全程复习方略浙江专用版高考化学 课时提能演练九 32铁铜的获取及应用

全程复习方略浙江专用版高考化学 课时提能演练九 32铁铜的获取及应用

浙江 2019 版化学复习方略 课时提能演练(九) 3.2 铁、铜的获取及应用（苏教 版） （45 分钟 100 分） 一、选择题(本题包括 10 小题，每小题 6 分，共 60 分) 1.将铁片放到下列溶液中，铁片溶解，溶液质量减轻的是(　　) A.稀硫酸　　　　　　　　B.硫酸铜溶液 C.氢氧化钠溶液 D.氯化铝溶液 2.下列物质不能通过化合反应直接制得的是(　　) A.FeCl2 B.NaHSO3 C.Al(OH)3 D.Fe(OH)3 3.(2019·重庆模拟)下列有关金属的工业制法中正确的是(　　) A.制钛：用金属钠置换四氯化钛(TiCl4)溶液中的钛 B.炼铁：用焦炭和空气反应产生的 CO 在高温下还原铁矿石中的铁 C.制钠：用海水为原料制得精盐，再电解纯净的 NaCl 溶液 D.炼铜：用黄铜矿(主要成分为 CuFeS2)直接电解精炼得到纯度为 99.9%的铜 4.(2019·杭州模拟)将铜片放入 0.1 mol·L－1 FeCl3 溶液中，反应一定时间后取出铜片，溶液中 c(Fe3 ＋)∶c(Fe2＋)＝2∶3，则 Cu2＋与 Fe3＋的物质的量之比为(　　) A.3∶2 　　B.3∶5 　　C.4∶3 　　 D.3∶4 5.能正确表示下列反应的离子方程式的是(　　) A.将铜屑加入 Fe3＋溶液中：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ B.将磁性氧化铁溶于盐酸： 　Fe3O4＋8H＋===3Fe3＋＋4H2O C.将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合： 　Fe2＋＋4H＋＋NO－3 ===Fe3＋＋2H2O＋NO↑ D.将铁粉加入稀硫酸中：2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑ 6.(2019·温州模拟)下列有关铁、铜及其化合物的除杂方法正确的是(　　) A.除去 FeCl3 中混有的 CuCl2：加入过量铁粉，过滤 B.除去铁粉中的少量铝粉：加过量盐酸后，过滤、洗涤 C.除去 FeCl2 溶液中混有的 FeCl3：加入过量铁粉，过滤 D.除去 Cu 粉中混有的 CuO：加适量稀硝酸后，过滤、洗涤 7.通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确 的是(　　) 操作、现象 解　释 A 向 KI 淀粉溶液中加入 FeCl3 溶液，溶液变蓝 Fe3＋能与淀粉发生显色反应 B 把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点 铁在潮湿的空气中易生成 Fe(OH)3 C 向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生 说明 Fe 置换出溶液中的氢，生成 了氢气 D 新制 Fe(OH)2 露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐 色, 说明 Fe(OH)2 易被 O2 氧化成 Fe(OH)3 8.(2019·济南模拟)下列叙述正确的是(　　) A.因为 NH3·H2O 是弱碱，所以不能用氨水与 FeCl3 溶液反应制取 Fe(OH)3 B.向 FeI2 溶液中通入少量 Cl2，再滴加少量 CCl4，振荡、静置，下层液体为紫色 C.向一定体积的热浓硫酸中加入过量的铁粉，生成的气体能被烧碱溶液完全吸收 D.将 SO2 气体通入溴水，欲检验溶液中是否有 SO 2－4 生成，可向溶液中滴加 Ba(NO3)2 溶液 9.(易错题)2.8 g Fe 全部溶于一定浓度、100 mL 的 HNO3 溶液中，得到标准状况下的气体 1.12 L，测得反 应后溶液的 pH 为 1。若反应前后溶液体积变化忽略不计，则下列有关判断不正确的是(　　) A.反应前 HNO3 溶液的浓度为 2.0 mol·L－1 B.1.12L 的气体全部为 NO C.反应后溶液中 c(NO－3 )＝1.6 mol·L－1 D.反应后的溶液最多还能溶解 1.61 g Fe 10.(预测题)某稀溶液中含有 Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，向其中逐渐加入铁粉，溶液中 Fe2＋的浓度与加入 铁粉的物质的量之间的关系如图所示。则溶液中 Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3 物质的量浓度之比为(　　) A.1∶1∶1　　　　　　 B.1∶3∶1 C.3∶3∶8 D.1∶1∶4 二、非选择题(本题包括 3 小题，共 40 分) 11.(14 分)(2019·大纲版全国卷改编)如图中，A、B、C、D、E 是单质，G、H、I、F 是 B、C、D、E 分别和 A 形成的二元化合物。已知： ①反应 C＋G ― ― →高温 B＋H 能放出大量的热，该反应曾应用于铁轨的焊接； ②I 是一种常见的温室气体，它和 E 可以发生反应：2E＋I =====点燃 2F＋D，F 中 E 元素的质量分数为 60%。 回答问题： (1)①中反应的化学方程式为：_______________________________； (2)1.6 g G 溶于盐酸，得到的溶液与铜粉完全反应，计算至少需铜粉的质量(写出离子方程式和计算过程)； _____________________________。 (3)C 与过量 NaOH 溶液反应的离子方程式为：____________________________， 反应后溶液与过量化合物 I 反应的离子方程式为：________________________； (4)E 在 I 中燃烧观察到的现象是：__________________________。 12.(12 分)(2019·天津高考改编)图中 X、Y、Z 为单质，其他为化合物，它们之间存在如下转化关系(部分 产物已略去)。其中，A 俗称磁性氧化铁；E 是不溶于水的酸性氧化物，能与氢氟酸反应。 回答下列问题： (1)已知 A 与 1mol Al 反应转化为 X 时(所有物质均为固体)，放出 a kJ 热量，写出该反应的热化学方程式： ____________________________。 (2)磁性氧化铁中的铁元素有两种价态，某同学欲判断 G 溶液中铁的价态，进行了以下实验，请帮他完成 下表： 实验步骤 现象和结论 ①取少量溶液于试管中，滴加几滴　　　　 溶液 溶液颜色变为________色，说明不含 Fe2＋ ②另取少量溶液于另一试管中，向里滴加　　　　 溶液 溶液变　　　　色，说明含有 Fe3＋ (3)写出 A 和 D 的稀溶液反应生成 G 的离子方程式：_________________。 13.(14 分)(预测题)某铜矿石含氧化铜、氧化亚铜、三氧化二铁和脉石(SiO2)，现采用酸浸法从矿石中提 取铜，其工艺流程图如下。其中铜的萃取(铜从水层进入有机层的过程)和反萃取(铜从有机层进入水层的 过程)是现代湿法炼铜的重要工艺手段。 已知：①Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O；②当矿石中三氧化二铁含量太低时，可用硫酸和硫酸铁的混合液浸 出铜；③反萃取后的水层 2 是硫酸铜溶液。 回答下列问题： (1)矿石用稀硫酸处理过程中发生反应的离子方程式为：Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O、 ___________________、___________________(写其中 2 个)。 (2)将有机层和水层分离的操作方法叫　　　_　，实验室完成此操作所用到的一种主要仪器是　　　　。 (3)“循环Ⅰ”经多次循环后的水层 1 不能继续循环使用，但可分离出一种重要的硫酸盐晶体，该晶体的 化学式是　　　__　。 (4)写出电解过程中(两电极都是惰性电极)阴极发生反应的电极反应式______。 (5)“循环Ⅲ”中反萃取剂的主要成分是____________________。 答案解析 1.【解析】选 B。A 项，由于每溶解 56 g 的 Fe，溶液中析出 2 g 的 H2，所以溶液质量增重；B 项，由于每 溶解 56 g 的 Fe，溶液中析出 64 g 的 Cu，所以溶液质量减轻；C 项，Fe 与 NaOH 溶液不发生反应；D 项，Fe 与 AlCl3 溶液不发生反应，故选 B 项。 2.【解析】选 C。A 项，Fe＋2FeCl3===3FeCl2；B 项，Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3；C 项，通过化合反应不 能直接制得 Al(OH)3；D 项，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故选 C 项。 3.【解析】选 B。金属钠在溶液中先与水反应，无法置换出 TiCl4 溶液中的金属钛，A 选项错误；电解 NaCl 溶液会得到 NaOH 溶液，应该电解熔融的 NaCl 制备金属钠，C 选项错误；黄铜矿石经冶炼先制得粗铜，粗 铜电解精炼得纯铜，D 选项错误。 4.【解析】选 D。设 n(Fe2＋)＝3 mol，则 n(Fe3＋)＝2 mol，由离子方程式 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋知 n(Cu2 ＋)＝n(Fe2＋)÷2＝1.5 mol，则 n(Cu2＋)∶n(Fe3＋)＝ 1.5 mol∶2 mol＝3∶4。 5.【解析】选 A。A 正确，符合 3 个守恒；B 错误，电荷不守恒，Fe3O4 中 Fe 有两种价态，正确的离子方程 式应该为：Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O；C 错误，得失电子不守恒，电荷不守恒，正确的离子方程式 应为：3Fe2＋＋NO－3 ＋4H＋=== 3Fe3＋＋NO↑＋2H2O；D 错误，不符合客观实际，反应后只能生成 Fe2＋和 H2。 6.【解析】选 C。A 中 FeCl3 也与 Fe 反应；B 中铁粉和铝粉都能够和盐酸反应；D 中 Cu 也与稀硝酸发生反 应，形成溶液，不符合题意。 7.【解析】选 D。 A 2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋，碘单质使淀粉溶液变蓝 错误 B 铁锈的主要成分是 Fe2O3 错误 C 铁与稀硝酸反应生成的气体为 NO，不能得到氢气 错误 D 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 正确 8.【解析】选 B。A 项，FeCl3＋3NH3·H2O===Fe(OH)3↓＋3NH4Cl；B 项，由于还原性 I－>Fe2＋，所以向 FeI2 溶液中通入少量 Cl2，Cl2 首先与 I－反应：Cl2＋2I－===I2＋2Cl－；C 项，过量的 Fe 与热浓硫酸反应，首先 产生 SO2 气体，随着反应的进行，浓硫酸的浓度逐渐变稀，后来稀硫酸与 Fe 反应产生 H2；D 项，由于发生 反应：SO2＋Br2＋2H2O===H2SO4＋2HBr，欲检验溶液中的 SO2－4 ，应向溶液中加入 BaCl2 溶液，若加入 Ba(NO3)2 溶液，则不能排除 SO 2－3 的干扰，故选 B 项。 9.【解题指南】解答本题应注意以下两点： (1)当 HNO3 过量时，铁与 HNO3 反应生成 Fe(NO3)3； (2)除剩余的 HNO3 能溶解铁外，生成的 Fe(NO3)3 仍能溶解铁。 【解析】选 A。由于反应后溶液的 pH 为 1，说明 HNO3 过量，所得溶液为 Fe(NO3)3 溶液，则 n(反应前 HNO3)＝ n(未被还原 HNO3)＋n(被还原 HNO3)＋n(剩余 HNO3)＝ 2.8 56 ×3＋ 1.12 22.4＋0.1×0.1＝0.21(mol)，所以反应前 HNO3 溶液的浓度为 0.21 0.1 ＝2.1(mol·L－1)，故 A 项错误；由 Fe→Fe3＋知，0.05 mol 的 Fe 反应时失去 0.15 mol 电子，则 HNO3 得到 0.15 mol 电子生成 0.05 mol 气体，所以该气体全部为 NO，故 B 项正确；反应后溶液中 n(NO－3 )＝3n(Fe)＋n(剩余 HNO3)＝3×0.05＋0.1×0.1＝0.16 (mol)，所以反应后溶液中 c(NO－3 )＝ 0.16 0.1 ＝ 1.6 (mol·L－1)，故 C 项正确；根据：3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O 知，剩余的 0.01 mol HNO3 能 溶解 0.003 75 mol Fe，根据 Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋得，生成的 0.05 mol Fe3＋能溶解 0.025 mol Fe，所以反 应后溶液总共溶解 0.028 75 mol Fe，即 1.61 g Fe，故 D 项正确。 【方法技巧】铁与硝酸的反应规律 (1)铁与浓硝酸在常温下钝化，在加热时剧烈反应。 (2)铁与稀硝酸的反应： 硝酸过量时： Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O　① Fe 过量时： 3Fe＋8HNO3===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O　② 铁与稀硝酸反应有关量的问题，可用数轴表示为： ①当 n(Fe) n(HNO3)≤ 1 4时，按反应①进行， 产物仅有 Fe(NO3)3，HNO3 可能有剩余。 ②当 n(Fe) n(HNO3)≥ 3 8时，按反应②进行， 产物仅有 Fe(NO3)2，Fe 可能有剩余。 ③当 1 4< n(Fe) n(HNO3)< 3 8时，则反应①②均发生， 产物为 Fe(NO3)2 和 Fe(NO3)3。 10.【解题指南】解答本题应注意以下三点： (1)Fe 与 Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3 反应的先后顺序； (2)横、纵坐标及曲线各折点表示的意义； (3)HNO3 反应生成的 Fe3＋和溶液中的原有 Fe3＋均与 Fe 发生反应。 【解析】选 D。由于先发生反应：Fe＋4HNO3===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，再发生反应：Fe＋ 2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，最后发生反应：Fe＋Cu(NO3)2===Fe(NO3)2＋Cu。由图像知，1 mol Fe 与 HNO3 发生反 应，则需 HNO3 4 mol，生成 Fe(NO3)3 1 mol；由图像知，1 mol Fe 与 Fe(NO3)3 发生反应，则需 Fe(NO3)3 2 mol，所以原溶液中含有 Fe(NO3)3 1 mol；由图像知，1 mol Fe 与 Cu(NO3)2 发生反应，则需 Cu(NO3)2 1 mol，所以原溶液中含有 Cu(NO3)2 1 mol，故选 D 项。 11.【解题指南】本题主要考查 Mg、Al、Fe 及其化合物的性质及与其有关的化学方程式的计算。解题时注 意寻找突破口，如铝热反应应用于铁轨的焊接、CO2 是最常见的温室气体等。 【解析】(1)铝热反应应用于铁轨的焊接，由①可知 C 为 Al、G 为 Fe2O3、B 为 Fe、H 为 Al2O3，反应的化学 方程式为 2Al＋Fe2O3 =====高温 2Fe＋Al2O3。CO2 是最常见的温室气体，由②可知 E 为 Mg、I 为 CO2、F 为 MgO、 D 为 C。综上可知 A 为 O2。 (2)Fe2O3 与盐酸反应的离子方程式为 Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O，FeCl3 与铜粉完全反应的离子方程式为 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，可知 n(Cu)＝n(Fe2O3)＝ 1.6 g 160 g·mol－1＝0.01 mol，需铜粉的质量为 0.01 mol ×64 g·mol－1＝0.64 g。 (3)Al 与过量 NaOH 溶液反应的离子方程式为：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2 ＋ 3H2↑，反应后溶液为 NaAlO2，与过量 CO2 反应的离子方程式为： AlO－2 ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3 。 (4)Mg 在 CO2 中燃烧的化学方程式为：2Mg＋CO2 =====点燃 2MgO＋C，观察到的现象是镁条剧烈燃烧，生成白色 粉末，反应器内壁附着黑色固体。 答案：(1)2Al＋Fe2O3 =====高温 2Fe＋Al2O3 (2)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O， 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋， n(Cu)＝n(Fe2O3)＝ 1.6 g 160 g·mol－1＝0.01 mol，至少需铜粉的质量为 0.01 mol×64 g·mol－1＝0.64 g (3)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO－2 ＋3H2↑ AlO－2 ＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO－3 (4)镁条剧烈燃烧，生成白色粉末，反应器内壁附着黑色固体 12.【解题指南】解题时找准突破口，Fe3O4 俗称磁性氧化铁，能和氢氟酸反应的不溶于水的酸性氧化物为 SiO2。 【解析】X、Y、Z 都是单质，Fe3O4 和 Al 发生铝热反应生成单质铁，故 X 是 Fe，Y 是氧气，Z 是单质硅， 则 D 是 HNO3，E 是 SiO2，G 是 Fe(NO3)3，M 是 Na2SiO3。 (1)A 与 1mol Al 反应时放出 a kJ 热量，书写热化学方程式时要注意对应关系，即有 8 mol Al 参与反应时， 放热 8a kJ。 (2)在溶液中可能含有 Fe3＋的情况下，检验 Fe2＋应用酸性 KMnO4 溶液。加入少量酸性 KMnO4 溶液，若酸性 KMnO4 溶液褪色，说明含有 Fe2＋，若溶液不褪色，则不含 Fe2＋，检验 Fe3＋一般用 KSCN 溶液，加入 KSCN 溶 液后，若溶液变血红色，则含有 Fe3＋，若溶液不变血红色，则不含 Fe3＋。 (3)O2 、NO、H2O 发生反应 4NO＋3O2＋2H2O===4HNO3，Fe3O4 中既有 Fe2＋又有 Fe3＋，和硝酸发生反应时，Fe2 ＋被氧化为 Fe3＋。 答案：(1)8Al(s)＋3Fe3O4(s)===9Fe(s)＋4Al2O3(s) ΔH＝－8a kJ·mol－1 (2)酸性 KMnO4　 紫　 KSCN　 血红 (3)3Fe3O4＋28H＋＋NO－3 ===9Fe3＋＋NO↑＋14H2O 13.【解析】(1)矿石的成分为 CuO、Cu2O、Fe2O3 和 SiO2，用稀硫酸处理过程中发生的离子反应除 Cu2O＋2H ＋===Cu2＋＋Cu＋H2O 外，还有：CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O、Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋ Cu2＋。 (2)将有机层和水层分离的操作方法叫分液，实验室完成该操作的主要仪器是分液漏斗。 (3)“循环Ⅰ”经多次循环后的水层 1，因含有较多的亚铁盐而不能继续循环使用，可将其中的亚铁盐结晶 分离，得 FeSO4·7H2O。 (4)对水层 2 用惰性电极电解，阴极发生的反应为 Cu2＋＋2e－===Cu。 (5)“循环Ⅲ”中的反萃取剂是用惰性电极电解硫酸铜溶液后的剩余溶液，主要成分为 H2SO4。 答案：(1)CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O　Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O　2Fe3＋＋Cu=== 2Fe2＋＋Cu2＋(任填 2 个即可) (2)分液　分液漏斗 (3)FeSO4·7H2O (4)Cu2＋＋2e－===Cu (5)H2SO4