江苏专版2023_2024学年新教材高中化学专题9金属与人类文明培优练苏教版必修第二册

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专题9培优练创新突破练突破一金属的化学通性1.某酸性工业废水中含有一定量的Fe3+、Cu2+、Au3+等离子。利用常用的酸、碱和工业生产中的废铁屑,设计如下工艺流程,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.①②③处发生的反应均为氧化还原反应B.③处加入的相应物质是稀硝酸C.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2.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,操作正确且能达到目的的是(　　)A.将铜丝插入浓硫酸中加热,反应后把水加入反应液中,观察硫酸铜溶液的颜色B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中,观察CuCl2的生成C.常温下把铜丝插入浓硫酸中,无明显现象,说明铜在浓硫酸中钝化D.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿突破二常见离子的检验3.下列关于物质或离子检验的推断正确的是(　　)A.向X溶液中滴加KSCN溶液,溶液显血红色,证明X溶液中有Fe3+,无Fe2+B.用盐酸酸化Y溶液,无现象,再加入氯化钡溶液,产生白色沉淀,则Y溶液中含有SC.用玻璃棒蘸取Z溶液在酒精灯上灼烧,火焰呈黄色,再透过蓝色钴玻璃观察火焰无紫色,则Z溶液中有Na+,无K+D.用盐酸酸化W溶液,无现象,再向其中滴加AgNO3溶液,产生白色沉淀,则W溶液中含有Cl-4.某试液中只能含有K+、N、Fe2+、Al3+、Cl-、S、C中的若干种离子,离子浓度均为0.1 mol·L-1,某同学进行了如下实验:下列说法正确的是(　　)A.原试液中存在N、Fe2+、Cl-、SB.滤液X中大量存在的阳离子有N、Fe2+和Ba2+C.无法确定沉淀C的成分D.无法确定原试液中是否含有Al3+、Cl-突破三铁及其化合物的转化5.已知有以下物质相互转化。试回答下列问题:(1)B的化学式为　　　,D的化学式为　　　　　　　。 (2)由E转变成F的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　。 (3)用KSCN溶液鉴别G溶液的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　;向G溶液中加入A,反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　。 突破四铁及其化合物的性质探究6.[2023北京顺义牛栏山一中月考]某小组同学分别探究FeCl2溶液、FeCl3溶液的性质。Ⅰ.探究FeCl2溶液的性质。(1)基于FeCl2中Fe元素的化合价,小组同学预测FeCl2具有还原性,预测依据是　　　　　　　　　　　　　　　　　。因此可以与酸性KMnO4溶液反应,并进行如下实验操作: ⅰⅰ中的现象是　　　　　　　　。某同学认为ⅰ中现象并不能证明Fe2+具有还原性,他的理由有二:①将酸性高锰酸钾稀释也可能产生该现象、②　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　,为证实该反应中Fe2+确实被氧化,需要在反应后的溶液中检验有Fe3+的生成才可证明。 Ⅱ.探究FeCl3溶液的性质。小组同学依次进行如下实验操作并观察到对应现象:(2)ⅳ中溶液变血红的原因是　　　　　　　　。 Ⅲ.小组同学探究ⅳ中褪色原因,提出两种假设:a.铁离子被转化、b. SCN-被转化。(3)将褪色的溶液分为两份,分别向其中滴加0.1 mol·L-1 FeCl3溶液和0.1 mol·L-1 KSCN溶液各1滴,观察到　　　　　　　　现象,得出结论:假设b成立。 (4)进一步预测SCN-可能被转化为,并通过实验验证了该预测。已知SCN-中N的化合价为-3价,S的化合价为-2价。若SCN-与Cl2反应生成1.5 mol CO2时转移电子24 mol,则该反应中SCN-的N被转化为　　　　　　。 高考真题练考向一金属的冶炼7.[2022湖南卷节选]钛(Ti)及其合金是理想的高强度、低密度结构材料。以钛渣(主要成分为TiO2,含少量V、Si和Al的氧化物杂质)为原料,制备金属钛的工艺流程如下:下列金属冶炼方法与本工艺流程中加入Mg冶炼Ti的方法相似的是　　　　　　(填字母)。 A.高炉炼铁B.电解熔融氯化钠制钠C.铝热反应制锰D.氧化汞分解制汞考向二合金材料8.[2023广东卷]“高山流水觅知音”。下列中国古乐器中,主要由硅酸盐材料制成的是(　　)9.[2023山东卷]下列之物具有典型的齐鲁文化特色,据其主要化学成分不能与其他三种归为一类的是(　　)A.泰山墨玉 B.龙山黑陶C.齐国刀币 D.淄博琉璃考向三铁及其化合物的性质及转化10.[2021广东卷]部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断不合理的是(　　)A.a可与e反应生成bB.b既可被氧化,也可被还原C.可将e加入浓碱液中制得d的胶体D.可存在b→c→d→e→b的循环转化关系11.[2023浙江1月选考]探究铁及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是(　　)考向四Fe(OH)2的制备12.[2019浙江4月选考]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:　　　　　　　　　　　　　　　。 考向五含铁物质的工业制备13.[2022河北卷]以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下:回答下列问题:(1)红渣的主要成分为　　　　　　　　(填化学式),滤渣①的主要成分为　　　　　(填化学式)。 (2)黄铁矿研细的目的是　　　　　　　　。 (3)还原工序中,不生成S单质的反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 (4)工序①的名称为　　　　　　　　　　　　　　　,所得母液循环使用。 (5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为　　　　,氧化工序发生反应的离子方程式为　　　　　　　　。 (6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·x H2O和(NH4)2SO4,所加试剂为　　　　　　　　和　　　　　　　　(填化学式,不引入杂质)。 专题9培优练1.C　解析 由工艺流程图可知,E为铁元素形成的离子,而A为铜、金的混合物,通过过滤将铁元素与活泼性比它弱的铜、金分离出来,因此①处加入的物质为铁屑,发生的反应为Fe+2H+Fe2++H2↑,2Fe3++Fe3Fe2+,Cu2++FeCu+Fe2+,2Au3++3Fe2Au+3Fe2+;②处发生反应:Fe+2H+Fe2++H2↑,加入稀盐酸以除去铜、金中过量的铁屑,并将过滤后的含Fe2+的溶液与含Fe2+的E溶液相混合;③处发生反应:3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O,利用金不溶于硝酸的性质将铜与金分离开;④处发生反应:Cu2++2OH-Cu(OH)2↓,将得到的铜离子转化为氢氧化铜沉淀,再受热分解为氧化铜;⑤处发生反应:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓,加入碱将亚铁离子转化为氢氧化亚铁沉淀,再利用空气将其转化为氢氧化铁沉淀,最终受热分解为铁红(氧化铁)。根据上述分析可知,①为铁屑,②为稀盐酸,③为稀硝酸,④为碱,⑤为碱。A中含有Fe、Cu、Au,B中含有Cu、Au,C为Cu(NO3)2,D为Cu(OH)2,E中含有Fe2+,F为Fe(OH)3。由以上分析可知,①②③处发生的反应均有元素化合价的变化,均为氧化还原反应,A正确;③处加入的相应物质是稀硝酸,目的是分离铜和金单质,B正确;由以上分析可知,①处发生的离子反应最多有4个,C错误;Fe2O3的俗名是铁红,工业上常用作红色颜料,D正确。2.D　解析 铜与浓硫酸反应后的混合液中还含有大量浓硫酸,因此不能向反应液中加水,应把反应液倒入水中,A错误;常温下,铜丝与氯气不反应,B错误;常温下,铜与浓硫酸不反应,不是钝化,C错误;铜绿[Cu2(OH)2CO3]可溶于盐酸,而铜与盐酸不反应,D正确。3.B　解析 A.Fe2+与KSCN不反应,不能确定是否含有Fe2+,错误;B.能与Ba2+反应生成沉淀的可能是C、S、S,但先加入盐酸无明显现象,可以排除C、S的干扰,然后加入氯化钡,如果产生沉淀,则溶液中含S,正确;C.玻璃中含有钠离子,用玻璃棒蘸取溶液在酒精灯上灼烧,火焰呈黄色,不能证明溶液中含有钠离子,错误;D.盐酸中也含有Cl-,不能证明原溶液中是否含有Cl-,错误。4.A　解析 加入过量稀硫酸无明显变化,说明不含C;加入硝酸钡有气体生成,由于已经加入了硫酸,N在酸性条件下具有强氧化性,说明有Fe2+存在且被氧化,沉淀A为BaSO4;加入过量NaOH溶液有气体生成,说明存在N,沉淀B为氢氧化铁沉淀;通入CO2产生沉淀,溶液存在Ba2+,可能存在Al,沉淀C中一定含有BaCO3,可能含有Al(OH)3。因为存在的离子浓度均为0.1mol·L-1,则原试液中只能含有N、Fe2+、Cl-、S才能保证电荷守恒,K+和Al3+必然不能存在。由上述分析可知,A正确;滤液X中大量存在的阳离子有N、Fe3+和Ba2+,B错误;沉淀C为BaCO3,C错误;原试液中不含Al3+,含有Cl-,D错误。5.答案 (1)FeCl2　KCl　(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3　(3)Fe3++3SCN-Fe(SCN)3　2Fe3++Fe3Fe2+解析 白色沉淀E置于空气中转化为红褐色沉淀F,可知E为Fe(OH)2,F为Fe(OH)3,G为FeCl3,从而推断出A为Fe,B为FeCl2;焰色反应呈紫色,说明溶液中含有K+,从而确定C为KOH。(1)B的化学式为FeCl2,D的化学式为KCl。(2)由E转变成F的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。(3)用KSCN溶液鉴别FeCl3溶液的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3;向FeCl3溶液中加入铁,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+。6.答案 (1)FeCl2中铁元素为+2价,化合价可以升高　高锰酸钾溶液褪色　FeCl2中氯元素是-1价,也可能升高,具有还原性,也可能使酸性高锰酸钾溶液褪色　(2)Fe2+被氯水氧化生成Fe3+　(3)滴加KSCN溶液的溶液变血红色　(4)解析 (1)FeCl2可以与酸性KMnO4溶液反应,高锰酸钾体现氧化性,FeCl2中铁元素为+2价,化合价可以升高,表现出还原性。FeCl2溶液中滴加酸性KMnO4溶液,二者发生氧化还原反应,高锰酸钾溶液会褪色。FeCl2中氯元素是-1价,也可能升高,具有还原性,也可能使酸性高锰酸钾溶液褪色。(2)Fe2+被氯水氧化,生成Fe3+,Fe3+遇到KSCN溶液变为血红色。(3)若假设b成立,则溶液中SCN-被氧化,溶液中缺少SCN-,再滴加1滴KSCN溶液,溶液会变成血红色。(4)已知SCN-中N的化合价为-3价,S的化合价为-2价,则C为+4价。若SCN-与Cl2反应生成1.5molCO2时转移电子24mol,根据C元素守恒,反应了1.5molSCN-,S元素从-2价升高到+6价,失去电子物质的量为12mol,设1.5molN元素从-3价升高到+x价,失去电子12mol,列式[x-(-3)]×1.5mol=12mol,解得x=5,故N元素从-3价升高到+5价,即生成。7.答案 AC　解析 本工艺中加入Mg冶炼Ti的方法为热还原法,高炉炼铁的原理是用还原剂将铁矿石中铁的氧化物还原成金属铁,属于热还原法,故A符合题意;电解熔融氯化钠制取金属钠的原理是电解法,故B不符合题意;铝热反应制锰是利用Al作还原剂,将锰从其化合物中还原出来,为热还原法,故C符合题意;Hg为不活泼金属,可以直接用加热分解氧化汞的方法制备汞,故D不符合题意。8.C　解析 九霄环佩木古琴主要构成是木材,动物筋,A不符合题意;裴李岗文化骨笛由动物骨骼构成,B不符合题意;商朝后期陶埙属于陶瓷,由硅酸盐制成,C符合题意;曾侯乙青铜编钟主要由合金材料制成,D不符合题意。9.C　解析 墨玉、黑陶、琉璃均为非金属制品,均属于硅酸盐制品,主要成分均为硅酸盐材料,而刀币的主要成分为青铜。10.C　解析 图中所示铁元素不同化合价的物质:a为Fe,b为FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的盐类物质,c为Fe(OH)2,e为FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的盐类物质,d为Fe(OH)3。Fe与Fe(Ⅲ)的盐类物质可发生反应生成Fe(Ⅱ)的盐类物质,如Fe+2FeCl33FeCl2,A不选;Fe(Ⅱ)为铁元素的中间价态,既有还原性也有氧化性,因此既可被氧化,也可被还原,B不选;Fe(Ⅲ)的盐类物质与浓碱液反应生成Fe(OH)3沉淀,制备Fe(OH)3胶体操作为向沸水中滴加饱和FeCl3溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,停止加热,C选;b→c→d→e→b转化如FeCl2Fe(OH)2Fe(OH)3FeCl3FeCl2,D不选。11.D　解析 FeCl2溶液中加入Zn片,Fe2++Fe,溶液由浅绿色变为无色,Fe2+的氧化能力比Zn2+强,A错误;溶液变成血红色的原因为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,与和K+无关,B错误;铁离子可能先与单质铁生成亚铁离子,则溶液呈绿色,C错误;向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,制取Fe(OH)3胶体,继续加热则胶体因聚沉变为沉淀,D正确。12.答案 (1)分液漏斗　液封,防止空气进入装置4　(2)在装置2、3之间添加控制开关　(3)装置4内的空气没有排尽解析 (1)观察仪器1特征可知是分液漏斗,该反应需要置于无氧环境,注意这里跟防倒吸无关,可知装置5的作用是液封,防止空气进入装置4。(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。如此操作,不行的原因在于仪器1产生的H2从左侧导管逸出,那么没有足够的压强不能将FeSO4溶液挤出,因而在装置2、3之间添加控制开关即可。(3)灰绿色沉淀产生的原因是Fe(OH)2被空气氧化,因为装置4中空气没有完全排尽。13.答案 (1)Fe2O3　Si(2)增大固液接触面积,加快反应速率,提高黄铁矿的利用率　(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O15FeSO4+8H2SO4　(4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤　(5) +2　6Fe(NH4)2Fe(CN)6+Cl+6H+6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6N　(6)H2O2　NH3·H2O解析 已知黄铁矿高温煅烧生成Fe2O3,反应原理为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,故产生的红渣主要成分为Fe2O3和SiO2,将红渣粉碎后加入足量的50%的H2SO4溶液加热并酸浸,反应原理为Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O,过滤出滤渣①,主要成分为SiO2,向滤液中加入黄铁矿进行还原,将Fe3+还原为Fe2+,由(3)小问可知不生成S沉淀,则硫元素被氧化为,反应原理为7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O15FeSO4+8H2S,然后进行工序①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,得到FeSO4晶体和母液(主要含有FeSO4溶液和H2SO4),加水溶解FeSO4晶体,向所得溶液中加入(NH4)2SO4、K4[Fe(CN)6]并用H2SO4调节溶液的pH为3,进行沉铁过程,反应原理为Fe2++2+[Fe(CN)6]4-Fe(NH4)2Fe(CN)6↓,然后过滤出沉淀,洗涤后加入H2SO4和NaClO3进行氧化步骤,反应原理为6Fe(NH4)2Fe(CN)6++6H+6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6,过滤、洗涤干燥即制得Fe(NH4)Fe(CN)6。(1)红渣的主要成分为Fe2O3,滤渣①的主要成分为SiO2。(2)黄铁矿研细的主要目的是增大固液接触面积,加快反应速率,提高黄铁矿的利用率。(3)还原工序中,不产生S单质沉淀,则硫元素被氧化为,反应原理为7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O15FeSO4+8H2SO4。(4)工序①的名称为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤,所得母液主要含有FeSO4溶液和H2SO4,可以循环利用。(5)沉铁工序中产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为+2价,氧化工序所发生的离子方程式为6Fe(NH4)2Fe(CN)6++6H+6Fe(NH4)Fe(CN)6+3H2O+Cl-+6。(6)还原工序所得的滤液中主要含有FeSO4溶液和H2SO4,向滤液中先加入一定量的H2O2溶液将Fe2+完全氧化为Fe3+,再向氧化后的溶液中加入氨水至不再产生沉淀为止,过滤洗涤,对沉淀进行灼烧,即可制得Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4,故所需要加入的试剂为H2O2和NH3·H2O。操作ⅱⅲⅳ现象溶液由棕黄色变为浅绿色无明显现象溶液变为血红色,而后血红色褪去A.九霄环佩木古琴B.裴李岗文化骨笛C.商朝后期陶埙D.曾侯乙青铜编钟选项实验方案现象结论A往FeCl2溶液中加入Zn片短时间内无明显现象Fe2+的氧化能力比Zn2+弱B往Fe2溶液中滴加KSCN溶液,再加入少量K2SO4固体溶液先变成血红色后无明显变化Fe3+与SCN-的反应不可逆C将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸,滴加KSCN溶液溶液呈浅绿色食品脱氧剂样品中没有+3价铁D向沸水中逐滴加5~6滴饱和FeCl3溶液,持续煮沸溶液先变成红褐色再析出沉淀Fe3+先水解得Fe(OH)3再聚集成Fe(OH)3沉淀