1、课时规范练11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HClOC.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项正确。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F
2、e2+,B项错误。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项错误。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项错误。2.(2020全国)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”是发生了置换反应答案:A解析:胆矾的化学式为CuSO45H2O,A项错误。
3、湿法冶铜是用铁与CuSO4溶液反应置换出铜:Fe+CuSO4Cu+FeSO4,B、D项正确。“熬之则成胆矾”是利用蒸发浓缩、冷却结晶,产生CuSO45H2O晶体,C项正确。3.(2020陕西铜川调研)某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物,工业上以该废渣为原料生产CuCl22H2O晶体的工艺流程如下:下列说法正确的是()。A.焙烧过程中每消耗1 molCuS则消耗3 mol O2B.焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色C.滤渣中主要含铁的氧化物D.将获得的CuCl22H2O晶体加热可制得CuCl2固体答案:B解析:2CuS+3O22CuO+2SO2,由化学方程式可知,焙烧1molCuS消
4、耗1.5molO2,A项错误。废气中含有SO2,能使酸性高锰酸钾溶液褪色,B项正确。调节pH时,Fe3+水解转化为Fe(OH)3而除去,C项错误。将CuCl22H2O直接加热脱水,Cu2+发生水解反应,无法得到CuCl2,D项错误。4.(2020山东实验中学高三模拟)下列事实可依据金属活动性顺序进行解释的是()。A.镀锌铁比镀锡铁更耐腐蚀B.铝箔在加热时,熔化的铝不滴落C.铁在氧气中燃烧所得氧化物中,铁有两种化合价D.常温时浓硝酸可用铁制容器盛放,而不能用铜制容器盛放答案:A解析:氧化铝的熔点高,包裹在Al的外面,所以加热铝箔时熔化的铝不滴落,与金属活动性顺序无关,故B项错误。5.以硫铁矿(主
5、要成分为FeS2)为原料制备氯化铁晶体(FeCl36H2O)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FeCl36H2O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FeCl36H2O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
6、(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12B.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0.1molFe恰好能还原0.1molAg+和0.1molFe3+,所以反应后溶液中n(Cu2+)n(Fe2+)=12,A项正确。根据金属活动性顺序
7、可知氧化性:Zn2+Cu2+Ag+,根据金属铜和三价铁反应生成氯化铜和氯化亚铁,可知氧化性Cu2+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m1m2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
8、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Fe3O42Fe3+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11,Fe3O4的摩尔质量为232gmol-1,Cu的摩尔质量为64gmol-1,由二者摩尔质量之和可知溶解的2.96g固体中有Fe3O4和Cu各0.01mol,即Fe3O4的质量至少为2.32g,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
9、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
10、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(CuSO45H2O):检验溶液B中Fe3+是否被除尽的实验方法是。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)取少量溶液B于试管中,加入几滴KS
11、CN溶液,若溶液无明显现象,则说明Fe3+已被除尽CuSO4+FeCu+FeSO42CuSO4+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2molCu时,转移6mol电子,则生成1molCu时,转移3mol电子。(4)粗铜接电源的正极,作阳极,发生氧化反应,A项正确。溶液中阳离子向阴极移动,B项正确。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C
12、u2+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项错误。阳极泥是比铜活动性差的Ag、Pt、Au沉积在阳极形成的,D项错误。(5)验证Fe3+最好用KSCN溶液。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(CuCl22H2O),为制取纯净的CuCl22H2O,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:离子Fe3+Fe2+Cu2+氢氧化物开始沉淀时的pH1.97.04.7氢氧化物完全沉淀时的pH3.29.06.7请回答下列问题
13、。(1)最适合作氧化剂X的是。A.K2Cr2O7B.NaClOC.H2O2D.KMnO4(2)加入的物质Y是。A.CuOB.NaOHC.Cu2(OH)2CO3D.NH3(3)由溶液获得CuCl22H2O,需要经过、过滤等操作。(4)测定溶液中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
14、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)(10分)硫酸铁铵NH4Fe(SO4)2xH2O是一种重
15、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)步骤的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是。(2)步骤需要加热的目的是,温度保持8095 ,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(
16、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)212H2O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1mol,则失去水的物质的量为1.5mol,质量为27g,由此可知,硫酸铁铵晶体的相对分子质量为270.056482,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)212H2O。
