或深绿色的粉状物，有毒，是铜锈(铜绿)的主要成分，俗称孔雀石。
(2)化学性质：Cu2(OH)2CO3可溶于酸、热水中，加热到220℃时分解为氧化铜、水和二氧化碳  [Cu2(OH)2CO32CuO+CO2↑+H2O↑，溶于酸生成相应的铜盐，也可溶于氰化物、铵盐而形成铜的配合物。


碱式碳酸铜的用途：

碱式碳酸铜可用来制造信号弹、焰火、油漆颜料、杀虫剂和解毒剂，也用于电镀等方面。


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