1、第三单元 铁、铜的获取及应用 金属矿物的开发和利用一、选择题1下列关于铁及其化合物的说法中，不正确的是()A金属铁可以被磁铁吸引B铁元素有可变化合价C铁丝在氯气中燃烧生成FeCl2D常温下铁片遇浓硫酸会发生钝化答案：C2(2020高考全国卷)北宋沈括梦溪笔谈中记载：“信州铅山有苦泉，流以为涧。挹其水熬之则成胆矾，烹胆矾则成铜。熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”。下列有关叙述错误的是()A胆矾的化学式为CuSO4B胆矾可作为湿法冶铜的原料C“熬之则成胆矾”是浓缩结晶过程D“熬胆矾铁釜，久之亦化为铜”是发生了置换反应解析：选A。胆矾的化学式为CuSO45H2O，A项错误；湿法冶铜的原理是CuSO4Fe=F
2、eSO4Cu，即胆矾可作为湿法冶铜的原料，B项正确；CuSO4溶液经熬制可以得到胆矾，是CuSO4溶液浓缩结晶的过程，C项正确；熬胆矾的铁釜中发生的反应为CuSO4Fe=FeSO4Cu，属于置换反应，D项正确。3(2020浙江“超级全能生”选考科目联考)已知酸性条件下有如下反应：2Cu=Cu2Cu。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸实验现象红色固体和蓝色溶液无色气体无色气体和蓝色溶液红棕色气体和蓝色溶液由此推出本次氢气还原氧
3、化铜实验的产物是()ACuBCu2OC一定有Cu，可能有Cu2OD一定有Cu2O，可能有Cu解析：选D。本题考查铜及其化合物的主要性质。若产物只有Cu，与稀H2SO4作用不会得到蓝色溶液；若只有Cu2O符合各实验现象，若Cu2O中含有Cu也符合各现象。4(2020浙江91联盟联考)下列叙述正确的是()A铜的化学性质活泼，不宜用铜制作盛食品的器皿B盛放NaOH溶液的玻璃试剂瓶不能用玻璃塞C只用KSCN溶液就可检验FeCl3溶液中的少量Fe2D普通玻璃的组成可用Na2OCaO6SiO2表示，是纯净物解析：选B。A项中Cu的化学性质不活泼；C项中只用KSCN溶液不能检验Fe2；D项中普通玻璃是混合物
4、。5(2020金华一中高一期末)下列说法不正确的是()A通过加热分解HgO可制得单质HgB炼铁时，还原剂CO将铁从铁矿石中还原出来C活泼金属Na、Al的冶炼都是通过电解其氯化物水溶液制得的D沙里淘金是利用金和沙子的密度不同，从而将金粒分离出来解析：选C。C项，活泼金属Na、Al的冶炼分别通过电解熔融的氯化钠和氧化铝制得的。6(2019浙江4月选考，T24)聚合硫酸铁Fe(OH)SO4n能用作净水剂(絮凝剂)，可由绿矾(FeSO47H2O)和KClO3在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是()AKClO3作氧化剂，每生成1 mol Fe(OH)SO4n消耗6/n mol KClO3B生成聚合硫酸
5、铁后，水溶液的pH增大C聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水D在相同条件下，Fe3比Fe(OH)2的水解能力更强答案：A7(2020金华东阳二中选考模拟)如图所示的实验，发现烧杯中酸性KMnO4溶液褪色。若将烧杯中的溶液换成含有少量KSCN的FeSO4溶液，溶液呈血红色。判断下列说法中不正确的是()A该条件下H2燃烧生成了既具有氧化性又具有还原性的物质B该条件下H2燃烧的产物中可能含有一定量的H2O2C酸性FeSO4溶液中加入双氧水的离子反应为2Fe2H2O22H=2Fe32H2OD将烧杯中溶液换成KI淀粉溶液也能验证生成物具有还原性解析：选D。酸性KMnO4溶液褪色说明H2燃烧生成了还原
6、性的物质；将烧杯中的溶液换成含有少量KSCN的FeSO4溶液，溶液呈血红色，说明生成了具有氧化性的物质，故A、B项正确；将烧杯中的溶液换成KI淀粉溶液，只能体现I的还原性，故不能证明生成物具有还原性，只能证明生成物具有氧化性，故D项错误。8为确定Fe2O3和Cu混合物的组成(假设混合均匀)，某兴趣小组称取五份不同质量的样品，分别投入30.0 mL某浓度的稀硫酸中。充分反应后，每组样品剩余固体的质量与原样品质量的关系如图所示。下列说法不正确的是()A各组样品均发生反应：Fe2O36H=2Fe33H2O、2Fe3Cu=2Fe2Cu2B1.76 g样品充分反应后，溶液中一定存在Fe2和Cu2，一定不
7、存在Fe3C该混合物中n(Fe2O3)n(Cu)13D稀硫酸的浓度为3.00 molL1答案：D9在Fe(NO3)3和Cu(NO3)2的混合液中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2的物质的量浓度和加入铁粉的物质的量之间关系如图所示，则该溶液中Fe(NO3)3与Cu(NO3)2的物质的量浓度之比为()A31B12C21 D11解析：选C。注意纵坐标是 c(Fe2)。由化学方程式：2Fe3Fe=3Fe2、FeCu2=Fe2Cu，结合图像可知，c(Fe2)的大小在03变化快，3是拐点，此前发生2Fe3Fe=3Fe2，在34范围内变化时发生FeCu2=Fe2Cu。设溶液的体积为V L，由化学方程式2Fe3Fe=
8、3Fe2可得，n(Fe3)n(Fe2)V L3 molL12V mol，由化学方程式FeCu2=Fe2Cu可得，n(Cu2)n(Fe2)V L(43) molL1V mol，故c(Fe3)c(Cu2)n(Fe3)n(Cu2)21。10(2020绍兴一中高一期中)将三种黑色粉末组成的混合物加入到足量的某热浓酸中，充分反应后得到蓝绿色溶液和两种气体，将从蓝绿色溶液中分离得到的盐与0.15 mol还原铁粉恰好反应完全，可得浅绿色溶液和6.4 g红色沉淀；将上述生成的两种气体通入足量饱和NaHCO3溶液中，仍然收集到两种气体，据此推断黑色粉末可能为()A物质的量 FeSCuOFe111B物质的量 CC
9、uOFe322C质量 MnO2CuOC5.5812D质量 FeCCuO753解析：选B。6.4 g红色沉淀为Cu，其物质的量为0.1 mol，根据反应FeCu2=Fe2Cu可知，生成0.1 mol铜需要消耗0.1 mol还原铁粉，而实际上消耗了0.15 mol铁粉，则反应后的溶液中除了含有Cu2，还含有能够与铁反应的离子，结合选项可知应该为Fe3；根据反应Fe2Fe3=3Fe2可知，0.05 mol铁粉会消耗0.1 mol Fe3，所以混合物中Cu2与Fe3的物质的量之比为11；将上述生成的两种气体通入足量饱和NaHCO3溶液中，仍然收集到两种气体，该浓酸应该为浓硝酸，生成的气体为二氧化碳和二
10、氧化氮气体，根据分析可知，满足条件的只有B。11为将含有FeCl3、FeCl2、CuCl2的废液中的Cu2还原回收，某同学在含有a g铁粉的容器中加入废液，探究了加入废液体积与完全反应后体系中固体质量的关系，部分实验数据如下表所示。已知：废液中c(Cu2)0.7 molL1；废液体积大于0.5 L，充分反应后才能检测出Cu2。废液体积/L0.51234固体质量/gaaaa0下列说法不正确的是()A当铁粉与0.25 L废液反应完全后，固体成分为Fe与CuB当铁粉与1 L废液反应完全后，再加入废液时发生的离子反应为Fe2Fe3=3Fe2C废液中c(Fe3)0.2 molL1D要将1 L废液中的Cu
11、2全部还原，则至少需要铁粉44.8 g答案：B二、非选择题12(2017浙江11月选考，T28)为了探究铁、铜及其化合物的性质，某同学设计并进行了下列实验。已知：3Fe(s)4H2O(g)Fe3O4(s)4H2(g)。请回答：(1)虚线框处宜选择的装置是_(填“甲”或“乙”)；实验时应先将螺旋状铜丝加热，变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中，观察到的实验现象是_。(2)实验后，取硬质玻璃管中适量的固体，用一定浓度的盐酸溶解，滴加KSCN溶液，没有出现血红色，说明该固体中没有3价的铁。判断结论是否正确并说明理由：_。答案：(1)乙铜丝由黑变红(2)不正确，因为铁过量时：Fe2Fe3=3Fe21
12、3(2018浙江4月选考，T29)称取4.00 g氧化铜和氧化铁固体混合物，加入50.0 mL 2.00 molL1的硫酸充分溶解，往所得溶液中加入5.60 g铁粉，充分反应后，得固体的质量为3.04 g。请计算：(1)加入铁粉充分反应后，溶液中溶质的物质的量：_。(2)固体混合物中氧化铜的质量：_。解析：向4.00 g氧化铜和氧化铁固体混合物中加入50.0 mL 2.00 molL1硫酸充分反应，往所得溶液中再加入铁粉，充分反应后剩余固体有两种可能：第1种为单质铜，第2种为铁和铜的混合物，所得溶液中不含Fe3。根据溶液中硫酸根离子守恒，所得溶质的物质的量为50.01032.00 mol0.1
13、00 mol，而加入溶液体系中的铁元素(氧化铁、铁粉)总物质的量大于0.100 mol，故可以判断加入的铁粉有剩余，剩余固体为铁和铜的混合物，所得溶液中的溶质为硫酸亚铁。(1)根据溶液中的硫酸根离子守恒，所得溶液中溶质的物质的量为n(FeSO4)n(H2SO4)0.100 mol。(2)设固体混合物中Fe2O3为x mol，CuO为y mol，根据质量守恒得：160x80y4.00，根据整个体系中金属元素守恒得：562x64y5.60.100563.04，解得x0.010 0，y0.030 0，故固体混合物中CuO的质量为2.40 g。答案：(1)0.100 mol(2)2.40 g 14(2
14、018浙江11月选考，T29)某红色固体粉末可能是Fe2O3、Cu2O或二者混合物，为探究其组成，称取m g该固体粉末样品，用足量的稀H2SO4充分反应后，称得固体质量为a g。已知：Cu2O2H=Cu2CuH2O。(1)若a_(用含m的最简式表示)，则红色固体粉末为纯净物。(2)若am，则红色固体粉末中Fe2O3的物质的量为_mol(用含m的最简式表示)。解析：固体粉末样品加入足量的稀H2SO4充分反应后，有固体剩余，所以该固体粉末中一定有Cu2O，不一定有Fe2O3。(1)若红色固体粉末为纯净物，则该固体粉末中只有Cu2O。m g Cu2O的物质的量为 mol，根据离子方程式：Cu2O2H
15、=CuCu2H2O，产生Cu的物质的量是 mol，则其质量为g。(2)固体粉末样品加入足量的稀H2SO4充分反应后，称得固体质量为a g。设原样品中Fe2O3为x mol，Cu2O为y mol，则Cu2O2H=CuCu2H2Oy moly molFe2O36H=2Fe33H2Ox mol 2x mol2Fe3Cu=2Fe2Cu22x molx mol反应后剩余的a g固体是Cu，则160x144ym64(yx)m联立解得x，y。答案：(1)(2)15(2017浙江4月选考，T27)为探究黑色固体X(仅含两种元素)的组成和性质，设计并完成如下实验：请回答：(1)X的化学式是_。(2)固体甲与稀硫酸反应的离子方程式是_。(3)加热条件下氨被固体X氧化成一种气体单质，写出该反应的化学方程式：_。解析：由X隔绝空气高温加热产生的气体能使带火星的木条复燃可知X中一定含有氧元素，再由固体甲(28.8 g)稀硫酸溶液(蓝色)固体乙(12.8 g，紫红色)可知X中一定含有铜元素，甲中也含有铜和氧两种元素，最后通过给出的质量关系可推出X为CuO，甲为Cu2O。答案：(1)CuO(2)Cu2O2H=Cu2CuH2O(3)3CuO2NH33CuN23H2O
