苏教版 (2019)必修 第一册第二单元 物质的化学计量课后复习题

这是一份苏教版 (2019)必修 第一册第二单元 物质的化学计量课后复习题，共10页。试卷主要包含了铁和铜的冶炼等内容，欢迎下载使用。

第二单元 铁、铜的获取及应用


目标与素养：1.了解从自然界中提取铁、铜的方法和原理及常见金属的冶炼方法。(宏观辨识与微观探析)2.了解铁、铜的主要性质及应用。(宏观辨识与微观探析)3.理解Fe、Fe2＋、Fe3＋的相互转化及应用。(宏观辨识与微观探析)4.掌握Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋的检验方法。(科学探究与创新意识)








一、从自然界获取铁和铜


1．铁、铜在自然界中的存在


2.铁和铜的冶炼


(1)铁的冶炼


①原理：高温下用还原剂将化合态的铁还原为游离态的铁。


②设备：炼铁高炉，如图所示。





③原料：铁矿石、焦炭、空气和石灰石。


④冶炼过程。





微点拨


高炉炼铁中各原料的作用：铁矿石——铁的来源；焦炭和空气——提供热量和还原剂CO；石灰石——形成炉渣除去SiO2。


(2)铜的冶炼


①工业主要采用高温冶炼黄铜矿(CuFeS2)的方法获得铜。


②生物炼铜法


利用某种能耐受铜盐毒性的细菌，这种细菌能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，把不溶性的硫化铜转化为可溶性的铜盐。


二、铁、铜及其化合物的应用


1．铁及其化合物的性质和应用


(1)铁的物理性质


银白色，有金属光泽，可被磁铁吸引，是电和热的良导体。


(2)铁的化学性质





微点拨


Fe和Cl2反应生成FeCl3、Fe和S反应生成FeS，反应产物与Fe和Cl2(或S)的用量无关。


(3)Fe3＋的检验


①试剂为硫氰化钾(KSCN)溶液。


②操作现象：加入KSCN溶液，溶液变成血红色。


③反应离子方程式：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3


(4)Fe2＋、Fe3＋的相互转化


2．铜及其化合物的性质和应用


(1)铜的物理性质


紫红色固体，具有良好的导电、导热性和延展性。


(2)铜的化学性质





微点拨


Cu和Cl2反应生成CuCl2，Cu和S反应生成Cu2S，反应产物与Cu和Cl2(或S)的用量也无关。Cu在潮湿空气中形成“铜绿”的反应：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3。


(3)常见铜的化合物


①CuO为黑色，与盐酸反应的离子方程式为CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O。


②Cu2(OH)2CO3为碱式盐，为绿色。


③CuSO4为白色粉末，遇水形成蓝色晶体CuSO4·5H2O(写化学式)。


(4)铜及其化合物的应用


①单质铜可以制导线、水管、电器仪表等。


②铜盐可以杀菌。游泳场馆常用CuSO4作池水消毒剂。





1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)


(1)高炉炼铁用于还原氧化铁的还原剂是焦炭(×)


(2)炼铁时，加入石灰石的作用是促进氧化铁的还原(×)


(3)我国最先应用的金属是铜(√)


(4)用于电气工业的纯铜是由黄铜矿冶炼直接得到的(×)


2．下列离子方程式正确的是( )


A．将氨水滴入FeCl3溶液中：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓


B．氧化铁与盐酸反应：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O


C．向FeCl3溶液中加入铁粉：Fe＋Fe3＋===2Fe2＋


D．向氯化亚铁溶液中通入Cl2：Fe2＋＋Cl2===Fe3＋＋2Cl－


B [A项，在书写离子方程式时，弱电解质NH3·H2O不能拆写成离子的形式；C项，离子方程式中除遵循元素守恒外，电荷也必须守恒，正确的离子方程式应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；D项，只符合元素守恒，不符合电荷守恒，正确的离子方程式应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。]


3．铁是地壳中含量很丰富的元素，也是生物体所必需的元素。自然界中铁矿石主要有赤铁矿和磁铁矿。金属铁是在高炉中冶炼的，高炉炼铁除了加入铁矿石外，还需加入焦炭和石灰石。


请填空：


(1)写出磁铁矿主要成分的化学式：_______________________。


(2)写出焦炭在高炉中所参与反应的两个化学方程式：


________________________________________________________________。


(3)写出CaCO3所参与有关反应的两个化学方程式：____________________


____________________________________________________。


[解析] 赤铁矿主要成分为Fe2O3，磁铁矿主要成分为Fe3O4，铁元素在这两种矿石中均以化合态形式存在。高炉炼铁就是用还原剂将铁矿石中的Fe还原出来的过程。


[答案] (1)Fe3O4


(2)C＋O2eq \(=====,\s\up8(高温))CO2，CO2＋Ceq \(=====,\s\up8(高温))2CO


(3)CaCO3eq \(=====,\s\up8(高温))CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2eq \(=====,\s\up8(高温))CaSiO3





金属的冶炼方法与金属活动性的关系





1．电解法：适合冶炼金属活动性较强的金属(一般为金属活动性顺序表中铝及铝前面的金属)。


例如：MgCl2(熔融)eq \(=====,\s\up8(通电))Mg＋Cl2↑，


2NaCl(熔融)eq \(=====,\s\up8(通电))2Na＋Cl2↑，


2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up8(通电))4Al＋3O2↑。


2．高温还原法：用还原剂(CO、C、H2、Al等)还原金属氧化物，适合冶炼金属活动性顺序表中Zn到Cu之间的大多数金属。


例如：2Al＋Cr2O3eq \(=====,\s\up8(高温))2Cr＋Al2O3。


3．热分解法：适合冶炼金属活动性较差的金属。


例如：2Ag2Oeq \(=====,\s\up8(△))4Ag＋O2↑，


2HgOeq \(=====,\s\up8(△))2Hg＋O2↑。


4．湿法冶金：利用活泼金属把不活泼金属从它的盐溶液中置换出来。


例如：CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4。


下列关于金属冶炼的说法正确的是( )


A．金属冶炼的本质是将化合态金属还原为游离态，冶炼方法由金属的活动性决定


B．Cu的湿法冶炼是将金属钠投入到CuSO4溶液中，从而置换出铜


C．Fe通常采用热还原法冶炼，加入石灰石的目的是除去过量的碳


D．由于Al的活动性强，故工业上采用电解熔融氯化铝的方法生产铝


A [A项，关于金属冶炼的本质和方法的叙述是正确的；B项，湿法炼铜是用铁置换出铜；C项，炼铁中加入石灰石是为了除去二氧化硅杂质；D项，工业上用电解熔融氧化铝的方法生产铝。]





1．冶炼金属一般有下列四种方法：①焦炭法；②水煤气法(或H2或CO)；③活泼金属置换法；④电解法。四种方法在工业上均有应用。古代有(Ⅰ)火烧孔雀石炼铜，(Ⅱ)湿法炼铜，现代有(Ⅲ)铝热法炼铬，(Ⅳ)从光卤石中炼镁，对它们的冶炼方法的分析不正确的是( )


A．(Ⅰ)用① B．(Ⅱ)用②


C．(Ⅲ)用③ D．(Ⅳ)用④


B [由于金属的化学活动性不同，金属离子得到电子还原成金属原子的能力也就不同，因此必须采用不同的冶炼方法。(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)发生的反应分别是


(Ⅰ)Cu2(OH)2CO3eq \(=====,\s\up8(高温))2CuO＋CO2↑＋H2O，


C＋2CuOeq \(=====,\s\up8(△))2Cu＋CO2↑，适用于①。


(Ⅱ)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，适用于③。


(Ⅲ)2Al＋Cr2O3eq \(=====,\s\up8(高温))Al2O3＋2Cr，适用于③。


(Ⅳ)先从光卤石中提取MgCl2，再电解熔融MgCl2，MgCl2eq \(=====,\s\up8(通电))Mg＋Cl2↑，适用于④。]


1.Fe2＋、Fe3＋、Fe之间的相互转化关系





(1)Fe只具有还原性。可被弱氧化剂(H＋、S、I2、Cu2＋、Fe3＋等)氧化成Fe2＋，被强氧化剂(Cl2、Br2、O2、HNO3等)氧化成Fe3＋。


(2)Fe2＋既有氧化性又有还原性。可被强氧化剂[Cl2、O2、Br2、H2O2、HNO3、浓硫酸、KMnO4(H＋)等]氧化为Fe3＋；可被还原剂(Al、Zn、CO、C等)还原为Fe。


(3)Fe3＋只具有氧化性，可被还原剂(Fe、Cu等)还原为Fe2＋，被强还原剂(Al、Zn、CO等)还原为Fe。


2．Fe2＋、Fe3＋的检验方法


(1)Fe3＋检验：取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液变成血红色。


(2)Fe2＋检验：取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液不变色，再滴加氯水或双氧水，溶液变成血红色。


(3)含Fe2＋和Fe3＋的溶液中检验Fe2＋，取少量溶液于试管中，滴加酸性KMnO4溶液，溶液紫色褪去，证明溶液中含有Fe2＋。


提醒 Fe(SCN)3不是沉淀，溶液中Fe3＋遇SCN－的现象是溶液变成血红色而不是血红色沉淀。


将铁粉、铜粉、FeCl3溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应)。试判断下列情况下，溶液中存在的金属离子和金属单质。


(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有______________________。


(2)若氯化铜有剩余，则容器中可能有______________________。


(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余，则容器中不可能有________，可能有________。


[解析] 本题属于物质共存问题。解答时应首先弄清物质间可能发生的反应，凡相互间能发生反应的物质就不可能大量共存。本题涉及的反应有


①Fe＋2FeCl3===3FeCl2


②Fe＋CuCl2===Cu＋FeCl2


③Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2


(1)若铁粉有剩余，则容器中不可能有Fe3＋、Cu2＋，因为它们能发生上述①②反应。


(2)若CuCl2有剩余，则容器中不可能有Fe，可能有Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu。


(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余，则容器中不可能有Fe、Cu，可能有Fe2＋。


[答案] (1)Fe3＋、Cu2＋ (2)Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋、Cu


(3)Fe、Cu Fe2＋





2．下列离子的检测方法合理的是( )


A．向某溶液中滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，说明原溶液中不含有Fe2＋


B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液，溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2＋


C．向某溶液中加入NaOH溶液，得到红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3＋


D．向某溶液中加入NaOH溶液得到白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋


C [A项，加入KSCN溶液后溶液呈血红色，说明原溶液中含有Fe3＋，但不能说明是否含有Fe2＋；B项，通入Cl2后再加入KSCN溶液，溶液变血红色，说明所得的溶液中含有Fe3＋，而原溶液中是否含有Fe2＋无法判断；D项，当溶液中含有Fe2＋和其他能与碱反应生成白色沉淀的离子时，同样会出现上述现象，因为Fe(OH)2转变成Fe(OH)3时，红褐色很容易掩盖其他的白色沉淀。]





1．从石器、青铜器到铁器时代，金属的冶炼体现了人类文明的发展水平。如图表示了三种金属被人类开发利用的大致年限，之所以有先后主要取决于( )





A．金属的导电性强弱


B．金属在地壳中的含量多少


C．金属的化合价高低


D．金属的活动性强弱


D [由于人类掌握科学知识的局限性，越活泼的金属越难以冶炼，故发现年代越晚。]


2．下列反应原理不符合工业冶炼金属实际情况的是( )


A．2HgOeq \(=====,\s\up8(△))2Hg＋O2↑


B．4Al＋3MnO2eq \(=====,\s\up8(高温))3Mn＋2Al2O3


C．2MgOeq \(=====,\s\up8(通电))2Mg＋O2↑


D．4CO＋Fe3O4eq \(=====,\s\up8(高温))3Fe＋4CO2


C [工业冶炼金属镁用电解MgCl2(熔融)而不用MgO，因为MgO熔点太高。]


3．证明某溶液中只含有Fe2＋而不含有Fe3＋的实验方法是( )


A．先滴加氯水，再滴加KSCN溶液后显红色


B．只需滴加KSCN溶液


C．先滴加KSCN溶液，不显红色，再滴加氯水后显红色


D．滴加酸性高锰酸钾溶液后溶液褪色


C [先加KSCN不显红色证明无Fe3＋，再加氯水，出现红色，说明产生Fe3＋，原溶液中有Fe2＋。]


4．下列关于金属性质的叙述中，正确的是( )


A．Fe与氯气或盐酸反应的共同产物是FeCl2


B．Fe与氧气或水蒸气反应的共同产物是Fe3O4


C．将铁片放入CuCl2溶液，反应后溶液质量增加


D．铁在硫蒸气中燃烧生成黑色的硫化铁


B [Fe和氯气反应的产物是FeCl3；铁片放入CuCl2溶液中发生反应Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu，溶液质量减少；铁在硫蒸气中燃烧生成硫化亚铁。]


5．已知Al、Cu、Hg三种金属分别用如下方法冶炼：


2Al2O3(熔融)eq \(=====,\s\up8(通电))4Al＋3O2↑ H2＋CuOeq \(=====,\s\up8(△))Cu＋H2O


2HgOeq \(=====,\s\up8(△))2Hg＋O2↑


(1)分析以上信息，可总结出金属的冶炼方法与其金属性强弱之间的关系是_____________________________________。


(2)利用(1)中的结论，并结合题目信息，写出工业上用CaCl2冶炼金属钙的化学方程式：_______________________________。


(3)在某些特殊环境下，往往用铝热反应来冶炼一些难熔金属，请写出据此法用MnO2冶炼金属锰的化学方程式：


__________________________________________________________________________________。


[解析] (1)金属的冶炼方法与金属在自然界中的存在状态、金属活泼性有关。一般来说，非常活泼的金属一般采用电解法冶炼(如K、Ca、Na、Mg、Al等)，中等活泼的金属一般用热还原法冶炼(如Zn、Fe、Sn、Pb、Cu等)，不活泼的金属一般用热分解法冶炼(如Hg等)。(2)Ca是非常活泼的金属，工业上用电解熔融CaCl2的方法冶炼。


(3)金属铝和MnO2发生置换反应生成单质锰和氧化铝。


[答案] (1)非常活泼的金属一般采用电解法冶炼，中等活泼的金属一般采用热还原法冶炼，不活泼的金属一般采用热分解法冶炼


(2)CaCl2(熔融)eq \(=====,\s\up8(通电))Ca＋Cl2↑ (3)4Al＋3MnO2eq \(=====,\s\up8(高温))2Al2O3＋3Mn存在


金属
自然界中的存在形态
常见矿石及主要成分
铁
①主要以化合态形式存在


②铁单质只存在于陨铁中
①磁铁矿：Fe3O4


②赤铁矿：Fe2O3
铜
①主要以化合态形式存在


②少量单质
①黄铜矿：CuFeS2


②孔雀石：CuCO3·Cu(OH)2
实验操作
实验现象
有关离子方程式
加入铁粉，溶液由棕黄色变成浅绿色，加入KSCN溶液后溶液不变色
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
溶液由棕黄色变成蓝色，加入KSCN溶液后溶液没有变化
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
加入KSCN，溶液无变化，加入氯水后，溶液变为血红色
①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－


②Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
金属冶炼的一般方法
铁三角及Fe2＋、Fe3＋的检验