2020_2021学年高中化学专题3从矿物到基础材料2_2铁铜及其化合物的应用课时作业含解析苏教版必修1
课时作业21 铁、铜及其化合物的应用
时间：45分钟 满分：100分
一、选择题(每小题4分，共48分)
1．下列物质的性质和用途描述错误的是( B )
A．铜质地漏具有独特的杀菌功能，能较好抑制细菌生长
B．明矾溶于水得到氢氧化铝胶体，起消毒、杀菌的作用
C．铁粉具有还原性，可用作食品袋内的抗氧化剂
D．镁燃烧发出耀眼的白光，可以制造照明弹
解析：铜是重金属，重金属盐可使蛋白质变性，从而杀灭细菌，A项正确；明矾溶于水得到Al(OH)3胶体，该胶体可吸附悬浮于水中的杂质，不能消毒、杀菌，故B项错误；铁粉具有还原性，易与氧气反应，可作食品抗氧化剂，故C项正确；镁在空气中燃烧发出耀眼的白光，可以用于制造照明弹，故D项正确。
2．下列操作中，不会发生明显颜色变化的是( C )
A．无水氯化铜固体溶于水
B．硫酸铁溶液中滴加硫氰化钾溶液
C．氯化亚铁溶液中加入铜粉
D．硫酸亚铁溶液中通入氯气
解析：无水氯化铜固体溶于水中形成绿色的氯化铜溶液，故A不符合题意；硫酸铁溶液中滴加硫氰化钾溶液，溶液变为血红色，故B不符合题意；氯化亚铁溶液是浅绿色的，与铜不发生反应，溶液颜色无变化，故C符合题意；向浅绿色的硫酸亚铁溶液中通入氯气，发生氧化还原反应，溶液颜色变为黄色，故D不符合题意。
3．选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋；
乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。
下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( B )
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解析：甲组，在Fe3＋存在的条件下检验Fe2＋，要排除Fe3＋干扰。所选试剂具备下列条件：一是能与Fe2＋发生有明显现象的反应；二是与Fe3＋不反应。只有酸性KMnO4溶液符合条件：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，实验现象是紫色变浅(或褪去)。乙组，在Fe2＋存在的条件下，检验Fe3＋，用KSCN溶液检验Fe3＋，Fe2＋无干扰。
4．下列描述不正确的是( C )
A．FeSO4可用于防止食品氧化变质，延长食品的保质期
B．向FeSO4溶液中加入NaOH溶液，观察到有白色沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
C．向Fe2(SO4)3溶液中加入足量铁粉，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液立即变成血红色
D．铁在氧气中燃烧，生成黑色的Fe3O4
解析：向Fe2(SO4)3溶液中加入足量铁粉，充分反应后生成FeSO4，滴加KSCN溶液，溶液不会变成血红色。
5．Na、Al、Fe、Cu是中学化学中重要的金属元素，它们的单质及其化合物之间有很多转化关系。下表所列物质不能按如图(“→”表示一步完成)关系相互转化的是( B )
解析：
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钠与水反应生成氢氧化钠，氢氧化钠与盐酸反应生成氯化钠，电解熔融的氯化钠生成金属钠，A不符合题意；铝与氧气化合生成氧化铝，氧化铝不溶于水，不能直接转化为氢氧化铝，另外氢氧化铝也不能直接转化为铝，B符合题意；铁在氯气中燃烧生成氯化铁，氯化铁与铁反应生成氯化亚铁，氯化亚铁与锌反应生成铁，C不符合题意；铜与氧气化合生成氧化铜，氧化铜与稀硫酸反应生成硫酸铜 ，硫酸铜与铁发生置换反应生成铜，D不符合题意。
6．“百炼成钢”是指反复将炽热的生铁在空气中锤打，转化为坚硬的钢，其实质是对生铁的不断除杂过程。下列叙述不正确的是( D )
解析：A项发生反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，正确；B项发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，正确；C项发生反应：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，而Fe不与NaOH溶液反应，正确；D项混合物在空气中灼烧时会发生分解最终生成Fe2O3，错误。
7．在硫酸铁溶液中先加入a g铜，完全溶解后再加入b g铁，充分反应后得到c g残余固体，下列说法中正确的有( D )
①若a>c，则残余固体是铁和Cu的混合物
②若a>c，则最终溶液中一定有Fe2＋和Cu2＋
③若a>c，则最终溶液中一定没有Fe3＋
④若a
c，则铜没有完全被置换出来，故剩余固体为铜，溶液中存在Fe2＋和Cu2＋，故①错误，②正确；溶液中一定不存在Fe3＋，③正确；若aCu2＋>Fe2＋，故加入铁粉后，铁粉先与Fe3＋反应，后与Cu2＋反应。根据2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu可知，Fe3＋完全反应，Cu2＋只有一半发生反应，反应后的溶液中含有Fe2＋、Cu2＋，不含Fe3＋，A项正确；反应后的溶液中n(Fe2＋)＝0.3 mol，n(Cu2＋)＝0.05 mol，B项错误；反应后的溶液中c(Fe2＋)＝＝3 mol·L－1，C项正确；反应后残留固体为0.05 mol Cu，质量为3.2 g，D项正确。
9．铁的化合物常见的有①FeO ②Fe2O3 ③Fe3O4 ④FeS
⑤Fe(OH)3 ⑥NH4Fe(SO4)2·12H2O ⑦FeSO4，将上述物质分别溶于足量稀盐酸后进行实验，已知K3[Fe(CN)6]溶液遇亚铁盐会产生蓝色沉淀。下列说法不正确的是( B )
A．滴加KSCN溶液不显血红色，滴加新制氯水后显血红色的是①④⑦
B．加铜片能发生反应2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋的是②⑤⑥
C．滴加KSCN溶液显血红色，滴加酸性KMnO4溶液紫色褪去的是③
D．滴加K3[Fe(CN)6]溶液，能产生蓝色沉淀的是①③④⑦
解析：题述含铁元素的化合物溶于足量稀盐酸后的溶液中只含Fe2＋的为①FeO、④FeS、⑦FeSO4；只含Fe3＋的为②Fe2O3、⑤Fe(OH)3、⑥NH4Fe(SO4)2·12H2O；既含Fe2＋又含Fe3＋的为③Fe3O4；A选项说明溶液中只含Fe2＋，符合题意的为①④⑦；B选项说明溶液中含有Fe3＋，符合题意的为②③⑤⑥；C选项说明溶液中既含Fe2＋又含Fe3＋，符合题意的为③；D选项说明溶液中含有Fe2＋，符合题意的有①③④⑦。
10．某溶液为含有较多的CuSO4和少量的Fe2(SO4)3的酸性溶液。若用该溶液制取硫酸铜固体，可供选择的操作有：①加适量H2SO4溶液 ②加适量CuO ③冷却结晶 ④加过量NaOH溶液 ⑤加强热至有大量白色固体析出 ⑥过滤。正确的操作步骤及顺序是( D )
A．②⑥③⑥ B．④⑥①③
C．④⑥③⑤ D．②⑥⑤
解析：若用题述溶液制取硫酸铜固体，先要除去Fe3＋。除去Fe3＋可加入适量CuO，调节溶液pH使得Fe3＋完全转化为氢氧化铁沉淀；不能加NaOH溶液，否则会引入Na＋。
11．铁有＋2价和＋3价两种价态，下列反应中不涉及铁元素价态变化的是( D )
A．用还原铁粉除去氯化亚铁溶液中的少许氯化铁杂质
B．铁在氧气中燃烧，其产物溶于盐酸中可得到两种盐
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C．氢氧化亚铁是白色固体，在空气中迅速变成灰绿色，最终变成红褐色
D．氢氧化铁受热分解
解析：氢氧化铁受热分解得到氧化铁和水，是非氧化还原反应，铁元素价态不变。其他选项都涉及氧化还原反应，铁元素价态发生变化。
12．部分氧化的FeCu合金样品(氧化产物为Fe2O3，CuO)5.76 g，经如图所示处理：
下列说法正确的是( B )
A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋
B．样品中Fe元素的质量为2.24 g
C．样品中CuO的质量为4.0 g
D．V＝224
解析：若学生对问题的分析和推理能力较差，不能从题给信息中分析出滤渣的成分是Cu，将导致计算陷入困境，无法得到正确答案。稀硫酸足量，且滤液中不含有Cu2＋，说明3.2 g滤渣全为Cu，所以滤液A中不可能含有Fe3＋，A项错误。若3.2 g Cu全来自CuO，则有m(CuO)＝3.2 g÷64 g·mol－1×80 g·mol－1＝4.0 g，但是样品中还存在单质Cu，故C项错误。样品中的铁元素均在滤液A中，3.2 g固体均为Fe2O3，由铁元素守恒知，m(Fe)＝3.2 g÷160 g·mol－1×2×56 g·mol－1＝2.24 g，B项正确。设Fe、Cu、Fe2O3、CuO的物质的量分别为a、b、c、d，根据最后得到Fe2O3的质量，列出(＋c)×160 g·mol－1＝3.2 g；最后固体总质量6.4 g与原来固体质量5.76 g相差的就是2Fe→Fe2O3、CuO→Cu中O原子的质量，则(a－d)×16 g·mol－1＝6.4 g－5.76 g；联立两式可得，a－c－d＝0.02 mol。再根据得失电子守恒，Fe失去的电子等于Fe2O3、CuO和H＋得到的电子，故列式为2a＝2c＋2d＋n(H＋)，所以n(H＋)＝2(a－c－d)＝2×0.02 mol＝0.04 mol，则生成的H2的体积为(0.04÷2×22.4×1 000) mL＝448 mL，D项错误。
二、非选择题(共52分)
13．(13分)下图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol/L的稀硫酸，其他试剂任选。
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请回答下列问题：
(1)B装置中盛有一定量的NaOH溶液，A装置中应预先加入的试剂是铁屑，A装置中发生反应的离子方程式是Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
(2)实验开始时应先将活塞a打开(填“打开”或“关闭”)。
(3)简述制取Fe(OH)2的操作过程关闭活塞a，使FeSO4溶液压入B装置中进行反应。
(4)实验完毕，拔去B装置中的橡胶塞，放入一部分空气，此时B装置中发生反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3。
(5)在下图中，装置①②④(填序号)能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀。
解析：(1)题图中A装置的作用是产生H2，利用H2赶走整个装置中的空气，降低Fe2＋被氧化的速率，以便能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，故A装置中应预先加入的试剂为铁屑：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。(2)实验开始时打开活塞a，A装置中产生的H2沿导管进入B装置，赶走装置中的空气。(3)关闭活塞a，气体不能逸出，压迫A装置中的液体通过导管进入B装置，FeSO4与NaOH混合产生Fe(OH)2
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白色沉淀。(4)实验完毕拔去B装置的橡胶塞，空气进入B装置，O2与Fe(OH)2发生反应，使Fe(OH)2转化为Fe(OH)3红褐色沉淀。(5)①装置用H2SO4与Fe反应产生的H2赶出装置中的空气；②装置与①装置原理相似，只不过在两个试管中进行；③装置没有隔绝空气；④装置中胶头滴管插入液面以下，且有苯在上层隔离空气，故①②④装置都能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀。
14．(13分)如图，有以下物质相互转化，其中B溶液呈浅绿色，I溶液呈黄色，J为AgCl。请回答：
(1)C是Cl2(填化学式)，F的化学式为KCl。
(2)写出B的化学式：FeCl2，检验B溶液中阳离子的操作方法是取少量B溶液于试管中，向其中滴加硫氰化钾溶液，无现象，再滴加几滴新制氯水，溶液变为血红色(或其他合理答案)。
(3)写出由G转变成H的化学方程式：
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(4)写出检验I溶液中阳离子的离子方程式：
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3；向I溶液中加入单质Cu时发生反应的离子方程式是2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
解析：J为AgCl，且F溶液和AgNO3反应后的溶液进行焰色反应时透过蓝色钴玻璃观察呈紫色，说明F溶液含有K元素，可推知F为KCl；白色沉淀G在空气中变为红褐色沉淀H，则G为Fe(OH)2、H为Fe(OH)3；H和稀盐酸反应生成I溶液，I溶液呈黄色，则I为FeCl3；I和A反应生成B，B溶液呈浅绿色，且A为固体单质，所以A为Fe、B为FeCl2；FeCl2和Cl2反应生成FeCl3，则C为Cl2；FeCl2和E反应生成KCl和Fe(OH)2，可知E为KOH。(1)通过以上分析知，C是Cl2，F的化学式为KCl；(2)B的化学式为FeCl2，检验Fe2＋的操作方法是取少量B溶液于试管中，向其中滴加硫氰化钾溶液，无现象，再滴加几滴新制氯水，溶液变为血红色；(3)Fe(OH)2不稳定，易被空气中的氧气氧化成红褐色氢氧化铁沉淀，由G转化成H的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3；(4)I溶液中的阳离子为铁离子，检验铁离子的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3；向I溶液中加入单质Cu，有关反应的离子方程式是2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
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15．(13分)某化学小组欲探究含铁化合物的氧化性和还原性，请回答下列问题。
(1)除胶头滴管外，你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是试管。
(2)请帮他们完成以下实验报告：
实验目的：探究含铁化合物的氧化性和还原性。
试剂：铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、铜片。
实验记录：
实验结论：Fe具有还原性；Fe3＋具有氧化性；Fe2＋既有氧化性，又有还原性。
(3)根据以上结论判断，下列物质中既有氧化性，又有还原性的有AEF(填字母)
A．Cl2 B．Na C．Na＋ D．Cl－ E．SO2 F．NO2
(4)亚铁盐在溶液中易被氧化，而实验室中需要纯净的亚铁盐溶液。那么保存亚铁盐溶液时可以在溶液中加入少量铁粉，以防止亚铁盐被氧化。
解析：本题的实验目的是探究含铁化合物的氧化性和还原性，在探究时，要从氧化还原反应的规律着手，在探究元素氧化性时应向其中加入还原剂；同理，在探究其还原性时要向其中加入氧化剂。处于中间价态的元素既有氧化性又有还原性。
16．(13分)铜是生活中常见的金属，请回答下列问题：
(1)Cu不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向Cu和稀硫酸的混合物中滴入H2O2溶液后，溶液很快变蓝，试写出该反应的离子方程式：Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。
(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3绿色固体和CO2
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气体，试写出该反应的离子方程式：
2Cu2＋＋2CO＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋CO2↑。
(3)火法炼铜的原理为：Cu2S＋O22Cu＋SO2，在该反应中每生成1 mol Cu，转移3 mol e－。
(4)据报道，有一种细菌在有氧气存在的酸性溶液中，可将CuFeS2氧化成硫酸盐：4CuFeS2＋2H2SO4＋17O24CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O。利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O)：
①检验B中Fe3＋是否被除尽的实验方法为取样，加KSCN溶液，若变红则Fe3＋未被除尽；若不变红，则除尽。
②在实验室中设计方案，从溶液B中提炼金属铜(要求：方案只用一个反应来完成)。写出方案中的化学方程式：CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4。
③从溶液B中获取胆矾的操作b是蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥。
解析：(1)滴入H2O2溶液后，溶液很快变蓝，说明Cu转化为Cu2＋，H2O2作氧化剂，离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。(2)离子方程式为2Cu2＋＋2CO＋H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋CO2↑。(3)根据化学方程式可知Cu的化合价由＋1→0价，化合价降低，S的化合价由－2价→＋4价，化合价升高，O的化合价由0价→－2价，化合价降低，计算转移电子的物质的量，可以通过S元素化合价的变化进行计算，生成1 mol Cu，则消耗0.5 mol Cu2S，即转移电子的物质的量为0.5×6 mol＝3 mol。(4)①检验Fe3＋是否被除尽，一般用KSCN溶液检验；②根据流程，溶液B中含有Cu2＋，制备Cu，需要加入Fe，发生Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋；③欲得到胆矾，需采用蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥的方法。
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