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.Fe2O3FeCl3(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(X2)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)2<Fe(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,FeCl3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,Fe3O4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:Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O),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:FeS2和铁黄均难溶于水下列说法不正确的是( )A.步骤①,最好用硫酸来溶解烧渣B.步骤②,涉及的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2S+16H+C.步骤③,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④,反应条件控制不当会使铁黄中混有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①最好用硫酸来溶解烧渣,故A正确;步骤②发生反应的化学方程式为FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4,反应的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O 15Fe2++2S+16H+,故B正确;步骤③为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾,蒸干时绿矾受热会失去结晶水,故C错误;步骤④,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 x O)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+完全氧化。
x值为( )A.0.80B.0.85C.0.90D.0.93答案A解析根据得失电子守恒可知,1.52gFe x O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,解得· -x=0.80,故A正确。
4.(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、FeCO3、Al2O3、SiO2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。
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:Fe3+、N、S、OH-B.加入过量NaNO3溶液:Fe2+、N-、Cu2+、SC.加入过量NaOH溶液:Na+、Al-、S、OH-D.加入过量NaHCO3溶液:Na+、Al3+、S、HC-答案C解析加入过量氨水后,Fe3+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-等几种离子之间不发生离子反应,可以大量共存,C正确;加入过量NaHCO3溶液,Al3+和HC-的水解反应相互促进,不能大量共存,D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++H2↑C.向BaCl2溶液中通入CO2:Ba2++CO2+H2O BaCO3↓+2H+D.向FeCl3溶液中加入氢碘酸:2Fe3++2I-2Fe2++I2答案C解析C项中,BaCl2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、CuCl2,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、CuCl2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( )A.FeOB.Fe2O3C.Fe(OH)3D.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FeCl2C.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,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、FeCl3、CuCl2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Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Cl-+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Ⅰ和操作Ⅱ都是过滤,操作Ⅲ为蒸发结晶、过滤,故所用仪器不完全相同,B项错误;滤液Z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 mol·L-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2∶1B.硝酸的物质的量浓度为2.6 mol·L-1C.产生的NO在标准状况下的体积为4.48 LD.Cu、Cu2O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:①3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,3Cu2O+14HNO36Cu(NO3)2+2NO↑+7H2O,②NaOH+HNO3NaNO3+H2O,2NaOH+Cu(NO3)2Cu(OH)2↓+2NaNO3,结合m[Cu(OH)2]=39.2g,即=0.4mol,故②反应中Cu(NO3)2消耗NaOH0.4mol×2=0.8mol,余下硝酸 · -1.0L ×1.0mol ·L -1-0.8mol=0.2mol,D 项正确;①反应中,n (Cu)+2n (Cu 2O)=0.4mol,n (Cu)×64g ·mol-1+n (Cu 2O)×144g ·mol -1=27.2g,解得:n (Cu)=0.2mol,n (Cu 2O)=0.1mol 。
根据氧化还原反应中电子守恒:0.2mol ×2+0.1mol ×2×1=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 (HNO 3)=n (NO)+n (N -),最终溶液为NaNO 3溶液,有n (N -)=n (Na +)=1.0L ×1.0mol ·L -1=1mol,原硝酸浓度c (HNO 3)==2.4mol ·L -1,B 项错误。
11.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CuCl 2的生成 C.将CuCl 2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl 2固体 D.将表面有铜绿[Cu 2(OH)2CO 3]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CuCl 2溶液不能得到CuCl 2固体,C 错误;铜绿溶于盐酸而铜不溶于盐酸,故可用盐酸除去铜器表面的铜绿,D 项正确。
12.向含有1 mol HNO 3和1 mol H 2SO 4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 (Fe 3+)的变化曲线 B.n 1=0.75C.P 点时,n (Fe 2+)=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:①Fe+4H ++N -Fe 3++NO ↑+2H 2O,硝酸根离子过量,氢离子不足;②2Fe 3++Fe3Fe 2+。
a 表示Fe 3+的物质的量变化曲线,A 正确;溶液中共有3molH +参加反应,消耗铁为0.75mol,B 正确;P 点n (Fe 2+)=n (Fe 3+),二者均为0.45mol,C 错误;剩余0.45molFe 3+,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)Fe2O3(2)2FeSO4Fe2O3+SO3↑+SO2↑(3)2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+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。