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第14講 鐵、銅及其化合物 金屬的冶煉
考點
考綱內(nèi)容
高考示例
預(yù)測熱度
鐵及其化合物的性質(zhì)
1.了解鐵的主要性質(zhì)及其應(yīng)用
2.了解鐵的重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用
2017課標(biāo)Ⅰ,27,14分
2016課標(biāo)Ⅱ,28,15分
2015課標(biāo)Ⅰ,27,14分
★★☆
銅及其化合物的性質(zhì)
金屬的冶煉
1.了解銅的主要性質(zhì)及其應(yīng)用
2.了解銅的重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用
3.了解金屬的冶煉方法與金屬活動性之間的關(guān)系
2016四川理綜,9,13分
★★☆
考綱解讀
分析解讀 Fe、Cu及其化合物的性質(zhì)是高考熱點之一,鐵鹽(Fe3+)、亞鐵鹽(Fe2+)的性質(zhì)是考查的重點。試題往往結(jié)合金屬的冶煉、廢舊金屬資源的回收利用、鐵或銅及其重要化合物性質(zhì)實驗探究等命題情景綜合考查基本概念、基本理論、化學(xué)反應(yīng)原理等多個考點,對能力要求較高。
命題分析
答案 (1)100 ℃、2 h,90 ℃、5 h (2)FeTiO3+4H++4Cl- Fe2++TiOCl42-+2H2O
(3)低于40 ℃,TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率隨溫度升高而增加;超過40 ℃,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2xH2O轉(zhuǎn)化反應(yīng)速率下降 (4)4 (5)Fe3+恰好沉淀完全時,c(PO43-)=1.310-221.010-5 molL-1=1.310-17molL-1,c3(Mg2+)c2(PO43-)值為0.013(1.310-17)2=1.710-40
K2>K3 bd 調(diào)節(jié)溶液的pH
(4)18~20
7.(2016浙江理綜,7,6分)下列說法不正確的是( )
A.儲熱材料是一類重要的能量存儲物質(zhì),單位質(zhì)量的儲熱材料在發(fā)生熔融或結(jié)晶時會吸收或釋放較大的熱量
B.Ge(32號元素)的單晶可以作為光電轉(zhuǎn)換材料用于太陽能電池
C.Ba2+濃度較高時危害健康,但BaSO4可服入體內(nèi),作為造影劑用于X-射線檢查腸胃道疾病
D.納米鐵粉可以高效地去除被污染水體中的Pb2+、Cu2+、Cd2+、Hg2+等重金屬離子,其本質(zhì)是納米鐵粉對重金屬離子較強的物理吸附
答案 D
8.(2014北京理綜,7,6分)下列金屬中,表面自然形成的氧化層能保護內(nèi)層金屬不被空氣氧化的是( )
A.K B.Na C.Fe D.Al
答案 D
9.(2014重慶理綜,4,6分)茶葉中鐵元素的檢驗可經(jīng)以下四個步驟完成,各步驟中選用的實驗用品不能都用到的是( )
A.將茶葉灼燒灰化,選用①、②和⑨
B.用濃硝酸溶解茶葉灰并加蒸餾水稀釋,選用④、⑥和⑦
C.過濾得到濾液,選用④、⑤和⑦
D.檢驗濾液中的Fe3+,選用③、⑧和⑩
答案 B
10.(2013天津理綜,9,18分)FeCl3在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)流程制備無水FeCl3,再用副產(chǎn)品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
Ⅰ.經(jīng)查閱資料得知:無水FeCl3在空氣中易潮解,加熱易升華。他們設(shè)計了制備無水FeCl3的實驗方案,裝置示意圖(加熱及夾持裝置略去)及操作步驟如下:
①檢驗裝置的氣密性;
②通入干燥的Cl2,趕盡裝置中的空氣;
③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應(yīng)完成;
④……
⑤體系冷卻后,停止通入Cl2,并用干燥的N2趕盡Cl2,將收集器密封。
請回答下列問題:
(1)裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
(2)第③步加熱后,生成的煙狀FeCl3大部分進入收集器,少量沉積在反應(yīng)管A右端。要使沉積的FeCl3進入收集器,第④步操作是 。
(3)操作步驟中,為防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步驟序號) 。
(4)裝置B中冷水浴的作用為 ;裝置C的名稱為 ;裝置D中FeCl2全部反應(yīng)后,因失去吸收Cl2的作用而失效,寫出檢驗FeCl2是否失效的試劑: 。
(5)在虛線框中畫出尾氣吸收裝置E并注明試劑。
Ⅱ.該組同學(xué)用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl3溶液吸收H2S,得到單質(zhì)硫;過濾后,再以石墨為電極,在一定條件下電解濾液。
(6)FeCl3與H2S反應(yīng)的離子方程式為 。
(7)電解池中H+在陰極放電產(chǎn)生H2,陽極的電極反應(yīng)式為 。
(8)綜合分析實驗Ⅱ的兩個反應(yīng),可知該實驗有兩個顯著優(yōu)點:
①H2S的原子利用率為100%;② 。
答案 (共18分)(1)2Fe+3Cl2 2FeCl3
(2)在沉積的FeCl3固體下方加熱
(3)②⑤
(4)冷卻,使FeCl3沉積,便于收集產(chǎn)品 干燥管
K3[Fe(CN)6]溶液
(5)
(6)2Fe3++H2S 2Fe2++S↓+2H+
(7)Fe2+-e- Fe3+
(8)FeCl3得到循環(huán)利用
11.(2014福建理綜,24,15分)鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切。
(1)右圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。
①該電化腐蝕稱為 。
②圖中A、B、C、D四個區(qū)域,生成鐵銹最多的是 (填字母)。
(2)用廢鐵皮制取鐵紅(Fe2O3)的部分流程示意圖如下:
①步驟Ⅰ若溫度過高,將導(dǎo)致硝酸分解。硝酸分解的化學(xué)方程式為 。
②步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng):4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O 2Fe2O3nH2O+8HNO3,反應(yīng)產(chǎn)生的HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe(NO3)2,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
③上述生產(chǎn)流程中,能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”思想的是 (任寫一項)。
(3)已知t ℃時,反應(yīng)FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)的平衡常數(shù)K=0.25。
①t ℃時,反應(yīng)達(dá)到平衡時n(CO)∶n(CO2)= 。
②若在1 L密閉容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入x mol CO,t ℃時反應(yīng)達(dá)到平衡。此時FeO(s)轉(zhuǎn)化率為50%,則x= 。
答案 (1)①吸氧腐蝕 ②B
(2)①4HNO3 4NO2↑+O2↑+2H2O
②4Fe+10HNO3 4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O
③氮氧化物排放少(或其他合理答案)
(3)①4∶1?、?.05
12.(2013浙江理綜,28,14分)利用廢舊鍍鋅鐵皮可制備磁性Fe3O4膠體粒子及副產(chǎn)物ZnO。制備流程圖如下:
已知:Zn及其化合物的性質(zhì)與Al及其化合物的性質(zhì)相似。請回答下列問題:
(1)用NaOH溶液處理廢舊鍍鋅鐵皮的作用有 。
A.去除油污 B.溶解鍍鋅層
C.去除鐵銹 D.鈍化
(2)調(diào)節(jié)溶液A的pH可產(chǎn)生Zn(OH)2沉淀,為制得ZnO,后續(xù)操作步驟是 。
(3)由溶液B制得Fe3O4膠體粒子的過程中,須持續(xù)通入N2,其原因是 。
(4)Fe3O4膠體粒子能否用減壓過濾法實現(xiàn)固液分離? (填“能”或“不能”),理由是 。
(5)用重鉻酸鉀法(一種氧化還原滴定法)可測定產(chǎn)物Fe3O4中的二價鐵含量。若需配制濃度為0.010 00 molL-1的K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液250 mL,應(yīng)準(zhǔn)確稱取 g K2Cr2O7(保留4位有效數(shù)字,已知MK2Cr2O7=294.0 gmol-1)。配制該標(biāo)準(zhǔn)溶液時,下列儀器中不必要用到的有 (用編號表示)。
①電子天平 ②燒杯?、哿客病、懿ＡО簟、萑萘科俊、弈z頭滴管 ⑦移液管
(6)滴定操作中,如果滴定前裝有K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液的滴定管尖嘴部分有氣泡,而滴定結(jié)束后氣泡消失,則測定結(jié)果將 (填“偏大”“偏小”或“不變”)。
答案 (共14分)(1)A、B
(2)抽濾、洗滌、灼燒
(3)N2氣氛下,防止Fe2+被氧化
(4)不能 膠體粒子太小,抽濾時容易透過濾紙
(5)0.735 0?、邰摺?6)偏大
考點二 銅及其化合物的性質(zhì) 金屬的冶煉
1.(2015課標(biāo)Ⅰ,10,6分)下列實驗中,對應(yīng)的現(xiàn)象以及結(jié)論都正確且兩者具有因果關(guān)系的是( )
選項
實驗
現(xiàn)象
結(jié)論
A.
將稀硝酸加入過量鐵粉中,充分反應(yīng)后滴加KSCN溶液
有氣體生成,溶液呈血紅色
稀硝酸將Fe氧化為Fe3+
B.
將銅粉加入1.0 molL-1
Fe2(SO4)3溶液中
溶液變藍(lán)、有黑色固體出現(xiàn)
金屬鐵比銅活潑
C.
用坩堝鉗夾住一小塊用砂紙仔細(xì)打磨過的鋁箔在酒精燈上加熱
熔化后的液態(tài)鋁滴落下來
金屬鋁的熔點較低
D.
將0.1 molL-1 MgSO4溶液滴入NaOH溶液至不再有沉淀產(chǎn)生,再滴加0.1 molL-1 CuSO4溶液
先有白色沉淀生成,后變?yōu)闇\藍(lán)色沉淀
Cu(OH)2的溶度積比Mg(OH)2的小
答案 D
2.(2014課標(biāo)Ⅱ,9,6分)下列反應(yīng)中,反應(yīng)后固體物質(zhì)增重的是( )
A.氫氣通過灼熱的CuO粉末
B.二氧化碳通過Na2O2粉末
C.鋁與Fe2O3發(fā)生鋁熱反應(yīng)
D.將鋅粒投入Cu(NO3)2溶液
答案 B
3.(2016四川理綜,9,13分)CuCl廣泛應(yīng)用于化工和印染等行業(yè)。某研究性學(xué)習(xí)小組擬熱分解CuCl22H2O制備CuCl,并進行相關(guān)探究。
【資料查閱】
【實驗探究】 該小組用下圖所示裝置進行實驗(夾持儀器略)。
請回答下列問題:
(1)儀器X的名稱是 。
(2)實驗操作的先后順序是a→ →e(填操作的編號)。
a.檢查裝置的氣密性后加入藥品
b.熄滅酒精燈,冷卻
c.在“氣體入口”處通入干燥HCl
d.點燃酒精燈,加熱
e.停止通入HCl,然后通入N2
(3)在實驗過程中,觀察到B中物質(zhì)由白色變?yōu)樗{(lán)色,C中試紙的顏色變化是 。
(4)裝置D中發(fā)生的氧化還原反應(yīng)的離子方程式是 。
【探究反思】
(5)反應(yīng)結(jié)束后,取出CuCl產(chǎn)品進行實驗,發(fā)現(xiàn)其中含有少量的CuCl2或CuO雜質(zhì)。根據(jù)資料信息分析:
①若雜質(zhì)是CuCl2,則產(chǎn)生的原因是 。
②若雜質(zhì)是CuO,則產(chǎn)生的原因是 。
答案 (1)干燥管 (2)cdb (3)先變紅,后褪色 (4)Cl2+2OH- ClO-+Cl-+H2O (5)①加熱時間不足或溫度偏低?、谕ㄈ際Cl的量不足
4.(2014江蘇單科,7,2分)下列指定反應(yīng)的離子方程式正確的是 ( )
A.Cu溶于稀HNO3:Cu+2H++NO3- Cu2++NO2↑+H2O
B.(NH4)2Fe(SO4)2溶液與過量NaOH溶液反應(yīng)制Fe(OH)2:Fe2++2OH- Fe(OH)2↓
C.用CH3COOH溶解CaCO3:CaCO3+2H+ Ca2++H2O+CO2↑
D.向NaAlO2溶液中通入過量CO2制Al(OH)3:CO2+AlO2-+2H2O Al(OH)3↓+HCO3-
答案 D
5.(2013四川理綜,7,6分)1.52 g銅鎂合金完全溶解于50 mL密度為1.40 g/mL、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63%的濃硝酸中,得到NO2和N2O4的混合氣體1 120 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況),向反應(yīng)后的溶液中加入1.0 mol/L NaOH溶液,當(dāng)金屬離子全部沉淀時,得到2.54 g沉淀。下列說法不正確的是( )
A.該合金中銅與鎂的物質(zhì)的量之比是2∶1
B.該濃硝酸中HNO3的物質(zhì)的量濃度是14.0 mol/L
C.NO2和N2O4的混合氣體中,NO2的體積分?jǐn)?shù)是80%
D.得到2.54 g沉淀時,加入NaOH溶液的體積是600 mL
答案 D
6.(2015天津理綜,9,18分)廢舊印刷電路板是一種電子廢棄物,其中銅的含量達(dá)到礦石中的幾十倍。濕法技術(shù)是將粉碎的印刷電路板經(jīng)溶解、萃取、電解等操作得到純銅等產(chǎn)品。某化學(xué)小組模擬該方法回收銅和制取膽礬,流程簡圖如下:
回答下列問題:
(1)反應(yīng)Ⅰ是將Cu轉(zhuǎn)化為Cu(NH3)42+,反應(yīng)中H2O2的作用是 。
寫出操作①的名稱: 。
(2)反應(yīng)Ⅱ是銅氨溶液中的Cu(NH3)42+與有機物RH反應(yīng),寫出該反應(yīng)的離子方程式: 。操作②用到的主要儀器名稱為 ,其目的是(填序號) 。
a.富集銅元素
b.使銅元素與水溶液中的物質(zhì)分離
c.增加Cu2+在水中的溶解度
(3)反應(yīng)Ⅲ是有機溶液中的CuR2與稀硫酸反應(yīng)生成CuSO4和 。若操作③使用右圖裝置,圖中存在的錯誤是 。
(4)操作④以石墨作電極電解CuSO4溶液。陰極析出銅,陽極產(chǎn)物是 。操作⑤由硫酸銅溶液制膽礬的主要步驟是 。
(5)流程中有三處實現(xiàn)了試劑的循環(huán)使用,已用虛線標(biāo)出兩處,第三處的試劑是 。循環(huán)使用的NH4Cl在反應(yīng)Ⅰ中的主要作用是 。
答案 (18分)(1)作氧化劑 過濾
(2)Cu(NH3)42++2RH 2NH4++2NH3+CuR2 分液漏斗 ab
(3)RH 分液漏斗尖端未緊靠燒杯內(nèi)壁、液體過多
(4)O2、H2SO4 加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾
(5)H2SO4 防止由于溶液中c(OH-)過高,生成Cu(OH)2沉淀
7.(2013山東理綜,28,12分)金屬冶煉與處理常涉及氧化還原反應(yīng)。
(1)由下列物質(zhì)冶煉相應(yīng)金屬時采用電解法的是 。
a.Fe2O3 b.NaCl c.Cu2S d.Al2O3
(2)輝銅礦(Cu2S)可發(fā)生反應(yīng):2Cu2S+2H2SO4+5O2 4CuSO4+2H2O,該反應(yīng)的還原劑是 。當(dāng)1 mol O2發(fā)生反應(yīng)時,還原劑所失電子的物質(zhì)的量為 mol。向CuSO4溶液中加入鎂條時有氣體生成,該氣體是 。
(3)下圖為電解精煉銀的示意圖, (填“a”或“b”)極為含有雜質(zhì)的粗銀,若b極有少量紅棕色氣體產(chǎn)生,則生成該氣體的電極反應(yīng)式為 。
(4)為處理銀器表面的黑斑(Ag2S),將銀器浸于鋁質(zhì)容器里的食鹽水中并與鋁接觸,Ag2S轉(zhuǎn)化為Ag,食鹽水的作用是 。
答案 (1)b、d
(2)Cu2S 4 H2
(3)a 2H++NO3-+e- NO2↑+H2O
(4)做電解質(zhì)溶液(或?qū)щ?
8.(2013重慶理綜,8,14分)合金是建造航空母艦的主體材料。
(1)航母升降機可由鋁合金制造。
①鋁元素在周期表中的位置為 。工業(yè)煉鋁的原料由鋁土礦提取而得,提取過程中通入的氣體為 。
②Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液處理Al2O3膜,其化學(xué)方程式為 。
焊接過程中使用的保護氣為 (填化學(xué)式)。
(2)航母艦體材料為合金鋼。
①艦體在海水中發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要為 。
②航母用鋼可由低硅生鐵冶煉而成,則在煉鐵過程中為降低硅含量需加入的物質(zhì)為 。
(3)航母螺旋槳主要用銅合金制造。
①80.0 g Cu-Al合金用酸完全溶解后,加入過量氨水,過濾得白色沉淀39.0 g,則合金中Cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。
②為分析某銅合金的成分,用酸將其完全溶解后,用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH,當(dāng)pH=3.4時開始出現(xiàn)沉淀。分別在pH為7.0、8.0時過濾沉淀。結(jié)合下圖信息推斷該合金中除銅外一定含有 。
答案 (14分)(1)①第三周期第ⅢA族 CO2
②Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2O Ar(其他合理答案均可得分)
(2)①吸氧腐蝕 ②CaCO3或CaO
(3)①83.1%?、贏l、Ni
模擬演練
夯實基礎(chǔ)
考點一 鐵及其化合物的性質(zhì)
1.[2018河北“名校聯(lián)盟”質(zhì)監(jiān)(一),23]常溫下,某溶液X中含有Fe3+、SO42-、Cu2+、Na+、CO32-、Al3+中的幾種離子。取少量溶液X滴加KSCN溶液,溶液變紅;另取少量溶液X滴加NaOH溶液至pH=4后過濾,向濾液中繼續(xù)滴加NaOH溶液至過量時又得到沉淀W和溶液Y?？赡苡玫降臄?shù)據(jù)如下表所示。下列說法正確的是( )
沉淀物
Fe(OH)3
Cu(OH)2
Al(OH)3
開始沉淀的pH
1.9
4.7
3.4
沉淀完全的pH
3.2
6.7
4.7
A.該溫度下Ksp[Fe(OH)3]=110-14.6
B.W主要含有Cu(OH)2和Al(OH)3
C.溶液X中一定含有Cu2+、Fe3+和SO42-
D.取溶液Y進行焰色反應(yīng),可判斷溶液X中是否含有Na+
答案 C
2.(2017吉林通化一檢,1)據(jù)報道“目前世界上近20億人患有缺鐵性貧血”,這里的“鐵”是指( )
A.鐵單質(zhì) B.鐵元素
C.四氧化三鐵 D.三氧化二鐵
答案 B
3.(2017廣東五校協(xié)作體聯(lián)考,10)下列有關(guān)實驗裝置進行的相應(yīng)實驗,能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖? )
A.用圖①所示裝置制取少量純凈的CO2氣體
B.用圖②所示裝置驗證鎂和鹽酸反應(yīng)的熱效應(yīng)
C.用圖③所示裝置制取并收集干燥純凈的NH3
D.用圖④所示裝置制備Fe(OH)2并能保證較長時間觀察到白色
答案 B
4.(2018廣東珠海摸底,16)工業(yè)以軟錳礦(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3等少量雜質(zhì))為主要原料制備高性能的磁性材料碳酸錳(MnCO3)。其工業(yè)流程如下:
回答下列問題:
(1)為了提高“浸錳”過程中原料的浸出率,可以采取的措施有 (寫一條)。
(2)“浸錳”過程中Fe2O3與SO2反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2O3+SO2+2H+ 2Fe2++SO42-+H2O,該反應(yīng)是經(jīng)歷以下兩步反應(yīng)實現(xiàn)的。寫出ⅱ的離子方程式: 。
ⅰ.Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O
ⅱ.……
(3)“過濾Ⅰ”所得濾液中主要存在的兩種金屬陽離子為 (填離子符號)。
(4)“浸錳”反應(yīng)中往往有副產(chǎn)物MnS2O6生成,溫度對“浸錳”反應(yīng)的影響如圖所示,為減少MnS2O6的生成,“浸錳”的適宜溫度是 。
(5)寫出“氧化”過程中MnO2與SO2反應(yīng)的化學(xué)方程式: 。
(6)濾渣Ⅱ是 。
(7)向“過濾Ⅱ”所得濾液中加入NH4HCO3溶液時溫度不宜太高的原因是 ;加入NH4HCO3溶液后,生成MnCO3沉淀,同時還有氣體生成,寫出反應(yīng)的離子方程式: 。
答案 (1)攪拌、適當(dāng)升高溫度、研磨礦石(任答一條即可)
(2)2Fe3++SO2+2H2O 2Fe2++SO42-+4H+
(3)Mn2+、Fe2+ (4)90 ℃
(5)MnO2+SO2 MnSO4 (6)Fe(OH)3
(7)防止NH4HCO3受熱分解,提高原料利用率 Mn2++2HCO3- MnCO3↓+CO2↑+H2O
5.(2016安徽淮南一模,28)工業(yè)上利用硫鐵礦燒渣(主要成分為Fe2O3、FeO、SiO2)為原料制備高檔顏料——鐵紅(Fe2O3),具體生產(chǎn)流程如下:
試回答下列問題:
(1)硫鐵礦燒渣用稀硫酸酸溶時的不溶物為 (填化學(xué)式)。
(2)實驗室實現(xiàn)“步驟Ⅱ”中分離操作所用的玻璃儀器有 ;步驟Ⅳ中應(yīng)選用 試劑調(diào)節(jié)溶液的pH(填字母編號)。
A.稀硝酸 B.氫氧化鈉溶液
C.高錳酸鉀溶液 D.氨水
(3)檢驗步驟Ⅲ已經(jīng)進行完全的試劑是 。
(4)步驟Ⅴ的反應(yīng)溫度一般需控制在35 ℃以下,其目的是 。
(5)步驟Ⅵ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
(6)欲測定硫鐵礦燒渣中Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù),稱取a g樣品,充分“酸溶”“水溶”后過濾,向濾液中加入足量的H2O2,充分反應(yīng)后加入NaOH溶液至不再產(chǎn)生沉淀,經(jīng)過濾、洗滌、灼燒至固體恒重,冷卻后稱得殘留固體b g。
①寫出加入足量的H2O2發(fā)生反應(yīng)的離子方程式: ;
②測得該樣品中Fe元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 。
答案 (1)SiO2
(2)漏斗、玻璃棒、燒杯 D
(3)KSCN溶液(或其他合理答案)
(4)防止NH4HCO3分解,減少Fe2+的水解
(5)4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2
(6)①2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O?、?b10a100%
考點二 銅及其化合物的性質(zhì) 金屬的冶煉
6.(2018湖北部分重點中學(xué)聯(lián)考,8)下列常見金屬的冶煉原理中不合理的是( )
選項
金屬
冶煉原理
A
Fe
Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3
B
Hg
2HgO 2Hg+O2↑
C
Mg
H2+MgO Mg+H2O
D
Cu
Cu2S+O2 2Cu+SO2
答案 C
7.(2018河北武邑中學(xué)三調(diào),13)下列關(guān)于元素及其化合物的說法正確的是( )
A.將等物質(zhì)的量的①Na、②Na2O、③Na2O2、④NaOH、⑤Na2CO3露置于空氣中,最后質(zhì)量變化由小到大的順序為⑤<④<③<①<②
B.Na、Al、Cu可以分別用電解冶煉法、熱還原法和熱分解法得到
C.將澄清石灰水分別加入Na2CO3和NaHCO3溶液中,前者產(chǎn)生沉淀,后者無明顯現(xiàn)象
D.在反應(yīng)4FeCl2+4Na2O2+6H2O 4Fe(OH)3+O2↑+8NaCl中,作氧化劑的過氧化鈉和作還原劑的過氧化鈉物質(zhì)的量之比為1∶3
答案 A
8.(2017山東省實驗中學(xué)一診,7)下列有關(guān)金屬元素的說法中正確的是( )
A.銅的金屬活潑性比鐵的差,可在海輪外殼上裝若干銅塊以減緩其腐蝕
B.明礬能水解生成Al(OH)3膠體,可用作水的消毒劑
C.FeCl3溶液能與Cu反應(yīng),可用于蝕刻銅質(zhì)印刷電路板
D.氯化鋁是一種電解質(zhì),可用于電解法制鋁
答案 C
9.(2016河北衡水中學(xué)二調(diào),20)C和CuO在一定溫度下反應(yīng),產(chǎn)物有Cu、Cu2O、CO、CO2。若將2.00 g C跟16.0 g CuO混合,隔絕空氣加熱,將生成的氣體全部通過足量的澄清石灰水,反應(yīng)一段時間后共收集到1.12 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況),生成沉淀的質(zhì)量為5.00 g。下列說法錯誤的是( )
A.反應(yīng)后的固體混合物中Cu的質(zhì)量為12.8 g
B.反應(yīng)后的固體混合物中還含有碳
C.反應(yīng)后的固體混合物總質(zhì)量為14.4 g
D.反應(yīng)后的固體混合物中氧化物的物質(zhì)的量為0.05 mol
答案 A
能力提升
(滿分50分 時間:25分鐘)
一、選擇題(每小題6分,共12分)
1.(人教必1,三-2-7,變式)欲證明某溶液中含有Fe2+不含F(xiàn)e3+,進行如下實驗操作時的最佳順序為( )
①加入少量氯水?、诩尤肷倭縆MnO4溶液?、奂尤肷倭縆SCN溶液
A.①③ B.③② C.③① D.①②③
答案 C
2.(2016安徽淮南一模,10)某化學(xué)興趣小組進行了有關(guān)Cu、硝酸、硫酸化學(xué)性質(zhì)的實驗,實驗過程如下圖所示。下列有關(guān)說法正確的是( )
A.實驗①中溶液呈藍(lán)色,試管口有紅棕色氣體產(chǎn)生,說明稀硝酸被Cu還原為NO2
B.實驗③中滴加稀硫酸,銅片繼續(xù)溶解,說明稀硫酸的氧化性比稀硝酸強
C.實驗③發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為:3Cu+Cu(NO3)2+4H2SO4 4CuSO4+2NO↑+4H2O
D.由上述實驗可得出結(jié)論:Cu在常溫下既可以和稀硝酸反應(yīng),也可以和稀硫酸反應(yīng)
答案 C
二、非選擇題(共38分)
3.[2018河北“名校聯(lián)盟”質(zhì)監(jiān)(一),29](12分)鋼制構(gòu)件在鍍鋅前需要經(jīng)過酸洗,其基本原理是用鹽酸除去其表面的Fe2O3H2O及FeO等雜質(zhì)?；厥諒U酸同時生產(chǎn)含鐵產(chǎn)品的流程如下:
已知:
ⅰ.酸洗鋼制構(gòu)件后得到廢酸的主要成分如下表所示。
成分
Cl-
游離HCl
Fe2+
Fe3+
含量/gL-1
130~160
50~70
60~80
0
ⅱ.pH<4時,Fe2+不易被氧氣氧化。
回答下列問題:
(1)用離子方程式解釋廢酸中不含F(xiàn)e3+的原因: 。
(2)過程Ⅱ中,發(fā)生的主要反應(yīng)為FeCl2(s)+H2SO4(aq) FeSO4(s)+2HCl(aq)。
①加入過量H2SO4的作用是 (寫出一點即可)。
②用化學(xué)平衡原理解釋鼓入空氣的目的: 。
(3)過程Ⅲ中,FeSO4隔絕空氣焙燒得到的尾氣中含有兩種可用于生產(chǎn)硫酸的氧化物,此過程發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是 。
(4)過程Ⅴ:陰離子交換樹脂可將FeCl4-選擇性吸附分離,其過程可表示為ROH+X- RX+OH-(X-表示FeCl4-)。當(dāng)樹脂吸附飽和后可直接用水洗滌樹脂進行脫附,同時脫附過程發(fā)生反應(yīng):FeCl4- Fe3++4Cl-。
①吸附后溶液的pH將會 (填“升高”“降低”或“不變”)。
②洗脫液經(jīng)處理后有許多用途,下列用途合理的是 。
A.刻蝕印刷銅線路板 B.凈化污水
C.自來水消毒 D.浸泡生物標(biāo)本
答案 (1)2Fe3++Fe 3Fe2+
(2)①抑制Fe2+水解;防止pH>4時,Fe2+被氧氣氧化;提供H+利于HCl氣體的逸出;提供SO42-利于FeSO4固體析出(答出任意一點即可)
②空氣帶走HCl氣體,促進平衡FeCl2(s)+H2SO4(aq) FeSO4(s)+2HCl(aq)向正反應(yīng)方向移動,有利于FeSO4固體的析出
(3)2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑(條件也可以寫“高溫”)
(4)①升高?、贏B
4.(2017山西五校一聯(lián),18)(16分)某工廠的廢金屬屑的主要成分為鋁、鐵和銅,某化學(xué)興趣小組在學(xué)習(xí)了元素及其化合物的相關(guān)知識后,設(shè)計了如圖1所示的實驗流程,用該工廠的金屬廢料制取氯化鋁、綠礬晶體(FeSO47H2O)和膽礬晶體(CuSO45H2O)。
圖1
圖2
圖3
請回答:
(1)寫出步驟Ⅱ中反應(yīng)的離子方程式: 。
(2)步驟Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ進行的實驗操作中均需用到的玻璃儀器有 。
(3)進行步驟Ⅱ時,該小組用圖2所示裝置及試劑制取CO2并將制得的氣體通入溶液A中一段時間后,觀察到燒杯中產(chǎn)生的白色沉淀會逐漸減少,原因是 。
(4)從溶液E中得到綠礬晶體的實驗操作是 。
(5)用固體F制備CuSO4溶液,可設(shè)計如圖3所示的三種途徑。寫出途徑③中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式: ;用途徑①制備CuSO4溶液時,混酸中硫酸和硝酸的最佳物質(zhì)的量之比為 。
(6)用惰性電極電解硫酸銅溶液一段時間后,陰極增重3.2 g。請寫出陽極電極反應(yīng)式: ,陽極產(chǎn)生 L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。
答案 (1)AlO2-+CO2+2H2O Al(OH)3↓+HCO3-、CO2+OH- HCO3-(第二個方程式可不寫)
(2)燒杯、玻璃棒、漏斗
(3)由裝置a制取的CO2中含HCl氣體,通入溶液A中會溶解Al(OH)3
(4)蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾
(5)Cu+2H2SO4(濃) CuSO4+SO2↑+2H2O 3∶2
(6)2H2O-4e- O2↑+4H+或4OH--4e- O2↑+2H2O 0.56
5.(2016山東師大附中一測,20)(10分)某實驗小組用工業(yè)上的廢棄固體(主要成分為Cu2S和Fe2O3)制取粗銅和Fe2(SO4)3晶體,設(shè)計的操作流程如下:
(1)①中所需的容器為 ,①和⑥中都用到的玻璃儀器為 。
(2)已知試劑X為過氧化氫,寫出H2O2與溶液B反應(yīng)的離子方程式: 。
(3)某同學(xué)取少量的溶液B,向其中加入過量的某種強氧化劑,再滴加KSCN溶液,發(fā)現(xiàn)溶液變紅色,放置一段時間后,溶液褪色,該同學(xué)猜測溶液褪色的原因是溶液中的SCN-被過量的氧化劑氧化。
現(xiàn)給出以下試劑:1.0 molL-1硫酸、1.0 molL-1 NaOH溶液、0.1 molL-1 Fe2(SO4)3溶液、20%KSCN溶液、蒸餾水。請你設(shè)計合理實驗驗證該同學(xué)的猜測是否合理。簡要說明實驗步驟和現(xiàn)象: 。
答案 (1)坩堝 玻璃棒
(2)2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O
(3)取少量褪色后的溶液于試管中,逐滴加入過量的20%KSCN溶液,如溶液變紅色,說明該同學(xué)的猜測是合理的,如不變紅色,說明猜測不合理[或滴加過量的0.1 molL-1 Fe2(SO4)3溶液,如溶液不變紅色,說明猜測合理,若變紅色,說明猜測不合理]
方法技巧
方法 Fe3+與Fe2+的鑒別方法
1.[2018河北“名校聯(lián)盟”質(zhì)監(jiān)(一),4]下列有關(guān)化學(xué)實驗的設(shè)計合理的是( )
A.向氯化亞鐵溶液中滴加酸性高錳酸鉀溶液,證明溶液中含有Fe2+
B.采用蒸餾的方法分離碘的四氯化碳溶液
C.用鹽酸與碳酸鈣反應(yīng),比較氯元素和碳元素的非金屬性
D.H2S氣體通入CuSO4溶液,比較氫硫酸和硫酸的酸性
答案 B
2.(2018吉林四盟校期中聯(lián)考,21)FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入鐵粉,充分反應(yīng)后仍有固體存在,則下列判斷不正確的是( )
A.加入KSCN溶液一定不變紅色
B.溶液中一定含Cu2+
C.溶液中一定含F(xiàn)e2+
D.剩余固體中一定含銅
答案 B
3.(2017江西紅色七校一聯(lián),12)有一澄清透明的溶液,只可能含有大量的Fe3+、Fe2+、H+、AlO2-、Al3+、CO32-、NO3-七種離子中的幾種,向該溶液中逐滴加入一定量1 mol/L NaOH溶液的過程中,開始沒有沉淀,而后才有沉淀,則下列判斷正確的是( )
A.溶液中可能含有AlO2-
B.溶液中可能含有NO3-
C.溶液中一定不含F(xiàn)e2+和Fe3+
D.溶液中可能含有Fe3+,但一定不含F(xiàn)e2+
答案 D
4.(2016河北百校聯(lián)盟一聯(lián),11)下列有關(guān)實驗原理、方法和結(jié)論都正確的是( )
A.滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液,生成白色沉淀,原溶液中一定含有SO42-
B.將鉀鹽溶于鹽酸,產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體,該鉀鹽一定為K2CO3
C.某固體進行焰色反應(yīng),火焰呈黃色,說明該固體為鈉鹽
D.向某溶液中滴加KSCN溶液,不變色,再滴加氯水顯紅色,則溶液中一定含有Fe2+
答案 D
5.(2017湖南湘中名校聯(lián)考,18)某化學(xué)興趣小組擬用下圖裝置制備氫氧化亞鐵并觀察其顏色。提供化學(xué)藥品:鐵屑、稀硫酸、氫氧化鈉溶液。
(1)稀硫酸應(yīng)放在 中(填寫儀器名稱)。
(2)本實驗通過控制A、B、C三個開關(guān)將儀器中的空氣排盡后,再關(guān)閉開關(guān) 、打開開關(guān) ,就可觀察到氫氧化亞鐵的生成。開始時排盡裝置中空氣的目的是 。
(3)在FeSO4溶液中加入(NH4)2SO4固體可制備摩爾鹽晶體[(NH4)2SO4FeSO46H2O](相對分子質(zhì)量為392),為了測定產(chǎn)品的純度,稱取a g產(chǎn)品溶于水,配制成500 mL溶液,用濃度為c molL-1的酸性KMnO4溶液滴定。每次所取待測液體積均為25.00 mL,實驗結(jié)果記錄如下:
實驗次數(shù)
第一次
第二次
第三次
消耗高錳酸鉀溶液體積/mL
25.52
25.02
24.98
①滴定過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 。
②滴定終點的現(xiàn)象是 。
③通過實驗數(shù)據(jù)計算的該產(chǎn)品純度為 (用含有字母a、c的式子表示)。上表中第一次實驗中記錄數(shù)據(jù)明顯大于后兩次,其原因可能是 (填字母代號)。
A.實驗結(jié)束時俯視刻度線讀取滴定終點時酸性高錳酸鉀溶液的體積
B.滴定前滴定管尖嘴無氣泡,滴定結(jié)束有氣泡
C.第一次滴定用的錐形瓶用待裝液潤洗過,后兩次未潤洗
D.該酸性高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)液保存時間過長,有部分變質(zhì),濃度降低
答案 (1)分液漏斗
(2)B A(C) 防止生成的Fe(OH)2被氧化
(3)①MnO4-+5Fe2++8H+ Mn2++5Fe3++4H2O
②滴入最后一滴KMnO4溶液,溶液由淺綠色變?yōu)樽霞t色,且30 s內(nèi)不再變色
③980ca100% C
2019高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第14講 鐵、銅及其化合物 金屬的冶煉講練結(jié)合學(xué)案.doc
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