(浙江选考)2020版高考化学大一轮复习第22讲《铁铜的获取及应用》课时作业(含解析) 练习

课后作业22　铁、铜的获取及应用

(时间:45分钟　满分:100分)

一、选择题(本题包括12小题,每小题5分,共60分,每小题只有一个选项符合题目要求)

1.铁是日常生活中使用最广泛的金属,下列关于铁的一些说法正确的是(　　)

A.Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3,在给定的条件下能实现转化

B.铁是较活泼的金属,它与卤素单质(X2)反应的生成物均为FeX3

C.Fe(OH)2易被氧化成Fe(OH)3,说明稳定性:Fe(OH)2<Fe(OH)3

D.Fe3O4溶解于盐酸既有FeCl2生成又有FeCl3生成,故Fe3O4属于混合物

答案C

解析A项,FeCl3易水解,加热时不能得到无水FeCl3;铁与I2化合时,生成FeI2,B项错误;D项,Fe3O4是纯净物。

2.(2018·浙江省考前学考快练二)由硫铁矿烧渣(主要成分:Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O),再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下:

烧渣溶液绿矾铁黄

已知:FeS2和铁黄均难溶于水

下列说法不正确的是(　　)

A.步骤①,最好用硫酸来溶解烧渣

B.步骤②,涉及的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2S+16H+

C.步骤③,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

D.步骤④,反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3

答案C

解析因绿矾中的酸根离子为硫酸根离子,则步骤①最好用硫酸来溶解烧渣,故A正确;步骤②发生反应的化学方程式为FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O15FeSO4+8H2SO4,反应的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2S+16H+,故B正确;步骤③为蒸发浓缩、冷却结晶析出绿矾,蒸干时绿矾受热会失去结晶水,故C错误;步骤④,反应条件控制不当,绿矾与氨水、空气可发生氧化还原反应生成Fe(OH)3,故D正确。

3.某铁的氧化物(FexO)1.52 g溶于足量盐酸中,向所得溶液中通入标准状况下112 mL Cl2,恰好将Fe2+完全氧化。x值为(　　)

A.0.80 B.0.85 C.0.90 D.0.93

答案A

解析根据得失电子守恒可知,1.52gFexO被氧化为Fe3+失去的电子数和标准状况下112mLCl2得到的电子数相等。标准状况下112mLCl2得到的电子数为0.01mol,则有(3-)x=0.01mol,解得x=0.80,故A正确。

4.(2018·湖北部分重点高中高三期中联考)孔雀石的主要成分是Cu2(OH)2CO3(含Fe2O3、FeCO3、Al2O3、SiO2杂质),工业上用孔雀石制备硫酸铜的第一步需用过量的硫酸溶解并过滤。常温下,分别取滤液并向其中加入指定物质,反应后的溶液中可以大量存在的一组离子正确的是(　　)

A.加入过量氨水:Fe3+、N、S、OH-

B.加入过量NaNO3溶液:Fe2+、N、Cu2+、S

C.加入过量NaOH溶液:Na+、Al、S、OH-

D.加入过量NaHCO3溶液:Na+、Al3+、S、HC

答案C

解析加入过量氨水后,Fe3+不可能大量存在,A不正确;硝酸根在酸性条件下有强氧化性,可以把Fe2+氧化,所以B不正确;加入过量NaOH溶液后,Na+、Al、S、OH-等几种离子之间不发生离子反应,可以大量共存,C正确;加入过量NaHCO3溶液,Al3+和HC的水解反应相互促进,不能大量共存,D不正确。

5.下列离子方程式书写不正确的是(　　)

A.FeO固体放入稀盐酸中:FeO+2H+Fe2++H2O

B.过量的铁粉与稀硫酸反应:Fe+2H+Fe2++H2↑

C.向BaCl2溶液中通入CO2:Ba2++CO2+H2OBaCO3↓+2H+

D.向FeCl3溶液中加入氢碘酸:2Fe3++2I-2Fe2++I2

答案C

解析C项中,BaCl2与CO2不反应。

6.Fe、Cu都是重要的金属元素。下列说法正确的是(　　)

A.两者的单质在空气中放置,均只生成氧化物

B.两者的单质都能与稀硫酸反应产生氢气

C.常温条件下,两种金属都能溶解于浓硝酸中

D.制备FeCl3、CuCl2,均不能采用将其溶液直接蒸干的方法

答案D

解析Cu放置在空气中可生成Cu2(OH)2CO3,A项错误;铜为不活泼金属,不能与稀硫酸反应生成氢气,B项错误;常温下,浓硝酸能够使铁钝化,C项错误;直接蒸干FeCl3、CuCl2溶液得到的固体分别是Fe(OH)3、Cu(OH)2或Fe2O3、CuO,D项正确。

7.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,残渣是(　　)

A.FeO B.Fe2O3 C.Fe(OH)3 D.Fe3O4

答案B

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。

8.下列有关物质检验方法不合理的是(　　)

A.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显血红色,该溶液中一定含有Fe2+

B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2

C.检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体溶于稀硫酸后滴加KSCN溶液,再观察溶液是否变血红色

D.向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+

答案B

解析B项中的Cl-也能使酸性KMnO4溶液褪色。

9.(2018·河南濮阳检测)从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下:

则下列说法正确的是(　　)

A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸

B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同

C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Cl-+2Fe3+

D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2+

答案C

解析由最终要得到氯化铁晶体及流程图可知:b应为盐酸,A项错误;操作Ⅰ和操作Ⅱ都是过滤,操作Ⅲ为蒸发结晶、过滤,故所用仪器不完全相同,B项错误;滤液Z和X中均含有氯化亚铁,则试剂c为氯气,C项正确;酸性高锰酸钾溶液能氧化Fe2+,也能氧化Cl-,故不能用酸性KMnO4溶液检验溶液W中是否含有Fe2+,D项错误。

10.向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L,固体物质完全反应,生成NO和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入1.0 mol·L-1的NaOH溶液1.0 L,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,沉淀质量为39.2 g。下列有关说法不正确的是              (　　)

A.Cu与Cu2O的物质的量之比为2∶1

B.硝酸的物质的量浓度为2.6 mol·L-1

C.产生的NO在标准状况下的体积为4.48 L

D.Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol

答案B

解析结合题意,反应过程为:①3Cu+8HNO3(稀)3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O,3Cu2O+14HNO36Cu(NO3)2+2NO↑+7H2O,②NaOH+HNO3NaNO3+H2O,2NaOH+Cu(NO3)2Cu(OH)2↓+2NaNO3,结合m[Cu(OH)2]=39.2g,即=0.4mol,故②反应中Cu(NO3)2消耗NaOH0.4mol×2=0.8mol,余下硝酸1.0L×1.0mol·L-1-0.8mol=0.2mol,D项正确;①反应中,n(Cu)+2n(Cu2O)=0.4mol,n(Cu)×64g·mol-1+n(Cu2O)×144g·mol-1=27.2g,解得:n(Cu)=0.2mol,n(Cu2O)=0.1mol。根据氧化还原反应中电子守恒:0.2mol×2+0.1mol×2×1=n(NO)×3,n(NO)=0.2mol,即标准状况下体积为4.48L,A、C项正确;根据氮元素守恒:n(HNO3)=n(NO)+n(N),最终溶液为NaNO3溶液,有n(N)=n(Na+)=1.0L×1.0mol·L-1=1mol,原硝酸浓度c(HNO3)==2.4mol·L-1,B项错误。

11.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质,下列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器中,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.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干,得到无水CuCl2固体

D.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡,除去铜绿

答案D

解析A项中的正确操作应该将铜丝插入浓硫酸中加热,冷却后取一定量的反应液加入盛有水的烧杯中;B项中应该用红热的铜丝;Cu2+水解,加热CuCl2溶液不能得到CuCl2固体,C错误;铜绿溶于盐酸而铜不溶于盐酸,故可用盐酸除去铜器表面的铜绿,D项正确。

12.向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量,溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是(　　)

A.a表示n(Fe3+)的变化曲线

B.n1=0.75

C.P点时,n(Fe2+)=0.562 5 mol

D.向P点溶液中加入铜粉,最多可溶解14.4 g

答案C

解析该反应可以看作两步:①Fe+4H++NFe3++NO↑+2H2O,硝酸根离子过量,氢离子不足;②2Fe3++Fe3Fe2+。a表示Fe3+的物质的量变化曲线,A正确;溶液中共有3molH+参加反应,消耗铁为0.75mol,B正确;P点n(Fe2+)=n(Fe3+),二者均为0.45mol,C错误;剩余0.45molFe3+,消耗0.225mol(14.4g)铜,D正确。

二、非选择题(本题包括4小题,共40分)

13.(12分)某盐A是由三种元素组成的化合物,某研究小组按如图流程探究其组成:

请回答:

(1)写出红棕色固体C的化学式:　　　　　　　　。 

(2)写出A受热分解的化学方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

(3)写出气体B与溶液E反应的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)Fe2O3

(2)2FeSO4Fe2O3+SO3↑+SO2↑

(3)2Fe3++SO2+2H2O2Fe2++S+4H+

解析(1)红棕色固体溶于盐酸得黄色溶液,可知溶液中有Fe3+,固体C为氧化铁,其物质的量为0.02mol;(2)白色沉淀为硫酸钡,物质的量也为0.02mol,可知气体B中SO3为0.02mol;气体B的物质的量为0.04mol,则SO2为0.02mol。结合(1)可知A分解后的产物为Fe2O3、SO3、SO2,且三者的物质的量相等,依据原子守恒即可写出反应的化学方程式。(3)溶液中Fe3+有氧化性,能氧化气体B中的SO2,生成S和Fe3+。

14.(6分)(2018·嘉兴一中高三期末考试)实验室有一瓶硫酸亚铁和硫酸铁混合物,取一定量样品溶于水,配成100 mL溶液。所得溶液分成两份,在第一份溶液中加入0.5 mol·L-1氯化钡溶液220 mL恰好完全反应;在第二份溶液中通入标准状况下的氯气0.896 L,可使Fe2+全部变成Fe3+。

(1)所取样品中硫酸铁物质的量是　　　　。 

(2)若在第一份溶液完全反应后所得溶液中再加入足量氢氧化钠溶液,所得沉淀经洗涤,在空气中充分灼烧,最后残渣的质量是　　　　。 

答案(1)0.02 mol　(2)8 g

解析(1)在第二份溶液中通入标准状况下0.896L氯气,发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,n(Fe2+)=×2=0.08mol,则n(FeSO4)=0.08mol,在第一份溶液中加入220mL0.5mol·L-1氯化钡溶液,发生反应的离子方程式为Ba2++SBaSO4↓,n(S)=0.5mol·L-1×0.22L=0.11mol,则Fe2(SO4)3中的n(S)=0.11mol-0.08mol=0.03mol,n[Fe2(SO4)3]=0.01mol,n(Fe3+)=0.02mol,因所取样品配成的溶液分成两等份,所以所取样品中n[Fe2(SO4)3]=0.01mol×2=0.02mol;

(2)每份溶液中含有Fe2+和Fe3+的物质的量分别为0.08mol和0.02mol,在第一份溶液完全反应后所得溶液中再加入足量氢氧化钠溶液,所得沉淀经洗涤,在空气中充分灼烧,得到的残渣为Fe2O3,根据铁原子守恒可知,n(Fe2O3)=×(0.08+0.02)mol=0.05mol,m(Fe2O3)=0.05mol×160g·mol-1=8g。

15.(10分)(2018·浙江五校高三第一次联考)某黄铜矿样品标注显示:主要成分为CuFeS2,其余多为脉石(SiO2)。为检验该黄铜矿中的成分,设计了如下实验:

已知:①在空气存在下煅烧黄铜矿,生成Cu、Fe3O4和SO2气体。

②亚硫酸易被氧化:2H2SO3+O22H2SO4

请回答下列问题:

(1)该实验装置组装完成后首先应进行的操作是:　　　　　　　　　　。 

(2)请指出该装置的一个不足之处:　　　　　　　　　　　。 

(3)请设计一个实验方案,证明C中含有SO2和S:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 

答案(1)检查装置气密性　(2)缺少尾气处理装置(或者B、C之间缺少防倒吸装置)　(3)分别取C中溶液少许于两支试管中,一支中加入品红溶液,品红溶液褪色,加热后复原,证明有SO2;另一支先加足量盐酸,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀生成证明有S

解析(1)该实验装置组装完成后首先需要检查装置的气密性。

(2)根据题意,在空气存在下煅烧黄铜矿,生成Cu、Fe3O4和SO2气体,二氧化硫会污染空气,需要进行尾气处理;二氧化硫易溶于水,将生成的气体直接通入水,容易发生倒吸。故答案为缺少尾气处理装置或者B、C之间缺少防倒吸装置。

(3)证明C中含有SO2和S,检验二氧化硫可以用品红溶液;检验S,可以用盐酸和氯化钡溶液。具体操作为:分别取C中溶液少许于两支试管中,一支中加入品红溶液,品红溶液褪色,加热后复原,证明有SO2;另一支先加足量盐酸,再加入氯化钡溶液,若有白色沉淀生成证明有S。

16.(12分)铜、铁都是变价元素,它们都能形成多种化合物,如氧化物、硫化物、卤化物、配合物,还有含氧酸盐等。现代工业炼铜主要以黄铜矿为原料。某黄铜矿的主要成分X是由Cu、Fe、S三种元素组成的复盐,其中Cu、Fe两种元素的质量比为8∶7,X的摩尔质量为368 g·mol-1。取一定质量的X粉末溶于足量浓硝酸(假设还原产物只有NO2),将反应后的溶液加水稀释至1 L,再将稀释后的溶液分成两等份,向其中一份加入足量稀NaOH溶液,搅拌、过滤、洗涤、灼烧,得粉末4.8 g;向另一份溶液中加入足量Ba(NO3)2溶液,得沉淀13.98 g。

(1)X的化学式为　　　　。 

(2)X溶于浓硝酸的离子方程式为 

　。 

工业上以上述黄铜矿制得的粗铜为原料经一系列化学反应可生产氯化亚铜(CuCl),其工艺流程如下图所示:

(3)工业生产Cl2时,尾气常用石灰乳吸收,而不用烧碱溶液吸收的原因是 

　。 

(4)还原过程中的产物为Na[CuCl2],制备中当氯化完成后必须经还原过程再制得CuCl,为什么不用一步法制得CuCl?(已知Cu2++Cu+2Cl-2CuCl↓)

　。 

答案(1)Cu2Fe2S4

(2)Cu2Fe2S4+36H++34N2Cu2++2Fe3++4S+34NO2↑+18H2O

(3)石灰乳来源丰富,成本低,且反应结束后可得副产品漂白粉

(4)CuCl沉淀沉积在Cu表面阻碍反应的进行

解析(1)X中n(Cu)∶n(Fe)==1∶1,设X的化学式为CuaFeaSb,由M(X)=368g·mol-1得64a+56a+32b=368,即15a+4b=46,得a=2,b=4,故X的化学式为Cu2Fe2S4。(2)将Cu2Fe2S4改写成Cu2S·Fe2S3,浓硝酸有强氧化性,可将X中+1价的Cu元素氧化成Cu2+,将X中-2价的S元素氧化成H2SO4,根据得失电子守恒可写出反应方程式Cu2Fe2S4+44HNO32Cu(NO3)2+2Fe(NO3)3+4H2SO4+34NO2↑+18H2O,再改写成离子方程式即可。(3)工业生产Cl2时,尾气常用石灰乳吸收是因为石灰乳来源丰富,成本低,且反应结束后可得副产品漂白粉。(4)因Cu2++Cu+2Cl-2CuCl↓,若用一步法制取CuCl,CuCl沉淀沉积在Cu表面,会阻碍反应的进行,故先制成Na[CuCl2]溶液,再加水稀释使CuCl析出,过滤即得产品。