1、1课后作业 22 铁、铜的获取及应用(时间:45 分钟 满分:100 分)一、选择题(本题包括 12 小题,每小题 5 分,共 60 分,每小题只有一个选项符合题目要求)1.铁是日常生活中使用最广泛的金属,下列关于铁的一些说法正确的是( )A.Fe2O3 FeCl3(aq) 无水 FeCl3,在给定的条件下能实现转化B.铁是较活泼的金属,它与卤素单质(X 2)反应的生成物均为 FeX3C.Fe(OH)2易被氧化成 Fe(OH)3,说明稳定性:Fe(OH) 2Fe(OH)3D.Fe3O4溶解于盐酸既有 FeCl2生成又有 FeCl3生成,故 Fe3O4属于混合物答案 C解析 A 项,FeCl 3
2、易水解,加热时不能得到无水 FeCl3;铁与 I2化合时,生成 FeI2,B 项错误;D 项,Fe 3O4是纯净物。2.(2018浙江省考前学考快练二)由硫铁矿烧渣(主要成分:Fe 3O4、Fe 2O3和 FeO)得到绿矾(FeSO47H2O),再通过绿矾制备铁黄FeO(OH)的流程如下:烧渣 溶液 绿矾 铁黄已知:FeS 2和铁黄均难溶于水下列说法不正确的是( )A.步骤,最好用硫酸来溶解烧渣B.步骤,涉及的离子方程式为 FeS2+14Fe3+8H2O 15Fe2+2S +16H+O2-4C.步骤,将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾D.步骤,反应条件控制不当会使铁黄
3、中混有 Fe(OH)3答案 C解析因绿矾中的酸根离子为硫酸根离子,则步骤最好用硫酸来溶解烧渣,故 A 正确;步骤发生反应的化学方程式为 FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O 15FeSO4+8H2SO4,反应的离子方程式为 FeS2+14Fe3+8H2O15Fe2+2S +16H+,故 B 正确;步骤为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾,蒸干时绿矾受热会失去O2-4结晶水,故 C 错误;步骤,反应条件控制不当,绿矾与氨水、空气可发生氧化还原反应生成 Fe(OH)3,故D 正确。3.某铁的氧化物(Fe xO)1.52 g 溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下 112 mL Cl2,恰好将Fe2
4、+完全氧化。 x 值为( )A.0.80 B.0.85 C.0.90 D.0.93答案 A解析根据得失电子守恒可知,1.52gFe xO 被氧化为 Fe3+失去的电子数和标准状况下 112mLCl2得到的电子数相等。标准状况下 112mLCl2得到的电子数为 0.01mol,则有 (3- )x=0.01mol,1.52g(56x+16) gmol-1 2x解得 x=0.80,故 A 正确。24.(2018湖北部分重点高中高三期中联考)孔雀石的主要成分是 Cu2(OH)2CO3(含Fe2O3、FeCO 3、Al 2O3、SiO 2杂质),工业上用孔雀石制备硫酸铜的第一步需用过量的硫酸溶解并过滤。
5、常温下,分别取滤液并向其中加入指定物质,反应后的溶液中可以大量存在的一组离子正确的是( )A.加入过量氨水:Fe 3+、N 、S 、OH -H+4 O2-4B.加入过量 NaNO3溶液:Fe 2+、N 、Cu 2+、SO-3 O2-4C.加入过量 NaOH 溶液:Na +、Al 、S 、OH -O-2 O2-4D.加入过量 NaHCO3溶液:Na +、Al 3+、S 、HCO2-4 O-3答案 C解析加入过量氨水后,Fe 3+不可能大量存在,A 不正确;硝酸根在酸性条件下有强氧化性,可以把 Fe2+氧化,所以 B 不正确;加入过量 NaOH 溶液后,Na +、Al 、S 、OH -等几种离子之
6、间不发生离子反O-2 O2-4应,可以大量共存,C 正确;加入过量 NaHCO3溶液,Al 3+和 HC 的水解反应相互促进,不能大量共存,O-3D 不正确。5.下列离子方程式书写不正确的是( )A.FeO 固体放入稀盐酸中:FeO+2H + Fe2+H2OB.过量的铁粉与稀硫酸反应:Fe+2H + Fe2+H2C.向 BaCl2溶液中通入 CO2:Ba2+CO2+H2O BaCO3+2H +D.向 FeCl3溶液中加入氢碘酸:2Fe 3+2I- 2Fe2+I2答案 C解析 C 项中,BaCl 2与 CO2不反应。6.Fe、Cu 都是重要的金属元素。下列说法正确的是( )A.两者的单质在空气中
7、放置,均只生成氧化物B.两者的单质都能与稀硫酸反应产生氢气C.常温条件下,两种金属都能溶解于浓硝酸中D.制备 FeCl3、CuCl 2,均不能采用将其溶液直接蒸干的方法答案 D解析 Cu 放置在空气中可生成 Cu2(OH)2CO3,A 项错误;铜为不活泼金属,不能与稀硫酸反应生成氢气,B 项错误;常温下,浓硝酸能够使铁钝化,C 项错误;直接蒸干 FeCl3、CuCl 2溶液得到的固体分别是Fe(OH)3、Cu(OH) 2或 Fe2O3、CuO,D 项正确。7.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止,得到红棕色残渣,残渣是(
8、)A.FeO B.Fe2O3 C.Fe(OH)3 D.Fe3O4答案 B解析铁与稀硫酸反应生成 FeSO4,再与过量氨水反应生成白色沉淀 Fe(OH)2,在空气中加热 Fe(OH)2,铁元素被氧化为+3 价,最后所得红棕色残渣为 Fe2O3。8.下列有关物质检验方法不合理的是( )A.向某溶液中滴加 KSCN 溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显血红色,该溶液中一定含有 Fe2+B.用酸性 KMnO4溶液检验 FeCl3溶液中是否含有 FeCl23C.检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体溶于稀硫酸后滴加 KSCN 溶液,再观察溶液是否变血红色D.向某溶液中加入 NaOH 溶液产生红褐色沉淀,
9、说明溶液中含有 Fe3+答案 B解析 B 项中的 Cl-也能使酸性 KMnO4溶液褪色。9.(2018河南濮阳检测)从某含有 FeCl2、FeCl 3、CuCl 2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下:则下列说法正确的是( )A.试剂 a 是铁、试剂 b 是稀硫酸B.操作、操作、操作所用仪器相同C.试剂 c 是氯气,相应的反应为 2Fe2+Cl2 2Cl-+2Fe3+D.用酸性 KMnO4溶液可检验溶液 W 中是否还有 Fe2+答案 C解析由最终要得到氯化铁晶体及流程图可知:b 应为盐酸,A 项错误;操作和操作都是过滤,操作为蒸发结晶、过滤,故所用仪器不完全相同,B 项错误;滤液 Z
10、和 X 中均含有氯化亚铁,则试剂 c 为氯气,C 项正确;酸性高锰酸钾溶液能氧化 Fe2+,也能氧化 Cl-,故不能用酸性 KMnO4溶液检验溶液 W中是否含有 Fe2+,D 项错误。10.向 27.2 g Cu 和 Cu2O 的混合物中加入某浓度的稀硝酸 0.5 L,固体物质完全反应,生成 NO 和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入 1.0 molL-1的 NaOH 溶液 1.0 L,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,沉淀质量为 39.2 g。下列有关说法不正确的是 ( )A.Cu 与 Cu2O 的物质的量之比为 21B.硝酸的物质的量浓度为 2.6 molL-1C.产生的 NO 在标准状
11、况下的体积为 4.48 LD.Cu、Cu 2O 与硝酸反应后剩余 HNO3为 0.2 mol答案 B解析结合题意,反应过程为:3Cu+8HNO 3(稀) 3Cu(NO3)2+2NO+4H 2O,3Cu2O+14HNO3 6Cu(NO3)2+2NO+7H 2O,NaOH+HNO 3 NaNO3+H2O,2NaOH+Cu(NO3)2 Cu(OH)2+2NaNO 3,结合 mCu(OH)2=39.2g,即 =0.4mol,故反应中 Cu(NO3)2消耗 NaOH0.4mol2=0.8mol,余下硝酸39.2g98gmol-11.0L1.0molL-1-0.8mol=0.2mol,D 项正确;反应中,
12、 n(Cu)+2n(Cu2O)=0.4mol,n(Cu)64gmol-1+n(Cu2O)144gmol-1=27.2g,解得: n(Cu)=0.2mol,n(Cu2O)=0.1mol。根据氧化还原反应中电子守恒:0.2mol2+0.1mol21= n(NO)3,n(NO)=0.2mol,即标准状况下体积为4.48L,A、C 项正确;根据氮元素守恒: n(HNO3)=n(NO)+n(N ),最终溶液为 NaNO3溶液,有 n(N )O-3 O-3=n(Na+)=1.0L1.0molL-1=1mol,原硝酸浓度 c(HNO3)= =2.4molL-1,B 项错误。0.2mol+1mol0.5L41
13、1.某研究小组通过实验探究 Cu 及其化合物的性质,下列操作正确且能达到目的的是( )A.将铜丝插入浓硫酸中加热,反应后把水加入反应器中,观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察 CuCl2的生成C.将 CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水 CuCl2固体D.将表面有铜绿Cu 2(OH)2CO3的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿答案 D解析 A 项中的正确操作应该将铜丝插入浓硫酸中加热,冷却后取一定量的反应液加入盛有水的烧杯中;B 项中应该用红热的铜丝;Cu 2+水解,加热 CuCl2溶液不能得到 CuCl2固体,C 错误;铜绿溶于盐酸而铜不溶于盐酸,故可用盐酸除去铜
14、器表面的铜绿,D 项正确。12.向含有 1 mol HNO3和 1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量,溶液中金属阳离子 a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有 NO)。下列有关判断不正确的是( )A.a 表示 n(Fe3+)的变化曲线B.n1=0.75C.P 点时, n(Fe2+)=0.562 5 molD.向 P 点溶液中加入铜粉,最多可溶解 14.4 g答案 C解析该反应可以看作两步:Fe+4H +N Fe3+NO+2H 2O,硝酸根离子过量,氢离子不足;O-32Fe 3+Fe 3Fe2+。a 表示 Fe3+的物质的量变化曲线,A 正确;溶液中共
15、有 3molH+参加反应,消耗铁为 0.75mol,B 正确; P 点 n(Fe2+)=n(Fe3+),二者均为 0.45mol,C 错误;剩余 0.45molFe3+,消耗0.225mol(14.4g)铜,D 正确。二、非选择题(本题包括 4 小题,共 40 分)13.(12 分)某盐 A 是由三种元素组成的化合物,某研究小组按如图流程探究其组成:请回答:(1)写出红棕色固体 C 的化学式: 。 (2)写出 A 受热分解的化学方程式: 。 (3)写出气体 B 与溶液 E 反应的离子方程式: 。 答案(1)Fe 2O35(2)2FeSO4 Fe2O3+SO3+SO 2(3)2Fe3+SO2+2
16、H2O 2Fe2+S +4H+O2-4解析(1)红棕色固体溶于盐酸得黄色溶液,可知溶液中有 Fe3+,固体 C 为氧化铁,其物质的量为0.02mol;(2)白色沉淀为硫酸钡,物质的量也为 0.02mol,可知气体 B 中 SO3为 0.02mol;气体 B 的物质的量为 0.04mol,则 SO2为 0.02mol。结合(1)可知 A 分解后的产物为 Fe2O3、SO 3、SO 2,且三者的物质的量相等,依据原子守恒即可写出反应的化学方程式。(3)溶液中 Fe3+有氧化性,能氧化气体 B 中的 SO2,生成 S 和 Fe3+。O2-414.(6 分)(2018嘉兴一中高三期末考试)实验室有一瓶
17、硫酸亚铁和硫酸铁混合物,取一定量样品溶于水,配成 100 mL 溶液。所得溶液分成两份,在第一份溶液中加入 0.5 molL-1氯化钡溶液 220 mL恰好完全反应;在第二份溶液中通入标准状况下的氯气 0.896 L,可使 Fe2+全部变成 Fe3+。(1)所取样品中硫酸铁物质的量是 。 (2)若在第一份溶液完全反应后所得溶液中再加入足量氢氧化钠溶液,所得沉淀经洗涤,在空气中充分灼烧,最后残渣的质量是 。 答案(1)0.02 mol (2)8 g解析(1)在第二份溶液中通入标准状况下 0.896L 氯气,发生反应的离子方程式为2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,n(Fe2+)= 2=0.08
18、mol,则 n(FeSO4)=0.08mol,在第一份溶液中加0.896L22.4Lmol-1入 220mL0.5molL-1氯化钡溶液,发生反应的离子方程式为 Ba2+S BaSO4, n(S )O2-4 O2-4=0.5molL-10.22L=0.11mol,则 Fe2(SO4)3中的 n(S )=0.11mol-0.08mol=0.03mol,nFe2(SO4)3O2-4=0.01mol,n(Fe3+)=0.02mol,因所取样品配成的溶液分成两等份,所以所取样品中 nFe2(SO4)3=0.01mol2=0.02mol;(2)每份溶液中含有 Fe2+和 Fe3+的物质的量分别为 0.0
19、8mol 和 0.02mol,在第一份溶液完全反应后所得溶液中再加入足量氢氧化钠溶液,所得沉淀经洗涤,在空气中充分灼烧,得到的残渣为 Fe2O3,根据铁原子守恒可知, n(Fe2O3)= (0.08+0.02)mol=0.05mol,m(Fe2O3)=0.05mol160gmol-1=8g。1215.(10 分)(2018浙江五校高三第一次联考)某黄铜矿样品标注显示:主要成分为 CuFeS2,其余多为脉石(SiO 2)。为检验该黄铜矿中的成分,设计了如下实验:已知:在空气存在下煅烧黄铜矿,生成 Cu、Fe 3O4和 SO2气体。亚硫酸易被氧化:2H 2SO3+O2 2H2SO4请回答下列问题:
20、(1)该实验装置组装完成后首先应进行的操作是: 。 (2)请指出该装置的一个不足之处: 。 6(3)请设计一个实验方案,证明 C 中含有 SO2和 S : O2-4。 答案(1)检查装置气密性 (2)缺少尾气处理装置(或者 B、C 之间缺少防倒吸装置) (3)分别取 C中溶液少许于两支试管中,一支中加入品红溶液,品红溶液褪色,加热后复原,证明有 SO2;另一支先加足量盐酸,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀生成证明有 SO2-4解析(1)该实验装置组装完成后首先需要检查装置的气密性。(2)根据题意,在空气存在下煅烧黄铜矿,生成 Cu、Fe 3O4和 SO2气体,二氧化硫会污染空气,需要进行尾气处理
21、;二氧化硫易溶于水,将生成的气体直接通入水,容易发生倒吸。故答案为缺少尾气处理装置或者 B、C 之间缺少防倒吸装置。(3)证明 C 中含有 SO2和 S ,检验二氧化硫可以用品红溶液;检验 S ,可以用盐酸和氯化O2-4 O2-4钡溶液。具体操作为:分别取 C 中溶液少许于两支试管中,一支中加入品红溶液,品红溶液褪色,加热后复原,证明有 SO2;另一支先加足量盐酸,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀生成证明有 S 。O2-416.(12 分)铜、铁都是变价元素,它们都能形成多种化合物,如氧化物、硫化物、卤化物、配合物,还有含氧酸盐等。现代工业炼铜主要以黄铜矿为原料。某黄铜矿的主要成分 X 是由 C
22、u、Fe、S 三种元素组成的复盐,其中 Cu、Fe 两种元素的质量比为 87,X 的摩尔质量为 368 gmol-1。取一定质量的 X 粉末溶于足量浓硝酸(假设还原产物只有 NO2),将反应后的溶液加水稀释至 1 L,再将稀释后的溶液分成两等份,向其中一份加入足量稀 NaOH 溶液,搅拌、过滤、洗涤、灼烧,得粉末 4.8 g;向另一份溶液中加入足量 Ba(NO3)2溶液,得沉淀 13.98 g。(1)X 的化学式为 。 (2)X 溶于浓硝酸的离子方程式为 。 工业上以上述黄铜矿制得的粗铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl),其工艺流程如下图所示:(3)工业生产 Cl2时,尾气常用石
23、灰乳吸收,而不用烧碱溶液吸收的原因是 。 (4)还原过程中的产物为 NaCuCl2,制备中当氯化完成后必须经还原过程再制得 CuCl,为什么不用一步法制得 CuCl?(已知 Cu2+Cu+2Cl- 2CuCl)。 答案(1)Cu 2Fe2S4(2)Cu2Fe2S4+36H+34N 2Cu2+2Fe3+4S +34NO2+18H 2OO-3 O2-4(3)石灰乳来源丰富,成本低,且反应结束后可得副产品漂白粉(4)CuCl 沉淀沉积在 Cu 表面阻碍反应的进行解析(1)X 中 n(Cu) n(Fe)= =11,设 X 的化学式为 CuaFeaSb,由 M(X)=368gmol-1得864 7566
24、4a+56a+32b=368,即 15a+4b=46,得 a=2,b=4,故 X 的化学式为 Cu2Fe2S4。(2)将 Cu2Fe2S4改写成7Cu2SFe2S3,浓硝酸有强氧化性,可将 X 中+1 价的 Cu 元素氧化成 Cu2+,将 X 中-2 价的 S 元素氧化成H2SO4,根据得失电子守恒可写出反应方程式 Cu2Fe2S4+44HNO3 2Cu(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2SO4+34NO2+18H 2O,再改写成离子方程式即可。(3)工业生产 Cl2时,尾气常用石灰乳吸收是因为石灰乳来源丰富,成本低,且反应结束后可得副产品漂白粉。(4)因 Cu2+Cu+2Cl- 2CuCl,若用一步法制取 CuCl,CuCl 沉淀沉积在 Cu 表面,会阻碍反应的进行,故先制成 NaCuCl2溶液,再加水稀释使 CuCl 析出,过滤即得产品。
