2020高考化学刷题冲刺含最新模拟题专题六铁铜及其化合物金属的冶炼习题含解析

专题六　铁、铜及其化合物　金属的冶炼

考点1  铁及其重要化合物

1.[2020四川绵阳第一次诊断]下列实验操作或方法正确的是 (　　)

A.检验某溶液中是否含有Fe2+时,先加入少量H2O2,再滴加KSCN溶液

B.配制100 mL 1 mol·L-1 NaCl溶液时,用托盘天平称取5.85 g NaCl固体

C.将FeCl3饱和溶液煮沸制备Fe(OH)3胶体

D.用紫色石蕊溶液鉴别乙醇、乙酸和苯

2.[2020河南新乡模拟]已知:2Fe3++2I-2Fe2++I2,2Fe2++Br22Fe3++2Br-。向含等物质的量浓度的FeI2、FeBr2混合溶液中通入一定量的氯气后,再滴加少量的KSCN溶液,溶液变红,则下列方程式书写不合理的是(　　)

A.2I-+2Fe2++2Cl22Fe3++I2+4Cl-                         B.2Br-+2I-+2Fe2++3Cl2I2+Br2+2Fe3++6Cl-

C.2Br-+4I-+2Fe2++4Cl22I2+Br2+2Fe3++8Cl-       D.2Fe2++4I-+3Cl22Fe3++2I2+6Cl-

3.[2020湖北三校联考改编][双选]以某硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄[FeO(OH)]的一种工艺流程如图所示:

下列说法不正确的是 (　　)

A.“酸溶”中加热或搅拌或适当增大硫酸浓度均可加快溶解速度

B.滤渣的主要成分是SiO2

C.“沉铁”过程中生成Fe(OH)2的化学方程式为FeSO4+2NH4HCO3Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑

D.“氧化”Fe(OH)2浆液时,可用氯气代替空气

4.[2020安徽阜阳模拟]下列实验操作对应的实验现象及实验结论都正确,且两者具有因果关系的是              (　　)

5.[2019浙江4月选考,4分]某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。

请回答:

(1)仪器1的名称　　　　。装置5的作用　　　                                                            　。 

(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进,使溶液能进入4中　　　                                                       　。 

(3)装置改进后,将3中反应后溶液压入4中,在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因　　　　　　                                                            　　。 

6.[2019天津南开区模拟,12分]Ⅰ.Fe是生产、生活及生命中的重要元素。

(1)血红蛋白(Hb)中的铁元素呈正二价,能与O2分子结合成氧合血红蛋白(HbO2)从而有输送O2的能力。NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2的结合能力,药品“美蓝”是其有效的解毒剂,解毒时“美蓝”发生　　  　　(填“氧化”或“还原”)反应。 

(2)现有一瓶放置了一段时间的某浓度的FeCl3溶液,请设计实验检验其中是否含有Fe3+:　　                         　　。 

(3)普通铁粉与水蒸气在高温下反应生成铁的某种氧化物和氢气,该氧化物和氢气在高温下发生“逆反应”得到“引火铁”。若一定量的普通铁粉和水蒸气在高温下反应生成44.8 L(标况下)H2,则转移电子数目为　　　　(设NA为阿伏加德罗常数的值);“引火铁” 是一种极细的铁粉,它在空气中可以自燃,原因是　　　　　　　　　。 

Ⅱ.化合物M是某种具有磁学性质的新型电子材料的主要成分,由两种元素组成。为了研究其组成,设计如下实验:

气体甲可使湿润的红色石蕊试纸变蓝。请回答:

(1)M的化学式为　　　　　　　　,气体甲的电子式为　　　　　　　　。 

(2)白色沉淀乙在空气中变成红褐色沉淀丙的原因是　　　　　　　　(用化学方程式表示)。 

(3)高温条件下,丁与甲反应生成两种单质和水,该反应的化学方程式为　　　　　　　　。 

7.[2020贵州贵阳摸底考试,13分]高铁酸钠(Na2FeO4)具有很强的氧化性,是一种新型的绿色净水消毒剂。工业上以菱铁矿(主要成分是FeCO3,含少量SiO2)为原料制备高铁酸钠的生产过程如图1所示:

图1

已知:Na2FeO4只在碱性环境中稳定存在。

(1)Na2FeO4中铁元素的化合价为　　　　　;下列标志应贴在盛装Na2FeO4容器上的是　　　　　(填标号)。 

 (2)粉碎菱铁矿的目的是　　　　　　　　　　,“碱浸”过程中SiO2所发生反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　。 

(3)操作1与操作2的名称均为　　　　　,步骤③的目的是将Fe2+氧化成Fe3+, 其离子方程式为　　　　　　　　　　　　。 

(4)高铁酸钠消毒后的还原产物具有净水作用,解释净水原理:　　　　　　　　　                                                                　。 

(5)已知4Fe+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,将一定量的Na2FeO4投入到pH不同的工业污水中(污水中其余成分均相同),测得溶液中Na2FeO4的质量浓度变化如图2中曲线Ⅰ、Ⅱ所示。试分析曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的污水pH　　　　　(填“高”或“低”)。 

图2

考点2  铜及其化合物

8.[2020湖南三校联考]向一定量的铜和氧化铁的混合物中加入200 mL 1.5 mol/L的稀硫酸,完全反应后固体无剩余,所得溶液中

只有两种溶质,假设反应前后溶液体积不变,则下列说法错误的是 (　　)

A.原混合物中Cu和Fe2O3的物质的量之比为1∶1

B.反应后的溶液中Fe2(SO4)3的物质的量的浓度为0.5 mol/L

C.若用CO还原等质量的原混合物,充分反应后,质量将减少4.8 g

D.若用KMnO4溶液来滴定反应后的溶液,完全反应后,将消耗KMnO4 0.04 mol

9.[2020湖北部分重点中学新起点考试]以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如图所示:

下列说法正确的是 (　　)

A.粗铜溶于过量稀硝酸,过滤、低温干燥得纯铜

B.电解时用粗银作阴极,硝酸银溶液为电解质溶液

C.用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应

D.从滤液B中可以提取绿矾(FeSO4·7H2O)

10.[2020江西南昌摸底测试,8分]某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂,并回收铜。探究过程如图所示:

(1)步骤①的作用是清洗废铁屑表面的油污,其中加热的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)写出步骤②中生成Fe2+的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(写一个即可) 

(3)步骤③中“氯气”不引入杂质但有毒,可以用　　　　代替(填化学式)。 

(4)溶液B中只含有Fe2+而不含Fe3+,可证明该事实的实验操作是　　　　　　　                              　　　　　　　　　　。 

(5)步骤⑤产生金属铜的化学方程式为　。 

考点3  金属材料与金属矿物的开发利用

11.[2020湖南三校联考]下列说法不正确的是 (　　)

A.在金属的冶炼方法中,铝热法本质上属于热还原法

B.化学上所说的钢铁,其实钢是钢,铁是铁,钢是混合物,而铁是纯净物

C.反应FeCuS2+SFeS2+CuS中FeS2既是氧化产物又是还原产物

D.已知BrCl的化学性质跟Cl2相似,则BrCl与水的反应(生成HCl和HBrO)也是氧化还原反应

12.[2020河南洛阳第一次联考]一种利用废干电池中黑色粉末(主要成分为MnO2、炭粉,还含有少量Hg2+、Pb2+等重金属盐)制备MnSO4晶体的工艺流程如图所示:

下列说法错误的是 (　　)

A.反应①中1 mol Fe至多还原1.5 mol MnO2

B.重金属主要在滤渣2中

C.步骤③煮沸可使沉淀颗粒长大,目的是便于固液分离

D.合理处理废旧电池有利于资源再利用并防止汞、铅等重金属污染

一、选择题

1.[2020福建福州八县一中联考改编][双选]下列实验操作对应的现象和根据现象得出的结论均正确的是              (　　)

2.[2020河南洛阳第一次联考]向100 mL稀H2SO4与稀HNO3的混合溶液中逐渐加入铁粉,假设加入铁粉的质量与产生气体的体积(标准状况下)之间的关系如图所示,且曲线中每一段只对应一个反应。下列说法正确的是

 (　　)

A.产生H2的体积为2.24 L

B.m2=8.4

C.所用混合溶液中c(H2SO4)=1.0 mol·L-1

D.AB段发生的反应为置换反应

3.[2020山东师范大学附中第三次模拟][双选]某酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等。利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑,设计如图所示工艺流程,从废水中回收金,并生产一定量的铁红和氧化铜。

下列说法不正确的是 (　　)

A.标号①②③处发生的反应均为氧化还原反应

B.标号③处加入的相应物质是稀硝酸或稀硫酸

C.标号①处发生的离子反应最多有三个

D.铁红的化学式为Fe2O3,工业上常用作红色颜料

4.[新题型][2020河南许昌高级中学模拟]以硫铁矿(主要成分是FeS2,还含有少量SiO2)为主要原料得到绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图所示:

下列说法不正确的是 (　　)

A.废气中含SO2

B.试剂a为稀硫酸

C.过程3,离子方程式为2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+

D.过程4,将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾

二、非选择题(共58分)

5.[2020广东七校第一次联考,15分]FeCl3是重要的化工原料,无水氯化铁在300 ℃以上升华,遇潮湿空气极易潮解。

(1)制备无水氯化铁

①仪器X的名称为　　　　。 

②装置的连接顺序为a　　　 j,k　　　　(按气流方向,用小写字母表示)。 

③实验结束后,取少量装置F中的固体加水溶解,经检测发现溶液中含有Fe2+,其原因为　　　                                            　。 

(2)探究FeCl3溶液与SO2的反应

已知反应体系中存在下列两种化学变化:

(i)Fe3+与SO2发生络合反应生成Fe(SO2(红棕色);

(ii)Fe3+与SO2发生氧化还原反应,离子方程式为　　　　　　　　　。 

①实验结论:反应(i)、(ii)的活化能大小关系是E(i)　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)E(ii),平衡常数大小关系是K(i)　　　　K(ii)。 

②另取 5 mL 1 mol·L-1FeCl3溶液,先滴加2滴浓盐酸,再通入SO2至饱和。几分钟后,溶液由黄色变为浅绿色,由此可知,促使氧化还原反应(ii)快速发生可采取的措施是　　　　　　　　。 

6.[新角度][2020辽宁六校联考,15分]某小组欲探究反应2Fe2++I22Fe3++2I-,完成如下实验。

资料:AgI是黄色固体,不溶于稀硝酸。新制的AgI见光会少量分解。

(1)Ⅰ、Ⅱ中均未检出Fe3+,检验Ⅱ中有无Fe3+的实验操作及现象:取少量Ⅱ中溶液,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)Ⅲ中的黄色浑浊是　　　　(填化学式)。 

(3)经检验,Ⅱ→Ⅲ的过程中产生了Fe3+。

①对Fe3+产生的原因作出如下假设。

假设a:空气中存在O2,由于　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示),可产生Fe3+。 

假设b:酸性溶液中N具有氧化性,可产生Fe3+。

假设c:　。 

假设d:该条件下,I2溶液可将Fe2+氧化为Fe3+。

②通过实验进一步证实假设a、b、c不是产生Fe3+的主要原因,假设d成立。Ⅱ→Ⅲ的过程中I2溶液氧化Fe2+的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)经检验,Ⅳ中灰黑色浑浊中含有AgI和Ag。

①验证灰黑色浑浊含有Ag的实验操作及现象:取洗净后的灰黑色固体,　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

②为探究Ⅳ中出现灰黑色浑浊的原因,完成了实验1和实验2。

实验1:向1 mL 0.1 mol·L-1 FeSO4溶液中加入1 mL 0.1 mol·L-1 AgNO3溶液,开始时,溶液无明显变化。几分钟后,出现大量灰黑色浑浊。反应过程中温度几乎无变化。测定溶液中Ag+浓度随反应时间的变化如图所示。

实验2:实验开始时,先向试管中加入几滴Fe2(SO4)3溶液,重复实验1,实验结果与实验1相同。

ⅰ.实验1中发生反应的离子方程式是　　　　　　　　　　　　。 

ⅱ.Ⅳ中迅速出现灰黑色浑浊的可能原因是　　　　　　　　　　　　。 

7.[2019四川成都摸底测试,12分]铝、铁、铜在工业和生产生活中有广泛应用。

(1)铝制品具有很好的耐腐蚀性能,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　;按性质分类,Al2O3属于　　　　氧化物,依据是　　　　　　　　　　　　　(用离子方程式表示)。 

(2)某同学用下列实验探究铁与水蒸气的反应。

步骤①反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　;步骤③检验Fe2+的方法是　　　　　　　　   　　　　　　　　　　　; 

步骤④无明显现象,该同学认为步骤①铁与水蒸气反应只生成Fe2+,该同学的判断是否正确及理由是　　　　　　　　　　　。 

(3)含铬(Ⅵ)废水能致癌,Cu2O作光催化剂可将酸性废水中的Cr2转化成Cr3+,并伴有无色气体生成,则反应的离子方程式为　。 

8.[新素材][2019湖南、湖北八市十二校第一次联考,16分]某研究小组在实验室以含铁的铜屑为原料制备Cu(NO3)2·3H2O晶体,并进一步探究用SOCl2制备少量无水Cu(NO3)2。设计的合成路线如图1所示:

图1

已知:Cu(NO3)2·3H2OCu(NO3)2·Cu(OH)2 CuO;

SOCl2的熔点为-105 ℃,沸点为76 ℃,遇水剧烈反应生成两种酸性气体。

请回答:

(1)第②步调pH适合的物质是　　　　(填化学式)。 

(2)第③步包括蒸发浓缩、冷却结晶、抽滤等操作,其中蒸发浓缩的具体操作是　　　　。为得到较大颗粒的Cu(NO3)2·3H2O晶体,可采用的方法是　　　(填一种)。 

(3)第④步中发生反应的化学方程式是　　　　　　　　　　　　　　。 

(4)第④步,某同学设计的实验装置(夹持及控温装置已省略,如图2所示)有一处不合理,请提出改进方案并说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　。 

图2

装置改进后,向仪器A中缓慢滴加SOCl2时,需打开活塞　　　　(填“a”“b”或“a和b”)。 

(5)为测定无水Cu(NO3)2产品的纯度,可用分光光度法。

已知:4NH3·H2O + Cu2+Cu(NH3+4H2O;Cu(NH3对特定波长光的吸收程度(用吸光度A表示)与一定范围内的c(Cu2+)成正比。现测得Cu(NH3的吸光度A与Cu2+标准溶液浓度关系如图3所示:

图3

准确称取0.315 0 g无水Cu(NO3)2,用蒸馏水溶解并定容至100 mL,准确移取该溶液10.00 mL,加过量NH3·H2O,再用蒸馏水定容至100 mL,测得溶液吸光度A=0.6,则无水Cu(NO3)2产品的纯度是　　　　(以质量分数表示,结果保留1位小数)。 

一、选择题

1.[2020北京师范大学实验中学期中考试]Fe和Mg与H2SO4反应的实验记录如表所示:

关于上述实验说法不合理的是 (　　)

A.Ⅰ中产生气体的原因是Fe+2H+Fe2++H2↑

B.取出Ⅱ中的铁棒放入CuSO4溶液中立即析出亮红色固体

C.Ⅲ中现象说明Mg在浓H2SO4中没被钝化

D.Ⅳ中现象说明Mg的金属性比Fe的强

2.[新题型][结合工艺流程考查物质的制备、提纯][双选]碳酸锰可用于制油漆、锰盐,也可用作电讯器材元件的材料。工业上以软锰矿(主要成分是MnO2,含有SiO2、Fe2O3等少量杂质)为主要原料制备碳酸锰(MnCO3),其工艺流程如图所示。下列说法错误的是              (　　)

A.将软锰矿制成浆可以提高“浸锰”过程中锰的浸取速率

B.溶液Ⅰ中主要存在的金属阳离子为Mn2+、Fe3+

C.操作Ⅰ和操作Ⅱ用到的玻璃仪器有漏斗和烧杯

D.加入饱和NH4HCO3溶液发生的反应的离子方程式为Mn2++2HCMnCO3↓+CO2↑+H2O

二、非选择题(共23分)

3.[新素材][2020湖北武汉部分学校质量监测,9分]锌是一种常用金属,工业上利用锌焙砂(主要含 ZnO、ZnFe2O4,还含有少量CaO、FeO、CuO、NiO 等)湿法制取金属锌的流程如图所示,回答下列问题。

已知:Fe的活泼性强于Ni。

(1) ZnFe2O4可写成ZnO·Fe2O3,则ZnFe2O4与H2SO4反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。  

(2)“净化Ⅰ”操作分为两步:

①将溶液中少量的 Fe2+氧化,下列试剂中可选用的是　　　(填标号)。  

A.新制氯水 　　　　B.30%H2O2溶液

C.FeCl3溶液 D.KMnO4溶液

②加入ZnO,调节溶液pH为3.3~6.7,加热到60 ℃左右并不断搅拌,加热搅拌的主要目的是　　　　　　　　　　　　　　　。

(3)“净化Ⅰ”生成的沉淀中还含有溶液中的悬浮杂质,溶液中的悬浮杂质被共同沉淀的原因是　　　　    　　　　　　　　　　。 

(4)“净化Ⅱ”中加入过量Zn 的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

4.[新素材][2020河北唐山摸底考试,14分]四氯化钛(TiCl4)是制取航空材料——钛合金的重要原料。由钛铁矿(主要成分是FeTiO3,不溶于水)制备TiCl4等产品的一种工艺流程示意图如下:

回答下列问题:

(1)“酸浸”时需要将钛铁矿粉碎,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(2)浸出液呈强酸性,含有TiO2+、Fe2+及少量Fe3+、Al3+等,则生成TiO2+的离子方程式是　　　  　　　　　　　　　　　　。 

(3)“反应”时需加入铁屑至浸出液显紫色,此时溶液仍呈强酸性。已知反应:2Fe3++Fe3Fe2+;

2TiO2+(无色)+Fe+4H+2Ti3+(紫色)+Fe2++2H2O;

Ti3+(紫色)+Fe3++H2OTiO2+(无色)+Fe2++2H+。

加入铁屑的作用是　。 

(4)通过控制条件,可以使过程①中生成的TiO2·nH2O形成一种液态分散系,用一束可见光照射该分散系能够产生丁达尔效应,则分散质颗粒直径的范围是　。 

(5)过程①制得的固体TiO2·nH2O需用过量酸清洗以除去其中的Fe(OH)3杂质,检验Fe(OH)3杂质是否除净的实验方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(6)过程③生成的废气中含有CO,则TiO2和焦炭、氯气在高温下发生反应的化学方程式是　　　　　　　　    　　　　　　。 

(7)上述工艺具有成本低、可用低品位矿物为原料等优点。依据绿色化学理念,该工艺流程中存在的不足之处是　　　　　　　　　　　　　　(只要求写出一项)。 

(8)依据如表所示信息,可采用　　　　方法精制含少量SiCl4杂质的TiCl4。