1、第3讲铁、铜及其重要化合物一、单项选择题1.(2018苏州模拟)在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是()A.SiO2 SiCl4 SiB.CuSO4 Cu(OH)2 CuC.饱和NaCl(aq) NaHCO3(s) Na2CO3(s)D.FeS2(s) SO3(g) H2SO4答案CA项,二氧化硅与盐酸不反应,错误;B项,氢氧化铜与葡萄糖反应生成的是氧化亚铜,不是单质铜,错误;D项,FeS2煅烧产物为SO2,不是SO3,错误。2.下列有关金属及其化合物的说法错误的是()A.向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液,有沉淀和气体生成B.AlCl3、FeCl2、CuCl2均可通过化合
2、反应制得C.Fe与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4和H2D.向FeCl3溶液中加入适量CuO,可得到红褐色沉淀答案AA项,向NaAlO2溶液中滴加NaHCO3溶液,反应生成氢氧化铝沉淀和碳酸钠,无气体生成,错误;B项,FeCl2可由FeCl3与Fe化合生成,其余的可由单质间化合生成,正确;C项,铁在高温条件下与水蒸气可反应生成Fe3O4和H2,正确;D项,氯化铁溶液水解显酸性,氧化铜可与水解生成的H+反应,使水解平衡正向进行生成红褐色的氢氧化铁沉淀,正确。3.下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是()选项实验操作实验现象实验结论A在AlCl3和MgCl2的混合液中加入过
3、量NaOH溶液先生成白色沉淀,后沉淀部分溶解金属性:NaMgAlB向废液中加入少量的葡萄糖溶液无红色沉淀产生废液中不含Cu2+C向盛有Fe(NO3)2溶液的试管中加入0.1 mol/L H2SO4溶液试管口出现红棕色气体溶液中NO3-被Fe2+还原为NO2D加热分解某盐X,将产生的气体通入硝酸酸化的BaCl2溶液实验开始立即产生白色沉淀X可能是NaHCO3答案AB项,若在酸性条件下,Cu2+不能与葡萄糖溶液反应,错误;C项,NO3-可能被还原为NO,NO又被氧气氧化为NO2,错误;D项,CO2不能使硝酸酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀,错误。4.下列不能说明氯元素的非金属性比硫元素强的是()H
4、Cl比H2S稳定HClO的氧化性比H2SO4强HClO4的酸性比H2SO4强Cl2能与H2S反应生成SCl2与Fe反应生成FeCl3,S与Fe反应生成FeSA.B.C.D.答案B元素的非金属性越强,对应的氢化物越稳定,HCl比H2S稳定,因此Cl比S的非金属性强,正确;比较元素的非金属性强弱,根据最高价氧化物对应的水化物的酸性强弱来判断,不是氧化性强弱,元素的非金属性越强,对应的最高价氧化物的水化物的酸性越强,HClO4的酸性比H2SO4强,即Cl比S的非金属性强,错误,正确;元素的非金属性越强,对应的单质的氧化性越强,Cl2能与H2S反应生成单质S,说明Cl比S的非金属性强,正确;两种元素的
5、单质氧化Fe得到不同价位的铁元素,氧化所得化合价越高则氧化剂的氧化性越强,即元素的非金属性越强,因此可判断出氯元素的非金属性比硫元素强,正确。5.下列关于物质的性质与应用具有对应关系的是()A.氧化铁能与酸反应,可用于制作红色涂料B.NaHCO3能与碱反应,可用作焙制糕点的膨松剂C.铜的金属活动性比铁弱,可用铜罐代替铁罐贮运浓硝酸D.氢氧化铝具有弱碱性,可用于制胃酸中和剂答案DA项,Fe2O3可作红色涂料,不是因为它可以与酸反应,没有对应关系;B项,NaHCO3可用作膨松剂,原因是其可以与酸反应产生CO2或受热分解产生CO2,而不是与碱反应,没有对应关系;C项,铜不可以用浓HNO3来贮存,因为
6、铜与浓HNO3反应,没有对应关系;D项,Al(OH)3具有弱碱性,可以与胃酸发生中和反应,具有对应关系。6.(2018盐城期末)下列有关物质的性质与用途具有对应关系的是()A.FeCl3溶液具有酸性,可用于脱除燃气中的H2SB.苯酚能使蛋白质变性,可用于制取酚醛树脂C.FeS固体呈黑色,可用于除去废水中Cu2+、Hg2+等重金属D.NaHCO3能与Al2(SO4)3溶液反应,可用作泡沫灭火器原料答案DA项,Fe3+具有氧化性,能够氧化H2S,所以可用于脱除燃气中的H2S,与其酸性无关,错误;B项,苯酚与甲醛发生缩聚反应生成酚醛树脂,与苯酚能使蛋白质变性无关,错误;C项,FeS固体可用于除去废水
7、中Cu2+、Hg2+等重金属,是因为硫化汞、硫化铜溶解度小于硫化亚铁,与硫化亚铁为黑色无关,错误;D项,NaHCO3能与Al2(SO4)3溶液发生双水解生成氢氧化铝和二氧化碳,所以可用作泡沫灭火器原料,正确。7.制取Fe(OH)2并使之能久存,可采取的操作有:加入一些植物油;溶解FeSO4配成溶液;把蒸馏水加热煮沸并密封冷却;加入少量铁屑;加入少量CCl4;向FeSO4溶液中滴入足量氨水;把盛有氨水的滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水。其中必须进行的操作及其正确顺序是()A.B.C.D.答案B首先需除去蒸馏水中的氧气,然后配制溶液,加入铁屑是防止Fe2+被氧化,加入植物油是为了隔绝空气,最后
8、加入氨水需将滴管插入硫酸亚铁溶液中。8.(2019徐州模拟)某溶液仅含Fe2+、Na+、Al3+、Ba2+、SO42-、NO3-、Cl-中的4种离子,所含离子的物质的量均为1 mol。若向该溶液中加入稀硫酸,有气泡产生,且溶液中阴离子种类不变(不考虑水的电离和离子的水解)。下列说法不正确的是()A.若向该溶液中加入过量的稀硫酸和KSCN溶液,溶液显血红色B.若向该溶液中加入过量的稀硫酸,产生的气体遇空气能变成红棕色C.该溶液中所含的离子是Fe2+、Na+、SO42-、NO3-D.若向该溶液中加入足量的NaOH溶液,充分反应后,过滤、洗涤、灼烧,最终所得固体的质量为72 g答案D加入稀硫酸有气泡
9、产生,气体只能为NO,即由Fe2+、NO3-之间发生氧化还原反应生成,加入稀硫酸,溶液中阴离子种类不变,则原溶液中一定存在SO42-。溶液中含有四种离子,所含离子的物质的量均为1 mol,根据电荷守恒,一定还含有带一个单位正电荷的阳离子,即一定含有Na+。A项,加入过量稀硫酸,硝酸根离子在酸性条件下具有强氧化性,可以将Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+遇SCN-溶液显血红色,正确;B项,若向该溶液中加入过量的稀硫酸,生成的气体NO易被空气氧化成红棕色的NO2,正确;C项,该溶液中所含的离子是Fe2+、Na+、SO42-、NO3-,正确;D项,若向该溶液中加入足量的NaOH溶液,充分反应后,最终生
10、成氢氧化铁沉淀,过滤、洗涤、灼烧,最终所得固体为氧化铁,其质量为0.5 mol160 g/mol=80 g,错误。9.下列实验“操作和现象”与“结论”都正确的是()操作和现象结论A切开金属钠,钠表面的银白色会逐渐褪去Na在空气中会生成Na2O2B铝箔插入浓硝酸中,无明显现象铝与浓硝酸不反应C将FeCl2溶液滴加到少许酸性KMnO4溶液中,溶液褪色FeCl2具有漂白性D向Fe(NO3)2溶液中滴加稀硫酸和KSCN溶液,溶液变成血红色溶液中有Fe3+生成答案DA项,Na在空气中会生成Na2O,错误;B项,常温下铝箔插入浓硝酸中会发生钝化,无明显现象,钝化是化学变化,发生了化学反应,错误;C项,氯化
11、亚铁具有还原性,能与酸性高锰酸钾溶液反应使其褪色,错误;D项,在酸性溶液中NO3-能把Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+与KSCN溶液反应显血红色,正确。10.茶叶中铁元素的检验可经以下四个步骤完成,各步骤中选用的实验用品不能都用到的是()A.将茶叶灼烧灰化,选用、和B.用浓硝酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释,选用、和C.过滤得到滤液,选用、和D.检验滤液中的Fe3+,选用、和答案BA项,灼烧茶叶需用仪器有坩埚、泥三角、酒精灯等,A项正确;B项,溶解茶叶灰的过程中会用到烧杯、玻璃棒等仪器,容量瓶是配制一定体积、一定物质的量浓度溶液时的主要仪器,B项错误;C项,过滤需用仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒等,C项正
12、确;D项,检验Fe3+可用KSCN溶液,仪器为胶头滴管和试管,D项正确。11.由两种元素组成的化合物M有如下转化关系:下列推断正确的是()A.M可能是FeS2、Fe3C、CuS、Fe3O4B.Y可能为Fe(OH)3、Fe2O3、Cu2OC.X溶液能溶解铁、铜等金属D.无色液体可能是N2O4和H2O答案C由题意得,Z中一定含有NO2,X为硝酸铁,Y为氢氧化铁,CO2、SO2都能使澄清石灰水变浑浊,J可能是碳酸钙或亚硫酸钙。由两种元素组成的M可能是含铁、硫元素的化合物(如FeS、FeS2)或含铁、碳元素的化合物(如Fe3C),不可能是铜的化合物或铁的氧化物,A项错误。Y是氢氧化铁,不可能是氧化铁、
13、氧化亚铜,B项错误。X溶液为含硝酸铁的溶液,硝酸铁与铁、铜均能发生反应,C项正确。Z气体已经过干燥,不可能有水,无色液体是液态四氧化二氮,D项错误。12.“类推”这种思维方法在化学学习与研究中有时会产生错误结论,因此类推的结论最终要经过实践的检验,才能决定其正确与否。下列几种类推结论中正确的是()A.Na2O可以溶于冷水,MgO也可以溶于冷水B.Al(OH)3、Cu(OH)2受热易分解,则Fe(OH)3受热也易分解C.CaCO3与稀硝酸反应生成CO2,推测CaSO3与稀硝酸反应生成SO2D.Fe与Cl2反应生成FeCl3,则Fe可与I2反应生成FeI3答案BA项,MgO是难溶于水的固体,而Na
14、2O可以溶于冷水,类推不合理; B项,难溶性碱加热易分解,Al(OH)3、Cu(OH)2受热易分解,则Fe(OH)3受热也易分解,类推合理;C项,CaSO3与稀硝酸发生氧化还原反应生成硫酸钙、NO和水,而CaCO3与稀硝酸反应生成CO2,类推不合理;D项,Fe可与I2反应生成FeI2,而氯气具有强氧化性,Fe与Cl2反应生成FeCl3,类推不合理。二、不定项选择题13.下列设计的实验方案能达到实验目的的是()A.制备银氨溶液:向2%的氨水中逐滴加入足量的2%的AgNO3溶液B.除去MgCl2溶液中少量FeCl3:向含有少量FeCl3的MgCl2溶液中加入足量Mg(OH)2粉末,搅拌,充分反应后
15、过滤C.比较Ag2CO3与AgCl溶度积大小:向浓度均为0.1 molL-1的Na2CO3和NaCl的混合溶液中滴加0.1 molL-1AgNO3溶液,观察现象D.验证Fe3+与I-的反应有一定限度:向5 mL 0.1 molL-1KI溶液中滴入0.1 molL-1 FeCl3溶液56滴,加2 mL CCl4振荡,静置后取上层清液滴加KSCN溶液,观察现象答案BDA项,配制银氨溶液是向AgNO3溶液中滴加氨水,至最初生成的沉淀恰好溶解为止,错误;B项正确;C项,KspAg2CO3=c2(Ag+)c(CO32-),Ksp(AgCl)=c(Ag+)c(Cl-),不能简单比较两者的溶度积大小,错误;
16、D项正确。14.下列有关设计的方案能达到实验目的的是()A.制备Fe(OH)3胶体:向0.1 molL-1 FeCl3溶液中加入等体积0.3 molL-1 NaOH溶液B.除去FeCl3溶液中少量Cu2+:向含有少量Cu2+的FeCl3溶液中加入适量铁粉,充分反应后过滤C.比较Fe(OH)3和Al(OH)3的溶度积:向0.1 molL-1FeCl3溶液中滴加0.1 molL-1氨水至不再产生沉淀,然后再滴入0.1 molL-1AlCl3溶液,观察现象D.验证氧化性Fe3+Br2Cl2:向试管中依次加入1 mL 0.1 molL-1 FeBr2溶液、几滴KSCN溶液和1 mL苯,然后逐滴加入氯水
17、,并缓缓振荡,直到氯水过量,观察整个过程中有机相和水相中的现象答案CDA项,FeCl3和NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀,得不到Fe(OH)3胶体,错误;B项,除杂时要除去杂质且不引进新的杂质,铁能和铜离子、铁离子都反应,所以不能用Fe除去氯化铁中的铜离子,错误;C项,比较Fe(OH)3和Al(OH)3的溶度积:向0.1 molL-1FeCl3溶液中滴加0.1 molL-1氨水至不再产生沉淀时铁离子完全反应生成氢氧化铁沉淀,然后再滴入0.1 molL-1AlCl3溶液,如果红褐色沉淀转化为白色沉淀,就说明氢氧化铁溶度积大于氢氧化铝,否则小于氢氧化铝,可以根据沉淀颜色确定溶度积大小,正确;D项
18、,验证氧化性Fe3+Br2Cl2:向试管中依次加入1 mL 0.1 molL-1FeBr2溶液、几滴KSCN溶液和1 mL苯,苯和水不互溶,二者分层且水在下层苯在上层,然后逐滴加入氯水,并缓缓振荡,直到氯水过量,氯水氧化亚铁离子生成铁离子,Fe3+和KSCN溶液反应使水层变为血红色,氯气氧化溴离子生成溴单质,溴单质易溶于苯而使苯层呈橙色,观察整个过程中有机相和水相中的现象,并根据颜色变化先后顺序确定氧化性强弱,正确。三、非选择题15.氯化亚铜(CuCl)常用作有机合成工业中的催化剂,是一种白色粉末,微溶于水,不溶于乙醇和稀硫酸。工业上用制作印刷电路的废液(含Fe3+、Cu2+、Fe2+、Cl-
19、)生产CuCl的流程如图所示:根据以上信息回答下列问题:(1)写出生产过程中所加试剂:X;Y(填化学式)。(2)析出的CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的目的是;生产过程中调节溶液的pH不能过大的原因是。(3)写出生成CuCl的化学方程式:。(4)在CuCl的生成过程中理论上不需要补充SO2,其理由是。(5)已知:常温下Ksp(CuCl)=1.610-7,Ksp(CuI)=1.210-12,现向CuCl饱和溶液中加入NaI固体至c(I-)=0.1 mol/L,此时溶液中c(Cu+)/c(Cl-)=。(6)氯化亚铜的定量分析称取样品0.25 g置于已放入10 mL过量的FeCl3溶液的锥形瓶中,
20、不断摇动。待样品溶解后,加水50 mL,邻菲罗啉指示剂2滴。立即用0.10 molL-1硫酸铈标准溶液滴定至终点,同时做空白实验一次。已知:CuCl+FeCl3 CuCl2+FeCl2;Fe2+Ce4+ Fe3+Ce3+。如此再重复2次测得:123空白实验消耗硫酸铈标准溶液的体积/mL0.750.500.800.25 g样品消耗硫酸铈标准溶液的体积/mL24.6525.7524.90数据处理:计算得CuCl的纯度为(平行实验结果相差不能超过3%)。答案(1)FeHCl(2)减少产品CuCl的损失防止CuCl水解(3)CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O 2CuCl+2H2SO4(4)Cu+
21、2H2SO4(浓) CuSO4+SO2+2H2O反应中生成的CuSO4和SO2的物质的量之比为11,CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O 2CuCl+2H2SO4反应中消耗CuSO4和SO2的物质的量之比也为11,所以理论上不需要补充SO2(5)310-8(6)95.52%解析加入过量的铁粉,Fe3+与铁粉反应生成Fe2+,Cu2+与铁粉反应生成铜,过滤,滤渣为铁和铜,加过量盐酸过滤得到滤渣铜,然后铜与浓硫酸反应生成硫酸铜和二氧化硫,铜与氯气反应生成氯化铜,硫酸铜溶液、二氧化硫、氯化铜反应生成氯化亚铜;向滤液即氯化亚铁溶液中通入过量氯气生成氯化铁,重新获得蚀刻液。(2)氯化亚铜(CuCl)
22、微溶于水,不溶于乙醇和稀硫酸,CuCl晶体不用水而用无水乙醇洗涤的目的是减少产品CuCl的损失;调节溶液的pH不能过大是防止CuCl水解。(3)反应生成H2SO4、CuCl,依据得失电子守恒得CuCl2+CuSO4+SO2+2H2O 2CuCl+2H2SO4。(5)Ksp(CuCl)=1.610-7,Ksp(CuI)=1.210-12,加入NaI固体至c(I-)=0.1 mol/L,根据Ksp(CuI)=1.210-12得c(Cu+)=1.210-11 mol/L,根据Ksp(CuCl)=1.610-7得c(Cl-)=1.610-7 mol/L,所以c(Cu+)/c(Cl-)=310-8。(6
23、)由于平行实验结果相差不能超过3%,滴定0.25 g样品消耗硫酸铈标准溶液的平均体积是24.0 mL,结合方程式CuCl+FeCl3 CuCl2+FeCl2、Fe2+Ce4+ Fe3+Ce3+可知CuCl的纯度为24.010-3L0.10molL-199.5gmol-10.25g100%=95.52%。16.Fe3O4是重要的化学试剂,铁粉在氧气中燃烧是制取它最为常见和快捷的方法。图1是制取四氧化三铁的系列装置,A装置用于制取二氧化碳气体,并要求气流稳定,流速可控。请回答下列问题:(1)图2中仪器a的名称是。(2)根据题目要求,在图2中最好选择(填序号)作为A装置。(3)对图2中装置进行气密性
24、检查的方法是,向分液漏斗中加足量水,过一会儿,水不再下滴,说明装置的气密性良好。(4)在B装置中发生主要反应的化学方程式是。(5)当产生的气体与事先预热的铁粉接触时,在硬质玻璃管中将观察到的明显现象是。(6)反应一段时间后,若将硬质玻璃管中的固体粉末用盐酸溶解,取少许溶液于试管中,加入淀粉碘化钾溶液,没有蓝色出现,推测固体粉末中除Fe3O4外,一定有。(7)若铁粉被完全消耗,某同学为确定生成物中有+2价铁,取少量生成物于试管中,加入适量的稀硫酸溶解。写出溶解过程中发生反应的离子方程式:。写出确定+2价铁所用试剂名称、操作步骤、实验现象和结论。答案(1)长颈漏斗(2)(3)用止水夹夹紧橡胶管(4
25、)2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2(5)铁粉燃烧,有火星产生(6)铁粉(7)Fe3O4+8H+ 2Fe3+Fe2+4H2O用小试管取少量溶液后,向其中逐滴加入K3Fe(CN)6溶液,若出现蓝色沉淀,说明有Fe2+(或用小试管取少量高锰酸钾溶液,滴入几滴题述溶液,若紫色变浅,说明有Fe2+)解析(2)题图2中三个装置只有可以达到流速可控的目的。(3)检查装置的气密性时需用止水夹夹紧橡胶管,确保装置中密封住一定体积的气体。(5)在硬质玻璃管中铁粉与O2剧烈反应,并有火星产生。(6)加入淀粉-碘化钾溶液没有出现蓝色,说明溶液中没有Fe3+,即生成物中除了有Fe3O4外,还有剩余铁粉,Fe
26、3O4溶于盐酸生成的Fe3+被铁粉还原为Fe2+。(7)Fe3O4溶于稀硫酸生成Fe3+和Fe2+,其离子方程式为Fe3O4+8H+ 2Fe3+Fe2+4H2O。检验溶液中是否含有Fe2+,可用K3Fe(CN)6溶液或高锰酸钾溶液检验。17.NiCl2是化工合成中最重要的镍源,工业上以金属镍废料(含Fe、Ca、Mg等杂质)为原料生产NiCl2,继而生产Ni2O3的工艺流程如下:流程中相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表所示:氢氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Ni(OH)2开始沉淀的pH1.16.57.1沉淀完全的pH3.29.79.2(1)为了提高镍元素的浸出率,在“酸浸”时可采取的措施
27、有:适当升高温度;搅拌;等。(2)加入H2O2时发生主要反应的离子方程式为。(3)“除铁”时,控制溶液pH的范围为。(4)滤渣B的主要成分的化学式为。(5)已知:Ksp(NiCO3)=1.4210-7。为确保沉镍完全即溶液中c(Ni2+) molL-1。(6)“氧化”生成Ni2O3的离子方程式为。答案(1)增大盐酸的浓度(或将镍废料研成粉末或延长浸泡时间等)(2)2Fe2+H2O2+2H+ 2Fe3+2H2O(3)3.27.1(4)MgF2、CaF2(5)0.142(6)2Ni2+ClO-+4OH- Ni2O3+Cl-+2H2O解析(1)盐酸浓度大,废料中离子的浸出率高。(2)H2O2具有强氧
28、化性,可以将Fe2+氧化成Fe3+。(3)加入Na2CO3除去铁,此时铁以Fe3+形式存在,Fe3+完全沉淀的pH=3.2,但不能使Ni2+沉淀,则pH小于7.1。(4)废料中的杂质为Fe、Ca和Mg,用Na2CO3除Fe,加入NH4F除Ca和Mg,因为下一步加入Na2CO3沉镍,且MgF2和CaF2均为难溶物,故滤渣B的主要成分为MgF2、CaF2。(5)c(CO32-)=Ksp(NiCO3)c(Ni2+)=1.4210-71.010-6 molL-1=0.142 molL-1。(6)“氧化”生成Ni2O3的反应中反应物为NaClO和NaOH,ClO-具有强氧化性,氧化Ni2+生成Ni2O3,自身还原为Cl-,根据得失电子守恒配平反应。10