题目内容
【题目】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______(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_____(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：_________，2CuO+C
2Cu+CO2↑．
②铁、铜矿石有赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、黄铁矿(FeS2)、黄铜矿(CuFeS2)等．CuFeS2为二硫化亚铁铜，其中S元素的化合价为______．
(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______________．
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________________________________．
(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：4CuFeS2+17O2+2H2SO4
4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O．
向上述反应后的溶液中加入Fe粉，得到FeSO4溶液和Cu．
①发生主要反应的化学方程式：Fe+Fe2(SO4)3=3FeSO4，________________________．
②FeSO4溶液经蒸发浓缩、___________、过滤等操作得到FeSO47H2O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Fe2O3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CuSO4、Fe2(SO4)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________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Fe2O3．
②在1400℃时，CuO分解为Cu2O和O2，Fe2O3分解为复杂的铁的氧化物和O2．
(1)装配好实验装置后，先要________________．
(2)停止加热后仍需继续通N2，可防止倒吸和______________________________．
(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)%=________；ω(Fe)%=__________．
②复杂的铁的氧化物化学式为__________．
【答案】 C AC Cu2(OH)2CO3
H2O+CO2↑+2CuO ﹣2 Fe3O4+4CO
3Fe+4CO2 冶炼过程中会产生有毒气体二氧化硫，污染环境 Fe+CuSO4=Cu+FeSO4 降温结晶 NaOH 检查装置的气密性 使生成的气体全部被B和C装置吸收 25.60% 26.88% Fe4O5
【解析】（一）（1）青铜是合金，属于金属材料；丝绸属于天然材料；陶瓷属于无机非金属材料；（2）铜的活动性弱，且深埋于地下隔绝了空气，所以青铜器不易生锈；（二）①碱式碳酸铜受热分解生成氧化铜、二氧化碳和水，反应的化学方程式为：Cu2(OH)2CO3
H2O+CO2↑+2CuO；②CuFeS2为二硫化亚铁铜，其中铜元素显+2价，铁元素显+2价，设硫元素的化合价为x，则（+2）+（+2）+2x=0，x=-2；(1)工业上用CO和磁铁矿炼铁，主要是利用CO的还原性，在高温下和氧化铁反应生成铁和二氧化碳，反应的化学方程式为Fe3O4+4CO
3Fe+4CO2；②黄铁矿、黄铜矿含铁量低，含有对环境有害的元素硫，并且在冶炼过程中会产生有毒气体二氧化硫，污染环境，因此黄铁矿、黄铜矿不宜炼铁；(2)①加入的铁粉能与硫酸铜反应生成铜和硫酸亚铁，反应的化学方程式： Fe+CuSO4=Cu+FeSO4；②FeSO4溶液经蒸发浓缩、降温结晶、过滤等操作得到FeSO47H2O晶体；（三）(1)可以向上层清液中滴加氢氧化钠溶液，若产生沉淀则氢氧化钠的量不足，若没有沉淀产生则氢氧化钠已经过量；【资料】(1)对于有气体生成的反应，在实验前，一定要检查装置的气密性； (2)为了使得生成水蒸气、氧气被完全吸收，所以停止加热后仍需继续通N2，使生成的气体全部被B和C装置吸收；(3)①设其中铜元素的质量为x．氢氧化铜受热会分解为氧化铜和水，方程式为Cu（OH）2 
CuO+H2O，从室温加热到100℃时，装置B中增重的质量为氢氧化铜分解生成水的质量位x；由题干信息可知，经过一系列化学反应时，物质的关系是：
Cu～CuFeS2～CuSO4～Cu（OH）2～H2O
64 18
x （201.80-200.00）g
x=6.4g，
则此黄铜矿中铜元素的质量分数：ω（Cu）%=
×100%＝25.60%；
设其中铁元素的质量为y，氢氧化铁受热会分解为氧化铁和水，方程式为2Fe（OH）3 
Fe2O3+3H2O，从100℃加热到550℃时，装置B中增重的质量为氢氧化铁分解生成水的质量；由题干信息可知，经过一系列化学反应时，物质的关系是：
2Fe～2CuFeS2～Fe2（SO4）3～Fe（OH）3～3H2O
112 54
y （205.04-201.80）g
y=6.72g
则此黄铜矿中铁元素的质量分数：ω（Fe）%=
×100%＝26.88%；
②氧化铜受热分解的方程式为：4CuO
Cu2O+O2↑
设氧化铜分解生成氧气的质量为z，则
4Cu～4CuO～2Cu2O～O
256 32
6.4g z
z=0.8g，
因为装置C增重的质量为氧化铜、氧化铁分解产生氧气的总质量，所以氧化铁分解生成氧气的质量为：（101.28g-100.00g-0.8g）=0.48g；氧化铁的质量为：6.72g÷112160×100%=9.6g；
生成的复杂铁的氧化物中含氧元素的质量为：9.6g-0.48g-6.72g=2.4g；
复杂的铁的氧化物中铁原子与氧原子的个数比为：6.72g56：2.4g16=4：5；
则复杂的铁的氧化物化学式为：Fe4O5。
