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首页 高中化学知识 单质铁 氧化铁 氧化铜 碱式碳酸铜 试题正文
  • 实验题
    （12分）硫酸亚铁（FeSO4·7H2O)是一种重要的食品和饲料添加剂。实验室通过如下实验由废铁屑制备FeSO4·7H2O晶体：
    ①将5% Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧杯中，加热数分钟，用倾析法除去Na2CO3溶液，然后将废铁屑用水洗涤2～3遍；②向洗涤过的废铁屑中加入过量的稀硫酸，控制温度在50～80 ℃之间至铁屑耗尽；③趁热过滤，将滤液转入到密闭容器中，静置、冷却结晶；④待结晶完毕后，滤出晶体，用少量冰水洗涤2～3次，再用滤纸将晶体吸干；⑤将制得的FeSO4·7H2O晶体放在一个小广口瓶中，密闭保存。
    请完成下列问题：
    （1）实验步骤①的目的是___________________，加热的作用是
    _________________________。
    （2）实验步骤②明显不合理，理由是
    ________________________________________________。
    （3）实验步骤④中用少量冰水洗涤晶体，其目的是_________________；
    __________________。
    （4）经查阅资料后发现，硫酸亚铁在不同温度下结晶可分别得到FeSO4·7H2O、FeSO4·4H2O和FeSO4·H2O。硫酸亚铁在不同温度下的溶解度和该温度下析出晶体的组成如下表所示（仅在56.7 ℃、64 ℃温度下可同时析出两种晶体）。

    硫酸亚铁的溶解度和析出晶体的组成
    温度/℃
    		0
    		10
    		30
    		50
    		56.7
    		60
    		64
    		70
    		80
    		90
    溶解度/g
    		14.0
    		17.0
    		25.0
    		33.0
    		35.2
    		35.3
    		35.6
    		33.0
    		30.5
    		27.0
    析出晶体
    		FeSO4·7H2O
    		FeSO4·4H2O
    本题信息：化学实验题难度容易 来源:未知
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    • 本试题 “（12分）硫酸亚铁（FeSO4·7H2O)是一种重要的食品和饲料添加剂。实验室通过如下实验由废铁屑制备FeSO4·7H2O晶体：①将5% Na2CO3溶液加入到盛有一定量废铁屑的烧...” 主要考查您对

    单质铁

    氧化铁

    氧化铜

    碱式碳酸铜

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    • 单质铁
    • 氧化铁
    • 氧化铜
    • 碱式碳酸铜

    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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