2021届一轮复习苏教版广西专用铁、铜的获取及应用作业
铁、铜的获取及应用
(时间:45分钟 满分:100分)
一、选择题(本题共10小题,每小题7分,共70分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1.下列叙述正确的是( )。
A.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈
B.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO
C.向饱和FeCl3溶液中滴加过量氨水,可制取Fe(OH)3胶体
D.将钝化后的铝条放入CuSO4溶液中无现象,说明铝的金属性弱于铜
答案:A
解析:锡、铁和电解质溶液构成原电池,铁作负极而易被腐蚀,所以用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈,A正确;向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,可以是氯水中的Cl2氧化了Fe2+,B错误;Fe(OH)3胶体的制备:将饱和氯化铁溶液逐滴滴加到沸水中至得到红褐色液体,即为Fe(OH)3胶体,C错误;将钝化后的铝条放入CuSO4溶液中无现象,是因为铝条表面的氧化铝不与硫酸铜反应,不能说明铝的金属性弱于铜,D错误。
2.某学生鉴定甲盐的流程如图所示,下列说法正确的是( )。
A.如果甲中含有S2-,则乙是S沉淀
B.如果乙是AgBr沉淀,那么甲一定是FeBr3
C.丙中肯定含有Fe3+,所以甲是FeBr2
D.甲中含有铁元素,可能显示+2价或+3价
答案:D
解析:由丙中加入KSCN溶液后溶液变为血红色,可知丙中含Fe3+,酸性AgNO3溶液中NO3-有氧化性,则甲中应含有Fe3+或Fe2+,由于S2-既能与Fe3+发生氧化还原反应,也能与Fe2+反应生成沉淀,
因此甲中不可能含有S2-,则浅黄色沉淀(乙)应是AgBr,说明甲中含有Br-,故甲为FeBr2或FeBr3,A、B、C三项均错误,D项正确。
3.下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是( )。
A.该溶液中,K+、Fe2+、I-、Br-可以大量共存
B.用该溶液溶解一定量铜粉,向所得溶液中再加入铁粉,若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出
C.将该溶液蒸干,得到的固体中混有氢氧化铁
D.100 mL 0.1 mol·L-1该溶液和足量的Zn充分反应,生成1.12 g Fe
答案:D
解析:Fe3+与I-会发生氧化还原反应,不能大量共存,A项错误;Fe2(SO4)3溶液溶解Cu时发生反应:Fe2(SO4)3+Cu2FeSO4+CuSO4,此时若Fe2(SO4)3恰好完全反应,再向溶液中加入铁粉,则发生反应:Fe+CuSO4FeSO4+Cu,可析出固体Cu,B项错误;Fe2(SO4)3是强酸弱碱盐,水解产生氢氧化铁和硫酸,由于硫酸没有挥发性,二者会再发生反应生成硫酸铁,故将该溶液蒸干,得到的固体中不会是氢氧化铁,而是硫酸铁,C项错误;100 mL 0.1 mol·L-1该溶液含有溶质0.01 mol,和足量的Zn充分反应,根据电子守恒及元素守恒可知反应产生0.02 mol Fe,其质量是1.12 g,D项正确。
4.(2019河南辉县一中高三月考)常温下向100 mL FeCl3溶液中通入0.224 L H2S,生成单质硫,再加入过量铁粉,反应停止后溶液中含有0.06 mol阳离子。设溶液反应前后体积不变,则原FeCl3溶液的物质的量浓度是( )。
A.0.2 mol·L-1 B.0.3 mol·L-1
C.0.4 mol·L-1 D.0.6 mol·L-1
答案:C
解析:该反应过程为:氯化铁和硫化氢反应生成氯化亚铁、HCl和S,生成的HCl再与铁反应生成氯化亚铁,所以最终溶液中的溶质是氯化亚铁,根据氯原子守恒计算氯化铁的物质的量浓度,2n(FeCl3)=3n(FeCl2),n(FeCl3)=23n(FeCl2)=0.06 mol×23=0.04 mol,则原氯化铁溶液的浓度为c(FeCl3)=0.04mol0.1 L=0.4 mol·L-1。
5.(2019广西柳州模拟)以硫铁矿(主要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的工艺流程如图所示:
下列说法不正确的是( )。
A.酸溶过程使用的酸也可以是硝酸,且过量
B.为了防止污染,焙烧过程中产生的SO2要回收利用
C.通氯气的目的是氧化Fe2+
D.由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3需要在氯化氢的气流中加热
答案:A
解析:若用硝酸酸溶,则会引入杂质NO3-,A项说法错误;SO2是一种大气污染物,应回收利用,B项说法正确;通入Cl2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+,C项说法正确;为了防止Fe3+水解,由FeCl3·6H2O制取无水FeCl3时需要在HCl的气流中加热,D项说法正确。
6.在含有Cu(NO3)2、Zn(NO3)2、Fe(NO3)3和AgNO3各0.1 mol的混合溶液中加入0.1 mol铁粉,充分搅拌后铁完全反应,且溶液中不存在Fe3+,同时又析出0.1 mol Ag。则下列结论中不正确的是( )。
A.反应后溶液中Cu2+与Fe2+的物质的量之比为1∶2
B.氧化性:Ag+>Cu2+>Fe3+>Zn2+
C.含Fe3+的溶液可腐蚀铜板
D.1 mol Fe可还原2 mol Fe3+
答案:B
解析:根据阳离子的氧化性强弱,铁先还原Ag+,然后还原Fe3+。根据题意0.1 mol Fe恰好能还原0.1 mol Ag+和0.1 mol Fe3+,所以反应后溶液中n(Cu2+)∶n(Fe2+)=1∶2,A项正确;根据金属活动性顺序可知氧化性:Zn2+
m2时,溶液a中阴离子只有一种
B.生成蓝色溶液的离子方程式为Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+
C.要确定混合物中是否含Al,可取A加入适量稀盐酸
D.当m2-m3=2.96 g,Fe3O4的质量至少为2.32 g
答案:A
解析:当m1>m2时,说明至少有Al2O3、Al两者中的一种,且生成了偏铝酸钠溶液,由于加入了过量的氢氧化钠溶液,阴离子除AlO2-外还有OH-,A项不正确;Fe3O4与盐酸反应生成氯化铁和氯化亚铁,三价铁离子有强氧化性,发生反应Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,B项正确;金属氧化物与酸反应生成盐和水,铜与盐酸不反应,故可取A加入适量稀盐酸,如果有气体产生,证明混合物中含有铝,C项正确;导致固体质量改变的原因有金属氧化物的溶解和Fe3+与铜单质之间的氧化还原反应,由Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+可得如下关系式Fe3O4~2Fe3+~Cu,也就是减少的固体中四氧化三铁和铜的物质的量之比为1∶1,Fe3O4的摩尔质量为232 g·mol-1,Cu的摩尔质量为64 g·mol-1,由二者摩尔质量之和可知溶解的2.96 g固体中有Fe3O4和Cu各0.01 mol,即Fe3O4的质量至少为2.32 g,D项正确。
二、非选择题(本题共3个小题,共30分)
11.(10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: 。
(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,试写出该反应的离子方程式:
。
(3)火法炼铜的原理:Cu2S+O22Cu+SO2,在该反应中每生成1 mol Cu,转移 mol电子。
(4)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是 (填字母)。
A.粗铜接电源正极,发生氧化反应
B.溶液中Cu2+向阴极移动
C.电解过程中,阳极和阴极的质量变化相等
D.利用阳极泥可回收Al、Zn等金属
(5)据报道,有一种细菌在有氧气存在的酸性溶液中,可将黄铜矿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检验溶液B中Fe3+是否被除尽的实验方法是 。
②在实验室中,设计两个原理不同的方案,从溶液B中提炼金属铜(要求:一种方案只用一个反应来完成)。写出两种方案中涉及的化学方程式。
方案一: ;
方案二: 。
答案:(1)Cu+H2O2+2H+Cu2++2H2O
(2)2Cu2++2CO32-+H2OCu2(OH)2CO3↓+CO2↑
(3)3 (4)AB
(5)①取少量溶液B于试管中,加入几滴KSCN溶液,若溶液无明显现象,则说明Fe3+已被除尽 ②CuSO4+FeCu+FeSO4 2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑(合理答案均可)
解析:(1)酸性条件下,H2O2将铜氧化:Cu+H2O2+2H+Cu2++2H2O。(2)由题给信息可知反应的离子方程式为2Cu2++2CO32-+H2OCu2(OH)2CO3↓+CO2↑。(3)根据题给方程式可知,生成2 mol Cu时,转移6 mol电子,则生成1 mol Cu时,转移3 mol电子。(4)粗铜接电源的正极,作阳极,发生氧化反应,A正确;溶液中阳离子向阴极移动,B正确;电解过程中,阳极是铝、锌、铜放电,Ag、Pt、Au等形成阳极泥,而阴极始终是Cu2+得电子生成单质铜,所以阴极和阳极质量变化不一定相等,C错误;阳极泥是比铜活动性差的Ag、Pt、Au沉积在阳极形成的,D错误。(5)①验证Fe3+最好用KSCN溶液。②由硫酸铜得到铜,可以通过置换反应,也可以通过电解。
12.(10分)铁、铜单质及其化合物应用范围很广。现有含氯化亚铁杂质的氯化铜晶体(CuCl2·2H2O),为制取纯净的CuCl2·2H2O,首先将其制成水溶液,然后按下图步骤进行提纯:
Cu2+、Fe3+和Fe2+的氢氧化物开始沉淀和沉淀完全时的pH见下表:
Fe3+
Fe2+
Cu2+
氢氧化物开始沉淀时的pH
1.9
7.0
4.7
氢氧化物完全沉淀时的pH
3.2
9.0
6.7
请回答下列问题。
(1)最适合作氧化剂X的是 。
A.K2Cr2O7 B.NaClO
C.H2O2 D.KMnO4
(2)加入的物质Y是 。
A.CuO B.NaOH
C.Cu2(OH)2CO3 D.NH3
(3)由溶液Ⅲ获得CuCl2·2H2O,需要经过 、 、过滤等操作。
(4)测定溶液Ⅰ中Fe2+的浓度,可用KMnO4标准溶液滴定,取用KMnO4溶液应使用 (填“酸式”或“碱式”)滴定管,反应的离子方程式为 。
答案:(1)C
(2)AC
(3)蒸发浓缩 冷却结晶
(4)酸式 MnO4-+8H++5Fe2+Mn2++5Fe3++4H2O
解析:(1)用氧化剂X把亚铁离子氧化为铁离子,四组物质均可作氧化剂,但过氧化氢作氧化剂时,无新的杂质引入;而其他3种作氧化剂,都会产生新的杂质,所以选C。
(2)加入物质Y的目的是调节溶液的pH使铁离子形成Fe(OH)3沉淀,加入氢氧化钠或氨气,也能使铁离子沉淀,但引入了钠离子或铵根离子杂质,所以应选择CuO或Cu2(OH)2CO3,答案选A、C。
(3)溶液Ⅲ为氯化铜溶液,要得到氯化铜晶体,需要蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等步骤。
(4)高锰酸钾的氧化性较强,易腐蚀碱式滴定管上的胶管,所以选择酸式滴定管盛放高锰酸钾溶液;高锰酸根离子氧化亚铁离子为铁离子,本身被还原为锰离子,离子方程式是MnO4-+8H++5Fe2+Mn2++5Fe3++4H2O。
13.(2019全国Ⅰ)(10分)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下:
回答下列问题:
(1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是 。
(2)步骤②需要加热的目的是 ,温度保持80~95 ℃,采用的合适加热方式是 。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为 (填标号)。
(3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是 。
分批加入H2O2,同时为了 ,溶液要保持pH小于0.5。
(4)步骤⑤的具体实验操作有 ,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。
(5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 ℃时失掉1.5个结晶水,失重5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为 。
答案:(1)碱煮水洗
(2)加快反应 热水浴 C
(3)将Fe2+全部氧化为Fe3+;不引入杂质 抑制Fe3+水解
(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)
(5)NH4Fe(SO4)2·12H2O
解析:(1)油污在碱性溶液中发生水解反应生成可溶于水的物质,因此可使用碱煮水洗的方法去除废铁屑表面的油污。
(2)加热可以增大溶解速率;温度低于100 ℃,因此可用水浴加热;硫化氢可与碱反应,因此可用碱溶液来吸收,为了防止倒吸,应选用的装置为C。
(3)为了将Fe2+全部转化为Fe3+,应先用足量的H2O2;生成的Fe3+能发生水解反应,H2O2与Fe2+反应消耗H+,为了抑制Fe3+发生水解反应,应保持溶液的pH小于0.5。
(4)由溶液得到晶体的操作为加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。
(5)设硫酸铁铵晶体的物质的量为1 mol,则失去水的物质的量为1.5 mol,质量为27 g,由此可知,硫酸铁铵晶体的相对分子质量为270.056≈482,NH4Fe(SO4)2的相对分子质量为266,482-26618=12,所以硫酸铁铵晶体的化学式为NH4Fe(SO4)2·12H2O。
