第04讲 金属与人类文明（暑假复习讲义）新高二化学苏教版

第04讲 金属与人类文明 内容导航 考点聚焦：紧扣考试命题常考点，有的放矢 重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 复习提升：基础巩固+提升专练，全面突破 1．能从物质性质与反应条件角度解释不同金属冶炼方法的差异； 2．认识我国古代文明与金属冶炼的关系； 3．能依据金属及其化合物的性质提出物质间的转化思路； 4．能从多个方面对可能的转化路径进行优选； 5．能运用变量控制方法设计转化的实验方案，根据实验现象进行推理； 6．通过对金属材料和合金应用案例的分析，初步认识金属的组成与其性能的关系； 7．认识化学发展对人类社会可持续发展的重要贡献。 一、金属的冶炼 1．金属的冶炼 (1)概念：利用_________使金属元素从_________态变为_________态的过程称为金属的冶炼。工业上常用的金属冶炼方法有_________、_____________、_________等。 (2)金属冶炼的一般方法 ①电解熔融法：适合冶炼金属活动性_________的金属，活泼金属如Na、Mg、Al等一般通过电解法冶炼。 工业上冶炼金属钠的方程式为____________________________________。 工业上冶炼金属镁的方程式为____________________________________。 ②高温还原剂法：用还原剂(__________________等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中Zn到Cu之间的大多数金属。 CuO与CO反应的化学方程式为____________________________________。 ZnO与焦炭反应的化学方程式为____________________________________。 ③热分解法：适合于冶炼金属活动性_________的金属。 热分解Ag2O制取Ag：____________________________________。 热分解HgO制取Hg：____________________________________。 ④在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶炼。它是利用在溶液中发生的化学反应提取和分离金属的过程。 例如：CuSO4＋Fe===__________________ 2．铁的冶炼——高炉炼铁 (1)工业上冶炼铁的原料有____________________________________。 (2)设备：_________。 (3)工艺流程：从高炉下方鼓入空气与C反应产生CO2并_________大量的热量；CO2再与灼热的C反应，生成CO；CO在高温下将氧化铁还原为______。 (4)铁矿石中含有SiO2需除去：石灰石在高温下分解生成____________，_________与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣，炉渣的密度比铁水_____，故______在铁水上面，从而分离得到铁水。 (5)炼铁的主要化学反应 还原剂的形成：___________________________，___________________________。 铁的还原：___________________________。 炉渣的形成：___________________________，___________________________。 (5)主要产品：用这种方法炼出来的铁是含碳_________的生铁。将生铁进一步炼制，就可以得用途更广泛的钢(含碳_________) 3．铝热反应 (1)铝热反应：铝粉与某些金属氧化物混合，在_________条件下发生反应，放出_____________，该反应叫铝热反应。 (2)铝热剂：铝粉与__________________以一定比例形成的混合物叫铝热剂。能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。 (3)铝与Fe2O3的反应 ①反应条件：_________，反应通过点燃镁条，镁条与_________反应产生高温引发。镁条、KClO3的作用是_________、_________作用。 ②反应方程式：____________________________________。 (4)其他铝热反应 某些金属氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等也能发生铝热反应。Al与V2O5反应的化学方程式： _____________________________________________。 (5)应用 ①在生产上，可用于焊接_________等。 ②在冶金工业上用于冶炼_________。 4．工业上提取铝 (1)从铝土矿中提取铝的工艺流程 ①碱溶：____________________________________。 ②酸化：____________________________________。 ③灼烧：____________________________________。 ④电解：____________________________________。 电解氧化铝时需要加入____________，其作用是____________________________________。 二、铁及其化合物的相互转化 1．Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋ (1)Fe―→Fe2＋：Fe能被I2、S、Fe3＋、Cu2＋、H＋等较弱氧化剂氧化为_______。 Fe与S反应的方程式为：___________________________； Fe与Fe3+反应的离子方程式为：___________________________。 (2)Fe―→Fe3＋：Fe能被Cl2、Br2、足量稀HNO3、酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化为_______。 Fe与Cl2反应的化学方程式为：____________________________________ Fe与稀硝酸反应的化学方程式为：____________________________________ 2．Fe2＋既具有氧化性又具有还原性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe Fe2＋Fe3＋ Fe2+与O2在酸性条件下反应的离子方程式为：____________________________________ Fe2＋与Cl2反应的离子方程式为：____________________________________ Fe2+与H2O2在酸性条件下反应的离子方程式为：____________________________________ Fe2＋可使酸性KMnO4溶液_______，离子方程式为：____________________________________ 3．Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe Fe3＋具有较强的氧化性，能与H2S、S2－、I－、SO等发生氧化还原反应。 在铁盐溶液中加入Fe，Fe溶解，离子方程式为：___________________________，配制含Fe2+的溶液时，为防止Fe2+被氧化，应采取的措施是____________________________________。 用FeCl3溶液腐蚀铜，制作____________，离子方程式为：____________________________________ Fe3＋能使淀粉KI试纸________，离子方程式为：___________________________ Fe3＋与H2S反应的离子方程式为：___________________________ 4．Fe2＋、Fe3＋的检验 (1)观察法：_________色溶液中含有Fe2＋；_________色溶液中含有Fe3＋。 (2)用NaOH溶液检验： ①Fe2＋的检验：向试样中加入NaOH溶液，若产生_________沉淀迅速变为_________色，最后变为_________色，则为Fe2＋。 ②Fe3＋的检验：向试样中加入NaOH溶液，若直接产生_________色沉淀，则为为Fe3＋。 (3)用KSCN溶液检验： Fe2＋的检验：向试样中滴加KSCN溶液，________现象，再加新制氯水溶液变______色，则为Fe2＋。 Fe3＋的检验：向试样中加KSCN溶液，若溶液变_________色，则为Fe3＋。 5．铁的氢氧化物及Fe(OH)2的制备方法 (1)铁的氢氧化物 ①Fe(OH)2：______色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成_________，颜色由_____色变为_______色，最后变为_________色，化学方程式为____________________________________。 ②Fe(OH)3：______色、_____溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，化学方程式为____________________________________；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：___________________________。 (2)制备Fe(OH)2的实验探究 在制备的过程中，要防止Fe(OH)2氧化，常用的方法有： ①将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的_________。 ②将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入盛有亚铁盐溶液的_________，并_________NaOH溶液。 ③在亚铁盐溶液上面充入_________，如H2、N2、稀有气体等。 ④在亚铁盐溶液上面加_________，如苯、植物油等。 三、合金及其应用 1．合金的概念 合金是将两种或两种以上的_________（或____________）共熔，制备出的金属材料。 2．合金的组成及性能 (1)合金中_________含有金属元素，_________含有非金属元素。 (2)合金是_________，不是化合物。 (3)合金具有_________特性，如导电、导热等。 (4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比各成分金属_____，而硬度、机械强度一般比各成分金属_____，导电性和导热性一般_________组分金属。但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。 四、常见的无机非金属材料 1．传统无机非金属材料 又称硅酸盐材料，包括_________、_________、_________。 2．新型无机非金属材料 (1)半导体材料——硅：工业上利用_________制得高纯度硅。 硅广泛应用于_________，如制造集成电路和太阳能电池板。 (2)光导纤维：主要成分是_________，用来制造_________。 (3)新型陶瓷材料 新型陶瓷分为_________和_________两大类。 结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷等，高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。 功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。 一、铁及其化合物的相互转化 1．“铁三角”中的转化关系 (1)Fe只具有还原性。可被弱氧化剂（H＋、S等）和Fe3＋氧化成Fe2＋，被强氧化剂（Cl2等）氧化成Fe3＋。举例：Fe＋2H＋===Fe2＋H2↑；2Fe＋3Cl22FeCl3。 (2)Fe2＋既有氧化性又有还原性。可被强氧化剂[Cl2、KMnO4（H＋）、空气中的O2、H2O2等]氧化为Fe3＋；可被还原剂（CO、C等）还原为Fe。举例： 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O； FeO＋COFe＋CO2。 (3)Fe3＋具有氧化性，可被弱还原剂（Cu等）和Fe还原为Fe2＋，被强还原剂（Al、Zn、CO等）还原为Fe。举例：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 2．涉及铁元素的物质的净化 主要物质 杂质 除杂方法 Fe2＋ Fe3＋ 加过量Fe粉后过滤 FeCl3 FeCl2 加适量氯水或H2O2溶液 Fe2＋ Cu2＋ 加过量Fe粉后过滤 Fe Al 加过量强碱溶液后过滤 二、Fe2＋、Fe3＋的检验方法 1．Fe2＋与Fe3＋的检验 Fe2＋ Fe3＋ 溶液的颜色 浅绿色 棕黄色 加碱 白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀 Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 红褐色沉淀 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 加KSCN溶液 无明显现象 溶液变血红色 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 其他 借助Fe3＋的检验方法 Fe2＋无现象血红色 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3（血红色） 2．含有Fe3＋的溶液中Fe2＋的检验 加入KSCN溶液，溶液变红色，另取溶液（于洁净试管中）滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色，则含有Fe2＋，溶液不褪色，则无Fe2＋。 注意：(1)Fe3＋呈棕黄色，Fe2＋呈浅绿色，可作为推断题的突破口，但一般不用于离子的检验。 (2)Fe3＋与SCN－作用后的“溶液”显红色，不生成沉淀。 3．检验Fe2＋的注意事项 (1)试剂加入的先后顺序，防止Fe2＋被氧化成Fe3＋而干扰检验。 待测液不变色血红色 (2)防止加入强氧化性的物质将Fe2＋氧化成Fe3＋，如酸性的NO、酸性的MnO、H2O2等。 (3)若溶液中同时含有Fe3＋、Fe2＋，检验Fe2＋时不能采用硫氰化物法、加碱法等，因为Fe3＋对Fe2＋的检验造成干扰，通常向溶液中滴加适量酸性高锰酸钾溶液，溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。 注意：Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时，发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原生成Fe2＋。 三、Fe(OH)2制备中反应条件的控制 1．制备原理 (1)制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。 (2)成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的、隔绝空气的体系中。 2．常用方法 (1)有机层隔离法 ①反应在试管底部进行。 ②加隔氧剂，如加入汽油、苯等比水轻的有机溶剂[如图，由于苯的液封作用，可防止生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀]。 (2)还原性气体保护法 该方法是先在装置Ⅰ中产生FeSO4溶液，并利用产生的H2排尽整个装置中的空气，待检验H2的纯度后，再关闭止水夹K，利用产生的H2把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液进行反应。 3．制备Fe(OH)2时的注意事项 (1)Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现配现用。 (2)为了防止Fe(OH)2被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，尽可能除去O2。 (3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长胶头滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。 (4)为防止Fe(OH)2被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水且不溶于水的有机溶剂，以隔绝空气。 基础巩固 1．中华民族有着光辉灿烂的发明史，下列发明创造不涉及化学反应的是(　　) A．用胆矾炼铜 B．用铁矿石炼铁 C．中国古代炼丹术士将丹砂(HgS)炼成三仙丹(HgO) D．活字印刷术印诗成册 2．合金在推动人类文明中起到了重要的作用。下列说法正确的是(　　) A．铝合金是一种纯净物，它比纯铝的硬度大 B．所有合金材料都具有较强的抗腐蚀能力 C．生铁的硬度大于钢的硬度，常用于锻造各种零件 D．改变原料的配比、改变生成合金的条件，可得到有不同性能的合金 3．下列我国古代的技术应用中，其工作原理不涉及化学反应的是(　　) A．火药使用 B．粮食酿酒 C．转轮排字 D．铁的冶炼 4．绿色化学要求从技术、经济上设计出可行的化学反应，尽可能减少对环境的污染。下列化学反应中，你认为最不符合绿色化学理念的是(　　) A．除去硝酸工业尾气中的氮氧化物：NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O B．制硫酸铜：2Cu+O22CuO，CuO+H2SO4(稀)===CuSO4+H2O C．用氨水吸收硫酸厂的尾气：SO2+2NH3·H2O===(NH4)2SO3+H2O D．制硫酸铜：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O 5．下列离子方程式书写正确的是(　　) A．铁与FeCl3溶液反应：Fe+Fe3+===2Fe2+ B．Fe与稀盐酸反应：2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑ C．FeCl2溶液与Cl2反应：Fe2++Cl2===Fe3++2Cl- D．Fe(OH)3与盐酸反应：Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O 6．常温下在溶液中可发生以下反应：①2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-　②2Br-+Cl2===Br2+2Cl-　③2Fe3++2I- ===2Fe2++I2。下列说法正确的是(　　) A．铁元素在反应①中被还原，在③中被氧化 B．反应②中当有1 mol Cl2被氧化时，有2 mol电子转移 C．氧化性强弱顺序：Cl2>I2>Br2>Fe3+ D．还原性强弱顺序：I->Fe2+>Br->Cl- 7．为了验证Fe3+的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是(　　) A．②⑤ B．①③ C．③④ D．①②③④⑤ 8．茶叶中铁元素的检验可经四步完成，下列步骤中实验用品选用不正确的是(　　) A．将茶叶灼烧灰化，选用①、②和⑨ B．用浓硝酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释，选用④、⑥和⑦ C．过滤得到滤液，选用④、⑤和⑦ D．检验滤液中的Fe3+，选用③、⑧和⑩ 9．放在手心就能熔化的稀有金属镓，其沸点为2 403 ℃，更奇妙的是镓熔化后在-120 ℃ 仍不易凝固；在常温下几乎不与氧气和水反应，但能溶于强酸和强碱；与其他金属熔合可改善合金性能；与硫、硒等非金属化合可生成优质的半导体材料。下列有关镓的性质和用途的叙述错误的是 (　　) A．镓的熔点高 B．镓的性质与铝类似 C．镓能够与盐酸反应生成气体 D．镓可与多种金属形成合金 10．实验室有一瓶购置时间较长的绿矾(FeSO4·7H2O)，老师将其交给化学研究小组某同学检验药品是否有变质现象，这位同学取绿矾做了简单的检验，得出的结论是：已经开始氧化。该同学所用的试剂和判断依据是 (　　) 选项 A B C D 试剂 氯水 氢氧化钠溶液 铁屑 KSCN溶液 现象 出现黄褐色 先生成白色沉淀，最后转化成红褐色沉淀 绿色加深 有较浅的血红色 提升专练 1．利用Fe(NO3)3溶液可清洗附着在试管内壁的银。某同学欲从洗银废液中回收金属银并重新获得Fe(NO3)3溶液，设计了如图路线。下列说法错误的是(　　) A．Fe(NO3)3溶液洗银的离子方程式为Fe3++3AgFe+3Ag+ B．溶液2加入KSCN溶液观察不到红色 C．该路线Ⅲ中的H2O2溶液不可用Cl2代替 D．固体是铁和银的混合物 2．明代宋应星著的《天工开物》中有关于“火法”冶炼锌的工艺记载：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷淀，毁罐取出……即倭铅也。”炉甘石的主要成分为碳酸锌，下列说法不正确的是(　　) A．该冶炼锌的反应属于置换反应 B．煤中起作用的主要成分是C C．冶炼Zn的化学方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑ D．“倭铅”是指金属锌和铅的混合物 3．中科院网报道，纳米Fe3O4晶体材料可以作为核磁共振造影增强剂，用于疾病的诊断和作为药物载体用于疾病的治疗。其制备过程如下，下列叙述合理的是 (　　) A．Fe3O4可以表示为FeO·Fe2O3，属于混合物 B．在反应②中FeCl3·6H2O被环丙胺()还原为FeO(OH) C．纳米四氧化三铁材料为胶体 D．反应③的化学方程式是6FeO(OH)+CO===2Fe3O4+3H2O+CO2 4．(1)某化学兴趣小组利用下列试剂，铁粉、锌粉、0.1 mol·L-1 FeCl3溶液、0.1 mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。 ①用所给试剂写出体现Fe2+还原性的反应的化学方程式： 　　　　　　　　　。  ②设计实验方案，完成下列表格。 探究内容 实验方案 实验现象 探究Fe3+具有氧化性 取少量0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，往溶液中加入足量铁粉，再加入少量KSCN溶液 加入铁粉后，溶液颜色变为　　　　。加入KSCN溶液后，溶液　　　　  ③该兴趣小组为说明“Fe2+具有氧化性”，提出了向FeCl2溶液中加入锌粉、观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)某反应中反应物与生成物有Fe3+、Mn2+、H+、Mn、H2O和一种未知离子X，已知Mn在反应中得到电子，则X离子是　　　　，该反应的离子方程式是　 　　　　　　　　　。  5．工业上可采用多种方法炼铜。 (1)在地下利用爆破粉碎孔雀石[Cu2(OH)2CO3]，再注入稀硫酸原地浸取，将浸取液抽到地表，加入铁屑制得铜。则该方法中冶炼铜的有关化学方程式为 ①　　　　　　　　　　　　　　　　　；  ②　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)利用一氧化碳还原赤铜矿(Cu2O)冶炼铜。实验室可用如图所示装置进行实验，当硬质玻璃管中的反应结束时，应进行的实验操作是　　　　　　　　　　　，这样做的目的是　　　　　　　　　　　　。  (3)利用辉铜矿(Cu2S)冶炼铜的原理如下： Ⅰ.取一定质量的Cu2S在空气中高温焙烧，完全反应后生成一种铜的氧化物和二氧化硫； Ⅱ.再取上述一半质量的Cu2S，与Ⅰ中生成的铜的氧化物混合均匀，隔绝空气高温煅烧，恰好完全反应，生成铜和二氧化硫。结合质量守恒定律，推断这种铜的氧化物的化学式为　　　　　　　　。  6．硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下： 回答下列问题： (1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是　　　　　　　　　。  (2)步骤②需要加热的目的是　　　　　　， 温度保持80~95 ℃，采用的合适加热方式是　　　　。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为　　　　(填字母)  (3)步骤③中选用足量的H2O2溶液，理由是　　　　　　　　　　　　　　。  (4)步骤⑤的具体实验操作有　　　　　　　　　　　　，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。  (5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为　　　　　　　　　　　　　。  1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第04讲 金属与人类文明 内容导航 考点聚焦：紧扣考试命题常考点，有的放矢 重点速记：知识点和关键点梳理，查漏补缺 难点强化：难点内容标注与讲解，能力提升 复习提升：基础巩固+提升专练，全面突破 1．能从物质性质与反应条件角度解释不同金属冶炼方法的差异； 2．认识我国古代文明与金属冶炼的关系； 3．能依据金属及其化合物的性质提出物质间的转化思路； 4．能从多个方面对可能的转化路径进行优选； 5．能运用变量控制方法设计转化的实验方案，根据实验现象进行推理； 6．通过对金属材料和合金应用案例的分析，初步认识金属的组成与其性能的关系； 7．认识化学发展对人类社会可持续发展的重要贡献。 一、金属的冶炼 1．金属的冶炼 (1)概念：利用化学反应使金属元素从化合态变为游离态的过程称为金属的冶炼。工业上常用的金属冶炼方法有热分解法、高温还原法、电解法等。 (2)金属冶炼的一般方法 ①电解熔融法：适合冶炼金属活动性较强的金属，活泼金属如Na、Mg、Al等一般通过电解法冶炼。 工业上冶炼金属钠的方程式为2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑。 工业上冶炼金属镁的方程式为MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑。 ②高温还原剂法：用还原剂(CO、C、H2、Al等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中Zn到Cu之间的大多数金属。 CuO与CO反应的化学方程式为CuO+H2Cu+H2O。 ZnO与焦炭反应的化学方程式为2ZnO+C2Zn+CO2↑。 ③热分解法：适合于冶炼金属活动性较差的金属。 热分解Ag2O制取Ag：2Ag2O4Ag+O2↑。 热分解HgO制取Hg：2HgO2Hg+O2↑。 ④在工业上还有一种冶炼方法叫做湿法冶炼。它是利用在溶液中发生的化学反应提取和分离金属的过程。 例如：CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4 2．铁的冶炼——高炉炼铁 (1)工业上冶炼铁的原料有铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 (2)设备：炼铁高炉。 (3)工艺流程：从高炉下方鼓入空气与C反应产生CO2并放出大量的热量；CO2再与灼热的C反应，生成CO；CO在高温下将氧化铁还原为铁。 (4)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，炉渣的密度比铁水小，故浮在铁水上面，从而分离得到铁水。 (5)炼铁的主要化学反应 还原剂的形成：C＋O2CO2，C＋CO22CO。 铁的还原：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 炉渣的形成：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3。 (5)主要产品：用这种方法炼出来的铁是含碳2%～4.5%的生铁。将生铁进一步炼制，就可以得用途更广泛的钢(含碳0.03%～2%) 3．铝热反应 (1)铝热反应：铝粉与某些金属氧化物混合，在高温条件下发生反应，放出大量的热量，该反应叫铝热反应。 (2)铝热剂：铝粉与某些金属氧化物以一定比例形成的混合物叫铝热剂。能与Al组成铝热剂的金属氧化物常见的有Fe2O3、Fe3O4、Cr2O3、MnO2、V2O5等。 (3)铝与Fe2O3的反应 ①反应条件：高温，反应通过点燃镁条，镁条与KClO3反应产生高温引发。镁条、KClO3的作用是引燃、助燃作用。 ②反应方程式：2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3。 (4)其他铝热反应 某些金属氧化物如V2O5、Cr2O3、MnO2等也能发生铝热反应。Al与V2O5反应的化学方程式：10Al＋3V2O56V＋5Al2O3。 (5)应用 ①在生产上，可用于焊接钢轨等。 ②在冶金工业上用于冶炼难熔金属。 4．工业上提取铝 (1)从铝土矿中提取铝的工艺流程 ①碱溶：Al2O3+2NaOH=2NaAlO2+H2O。 ②酸化：NaAlO2+CO2+2H2O=Al(OH)3↓+NaHCO3。 ③灼烧：2Al(OH)3Al2O3+3H2O。 ④电解：2Al2O34Al+3O2↑。 电解氧化铝时需要加入冰晶石(Na3AlF6)，其作用是作助熔剂，降低氧化物的熔化温度。 二、铁及其化合物的相互转化 1．Fe只具有还原性，可以被氧化剂氧化为Fe2＋、Fe3＋ (1)Fe―→Fe2＋：Fe能被I2、S、Fe3＋、Cu2＋、H＋等较弱氧化剂氧化为Fe2＋。 Fe与S反应的方程式为：Fe＋SFeS； Fe与Fe3+反应的离子方程式为：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。 (2)Fe―→Fe3＋：Fe能被Cl2、Br2、足量稀HNO3、酸性KMnO4溶液等强氧化剂氧化为Fe3＋。 Fe与Cl2反应的化学方程式为：2Fe＋3Cl22FeCl3 Fe与稀硝酸反应的化学方程式为：Fe+4HNO3=Fe(NO3)3+NO↑+2H2O 2．Fe2＋既具有氧化性又具有还原性，可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe Fe2＋Fe3＋ Fe2+与O2在酸性条件下反应的离子方程式为：4Fe2＋＋O2＋4H＋=4Fe3＋＋2H2O Fe2＋与Cl2反应的离子方程式为：2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－ Fe2+与H2O2在酸性条件下反应的离子方程式为：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O Fe2＋可使酸性KMnO4溶液褪色，离子方程式为：5Fe2＋＋MnO＋8H＋=5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O 3．Fe3＋具有较强氧化性，可被还原为Fe2＋或Fe Fe3＋具有较强的氧化性，能与H2S、S2－、I－、SO等发生氧化还原反应。 在铁盐溶液中加入Fe，Fe溶解，离子方程式为：2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，配制含Fe2+的溶液时，为防止Fe2+被氧化，应采取的措施是往溶液中加入少量铁粉。 用FeCl3溶液腐蚀铜，制作印刷电路板，离子方程式为：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋ Fe3＋能使淀粉KI试纸变蓝，离子方程式为：2Fe3＋＋2I－= 2Fe2＋＋I2 Fe3＋与H2S反应的离子方程式为：2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓+2H+ 4．Fe2＋、Fe3＋的检验 (1)观察法：浅绿色溶液中含有Fe2＋；棕黄色溶液中含有Fe3＋。 (2)用NaOH溶液检验： ①Fe2＋的检验：向试样中加入NaOH溶液，若产生白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，则为Fe2＋。 ②Fe3＋的检验：向试样中加入NaOH溶液，若直接产生红褐色沉淀，则为为Fe3＋。 (3)用KSCN溶液检验： Fe2＋的检验：向试样中滴加KSCN溶液，无明显现象，再加新制氯水溶液变血红色，则为Fe2＋。 Fe3＋的检验：向试样中加KSCN溶液，若溶液变血红色，则为Fe3＋。 5．铁的氢氧化物及Fe(OH)2的制备方法 (1)铁的氢氧化物 ①Fe(OH)2：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，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。 ②Fe(OH)3：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(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，化学方程式为2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓。 (2)制备Fe(OH)2的实验探究 在制备的过程中，要防止Fe(OH)2氧化，常用的方法有： 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液面下，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。 三、合金及其应用 1．合金的概念 合金是将两种或两种以上的金属（或金属与非金属）共熔，制备出的金属材料。 2．合金的组成及性能 (1)合金中一定含有金属元素，可能含有非金属元素。 (2)合金是混合物，不是化合物。 (3)合金具有金属特性，如导电、导热等。 (4)合金形成后会影响各成分金属的物理性质，如合金的熔点一般比各成分金属低，而硬度、机械强度一般比各成分金属高，导电性和导热性一般低于组分金属。但一般来说各成分金属均保持了其原有的化学性质。 四、常见的无机非金属材料 1．传统无机非金属材料 又称硅酸盐材料，包括陶瓷、水泥、玻璃。 2．新型无机非金属材料 (1)半导体材料——硅：工业上利用二氧化硅制得高纯度硅。 硅广泛应用于电子工业，如制造集成电路和太阳能电池板。 (2)光导纤维：主要成分是二氧化硅，用来制造通信光缆。 (3)新型陶瓷材料 新型陶瓷分为结构陶瓷和功能陶瓷两大类。 结构陶瓷具有机械功能、热功能和部分化学功能，如高温结构陶瓷等，高温结构陶瓷主要有高温氧化物(如氧化铝陶瓷)和高温非氧化物(如氮化硅陶瓷)两大类。 功能陶瓷具有光、电、磁、化学和生物等方面的特殊功能，如压电陶瓷等，压电陶瓷主要成分是钛酸钡和钛酸铅。 一、铁及其化合物的相互转化 1．“铁三角”中的转化关系 (1)Fe只具有还原性。可被弱氧化剂（H＋、S等）和Fe3＋氧化成Fe2＋，被强氧化剂（Cl2等）氧化成Fe3＋。举例：Fe＋2H＋===Fe2＋H2↑；2Fe＋3Cl22FeCl3。 (2)Fe2＋既有氧化性又有还原性。可被强氧化剂[Cl2、KMnO4（H＋）、空气中的O2、H2O2等]氧化为Fe3＋；可被还原剂（CO、C等）还原为Fe。举例： 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O； FeO＋COFe＋CO2。 (3)Fe3＋具有氧化性，可被弱还原剂（Cu等）和Fe还原为Fe2＋，被强还原剂（Al、Zn、CO等）还原为Fe。举例：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。 2．涉及铁元素的物质的净化 主要物质 杂质 除杂方法 Fe2＋ Fe3＋ 加过量Fe粉后过滤 FeCl3 FeCl2 加适量氯水或H2O2溶液 Fe2＋ Cu2＋ 加过量Fe粉后过滤 Fe Al 加过量强碱溶液后过滤 二、Fe2＋、Fe3＋的检验方法 1．Fe2＋与Fe3＋的检验 Fe2＋ Fe3＋ 溶液的颜色 浅绿色 棕黄色 加碱 白色沉淀→灰绿色沉淀→红褐色沉淀 Fe2＋＋2OH－===Fe（OH）2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 红褐色沉淀 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 加KSCN溶液 无明显现象 溶液变血红色 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 其他 借助Fe3＋的检验方法 Fe2＋无现象血红色 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3（血红色） 2．含有Fe3＋的溶液中Fe2＋的检验 加入KSCN溶液，溶液变红色，另取溶液（于洁净试管中）滴加酸性KMnO4溶液，溶液褪色，则含有Fe2＋，溶液不褪色，则无Fe2＋。 注意：(1)Fe3＋呈棕黄色，Fe2＋呈浅绿色，可作为推断题的突破口，但一般不用于离子的检验。 (2)Fe3＋与SCN－作用后的“溶液”显红色，不生成沉淀。 3．检验Fe2＋的注意事项 (1)试剂加入的先后顺序，防止Fe2＋被氧化成Fe3＋而干扰检验。 待测液不变色血红色 (2)防止加入强氧化性的物质将Fe2＋氧化成Fe3＋，如酸性的NO、酸性的MnO、H2O2等。 (3)若溶液中同时含有Fe3＋、Fe2＋，检验Fe2＋时不能采用硫氰化物法、加碱法等，因为Fe3＋对Fe2＋的检验造成干扰，通常向溶液中滴加适量酸性高锰酸钾溶液，溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。 注意：Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与足量HI反应时，发生氧化还原反应，Fe3＋被I－还原生成Fe2＋。 三、Fe(OH)2制备中反应条件的控制 1．制备原理 (1)制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。 (2)成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的、隔绝空气的体系中。 2．常用方法 (1)有机层隔离法 ①反应在试管底部进行。 ②加隔氧剂，如加入汽油、苯等比水轻的有机溶剂[如图，由于苯的液封作用，可防止生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀]。 (2)还原性气体保护法 该方法是先在装置Ⅰ中产生FeSO4溶液，并利用产生的H2排尽整个装置中的空气，待检验H2的纯度后，再关闭止水夹K，利用产生的H2把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液进行反应。 3．制备Fe(OH)2时的注意事项 (1)Fe2＋极易被氧化，所以FeSO4溶液要现配现用。 (2)为了防止Fe(OH)2被氧化，配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要煮沸，尽可能除去O2。 (3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气，可将吸有NaOH溶液的长胶头滴管伸入FeSO4溶液的液面下，再挤出NaOH溶液。 (4)为防止Fe(OH)2被氧化，还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水且不溶于水的有机溶剂，以隔绝空气。 基础巩固 1．中华民族有着光辉灿烂的发明史，下列发明创造不涉及化学反应的是(　　) A．用胆矾炼铜 B．用铁矿石炼铁 C．中国古代炼丹术士将丹砂(HgS)炼成三仙丹(HgO) D．活字印刷术印诗成册 答案：D 解析：用胆矾炼铜、用铁矿石炼铁、将丹砂(HgS)炼成三仙丹(HgO)均有新物质生成；活字印刷术是将字刻成字模，然后根据需要排版、涂墨印刷，是物理变化。 2．合金在推动人类文明中起到了重要的作用。下列说法正确的是(　　) A．铝合金是一种纯净物，它比纯铝的硬度大 B．所有合金材料都具有较强的抗腐蚀能力 C．生铁的硬度大于钢的硬度，常用于锻造各种零件 D．改变原料的配比、改变生成合金的条件，可得到有不同性能的合金 答案：D 解析：铝合金是一种混合物，A错误；不锈钢等合金具有较强的抗腐蚀能力，但有些合金的抗腐蚀能力弱，如碳素钢，B错误；生铁硬度大、抗压、性脆，可用于铸造，但不能用于锻造，C错误；合金配比不同其性能不同，D正确。 3．下列我国古代的技术应用中，其工作原理不涉及化学反应的是(　　) A．火药使用 B．粮食酿酒 C．转轮排字 D．铁的冶炼 答案：C 解析：A项，火药爆炸时的化学反应为2KNO3+S+3CK2S+N2↑+3CO2↑；B项，粮食酿酒的过程是淀粉转化为葡萄糖，葡萄糖经发酵转化为酒精，涉及的化学反应有(C6H10O5)n+nH2OnC6H12O6，C6H12O62C2H5OH+2CO2↑；C项，转轮排字不涉及化学反应；D项，铁的冶炼是将铁由化合态转化为游离态，高炉炼铁过程中涉及的化学反应有Fe2O3+3CO2Fe+3CO2等，故选C。 4．绿色化学要求从技术、经济上设计出可行的化学反应，尽可能减少对环境的污染。下列化学反应中，你认为最不符合绿色化学理念的是(　　) A．除去硝酸工业尾气中的氮氧化物：NO2+NO+2NaOH===2NaNO2+H2O B．制硫酸铜：2Cu+O22CuO，CuO+H2SO4(稀)===CuSO4+H2O C．用氨水吸收硫酸厂的尾气：SO2+2NH3·H2O===(NH4)2SO3+H2O D．制硫酸铜：Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O 答案：D 解析：D项，铜与浓硫酸反应生成的二氧化硫会污染空气，不符合绿色化学理念。 5．下列离子方程式书写正确的是(　　) A．铁与FeCl3溶液反应：Fe+Fe3+===2Fe2+ B．Fe与稀盐酸反应：2Fe+6H+===2Fe3++3H2↑ C．FeCl2溶液与Cl2反应：Fe2++Cl2===Fe3++2Cl- D．Fe(OH)3与盐酸反应：Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O 答案：D 解析：A中电荷不守恒，应为Fe+2Fe3+===3Fe2+；B中违反反应事实，应为Fe+2H+===Fe2++H2↑；C中电荷不守恒，应为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。 6．常温下在溶液中可发生以下反应：①2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-　②2Br-+Cl2===Br2+2Cl-　③2Fe3++2I- ===2Fe2++I2。下列说法正确的是(　　) A．铁元素在反应①中被还原，在③中被氧化 B．反应②中当有1 mol Cl2被氧化时，有2 mol电子转移 C．氧化性强弱顺序：Cl2>I2>Br2>Fe3+ D．还原性强弱顺序：I->Fe2+>Br->Cl- 答案：D 解析：铁元素在反应①中化合价升高，被氧化，在③中化合价降低，被还原，A项错误；反应②中当有1molCl2被还原时，有2mol电子转移，B项错误；根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知氧化性强弱顺序为Cl2>Br2>Fe3+>I2，C项错误；根据氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的还原性可知还原性强弱顺序为I->Fe2+>Br->Cl-，D项正确。 7．为了验证Fe3+的性质，某化学兴趣小组设计了下图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是(　　) A．②⑤ B．①③ C．③④ D．①②③④⑤ 答案：C 解析：③不反应，实验方案及现象均错；④检验的是Cl-，与Fe3+的性质无关。 8．茶叶中铁元素的检验可经四步完成，下列步骤中实验用品选用不正确的是(　　) A．将茶叶灼烧灰化，选用①、②和⑨ B．用浓硝酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释，选用④、⑥和⑦ C．过滤得到滤液，选用④、⑤和⑦ D．检验滤液中的Fe3+，选用③、⑧和⑩ 答案：B 解析：灼烧茶叶需用到的仪器有坩埚、泥三角、酒精灯等，A正确；溶解茶叶灰的过程中会用到烧杯、玻璃棒等仪器，容量瓶是配制一定体积、一定物质的量浓度的溶液的主要仪器，B错误；过滤需用到的仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒等，C正确；检验Fe3+可用KSCN溶液，用到的仪器有胶头滴管和试管，D正确。 9．放在手心就能熔化的稀有金属镓，其沸点为2 403 ℃，更奇妙的是镓熔化后在-120 ℃ 仍不易凝固；在常温下几乎不与氧气和水反应，但能溶于强酸和强碱；与其他金属熔合可改善合金性能；与硫、硒等非金属化合可生成优质的半导体材料。下列有关镓的性质和用途的叙述错误的是 (　　) A．镓的熔点高 B．镓的性质与铝类似 C．镓能够与盐酸反应生成气体 D．镓可与多种金属形成合金 答案：A 解析：由题给信息可知，镓的熔点很低但沸点很高，镓易与其他金属熔合形成合金；镓与铝位于同一主族，原子最外层电子数目相同，其化学性质相似。 10．实验室有一瓶购置时间较长的绿矾(FeSO4·7H2O)，老师将其交给化学研究小组某同学检验药品是否有变质现象，这位同学取绿矾做了简单的检验，得出的结论是：已经开始氧化。该同学所用的试剂和判断依据是 (　　) 选项 A B C D 试剂 氯水 氢氧化钠溶液 铁屑 KSCN溶液 现象 出现黄褐色 先生成白色沉淀，最后转化成红褐色沉淀 绿色加深 有较浅的血红色 答案：D 解析：FeSO4·7H2O如果变质，应该有Fe3+生成，遇KSCN溶液，显血红色。 提升专练 1．利用Fe(NO3)3溶液可清洗附着在试管内壁的银。某同学欲从洗银废液中回收金属银并重新获得Fe(NO3)3溶液，设计了如图路线。下列说法错误的是(　　) A．Fe(NO3)3溶液洗银的离子方程式为Fe3++3AgFe+3Ag+ B．溶液2加入KSCN溶液观察不到红色 C．该路线Ⅲ中的H2O2溶液不可用Cl2代替 D．固体是铁和银的混合物 答案：A 解析：洗银废液(Fe3+、Fe2+、Ag+、NO)中加入Fe粉，Fe3+、Ag+与Fe反应生成Fe2+、Ag，过滤，滤渣中含有Fe和Ag，加稀盐酸，Fe溶解生成亚铁离子，过滤得到银单质，滤液只含有亚铁离子，加H2O2溶液，亚铁离子被氧化为铁离子。A项，涉及的离子方程式为Fe3++Ag===Fe2++Ag+，错误；B项，固体含有Fe、Ag，加入稀盐酸，生成溶液2含有氯化亚铁，与KSCN不反应，溶液不变红色，正确；C项，如用氯气代替，则生成氯化铁，引入新杂质，正确；D项，试剂1为过量的铁，则得到固体为铁和银的混合物，正确。 2．明代宋应星著的《天工开物》中有关于“火法”冶炼锌的工艺记载：“炉甘石十斤，装载入一泥罐内……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红……冷淀，毁罐取出……即倭铅也。”炉甘石的主要成分为碳酸锌，下列说法不正确的是(　　) A．该冶炼锌的反应属于置换反应 B．煤中起作用的主要成分是C C．冶炼Zn的化学方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑ D．“倭铅”是指金属锌和铅的混合物 答案：D 解析：碳酸锌与碳在高温下反应生成锌和一氧化碳，反应的化学方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑，该冶炼锌的反应属于置换反应，A、C正确；反应中C作还原剂，则煤中起作用的主要成分是C，B正确；由题意可知，“倭铅”是指金属锌，D不正确。 3．中科院网报道，纳米Fe3O4晶体材料可以作为核磁共振造影增强剂，用于疾病的诊断和作为药物载体用于疾病的治疗。其制备过程如下，下列叙述合理的是 (　　) A．Fe3O4可以表示为FeO·Fe2O3，属于混合物 B．在反应②中FeCl3·6H2O被环丙胺()还原为FeO(OH) C．纳米四氧化三铁材料为胶体 D．反应③的化学方程式是6FeO(OH)+CO===2Fe3O4+3H2O+CO2 答案：D 解析：Fe3O4属于纯净物，A错误；反应②中FeCl3·6H2O→FeO(OH)时，元素的化合价没有改变，B错误；纳米四氧化三铁材料是纯净物，胶体是一种分散系，属于混合物，C错误；反应③是CO还原FeO(OH)，化学方程式为6FeO(OH)+CO===2Fe3O4+3H2O+CO2，D正确。 4．(1)某化学兴趣小组利用下列试剂，铁粉、锌粉、0.1 mol·L-1 FeCl3溶液、0.1 mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水，探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性，并利用实验结论解决一些问题。 ①用所给试剂写出体现Fe2+还原性的反应的化学方程式： 　　　　　　　　　。  ②设计实验方案，完成下列表格。 探究内容 实验方案 实验现象 探究Fe3+具有氧化性 取少量0.1 mol·L-1 FeCl3溶液，往溶液中加入足量铁粉，再加入少量KSCN溶液 加入铁粉后，溶液颜色变为　　　　。加入KSCN溶液后，溶液　　　　  ③该兴趣小组为说明“Fe2+具有氧化性”，提出了向FeCl2溶液中加入锌粉、观察实验现象的方案，该反应的离子方程式为 　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)某反应中反应物与生成物有Fe3+、Mn2+、H+、Mn、H2O和一种未知离子X，已知Mn在反应中得到电子，则X离子是　　　　，该反应的离子方程式是　 　　　　　　　　　。  答案：(1)①2FeCl2+Cl2===2FeCl3　②浅绿色　不变色　③Fe2++Zn===Zn2++Fe (2)Fe2+　MnO+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O 解析：(1)①在反应中Fe2+作还原剂，体现其还原性，因此应选择氧化剂，所以选用新制氯水，反应为2FeCl2+Cl2===2FeCl3。②向FeCl3溶液中加入铁粉，发生的反应为2Fe3++Fe===3Fe2+，所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2的溶液中滴加KSCN溶液不变红色。③向FeCl2的溶液中加入锌粉，离子反应为Zn+Fe2+===Fe+Zn2+。(2)已知MnO得电子，故MnO是氧化剂，Mn2+为还原产物，则题目提供的Fe3+是氧化产物，故还原剂为Fe2+。即X为Fe2+。该反应中反应物为MnO、Fe2+和H+，生成物为Mn2+、Fe3+和H2O，n(MnO)∶n(Fe2+)=1∶5。 5．工业上可采用多种方法炼铜。 (1)在地下利用爆破粉碎孔雀石[Cu2(OH)2CO3]，再注入稀硫酸原地浸取，将浸取液抽到地表，加入铁屑制得铜。则该方法中冶炼铜的有关化学方程式为 ①　　　　　　　　　　　　　　　　　；  ②　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)利用一氧化碳还原赤铜矿(Cu2O)冶炼铜。实验室可用如图所示装置进行实验，当硬质玻璃管中的反应结束时，应进行的实验操作是　　　　　　　　　　　，这样做的目的是　　　　　　　　　　　　。  (3)利用辉铜矿(Cu2S)冶炼铜的原理如下： Ⅰ.取一定质量的Cu2S在空气中高温焙烧，完全反应后生成一种铜的氧化物和二氧化硫； Ⅱ.再取上述一半质量的Cu2S，与Ⅰ中生成的铜的氧化物混合均匀，隔绝空气高温煅烧，恰好完全反应，生成铜和二氧化硫。结合质量守恒定律，推断这种铜的氧化物的化学式为　　　　　　　　。  答案：(1)①Cu2(OH)2CO3+2H2SO4===2CuSO4+3H2O+CO2↑ ②CuSO4+Fe===Cu+FeSO4 (2)先停止加热，继续通一氧化碳　防止新生成的铜被再次氧化 (3)Cu2O 解析：(1)Cu2(OH)2CO3与稀硫酸反应生成CuSO4、CO2和H2O，化学方程式为Cu2(OH)2CO3+2H2SO4===2CuSO4+3H2O+CO2↑；加入铁屑后，铁与硫酸铜发生置换反应生成铜和硫酸亚铁，化学方程式为CuSO4+Fe===Cu+FeSO4。 (2)反应结束时，先停止加热，继续通一氧化碳，直至试管冷却，防止新生成的铜被再次氧化。 (3)设n(Cu2S)=1mol，反应生成的铜的氧化物为CuxOy。由题意和Cu原子守恒可知，Cu2S→CuxOy，Cu2S+CuxOy3Cu+SO2，由O原子守恒，=1，则x∶y=2∶1，即该铜的氧化物为Cu2O。 6．硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下： 回答下列问题： (1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是　　　　　　　　　。  (2)步骤②需要加热的目的是　　　　　　， 温度保持80~95 ℃，采用的合适加热方式是　　　　。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为　　　　(填字母)  (3)步骤③中选用足量的H2O2溶液，理由是　　　　　　　　　　　　　　。  (4)步骤⑤的具体实验操作有　　　　　　　　　　　　，经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。  (5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水，失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为　　　　　　　　　　　　　。  答案：(1)碱煮水洗 (2)加快反应　热水浴　C (3)将Fe2+全部氧化为Fe3+ (4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤) (5)NH4Fe(SO4)2·12H2O 解析：(1)油污在热的碱性条件下易水解，故去除废铁屑表面的油污的方法是碱煮水洗。(2)适当加热可增大反应速率。加热温度为80~95℃，低于100℃，可用热水浴加热。铁屑中含有少量硫化物，与H2SO4反应生成H2S气体，H2S易与NaOH溶液反应，为防倒吸，C装置适合。(3)足量的H2O2溶液可充分将Fe2+氧化为Fe3+，且不会引入新的杂质。(4)在过程④后溶液中存在大量的Fe3+、NH、SO，从溶液中提取晶体的操作有蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。(5)设硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]晶体的物质的量为1mol，失去水的物质的量为1.5mol，由此可知×100%=5.6%，解得x=12，故硫酸铁铵晶体的化学式为NH4Fe(SO4)2·12H2O。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 $$