專題二第三單元鐵、銅的獲取及應(yīng)用

1、第三單元鐵、銅的獲取及應(yīng)用一、選擇題1下列有關(guān)說法中不正確的是 ()。A鐵與Cl2、鹽酸均能發(fā)生反應(yīng)，但生成的含鐵物質(zhì)組成不同B分別加熱蒸干并灼燒鐵、鋁的氯化物溶液，最后得到的物質(zhì)均為金屬氧化物C等物質(zhì)的量的Na、Cu、Al與足量氯氣反應(yīng)時(shí)，消耗的氯氣一樣多D常溫下，鐵片、鋁片與濃硫酸的反應(yīng)均只能停留在金屬的表面上解析A項(xiàng)，分別生成了FeCl3和FeCl2；B項(xiàng)，鐵、鋁的氯化物溶液在蒸干時(shí)會發(fā)生水解，分別生成Fe(OH)3和Al(OH)3，灼燒時(shí)又均會分解，分別生成Fe2O3和Al2O3；C項(xiàng)，物質(zhì)的量均為1 mol的Na、Cu、Al分別消耗氯氣的物質(zhì)的量為0.5 mol、1 mol、1.5

2、mol；D項(xiàng)常溫下，鐵片、鋁片均會被濃硫酸鈍化。答案C2鐵和鐵合金是生活中常用的材料，下列說法正確的是()A不銹鋼是鐵合金，只含金屬元素B一定條件下，鐵粉可與水蒸氣反應(yīng)C鐵與鹽酸反應(yīng)，鐵合金不與鹽酸反應(yīng)D在空氣中，鐵板比鍍鋅鐵板更耐腐蝕解析 不銹鋼中含有Fe、Cr還含有Si等元素。鐵和鐵合金都與鹽酸反應(yīng)。鍍鋅鐵板表面的鋅對內(nèi)層鐵有保護(hù)作用。答案 B3向某晶體的溶液中加入含F(xiàn)e2的溶液無明顯變化，當(dāng)?shù)渭訋椎武逅螅旌弦撼霈F(xiàn)紅色，下列結(jié)論中錯(cuò)誤的是 ()。AFe3的氧化性比溴的氧化性強(qiáng) B該晶體中一定含有SCNCFe2與SCN不能形成紅色化合物 DFe2被溴氧化成Fe3解析某晶體的溶液中加入含F(xiàn)

3、e2的溶液無明顯變化，當(dāng)加入溴水后，F(xiàn)e2一定被氧化成Fe3，此時(shí)溶液出現(xiàn)紅色，說明原晶體是含有SCN的鹽，很明顯判斷B、C、D三項(xiàng)均正確；在Br2與Fe2反應(yīng)中，F(xiàn)e3是氧化產(chǎn)物，Br2是氧化劑，所以Br2的氧化性應(yīng)比Fe3的氧化性強(qiáng)。答案A4部分氧化的FeCu合金樣品(氧化產(chǎn)物為Fe2O3、CuO)共5.76 g，經(jīng)如下處理：下列說法正確的是()。A濾液A中的陽離子為Fe2、Fe3、HB樣品中Fe元素的質(zhì)量為2.24 gC樣品中CuO的質(zhì)量為4.0 gDV896 mL解析根據(jù)題意，3.2 g濾渣一定是銅，而銅與Fe3不共存，則A項(xiàng)錯(cuò)誤；最后的3.2 g固體為Fe2O3，其中Fe元素的質(zhì)量為

4、2.24 g，B正確；樣品中Cu元素和O元素共5.76 g2.24 g3.52 g，則C項(xiàng)錯(cuò)誤；2.24 g Fe元素不可能全是單質(zhì)，故生成的氫氣的體積小于896 mL，D錯(cuò)誤。答案B5用已被部分氧化的金屬屑A制備某工業(yè)常用鹽C的步驟如下：將C溶于水，向其中滴入NaOH溶液，出現(xiàn)白色沉淀，后逐漸變?yōu)榧t褐色，下列判斷正確的是 ()。A過濾所得的殘?jiān)幸欢]有金屬AB濾液可能是CuSO4溶液或MgSO4溶液C水合鹽B可能是FeSO47H2OD無水鹽C可能是Fe2(SO4)3解析無水鹽C中有Fe2，沒有Fe3，D錯(cuò)誤；部分氧化的金屬屑A，說明含有Fe2O3和Fe，由于最終只有Fe2生成，F(xiàn)e過量，A

5、、B錯(cuò)誤。答案C6在Fe(NO3)3和Cu(NO3)2的混合液中逐漸加入鐵粉，溶液中Fe2的物質(zhì)的量濃度和加入鐵粉的物質(zhì)的量之間關(guān)系如圖所示，則該溶液中Fe(NO3)3與Cu(NO3)2的物質(zhì)的量濃度之比為()。A31 B12 C21 D11解析注意縱坐標(biāo)是c(Fe2)。由化學(xué)方程式：2Fe3Fe=3Fe2、Fe Cu2=Fe2Cu，結(jié)合圖像可知，c(Fe2)的大小在03變化快，3是拐點(diǎn)，此前發(fā)生2Fe3Fe=3Fe2，在34范圍內(nèi)變化時(shí)發(fā)生FeCu2=Fe2Cu，設(shè)溶液的體積為V L，由化學(xué)方程式2Fe3Fe=3Fe2可得，n(Fe3)n(Fe2)V L3 molL12V mol，由化學(xué)方程

6、式FeCu2=Fe2Cu可得，n(Cu2)n(Fe2)V L(43)molL1V mol，故c(Fe3) c(Cu2)21。答案C7已知酸性條件下有如下反應(yīng)：2Cu=Cu2Cu。由 于反應(yīng)溫度不同，用氫氣還原氧化銅時(shí)，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對某次用氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)所得的紅色固體產(chǎn)物作了驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)操作和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象記錄如下：加入試劑稀硫酸濃硫酸、加熱稀硝酸濃硝酸實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象紅色固體和藍(lán)色溶液無色氣體無色氣體和藍(lán)色溶液紅棕色氣體和藍(lán)色溶液由此推出本次氫氣還原氧化銅實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物是()ACuBCu2OC一定有Cu，可能有Cu2OD一定有Cu2O，可能有Cu解析 本題考查銅及其化合物的

7、主要性質(zhì)。若產(chǎn)物只有Cu，與稀H2SO4作用不會得到藍(lán)色溶液；若只有Cu2O符合各實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，若Cu2O中含有Cu也符合各現(xiàn)象。答案 D二、非選擇題8在FeCl3溶液蝕刻銅箔制造電路板的工藝中，廢液處理和資源回收的過程簡述如下：向廢液中投入過量鐵屑，充分反應(yīng)后分離出固體和濾液；：向?yàn)V液中加入一定量石灰水，調(diào)節(jié)溶液pH，同時(shí)鼓入足量的空氣。已知：KspFe(OH)34.01038回答下列問題：(1)FeCl3蝕刻銅箔反應(yīng)的離子方程式為_；(2)過程加入鐵屑的主要作用是_，分離得到固體的主要成分是_，從固體中分離出銅需采用的方法是_；(3)過程中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；(4)過程中調(diào)節(jié)溶液的pH為

8、5，金屬離子濃度為_。(列式計(jì)算)解析(1)Fe3具有強(qiáng)氧化性，能將Cu氧化，離子方程式為2Fe3Cu=2Fe2Cu2；(2)廢液中含有Fe2和Cu2，加入過量的鐵屑發(fā)生的反應(yīng)為：FeCu2=Fe2Cu，鐵屑的作用是回收銅，分離得到的固體為Cu和Fe的混合物，從中得到銅的方法是先加入過量的鹽酸，再過濾。(2)“向?yàn)V液中加入一定量石灰水”發(fā)生的反應(yīng)為：FeCl2Ca(OH)2=CaCl2Fe(OH)2；“鼓入足量的空氣”發(fā)生的反應(yīng)為：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(4)據(jù)KspFe(OH)3c(Fe3)c(OH)34.01038，pH5，c(OH)109 molL1，可知c(F

9、e3)4.01011 molL1。答案(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)回收銅Cu和Fe加鹽酸反應(yīng)后過濾(3)FeCl2Ca(OH)2=Fe(OH)2CaCl24Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3(4)c(Fe3)4.01038(109)34.01011 (molL1)9鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬，鐵的鹵化物、氧化物以及高價(jià)鐵的含氧酸鹽均為重要化合物。(1)要確定鐵的某氯化物FeClx的化學(xué)式，可用離子交換和滴定的方法。實(shí)驗(yàn)中稱取0.54 g的FeClx樣品，溶解后先進(jìn)行陽離子交換預(yù)處理，再通過含有飽和OH的陰離子交換柱，使Cl和OH發(fā)生交換。交換完成后，流出溶液的OH用0.40 m

10、olL1的鹽酸滴定，滴至終點(diǎn)時(shí)消耗鹽酸25.0 mL。計(jì)算該樣品中氯的物質(zhì)的量，并求出FeClx中x的值：_(列出計(jì)算過程)；(2)現(xiàn)有一含有FeCl2和FeCl3的混合物樣品，采用上述方法測得n(Fe)n(Cl)12.1，則該樣品中FeCl3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為_。在實(shí)驗(yàn)室中，F(xiàn)eCl2可用鐵粉和_反應(yīng)制備，F(xiàn)eCl3可用鐵粉和_反應(yīng)制備；(3)FeCl3與氫碘酸反應(yīng)時(shí)可生成棕色物質(zhì)，該反應(yīng)的離子方程式為_。(4)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強(qiáng)氧化劑，可作為水處理劑和高容量電池材料。FeCl3與KClO在強(qiáng)堿性條件下反應(yīng)可制取K2FeO4，其反應(yīng)的離子方程式為_。與MnO2Zn電池類似，K2F

11、eO4Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)式為_，該電池總反應(yīng)的離子方程式為_。解析 (1)Cl和OH發(fā)生交換，則n(Cl)n(OH)0.0250 L0.40 molL10.010 mol。則：0.54 g FeClx樣品中鐵的質(zhì)量為：0.54 g0.010 mol35.5 gmol10.19 g。鐵的物質(zhì)的量為：0.0034 mol。FeClx中n(Fe)n(Cl)0.00340.01013，則x3。(2)設(shè)FeCl2、FeCl3的物質(zhì)的量分別為x、y，則，解得xy91，則該樣品中FeCl3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為：0.10。FeCl2可由Fe與弱氧化劑鹽酸制備，F(xiàn)e

12、Cl3可由Fe與強(qiáng)氧化劑Cl2制備。(3)Fe3具有氧化性，I具有還原性，二者發(fā)生氧化還原反應(yīng)：2Fe32I=2Fe2I2(或2Fe33I=2Fe2I)。(4)Fe3在強(qiáng)堿性條件下被ClO氧化為FeO，ClO被還原為Cl，由化合價(jià)升降法可配平得：2Fe(OH)33ClO4OH=2FeO5H2O3Cl。在K2FeO4Zn組成的堿性電池中，F(xiàn)eO作氧化劑在堿性條件下生成Fe(OH)3，Zn作還原劑生成Zn(OH)2，總反應(yīng)的離子方程式為2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH，其正極反應(yīng)式為FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH。答案 (1)n (Cl)0.0250 L0.

13、40 molL10.010 mol054 g0.010 mol35.5 gmol10.19 gn(Fe)0.19 g/56 gmol10.003 4 moln(Fe)n(Cl)0.00340.01013，x3(2)0.10鹽酸氯氣(3)2Fe32I=2Fe2I2(或2Fe33I=2Fe2I)(4)2Fe(OH)33ClO4OH=2FeO5H2O3ClFeO3e4H2O=Fe(OH)35OH2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH10(1)鐵是人體必需的微量元素，目前市售補(bǔ)鐵營養(yǎng)品較多，某研究性學(xué)習(xí)小組對補(bǔ)鐵劑中鐵的含量進(jìn)行了測定。提供藥品：FeCl2溶液(淺綠色)、FeC

14、l3溶液(棕黃色)、鐵粉、銅粉、KSCN溶液、氨水、氯水。儀器自選將補(bǔ)鐵劑中的Fe2轉(zhuǎn)化成Fe3，結(jié)合你所選的試劑寫出相關(guān)的離子方程式：_。若將Fe3轉(zhuǎn)化成Fe2，結(jié)合你所選的試劑寫出相關(guān)的離子方程式：_。將Fe3用氨水沉淀為不溶于水的氫氧化鐵，試寫出發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：_。(2)某同學(xué)根據(jù)鐵元素之間的轉(zhuǎn)化，提出這樣一個(gè)觀點(diǎn)：氯氣與鐵粉反應(yīng)，當(dāng)Cl2足量時(shí)生成FeCl3，當(dāng)鐵粉過量時(shí)產(chǎn)物是FeCl2，為驗(yàn)證該觀點(diǎn)是否正確，該同學(xué)將一定質(zhì)量鐵粉與Cl2恰好完全反應(yīng)得到一固體物質(zhì)，然后通過實(shí)驗(yàn)確定其成分。探究過程如下：提出假設(shè)假設(shè)1：該固體物質(zhì)是FeCl2。假設(shè)2：該固體物質(zhì)是_。假設(shè)3：該固體

15、物質(zhì)是_。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案取少量固體物質(zhì)于燒杯中，加適量水溶解，得到溶液A，然后取兩份A溶液分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象與結(jié)論如下表：實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論在A溶液中加入KSCN溶液_固體物質(zhì)中有FeCl3在酸性KMnO4溶液中加入少量A溶液酸性KMnO4溶液顏色無明顯變化固體物質(zhì)中不含_根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)論，寫出Cl2與鐵粉加熱時(shí)發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式_。答案(1)2Fe2Cl2=2Fe32Cl2Fe3Fe=3Fe2或2Fe3Cu=2Fe2Cu2 Fe33NH3H2O=Fe(OH)33NH(2)假設(shè)2：FeCl3假設(shè)3：FeCl3和FeCl2的混合物溶液呈血紅色FeCl22Fe3Cl22FeCl311堿式硫酸

16、鐵Fe(OH)SO4是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑，在醫(yī)藥上也可用于治療消化性潰瘍出血。工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如下：已知：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3開始沉淀2.37.53.4完全沉淀3.29.74.4回答下列問題：(1)加入少量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)pH，使溶液中的_沉淀，該工藝中“攪拌”的作用是_。(2)在實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)常同時(shí)通入O2以減少NaNO2的用量，O2與NaNO2在反應(yīng)中均作_。若參與反應(yīng)的O2有11.2 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則相當(dāng)于節(jié)約NaNO2的物質(zhì)的量為_。(

17、3)堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的Fe(OH)2離子，可部分水解生成Fe2(OH)聚合離子。該水解反應(yīng)的離子方程式為_。(4)在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應(yīng)制備堿式硫酸鐵。根據(jù)我國質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品中不得含有Fe2及NO。為檢驗(yàn)所得產(chǎn)品中是否含有 Fe2，應(yīng)使用的試劑為_。A氯水 BKSCN溶液CNaOH溶液 D酸性KMnO4溶液解析本題以堿式硫酸鐵的制備為背景，將工業(yè)生產(chǎn)流程與化學(xué)實(shí)驗(yàn)的知識相結(jié)合，考查了化學(xué)方程式的書寫、反應(yīng)過程中pH條件的控制、實(shí)驗(yàn)基本操作和操作意圖、物質(zhì)的性質(zhì)等，較好地考查了考生的基礎(chǔ)知識和知識遷移能力，難度中等。(1)過量的鐵使Fe3轉(zhuǎn)化成Fe2，這樣通過調(diào)節(jié)pH在4.47.5，可以使Al3全部沉淀，而Fe2未沉淀。“攪拌”使得反應(yīng)物充分接觸，反應(yīng)速率加快。(2)