苏教版高考化学一轮复习专题练3金属及其化合物第10讲铁铜的获取及应用含答案

第10讲 铁、铜的获取及应用

1．(2021·江西萍乡质检)《唐本草》记载“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃。陶及今人谓之石胆，烧之赤色，故名绛矾矣”。文中“绛矾”为(　　)

A．FeSO4·7H2O　　　　　    B．CuSO4·5H2O

C．Na2SO4·10H2O         D．KAl(SO4)2·12H2O

解析：根据题中描述，晶体本来为绿色，加热后得到红色固体，所以该晶体为FeSO4·7H2O。

答案：A

2．某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。下列从分类角度分析正确的是(　　)

A．实验①、③反应制得的物质均为纯净物

B．实验②、③均未发生氧化还原反应

C．实验①、③均为放热反应

D．实验①、②所涉及的物质均为电解质

解析：实验③制得的是Fe(OH)3胶体，属于混合物，且属于吸热反应，选项A、C错误；实验①中涉及的物质Cl2、铁丝均为单质，既不属于电解质，也不属于非电解质，选项D错误。

答案：B

3．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是(　　)

A．只有④　　　　　　　    B．只有③

C．③和④均错          D．全部错误

解析：实验③中溶液应变为浅蓝色；实验④与Fe3＋的性质无关。

答案：C

4．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是(　　)

A．Fe(OH)3　Fe2O3         B．Fe(OH)2　Fe2O3

C．Fe(OH)2　Fe(OH)3        D．Fe(OH)2　FeO

解析：铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。

答案：B

5．(2021·江苏省盐城检测)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是(　　)

A．FeSO4易溶于水，可用于制造红色颜料

B．FeS是黑色粉末，可用于去除水体中Cu2＋等重金属

C．Fe2(SO4)3水溶液显酸性，可用于去除天然气中的H2S

D．Fe在冷的浓硫酸中钝化，可用于制造贮存浓硫酸的贮罐

解析：A.可用于制造红色颜料的是Fe2O3，故A错误；B.FeS可用于去除水体中Cu2＋等重金属，是因为转化为更难溶的硫化物，与颜色无关，故B错误；C.Fe2(SO4)3可用于去除天然气中的H2S，是因为三价铁离子具有氧化性，能氧化硫化氢中的硫元素，与其水溶液显酸性无关，故C错误；D.Fe在冷的浓硫酸中钝化，生成致密的氧化物薄膜，所以可用于制造贮存浓硫酸的贮罐，故D正确。

答案：D

6．从酸性蚀刻废液(含Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋、H＋及Cl－)中回收Cu并制取FeCl3·6H2O，下列图示装置和原理不能达到实验目的的是(　　)

A．用装置甲从废液中还原出Cu

B．用装置乙进行固液分离

C．用装置丙将Fe2＋氧化为Fe3＋

D.用装置丁将丙中反应后的溶液蒸干制取FeCl3·6H2O

解析：A.从废液中还原出Cu，要加入铁粉，可以用装置甲实现，故A正确；B.固液分离用过滤装置，装置乙为过滤装置，故B正确；C.氯气能将亚铁离子氧化为铁离子，所以用装置丙将Fe2＋氧化为Fe3＋，故C正确；D.FeCl3·6H2O应用蒸发浓缩，降温结晶的方式制得，故D错误。

答案：D

7．(双选)向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是(已知氧化性：Fe3＋>Cu2＋)(　　)

  A．溶液中一定含有Cu2＋

  B．加入KSCN溶液一定不变红色

  C．溶液中一定含有Fe2＋

  D．剩余固体中可能含铜

解析：①当固体为铁、铜时，溶液中的Fe3＋、Cu2＋全部参加反应生成Fe2＋和Cu，反应的化学方程式为2FeCl3＋Fe===3FeCl2、CuCl2＋Fe===Cu＋FeCl2，所以溶液中一定没有Fe3＋、Cu2＋，一定含有Fe2＋；②当固体为铜时，溶液中一定没有Fe3＋，Cu2＋恰好全部参加反应或部分反应生成Fe2＋和Cu，所以溶液中一定没有Fe3＋，可能含有Cu2＋，一定含有Fe2＋。若加入的铁粉足量，则溶液中一定不含铜离子，选A；根据以上分析可知，溶液中一定存在亚铁离子，不选C；反应后有固体剩余，由于还原性：Fe>Cu，则剩余的金属中一定含有铜，选D；根据以上分析可知，反应后的溶液中一定不存在铁离子，所以加入KSCN溶液一定不变红色，不选B。

答案：AD

8．(2021·福建省福州月考)合金就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔、沸点：

其中不能形成合金的是(　　)

A．Cu和Al            B．Fe和Cu

C．Fe和Na            D．Al和Na

解析：A.铜的熔点低于铝的沸点，两种金属能够形成合金，不选A;  B．铁的熔点低于铜的沸点，两种金属能够形成合金，不选B；C.铁的熔点高于钠的沸点，两种金属不能形成合金，选C；D.铝的熔点低于钠的沸点，两种金属能够形成合金，不选D。

答案：C

9．向氧化铁、氧化铜、铁、铜的混合粉末中加入过量的稀盐酸，充分反应后，仍有红色粉末存在。则关于溶液中阳离子的判断正确的是(　　)

A．只有Fe2＋和Cu2＋

B．一定有Fe2＋、Cu2＋，可能有Fe3＋

C．一定有Fe2＋，可能有Cu2＋

D．只有Fe2＋

解析：混合粉末中加入过量的稀盐酸反应后，仍有红色固体铜存在，溶液中一定有Fe2＋，一定不可能有Fe3＋，可能有Cu2＋。

答案：C

10．(双选)向盛有2 mL FeCl3溶液的试管中加入少量铁粉，如图进行实验。下列分析错误的是(　　)

A.操作①为萃取

B．步骤Ⅰ中的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

C．若步骤Ⅱ溶液变红色，说明Fe2＋能用KSCN检验

D．步骤Ⅲ中Fe2＋被氧化为Fe3＋

解析：A.操作①为振荡操作，故A错误；B.步骤Ⅰ中是铁和铁离子反应生成亚铁离子，反应的离子反应为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，故B正确；C.若步骤Ⅱ溶液变红色，可能是反应后有剩余铁离子，不能说明Fe2＋能用KSCN检验，故C错误；D.步骤Ⅲ中氯气具有强氧化性能氧化亚铁离子，Fe2＋被氧化为Fe3＋，故D正确。

答案：AC

11．将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。

①Fe2O3　　　a．红褐色　A．具有较强的还原性

②Fe(OH)2    b．红棕色    B．易被氧化成灰绿色最终变成红褐色

③Fe(OH)3    c．白色    C．红色油漆、涂料

④Fe2＋    d．棕黄色    D．受热分解成红棕色粉末

⑤Fe3＋    e．浅绿色    E．具有较强的氧化性

答案：①—b—C　②—c—B　③—a—D　④—e—A　⑤—d—E

12．用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备Fe(OH)2。

(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。

(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。

(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是__________________________

___________________________________________________________________。

答案：(1)稀硫酸、铁屑　(2)加热煮沸

(3)避免生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化

13．FeCl3具有净水作用，但腐蚀设备，而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂，处理污水比FeCl3高效，且腐蚀性小。请回答下列问题：

(1)FeCl3净水的原理是_____________________________________________。

FeCl3溶液腐蚀钢铁设备，除H＋作用外，另一主要原因是________________________________________________________(用离子方程式表示)。

(2)为节约成本，工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。

①若酸性FeCl2废液中c(Fe2＋)＝2.0×10－2 mol·L－1，c(Fe3＋)＝1.0×10－3 mol·L－1，c(Cl－)＝5.3×10－2 mol·L－1，则该溶液的pH约为________。

②完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式：

ClO＋Fe2＋＋________===Cl－＋Fe3＋＋________

解析：(1)氯化铁净水的原理为Fe3＋＋3H2O⇌Fe(OH)3(胶体)＋3H＋，Fe3＋可与Fe反应，腐蚀钢铁。

(2)①由电荷守恒：2c(Fe2＋)＋3c(Fe3＋)＋c(H＋)＝c(Cl－)(OH－浓度很小，忽略不计)可求得溶液中c(H＋)＝1.0×10－2 mol/L。②由题意ClO(Cl为＋5价)→Cl－得到6e－，Fe2＋→Fe3＋失去1e－，由电子得失相等，原子守恒配平离子方程式。

答案：(1)Fe3＋水解产生的Fe(OH)3胶体粒子能吸附水中悬浮的杂质　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋

(2)①2　②1　6　6　H＋　1　6　3　H2O

14．(2021·福建省福清月考)某矿渣的成分为Cu2O、Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2, 工业上用该矿渣获取铜和胆矾的操作流程如图：

已知：①Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。

②部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表所示：

(1)为了加快反应 Ⅰ 的速率，可以采取的措施是________________________________(任写1条)。

(2)固体混合物A中的成分是________。

(3)操作Ⅰ主要包括：________、________、________。洗涤CuSO4·5H2O粗产品不能用大量水洗，而用冰水洗涤。原因是______________________________。

(4)用NaClO调pH可以生成沉淀B，利用题中所给信息分析沉淀B为________，该反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为________。

(5)用NaOH调pH可以生成沉淀C，利用题中所给信息分析y的范围为________。

解析：(1)矿渣为固体，为了加快反应的速率，可以将固体粉碎，也可以适当升高反应的温度，或适当增大反应物H2SO4的浓度，不断搅拌等。(2)根据题给已知①和固体A为混合物，加入稀硫酸发生的反应有：Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O、Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2O、Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4，SiO2是酸性氧化物，不能与硫酸发生反应，因此发生反应Ⅰ后过滤出的固体混合物A中的成分是SiO2和Cu。(3)从硫酸铜溶液中制取硫酸铜晶体的操作主要包括：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等；由于CuSO4溶于水，且温度越高，溶解度越大，若用冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子，又可以减少晶体的损失。(4)NaClO具有强氧化性，Fe2＋具有还原性，发生氧化还原反应，NaClO可将Fe2＋氧化为Fe3＋并调节pH至3.7≤pH<4.0，将Fe3＋沉淀，故生成沉淀B为Fe(OH)3；该反应中Fe元素的化合价由＋2价升至＋3价，Fe2＋为还原剂，ClO－为氧化剂，Cl元素的化合价由＋1价降至－1价，根据得失电子守恒，氧化剂与还原剂物质的量之比为1∶2。(5)结合表格数据，Al3＋完全沉淀时的pH为5.2，而Cu2＋开始沉淀的pH为5.4，加入NaOH调节pH至5.2≤pH<5.4，将Al3＋沉淀，而Cu2＋不沉淀。

答案：(1)适当升高温度；不断搅拌；将矿渣粉碎；适当增大硫酸的浓度等

(2)SiO2、Cu

(3)蒸发浓缩　冷却结晶　过滤　冰水既可以洗去晶体表面的杂质离子，又可以减少晶体的损失

(4)Fe(OH)3　1∶2

(5)5.2～5.4或5.2≤pH<5.4

15．铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛，利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：

实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。

(1)装置A的名称是________，装置B中盛放的药品是________，NH4HCO3盛放在装置________中。

(2)实验过程中，欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是___________________________________________________________________，

发生主要反应的离子方程式为_________________________________________

___________________________________________________________________。

FeSO4溶液要现用现配制的原因是______________________________________，

检验久置的FeSO4是否变质的方法是____________________________________

__________________________________________________________________。

(3)干燥过程的主要目的是脱去游离水，该过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为___________________________________，

取干燥后的FeCO3样品12.49 g，与炭混合后焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，计算样品中杂质FeOOH的质量：________g。

解析：(1)装置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置B中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。  装置C中盛放NH4HCO3。(2)检验D处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽，关闭活塞3，打开活塞2，在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。FeSO4具有还原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要现用现配。用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。  (3)FeCO3、H2O、O2反应生成FeOOH和CO2。设干燥后的FeCO3样品中FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y，则x×116 g·mol－1＋y×89 g·mol－1＝12.49 g，56 g·mol－1×(x＋y)＝6.16 g，解得：x＝0.1 mol，y＝0.01 mol。故m(FeOOH)＝0.89 g。

答案：(1)分液漏斗　铁粉　C

(2)(待D处的氢气纯净后)关闭活塞3，打开活塞2

Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Fe2＋＋HCO===FeCO3↓＋H＋、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O)　亚铁离子易被氧化　取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入KSCN溶液，观察是否显红色

(3)4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2　0.89