2022高考化学一轮复习专练14铁铜及其化合物含解析

专练14　铁铜及其化合物

一、单项选择题

1．[2021·河北卷]“灌钢法”是我国古代劳动人民对钢铁冶炼技术的重大贡献，陶弘景在其《本草经集注》中提到“钢铁是杂炼生作刀镰者”。“灌钢法”主要是将生铁和熟铁(含碳量约0.1%)混合加热，生铁熔化灌入熟铁，再锻打成钢。下列说法错误的是(　　)

A．钢是以铁为主的含碳合金

B．钢的含碳量越高，硬度和脆性越大

C．生铁由于含碳量高，熔点比熟铁高

D．冶炼铁的原料之一赤铁矿的主要成分为Fe2O3

2．[2020·全国卷Ⅲ]宋代《千里江山图》描绘了山清水秀的美丽景色，历经千年色彩依然，其中绿色来自孔雀石颜料[主要成分为Cu(OH)2·CuCO3]，青色来自蓝铜矿颜料[主要成分为Cu(OH)2·2CuCO3]。下列说法错误的是(　　)

A．保存《千里江山图》需控制温度和湿度

B．孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化

C．孔雀石、蓝铜矿颜料耐酸耐碱

D．Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数高于Cu(OH)2·2CuCO3

3．[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b

B．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

4．[2021·山东淄博调研]硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是(　　)

A．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂

B．为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行

C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化

D．常温下，(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在水中的溶解度比FeSO4的大

5．[2021·经典习题选萃]下列说法正确的是(　　)

①FeO投入稀H2SO4和稀HNO3中均得到浅绿色溶液；

②向红砖粉末中加入盐酸，充分振荡反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液2～3滴，溶液呈红色，但不一定说明红砖中含有氧化铁；

③Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3；

④制备氢氧化亚铁时，向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液，边加边搅拌，即可得到白色的氢氧化亚铁；

⑤向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入300ml1mol/L的盐酸，恰好使混合物完全溶解，所得溶液中不含有Fe3＋。若用过量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，固体减少的质量为2.4g；

⑥磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为3Fe2＋＋NO＋4H＋===2Fe3＋＋NO↑＋3H2O；

⑦Fe(OH)3与HI溶液反应的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O；

⑧Fe2O3不可与水反应得到Fe(OH)3，但能通过化合反应制取Fe(OH)3；

⑨赤铁矿的主要成分是Fe3O4，Fe3O4为红棕色晶体；

⑩如图所示装置能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀；

A．①④⑦B．⑤⑧

C．②③⑩D．⑤⑥⑨

6．[2020·全国卷Ⅱ]据文献报道：Fe(CO)5催化某反应的一种反应机理如下图所示。下列叙述错误的是(　　)

A．OH－参与了该催化循环

B．该反应可产生清洁燃料H2

C．该反应可消耗温室气体CO2

D．该催化循环中Fe的成键数目发生变化

7．向27.2gCu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5L，固体物质完全反应，生成NO和Cu(NO3)2，在所得溶液中加入1.0mol·L－1的NaOH溶液1.0L，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，沉淀质量为39.2g，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2.4mol·L－1

C．产生的NO在标准状况下的体积为6.72L

D．Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2mol

8．实验室在500℃时隔绝空气加热硫酸亚铁铵[(NH4)2Fe(SO4)2]至分解完全并确定分解产物成分的装置如图所示(已知分解的固体产物可能有FeO、Fe2O3和Fe3O4，气体产物可能有NH3、N2、H2O、SO3和SO2)。下列说法正确的是(　　)

A．装置②用于检验分解产物中是否有水蒸气生成，试剂X最好选用碱石灰

B．装置③用于检验分解产物中是否有SO3气体生成并除去SO3和NH3

C．取①中固体残留物与稀硫酸反应并滴加KSCN，溶液变红，则残留物一定为Fe2O3

D．装置④用于检验分解产物中是否有SO2气体生成，装置⑤用于收集生成的NH3和N2

二、不定项选择题

9．电镀工业废水中常常含有大量的Cr2O，一般用铁铵矾[Fe(NH4)2(SO4)2·6H2O]处理。假设反应中铁元素和铬元素完全转化为沉淀，将沉淀过滤、洗涤、干燥后，称量，最终得到nmolFeO·FeyCrxO3，其中Cr的化合价为＋3价。不考虑处理过程中的各种损耗，下列叙述不正确的是(　　)

A．在FeO·FeyCrxO3中y＝3x

B．反应中共转移的电子数为3xnNA(NA表示阿伏加德罗常数的值)

C．该反应中Cr2O是还原剂，铁铵矾是氧化剂

D．处理废水中Cr2O时，消耗铁铵矾的物质的量为3nxmol

10．[2021·西安五中高三测试]下列有关说法正确的是(　　)

A．足量的Fe在Cl2中燃烧只生成FeCl3

B．铁的化学性质比较活泼，它能和水蒸气反应生成H2和Fe(OH)3

C．用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2

D．向某溶液中加NaOH溶液得白色沉淀，且颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液只含Fe2＋

11．[情境创新]从废水中回收硫酸亚铁固体和铜的流程如下：

下列说法正确的是(　　)

A．金属X为Fe

B．溶液Y为稀盐酸

C．硫酸亚铁可用作食品的抗氧化剂

D．无水硫酸铜常用于检验水或作干燥剂

12．[2021·长春实验中学高三开学考试]向18.4g铁和铜组成的合金中加入过量的硝酸溶液，合金完全溶解，同时生成NO2、NO混合气体，再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液，生成30.3g沉淀。另取等质量的合金，使其与一定量的氯气恰好完全反应，则氯气的体积在标准状况下为(　　)

A．4.48LB．6.72L

C．7.84LD．无法计算

三、非选择题

13．[2021·全国甲卷]碘(紫黑色固体，微溶于水)及其化合物广泛用于医药、染料等方面。回答下列问题：

(1)I2的一种制备方法如图所示：

①加入Fe粉进行转化反应的离子方程式为________________________________，生成的沉淀与硝酸反应，生成________后可循环使用。

②通入Cl2的过程中，若氧化产物只有一种，反应的化学方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________；

若反应物用量比n(Cl2)/n(FeI2)＝1.5时，氧化产物为________；当n(Cl2)/n(FeI2)>1.5后，单质碘的收率会降低，原因是___________________________________________________

_____________________________________________________________________________。

(2)以NaIO3为原料制备I2的方法是：先向NaIO3溶液中加入计量的NaHSO3，生成碘化物；再向混合溶液中加入NaIO3溶液，反应得到I2。上述制备I2的总反应的离子方程式为________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)KI溶液和CuSO4溶液混合可生成CuI沉淀和I2，若生成1molI2，消耗的KI至少为________mol。I2在KI溶液中可发生反应：I2＋I－I。实验室中使用过量的KI与CuSO4溶液反应后，过滤，滤液经水蒸气蒸馏可制得高纯碘。反应中加入过量KI的原因是

________________________________________________________________________。

14．铁矿石是工业炼铁的主要原料之一，其主要成分为铁的氧化物(设杂质中不含铁元素和氧元素，且杂质不与H2SO4反应)。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。

Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定

①按图示组装仪器，检查装置的气密性；

②将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中，装置B、C中的药品如图所示(夹持仪器均省略)；

③从左端导气管口处不断地缓缓通入H2，待C装置出口处H2验纯后，点燃A处酒精灯；

④充分反应后，撤掉酒精灯，再持续通入氢气至完全冷却。

(1)装置C的作用为________________________。

(2)测得反应后装置B增重1.35g，则铁矿石中氧的百分含量为________________。

(3)若将H2换成CO，则还需补充________装置。

Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定

(4)步骤④中煮沸的作用是________________。

(5)步骤⑤中用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、________。

(6)下列有关步骤⑥的操作中说法正确的是________。

a．滴定过程中，眼睛注视滴定管中液面变化

b．滴定过程中可利用淀粉溶液作为指示剂

c．锥形瓶不需要用待测液润洗

d．滴定管用蒸馏水洗涤后可以直接装液

(7)若滴定过程中消耗0.5000mol/L的KI溶液20.00mL，则铁矿石中铁的百分含量为________。

Ⅲ.由Ⅰ、Ⅱ可以推算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式为________。

专练14　铁铜及其化合物

1．C　钢是以铁为主的含碳合金，A说法正确；钢的含碳量越高，硬度和脆性越大，B说法正确；合金的熔点比其组分的熔点低，生铁含碳量(2%～4.3%)大于熟铁的含碳量(约0.1%)，故生铁熔点比熟铁低，C说法错误；赤铁矿的主要成分是Fe2O3，D说法正确。

2．C　孔雀石又称铜绿，主要成分是Cu(OH)2·CuCO3，也可写成Cu2(OH)2CO3，不稳定，受热易分解，产物为氧化铜、二氧化碳和水，且对湿度比较敏感，可溶于盐酸、硫酸等酸并且在氨水中会发生配位反应，故A正确，C错误；依据题干信息《千里江山图》历经千年色彩依然，说明孔雀石、蓝铜矿颜料不易被空气氧化，故B正确；Cu(OH)2·CuCO3中铜的质量分数约为57.7%，Cu(OH)2·2CuCO3中铜的质量分数约为55.5%，故D正确。

3．C　由题图可知，a为Fe，b中含有Fe2＋，c为Fe(OH)2，d为Fe(OH)3，e中含有Fe3＋。Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，a可与e反应生成b，A推断合理；Fe2＋既可以被氧化为Fe3＋，也可以被还原为Fe，B推断合理；可将饱和的Fe3＋溶液加入沸水中制得Fe(OH)3胶体，而不是浓碱液中，C推断不合理；可存在Fe2＋Fe(OH)2Fe(OH)3Fe3＋Fe2＋的循环转化关系，D推断合理。

4．D　碱式硫酸铁能发生水解生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有较强的吸附性，可用作净水剂，A项正确；NH4HCO3不稳定，受热易分解，所以为防止NH4HCO3分解，生产FeCO3需在较低温度下进行，B项正确；KSCN溶液遇Fe2＋无明显现象，(NH4)2Fe(SO4)2若被氧化，其中的Fe2＋变成Fe3＋，KSCN溶液遇Fe3＋变红，C项正确；FeSO4与(NH4)2SO4溶液反应冷却时有(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O析出，说明(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在水中的溶解度比FeSO4的小，D项错误。

5．B　①FeO可以被稀HNO3氧化生成Fe3＋，溶液的颜色由浅绿色转变成棕黄色，故①错误；②样品中加入盐酸后，取上层清液，然后加入KSCN溶液，溶液变红，说明溶液中含有Fe3＋，即红砖中含有氧化铁，故②错误；③由FeCl3溶液得到无水FeCl3，需要在干燥的氯化氢气流中加热，防止Fe3＋水解，若直接蒸发最终生成Fe2O3，故③错误；④氢氧化亚铁容易被空气中的氧气氧化成氢氧化铁，白色沉淀最终转变为红褐色沉淀，故④错误；⑤向一定量的Cu、Fe2O3的混合物中加入盐酸发生的反应为：Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O　Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2，用过量的CO在高温下还原相同质量的混合物，固体减少的质量应是混合物中氧元素的质量，根据反应方程式，混合物中氧元素全部与盐酸中的氢元素结合转化成水，混合物中氧的质量为×16g·mol－1＝2.4g，即固体减少的质量为2.4g，故⑤正确；

⑥磁性氧化铁是Fe3O4，属于氧化物，书写离子反应方程式时，不能拆写成离子形式，故⑥错误；

⑦Fe3＋氧化性强于I2，因此Fe3＋会把I－氧化成I2，故⑦错误；

⑧Fe2O3是难溶于水的氧化物，不与水反应生成Fe(OH)3，但可以通过化合反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3制取Fe(OH)3，故⑧正确；

⑨赤铁矿的主要成分是Fe2O3，Fe3O4的颜色为黑色，故⑨错误；

⑩Fe(OH)2溶液被氧气氧化成Fe(OH)3，此装置没有做防止氧气进入装置的防护，因此此装置不能长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，故⑩错误，故正确序号为⑤⑧。综上所述，本题正确答案为B。

6．C　由题给反应机理图可知，Fe(CO)5和OH－为催化剂，参与了该催化循环，A项正确；该过程的总反应方程式为CO＋H2OCO2＋H2，B项正确，C项错误；由题图中含铁物质的结构可知Fe的成键数目发生了变化，D项正确。

7．C　在所得溶液中加入NaOH溶液后，此时溶液呈中性，金属离子已完全沉淀，溶液中溶质为NaNO3，n(NaNO3)＝n(NaOH)＝1.0mol/L×1.0L＝1mol，沉淀为Cu(OH)2，质量为39.2g，物质的量为＝0.4mol，根据铜元素守恒有n(Cu)＋2n(Cu2O)＝n[Cu(OH)2]，所以反应后的溶液中n[Cu(NO3)2]＝n[Cu(OH)2]＝0.4mol。

设Cu和Cu2O的物质的量分别为xmol、ymol，根据二者质量有64x＋144y＝27.2，根据铜元素守恒有x＋2y＝0.4，联立方程解得x＝0.2，y＝0.1，由上述分析可知，n(Cu):n(Cu2O)＝0.2mol:0.1mol＝2:1，故A正确；根据N元素守恒可知n(HNO3)＝n(NO)＋n(NaNO3)＝0.2mol＋1.0mol/L×1.0L＝1.2mol，所以原硝酸溶液的浓度为：＝2.4mol/L，B正确；根据电子转移守恒可知：3n(NO)＝2n(Cu)＋2n(Cu2O)，所以3n(NO)＝2×0.2mol＋2×0.1mol，解得n(NO)＝0.2mol，所以标准状况下NO的体积为0.2mol×22.4L/mol＝4.48L，C错误；反应后的溶液中加入氢氧化钠溶液，氢氧化钠与硝酸铜和剩余的硝酸反应，最后为硝酸钠溶液，根据氮元素守恒可知反应后溶液中剩余的n(HNO3)＋2n[Cu(NO3)2]＝n(NaNO3)，所以剩余的n(HNO3)＝n(NaNO3)－2n[Cu(NO3)2]＝1mol－2×0.4mol＝0.2mol，故D正确。

8．B　装置②的作用是检验分解产物中是否有水蒸气生成，故试剂X应选用无水硫酸铜，A错误；装置③用于检验分解产物中是否有SO3气体生成，若有SO3气体生成则装置③中酸性条件下产生白色沉淀硫酸钡，并用氯化钡和盐酸除去SO3和NH3，B正确；①中固体残留物中也可能还含有FeO，也可能不含有Fe2O3而含有Fe3O4，而不一定只有Fe2O3，C错误；NH3极易溶于水，若分解产物中有NH3，则NH3被装置③中的溶液所吸收了，装置⑤中不可能收集到NH3的，D错误。

9．CD　FeO·FeyCrxO3中，Fe为＋3价，由得失电子守恒知y＝3x，选项A正确；得到nmolFeO·FeyCrxO3，则一共有nxmolCr参加反应，1molCr转移电子3mol，且仅Cr得电子，故转移的电子数为3nxmol，选项B正确；反应中Cr2O中Cr元素的化合价由＋6价变为＋3价，化合价降低被还原，为氧化剂，铁铵矾中铁元素由＋2价升为＋3价被氧化作为还原剂，选项C不正确；消耗铁铵矾的物质的量为n(y＋1)，又由FeO·FeyCrxO3电中性知3x＋3y＝6，代入前式得，消耗铁铵矾的物质的量为n(3－x)，选项D不正确。

10．A　铁与氯气反应，无论过量与否都生成FeCl3，故A正确；铁与水蒸气反应：3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2，故B错误；KMnO4能把Cl－氧化成Cl2，对Fe2＋的检验产生干扰，故C错误；生成白色沉淀变为红褐色沉淀，说明原溶液中一定含有Fe2＋，但也可能含有Mg2＋等离子，与NaOH溶液产生白色沉淀，被红褐色沉淀干扰，故D错误。

11．AC　金属X可置换出铜，为了不引入新的杂质，故X为铁粉，A项正确；不纯的铜中含有过量的铁粉，要除去铁粉，并得到FeSO4，则Y为稀硫酸，B项错误；硫酸亚铁具有还原性，可用作食品的抗氧化剂，C项正确；无水硫酸铜常用于检验水，但不作干燥剂，D项错误。

12．C　向18.4g铁和铜组成的合金中加入过量的硝酸溶液，合金完全溶解，再向所得溶液中加入足量的NaOH溶液，生成30.3g沉淀，则消耗OH－的质量为30.3g－18.4g＝11.9g，其物质的量为＝0.7mol，稀硝酸与铁和铜反应转移电子的物质的量与消耗OH－的物质的量相等，即为0.7mol。氯气与等质量合金反应生成FeCl3、CuCl2，转移的电子数也为0.7mol,1molCl2～2e－，则反应消耗氯气的物质的量为＝0.35mol，标准状况下的体积为0.35mol×22.4L/mol＝7.84L，故选C项。

13．(1)①2AgI＋Fe===2Ag＋Fe2＋＋2I－　AgNO3

②FeI2＋Cl2===FeCl2＋I2　FeCl3、I2　I2被进一步氧化

(2)2IO＋5HSO===I2＋5SO＋3H＋＋H2O

(3)4　防止单质碘析出

解析：(1)①悬浊液为AgI的饱和溶液，加入铁粉，发生置换反应2AgI＋Fe===2Ag＋Fe2＋＋2I－，生成的沉淀为Ag，Ag与硝酸反应生成的AgNO3可循环使用。②还原性：I－>Fe2＋，通入Cl2的过程中，若氧化产物只有一种，则只有I－被氧化，反应的化学方程式为FeI2＋Cl2===FeCl2＋I2。若反应物用量比n(Cl2)/n(FeI2)＝1.5时，设n(Cl2)＝1.5mol，则n(FeI2)＝1mol,1molFeI2中I－先被氧化，消耗1molCl2，Fe2＋后被氧化，消耗0.5molCl2，因此FeI2和Cl2恰好完全反应，氧化产物为FeCl3、I2；当n(Cl2)/n(FeI2)>1.5时，过量的Cl2能氧化生成的I2，发生反应5Cl2＋I2＋6H2O===2HIO3＋10HCl，因此碘的收率会降低。(2)题述制备I2的总反应为NaIO3与NaHSO3反应生成I2和SO，根据2IOI2、HSOSO，由得失电子守恒可得2IO＋5HSO―→I2＋5SO，再根据电荷守恒和原子守恒，配平离子方程式为2IO＋5HSO===I2＋5SO＋3H＋＋H2O。(3)KI溶液和CuSO4溶液反应生成CuI和I2，配平离子方程式为2Cu2＋＋4I－===2CuI＋I2，若生成1molI2，消耗的KI至少为4mol。I2在水中溶解度不大，反应中加入过量KI，使反应I2＋I－I平衡右移，防止单质碘的析出。

14．Ⅰ.(1)防止空气中的水蒸气和CO2进入B中，影响测定结果。

(2)24%　(3)尾气处理装置

Ⅱ.(4)赶走溶液中溶解的过量的Cl2

(5)250mL容量瓶　(6)c　(7)70%

Ⅲ.Fe5O6

解析：Ⅰ.(1)装置C中的碱石灰能吸收空气中的水蒸气和CO2，防止它们进入装置B，影响测定结果。

(2)装置B吸收反应产生的水，其质量为1.35g，m(O)＝1.35g×＝1.2g，则铁矿石中氧的百分含量为×100%＝24%。

(3)因CO有毒，所以还需补充尾气处理装置。

Ⅱ.(4)步骤④中煮沸的目的是赶走溶液中溶解的Cl2，以防止在后续实验中它与KI溶液反应，影响铁元素的测定结果。

(5)配制250mL一定浓度的溶液需用250mL的容量瓶。

(6)滴定过程中，眼睛应注视锥形瓶中溶液颜色的变化，a错；若用淀粉做指示剂，滴定一开始溶液就变蓝，无法判断滴定终点，b错；锥形瓶无需用待测溶液润洗，否则导致滴定结果偏大，c正确；滴定管用蒸馏水洗涤后需用所装液体进行润洗，d错。

(7)FeCl3与KI反应的化学方程式为2FeCl3＋2KI===2FeCl2＋2KCl＋I2，则有n(FeCl3)＝n(KI)＝0.5000mol/L×0.02L＝0.01mol,10g铁矿石中含铁的质量为0.01mol××56g/mol＝7.0g，所以铁矿石中铁的百分含量为70%。

Ⅲ.铁矿石中n(Fe):n(O)＝:＝5:6，则矿石中铁的氧化物的化学式为Fe5O6。