高考化学专题复习 跟踪检测（十二） 铁、铜及其重要化合物（含解析）

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跟踪检测（十二） 铁、铜及其重要化合物
1．我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝，……日久起销，用刀刮其销，……，所刮下之销末，名铁线粉”。这里的“铁线粉”是指(　　)
A．Fe　　　　　　　　　　 B．FeCl3
C．FeO D．Fe2O3
解析：选D　铁在空气中容易发生吸氧腐蚀，根据题意“舶上铁丝，……日久起销”，说明销是铁锈，铁锈的主要成分为Fe2O3，D项正确。
2．据《本草纲目》记载：“生熟铜皆有青，即是铜之精华，大者即空绿，以次空青也，铜青则是铜器上绿色者，淘洗用之。”这里的“铜青”是指(　　)
A．CuO B．Cu2O
C．Cu D．Cu2(OH)2CO3
解析：选D　铜在空气中长时间放置，会与空气中的氧气、二氧化碳、水反应生成碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3，发生反应为：2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3，则这里的“铜青”是指Cu2(OH)2CO3。
3．将铁屑溶于过量的稀盐酸后，再加入下列物质，会有Fe3＋生成的是(　　)
A．硫酸 B．氯水
C．硫酸锌 D．氯化铜
解析：选B　Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，选项中，H2SO4、ZnSO4、CuCl2均不能与FeCl2反应，但氯水中的Cl2能氧化Fe2＋生成Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。
4．铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质，下列关于铁元素的叙述中正确的是(　　)
A．保存FeCl2溶液常常加一些铁粉，其目的是抑制Fe2＋水解
B．在25 ℃时，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH、NO、Fe2＋可以大量共存
C．制备AlCl3、FeCl3均可采用将溶液直接蒸干的方法
D．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
解析：选D　保存FeCl2溶液常常加一些铁粉，其目的是防止Fe2＋被氧化，A项不正确；pH＝0的溶液呈强酸性，Fe2＋、NO、H＋不能大量共存，B项不正确；制备AlCl3、FeCl3若将其溶液直接蒸干，会得到Al(OH)3、Fe(OH)3，C项不正确。
5．某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示(夹持装置略，气密性已检验)，下列推断不合理的是(　　)

A．B中收集到的气体是氢气
B．烧杯中双氧水的作用是将Fe2＋还原为Fe3＋
C．A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁
D．烧杯中的溶液在氯化氢气氛下，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体
解析：选B　铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以B中收集到的气体是氢气，A项正确；双氧水具有氧化性，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，B项错误；氧化铁为碱性氧化物，可与盐酸反应生成氯化铁和水，C项正确；因铁离子易水解，故FeCl3溶液应在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体，D项正确。
6．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是(　　)
选项
操作和现象
结论或目的
A
向红砖粉末中加入盐酸，充分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
红砖中含有氧化铁
B
向CO还原Fe2O3得到的黑色固体中加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显红色
黑色固体中没有Fe3O4
C
取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为红色
该Fe(NO3)2试样已经变质
D
向某溶液中加入H2O2，然后再加入KSCN溶液变红色
原溶液中含有Fe2＋

解析：选A　B项中CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使黑色固体中有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3＋与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显红色，错误；C项中NO(H＋)具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈红色，无法证明样品是否变质，错误；D项中若原溶液中无Fe2＋而存在Fe3＋，也有此现象，错误。
7．将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol/L的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是(　　)
A．铁粉有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变
B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色
C．Fe2＋和Fe3＋物质的量之比为5∶1
D．氧化产物和还原产物的物质的量之比为2∶5
解析：选B　1.12 g铁的物质的量为：1.12 g÷56 g/mol＝0.02 mol，25 mL 2 mol/L氯化铁溶液中Fe3＋的物质的量为：0.025 L×2 mol/L＝0.05 mol；发生的反应为：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，根据比例关系可得，0.02 mol铁完全反应，消耗0.04 mol Fe3＋，生成0.06 mol Fe2＋，所以Fe3＋剩余0.01 mol，溶液中含有Fe3＋物质的量为0.01 mol，Fe2＋物质的量为0.06 mol，没有金属铁剩余；A项，铁没有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本保持不变，错误；B项，溶液中有剩余的Fe3＋，往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色，正确；C项，Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为0.06 mol∶0.01 mol＝6∶1，错误；D项，由反应离子方程式可得，氧化产物和还原产物的物质的量之比为1∶2，错误。
8．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是(　　)

A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
FeSO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Fe2(SO4)3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
Cu

解析：选C　Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；D有新的杂质CuSO4生成，D错误。
9．FeCO3与砂糖混用可以作补血剂，实验室里制备FeCO3的流程如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO
B．沉淀过程中有CO2气体放出
C．过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
D．可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
解析：选A　FeCO3中的＋2价的铁在高温时会被空气中的氧气氧化。
10．已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是(　　)
A．如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成了Cu2O
B．溶液中最终可能有紫红色固体出现
C．这种实验的结果无法说明CuO分解的程度
D．如果溶液变成蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解
解析：选C　Cu、Cu2O、CuO均能与稀硝酸反应，故不可能有紫红色固体出现，无法说明CuO分解的程度。
11．某化学兴趣小组利用还原铁粉处理含Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的废水，所加还原铁粉的质量与溶液中Fe2＋的浓度变化关系如下图(忽略溶液体积变化)。下列有关结论错误的是(　　)

A．加入铁粉质量小于56 g时发生的反应为Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O
B．当加入的铁粉质量超过168 g后，溶液中的溶质只含有Fe(NO3)2 (忽略Fe2＋的水解)
C．原废水中Fe(NO3)3的浓度为2 mol/L，Cu(NO3)2的浓度为1 mol/L
D．原废水中三种物质的氧化性由强到弱的顺序是HNO3>Fe(NO3)3>Cu(NO3)2
解析：选C　刚开始加入56 g (1 mol)单质铁，溶液中不生成Fe2＋，所以发生的化学反应一定是铁被硝酸氧化为Fe3＋，其离子方程式为Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，A正确；当加入的单质铁完全过量的时候，溶液中的Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3均发生反应转化为Fe(NO3)2，B正确；56 g至112 g (1 mol)间加入1 mol Fe，Fe2＋的浓度增加3 mol/L，而112 g至168 g (1 mol)间加入1 mol Fe，Fe2＋的浓度增加1 mol/L，所以说明前一个1 mol Fe发生的是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，后一个1 mol反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，将反应物均为1 mol Fe带入计算，得到Fe(NO3)3浓度为2 mol/L，Cu(NO3)2的浓度为1 mol/L，但是考虑到第一步中加入的1 mol Fe和硝酸反应得到了1 mol/L的Fe(NO3)3，所以原废水中Fe(NO3)3浓度为1 mol/L，C错误；因为废水中三种物质和单质铁反应的顺序是HNO3、Fe(NO3)3、Cu(NO3)2，反应中应该是氧化性强的物质先反应，所以氧化性为：HNO3>Fe(NO3)3>Cu(NO3)2，D正确。
12．某混合物由Fe、Fe2O3和FeCO3组成。现称取一定质量的该混合物，将其溶于100 mL 1.25 mol·L－1硫酸中，生成0.56 L(标准状况)气体，并得到溶液X，测得溶液X中c(H＋)为0.5 mol·L－1(溶液体积变化忽略不计)。下列说法正确的是(　　)
A．混合物中Fe2O3的物质的量为0.025 mol
B．混合物中FeCO3的物质的量为0.03 mol
C．若溶液X遇KSCN溶液显红色，则溶液X中n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＝0.1 mol
D．若溶液X中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，则混合物中n(Fe)＋n(Fe2O3)＋n(FeCO3)＝0.08 mol
解析：选A　A项，设混合物中Fe、Fe2O3和FeCO3的物质的量分别是x mol、y mol、z mol，硫酸的物质的量是0.125 mol，反应后氢离子的物质的量是0.05 mol，则剩余硫酸是0.025 mol，消耗硫酸是0.1 mol，生成气体的物质的量是0.56 L÷22.4 L/mol＝0.025 mol，发生的反应有FeCO3＋H2SO4===FeSO4＋H2O＋CO2↑、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、Fe2(SO4)3＋Fe===3FeSO4、Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，因此z＋3y＋x－y＝0.1、z＋x－y＝0.025，解得y＝0.025，正确；B项，根据A项中的分析可知，不能确定混合物中FeCO3的物质的量，错误；C项，若溶液X遇KSCN溶液显红色，说明Fe3＋过量，因此根据电荷守恒可知溶液X中n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＜0.1 mol，错误；D项，若溶液X中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，说明生成的气体全部是二氧化碳，因此，根据碳原子守恒可知n(FeCO3)＝0.025 mol。设X中硫酸亚铁和硫酸铁的物质的量分别是a mol、b mol，则a＝2b、a＋3b＝0.1，解得a＝0.04、b＝0.02，根据铁原子守恒可知，单质铁的物质的量是0.04 mol＋0.04 mol－0.025 mol×2－0.025 mol＝0.005 mol，则混合物中n(Fe)＋n(Fe2O3)＋n(FeCO3)＝0.055 mol，错误。
13．铁及其化合物在日常生活中有广泛应用。
(1)写出Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的化学方程式：______________________________。
(2)绿矾(FeSO4·7H2O)是补血剂的原料，易变质。检验绿矾是否变质的试剂是________。设计实验检验绿矾是否完全变质：______________________________________________
____________________________。
(3)利用绿矾制备还原铁粉的工业流程如下：

①干燥过程主要是为了脱去游离水和结晶水，过程中会有少量FeCO3·nH2O在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为________________________________________。
②取干燥后的FeCO3样品12.49 g，焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，计算样品中杂质FeOOH的质量为______g。(FeOOH也能被C还原得到Fe)
解析：(1)Fe(OH)2与氧气和水反应生成Fe(OH)3，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(2)绿矾(FeSO4·7H2O)易变质，Fe2＋被氧化为Fe3＋，检验绿矾是否变质的试剂是KSCN溶液。检验绿矾是否完全变质即检验样品是否存在Fe2＋，可利用Fe2＋的还原性进行检验或用铁氰化钾溶液检验。
(3)①依据得失电子守恒和原子守恒写出化学方程式。
②设样品中FeCO3的物质的量为x mol，FeOOH的物质的量为y mol，则

解得x＝0.1，y＝0.01，
样品中杂质FeOOH的质量为0.01 mol×89 g·mol－1＝0.89 g。
答案：(1)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(2)KSCN溶液　取少量样品溶于水，滴加酸性高锰酸钾溶液，如溶液褪色，则表示样品没有完全变质(或滴加铁氰化钾溶液，产生蓝色沉淀，则样品没有完全变质)
(3)①4FeCO3·nH2O＋O2===4FeOOH＋4CO2＋(4n－2)H2O　②0.89
14．铜及其化合物在生产生活中有广泛应用，铜在化合物中的常见化合价有＋1、＋2。已知Cu2O与稀硫酸反应，溶液呈蓝色。
(1)工业上可用Cu2S＋O22Cu＋SO2反应制取粗铜，该反应中________元素被还原。
(2)将少量铜丝放入适量的稀硫酸中，温度控制在 50 ℃，加入H2O2溶液，一段时间后，升温到60 ℃，再反应一段时间后可制得硫酸铜，该反应的离子方程式为______________________________。
温度控制在50～60 ℃的原因除了加快反应速率外，还有___________________。
在CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液加热，生成CuCl沉淀，写出生成CuCl的离子方程式：__________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)现向Cu、Cu2O和CuO组成的混合物中，加入2 L 0.6 mol·L－1 HNO3溶液恰好使混合物溶解，同时收集到4 480 mL NO气体(标准状况)。Cu2O跟稀硝酸反应的离子方程式为________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
若将上述混合物用足量的H2加热还原，所得到固体的质量为__________g。若混合物中含0.2 mol Cu，将该混合物与稀硫酸充分反应，消耗H2SO4的物质的量为________mol。
解析：(1)在该反应中铜、氧元素的化合价降低，得到电子，被还原。(3)Cu2O 跟稀硝酸反应的离子方程式为3Cu2O＋2NO＋14H＋===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O。硝酸发生反应后氮元素的存在形式是Cu(NO3)2和NO，由2 L×0.6 mol·L－1＝2n[Cu(NO3)2]＋ 4.480 L÷22.4 L·mol－1，得n[Cu(NO3)2]＝0.5 mol，n(Cu2＋)＝0.5 mol，所以若将上述混合物用足量的H2加热还原，所得到固体的质量为0.5 mol×64 g·mol－1＝32 g。若混合物中含0.2 mol Cu，则根据铜原子守恒可得：2n(Cu2O)＋n(CuO)＝0.3 mol；根据得失电子守恒可得：2n(Cu)＋2n(Cu2O)＝3×(4.480 L÷22.4 L·mol－1)，解得n(CuO)＝0.1 mol，n(Cu2O)＝0.1 mol，消耗H2SO4的物质的量为 0.1 mol＋0.1 mol＝0.2 mol。
答案：(1)铜、氧
(2)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O　防止H2O2分解　2Cu2＋＋2Cl－＋SO＋H2O===2CuCl↓＋SO＋2H＋
(3)3Cu2O＋2NO＋14H＋===6Cu2＋＋2NO↑＋7H2O　32　0.2
15．Ⅰ.铁是生产、生活及生命中的重要元素。
(1)血红蛋白(Hb)中的铁元素呈正二价，能与O2分子结合成氧合血红蛋白(HbO)从而有输送氧的能力。NaNO2因具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2结合能力。药品美蓝是其有效的解毒剂，解毒时美蓝发生________反应(填“氧化”或“还原”)。
(2)现有一瓶放置了一段时间的某浓度的FeCl2溶液，请设计实验检验其中是否含有Fe3＋____________。
(3)普通铁粉与水蒸气在高温下反应生成铁的某种氧化物和氢气，该氧化物和氢气在高温下发生逆反应得到“引火铁”。若一定量的普通铁粉和水蒸气在高温下反应生成44.8 L H2 (已换算到标准状况下)，则转移电子数目为______________________；“引火铁” 是一种极细的铁粉，它在空气中可以自燃，其原因是__________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.化合物M是某种具有磁学性质的新型电子材料的主要成分，由两种元素组成。为了研究其组成，设计如下实验：

气体甲可使湿润红色石蕊试纸变蓝。请回答：
(1)M的化学式________，气体甲的电子式__________。
(2)白色沉淀乙在空气中变成红褐色沉淀丙的原因是(用化学方程式表示)________________________________________________________________________。
(3)高温条件下，丁与甲反应生成两种单质和水，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。
解析：Ⅰ.(1)NaNO2具有氧化性能使血红蛋白丧失与O2结合能力，原因是氧化了血红蛋白中的二价铁，药品美蓝是其有效的解毒剂，这说明该物质具有还原性，解毒时发生氧化反应。
(2)一般用硫氰化钾溶液检验铁离子，操作过程：取少量待测液，滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色，说明原溶液中有Fe3＋，反之则没有。
(3)标准状况下44.8 L H2的物质的量为2 mol，反应转移的电子数目为2×2×NA＝4NA；引火铁表面积大，加快了与氧气反应速率，因此在空气中可以自燃。
Ⅱ.气体甲可使湿润红色石蕊试纸变蓝，为氨气，说明化合物M中含有氮元素；白色沉淀乙→红褐色沉淀丙，说明化合物M中含有铁元素；红褐色沉淀丙→固体丁(14.4 g)，固体丁为氧化铁，根据原子守恒计算化学式。
(1)根据以上分析可知，M由铁、氮两种元素组成，氧化铁质量为14.4 g，则铁元素的质量为14.4×112/160＝10.08 g，氮元素质量为10.71－10.08＝0.63 g，铁、氮两种原子的个数之比为10.08/56∶(0.63/14)＝4∶1，所以M的化学式Fe4N；甲为NH3，属于共价化合物，其电子式为
(2)白色沉淀乙是氢氧化亚铁，在空气中被氧气氧化为红褐色氢氧化铁，反应的化学方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(3)高温条件下，氧化铁与氨气反应生成铁、氮气和水，反应的化学方程式为Fe2O3＋2NH32Fe＋N2＋3H2O。
答案：Ⅰ(1)氧化
(2)取少量待测液，滴加KSCN溶液，若溶液呈血红色，说明原溶液中有Fe3＋，反之则没有
(3)4NA　引火铁表面积大，加快了与氧气反应速率
Ⅱ.(1)Fe4N　
(2)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(3)Fe2O3＋2NH32Fe＋N2＋3H2O
16．CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl，并进行相关探究。
[资料查阅]

[实验探究]该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。

请回答下列问题：
(1)仪器X的名称是__________。
(2)实验操作的先后顺序是a→______________→e(填操作的编号)。
a．检查装置的气密性后加入药品
b．熄灭酒精灯，冷却
c．在“气体入口”处通入干燥HCl
d．点燃酒精灯，加热
e．停止通入HCl，然后通入N2
(3)在实验过程中，观察到B中物质由白色变为蓝色，C中试纸的颜色变化是____________________。
(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是______________________________
________________________________________________________________________。
(5)反应结束后，取出CuCl产品进行实验，发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质，根据资料信息分析：
①若杂质是CuCl2，则产生的原因是_________________________________________
________________________________________________________________________。
②若杂质是CuO，则产生的原因是_________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：(1)根据仪器X的构造特点知其名称为干燥管。
(2)加热CuCl2·2H2O制备CuCl，为防止生成的CuCl被空气中的氧气氧化和Cu＋水解，必须先通入干燥的HCl气体赶走装置中的空气再加热，且在HCl气流中加热制备，反应结束后先熄灭酒精灯，继续通入氮气直至装置冷却，所以操作顺序为：a→c→d→b→e。
(3)B中物质由白色变为蓝色，说明有水生成，产物中还有Cl2，所以C中石蕊试纸先逐渐变为红色，后褪色。
(4)D中是Cl2和NaOH溶液反应，离子方程式为Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O。
(5)①根据题给信息知，若杂质是CuCl2，说明CuCl2没有反应完全，原因为加热时间不足或温度偏低。②若杂质是CuO，说明通入HCl的量不足，CuCl2·2H2O分解的最终产物为CuO。
答案：(1)干燥管　(2)c　d　b
(3)先变红，后褪色
(4)Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O
(5)①加热时间不足或温度偏低　②通入HCl的量不足