高三化学基础强化训练 专题3 第2单元 铁铜的获取及应用.docx
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高三化学基础强化训练专题3第2单元铁铜的获取及应用
[对接高考——高考命题常设误区汇总]
设误选项摘录
设误角度诊断
1.Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同（2011·重庆高考）
铁与弱氧化剂（如H＋）反应生成二价铁，与强氧化剂（如Cl2）反应生成三价铁
2.硫化亚铁溶于稀硝酸中：
FeS＋2H＋===Fe2＋＋H2S↑（2011·新课标全国卷）
忽视Fe2＋的还原性
3.氢氧化铁与氢碘酸反应的离子方程式：
Fe（OH）3＋3HI===FeI3＋3H2O（2011·启东中学模拟）
忽视Fe3＋的氧化性、I－的还原性
4.铁溶于稀硝酸，溶液变黄：
3Fe＋8H＋＋2NO
===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O（2010·北京高考）
书写离子方程式时，反应产物不符合实验事实
[随堂强化落实]
1．某同学为试验CuS在不同酸中的溶解性，取4份黑色CuS粉末试样置于试管中，分别加入醋酸、浓盐酸、浓硫酸、浓硝酸溶液。
观察到如下现象：
①CuS不溶于醋酸溶液；②CuS不溶于浓盐酸；③CuS不溶于浓硫酸；④CuS在浓硝酸中溶解，溶液变蓝，并有红棕色刺激性气体产生。
[来源:
学科网]
根据上述现象，该同学得出了以下结论，其中正确的是（ ）
A．CuS不溶于弱酸，能溶于强酸
B．CuS不溶于非氧化性酸，能溶于氧化性酸
C．CuS溶于硝酸，是因为硝酸氧化性强于硫酸，S2－被氧化，使溶解沉淀平衡往溶解方向移动
D．CuS溶于硝酸，是因为硝酸的酸性大于硫酸和盐酸的酸性，S2－结合H＋，放出H2S气体，使溶解沉淀平衡往溶解方向移动
解析：
浓盐酸为强酸，浓硫酸为氧化性酸，所以A、B均不正确，CuS溶于浓硝酸时观察到红棕色刺激性气体产生，说明硝酸表现出氧化性，D错误。
答案：
C
2．能实现下列物质间直接转化的元素是（ ）
单质
氧化物
酸或碱
盐
A．钠 B．铝
C．铜D．铁
解析：
Na与O2生成Na2O或Na2O2，再与H2O生成NaOH，可以与HCl生成NaCl，A项正确。
B项中Al2O3、C项中CuO、D项中Fe3O4都不与水反应，故B、C、D都不正确。
答案：
A
3．（2011·济南一模）能正确表示下列反应的离子方程式是（ ）
A．将铜屑加入Fe3＋溶液中：
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
B．将磁性氧化铁溶于盐酸：
Fe3O4＋8H＋===3Fe3＋＋4H2O
C．将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合：
Fe2＋＋4H＋＋NO
===Fe3＋＋2H2O＋NO↑
D．将铁粉加入稀硫酸中：
2Fe＋6H＋===2Fe3＋＋3H2↑
解析：
B项除生成Fe3＋外还生成Fe2＋，C项没有配平，D项生成Fe2＋而不是Fe3＋。
答案：
A
4．（2010·南通模拟）下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是（ ）
A．工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁
B．铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4
C．工业上可用铁质容器储存、运输浓硝酸和浓硫酸
D．氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂
解析：
FeCl3溶液用作净水剂的原因是Fe3＋水解产生Fe（OH）3胶体，其可吸附水中悬浮物和杂质等并形成沉淀沉降下来，从而起到净水作用。
答案：
D
5．将一定量的Fe、Fe2O3、CuO的混合物放入体积为100mL、浓度为2.2mol
/L的H2SO4溶液中，充分反应后，生成气体896mL（标准状况），得到不溶固体1.28g，过滤后，滤液中的金属离子只有Fe2＋（滤液体积仍为100mL）。
向滤液中滴加2.0mol/L的NaOH溶液至30mL时开始出现沉淀。
则未滴加NaOH溶液前滤液中FeSO4的物质的量浓度为
（ ）
A．2.0mol/LB．1.8mol/L
C．1.9mol/LD．无法计算
解析：
100mL、浓度2.2mol/L的H2SO4溶液中硫酸的物质的量为0.22mol。
由“向滤液中滴加2.0mol/L的NaOH溶液至30mL时开始出现沉淀”可知，溶解Fe、Fe2O3、CuO的混合物后，还剩余硫
酸0.03mol，则未滴加NaOH溶液前滤液中生成盐的SO
的物质的量为0.19mol，再结合“过滤后，滤液中的金属离子只有Fe2＋”可推知：
FeSO4的物质的量浓度为1.9mol/L。
答案：
C
6．某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性或还原性，请回答下列问题：
（1）除胶头滴管外，你认为本实验必不可缺的一种玻璃仪器是________。
（2）请帮他们完成以下实验报告：
实验目的：
___________________________________________________________。
试剂：
铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、铜片。
实验记录（划斜线部分不必填写）：
序号
实验内容
实验现象
离子方程式
实验结论
①
在FeCl2溶液中滴入适量氯水
溶液由浅绿色变为棕黄色
Fe2＋具有还原性
②
在FeCl2溶液中加入锌片
Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe
③
在FeCl3溶液中加入足量铁粉
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
Fe3＋具有氧化性，Fe具有还原性
④
溶液由棕黄色变为蓝绿色
Fe3＋具有氧化性
实验结论：
Fe只有还原性，Fe3＋只有氧化性，Fe2＋既有氧化性，又有还原性。
（3）根据以上结论判断，下列物质中既有氧化性，又有还原性的有________（填序号）。
A．Cl2 B．HCl C．Na＋ D．F－ E．SO2 F．NO2
解析：
（1）常用实验仪器为试管。
（2）实验目的是探究铁及其化合物的氧化性或还原性。
实验记录：
①中离子方程式为Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋；②由离子方程式知Fe2＋具有氧化性；③Fe3＋被Fe还原，现象为铁粉溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色；④由实验现象和结论可知，实验内容应为向FeCl3溶液中加入了铜单质。
（3）物质中元素处于中间价态的既有氧化性，又有还原性。
[来源:
Zxxk.Com]
答案：
（1）试管
（2）探究铁及其化合物的氧化性或还原性
①Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋
②Fe2＋具有氧化性
③铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色
④在FeCl3溶液中加入铜片
（3）A、B、E、F
[提能综合检测]
一、选择题（本题包括10小题，每小题5分，共50分）
1．下列关于铁的叙述正确的是（ ）
①铁能被磁铁吸引，但纯铁易锈蚀 ②在人体的血红蛋白中含有铁元素 ③不能通过化合反应生成FeCl2和Fe（OH）3 ④铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧 ⑤铁与硝酸反应的产物仅是Fe（NO3）3
A．①③ B．②④
C．②⑤D．④⑥
解析：
①中纯铁不易被锈蚀。
③中可以通过化合反应生成FeCl2和Fe（OH）3，
2FeCl3＋Fe===3FeCl2，
4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3。
⑤中当铁过量时可生成Fe（NO3）2。
答案：
B
2．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．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立说明氧化性：
Fe3＋>Fe2＋
B．25℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NH
、NO
、Fe2＋可以大量共存
C．5.6g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2mol
D．硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液：
Fe2＋＋2H2O2＋4H＋===Fe3＋＋4H2O
解析：
pH＝0的溶液呈强酸性，Fe2＋、NO
、H＋不能大量共存，B项不正确；C项应为0.3mol，不正确；D项电荷不守恒，不正确。
答案：
A
3．（2011·安庆模拟）一种新型净水剂PAFC{聚合氯化铁铝，[AlFe（OH）nCl6－n]m，n<5，m<10}，广泛用于生活用水的净化和废水的净化，有关PAFC的说法正确的是（ ）
A．PAFC用于净化饮用水时，可以除去水中所有的有害物质
B．PAFC中铁显＋2价
C．PAFC可看做一定比例的氯化铝和氯化铁的水解产物
D．PAFC在强酸性或强碱性溶液中都能稳定存在
解析：
氯化铝和氯化铁的水解产物用于除去水中的悬浮物质以净化饮用水，A错误；根据化合价代数和为零可知铁显＋3价，B错误，C正确；此净水剂在强酸中不能稳定存在，D错误。
答案：
C
4．红珊瑚栖息于200～2000m的海域，产于台湾海峡、南中国海，它与琥珀、珍珠被统称为有机宝石。
在中国，珊瑚是吉祥的象征，一直用来制作珍贵的工艺品。
红珊瑚是无数珊瑚虫分泌的石灰质大
量堆积形成的干支状物，其红色是因为在海底长期积淀某种元素，该元素是（ ）
A．NaB．Fe[来源:
学&科&网Z&X&X&K]
C．SiD．Cu
解析：
根据平常对各元素的化合物性质的了解得知，铁的化合物多数有颜色，红色的比较多。
答案：
B
5．（2011·温州高三五校联考）一定量的Fe和Fe2O3混合物投入2mol/L250mL的HNO3溶液中，反应完全后，无固体剩余，生成1.12LNO气体（标准状况），再向反应后溶液中加入1mol/L的NaOH溶液，要使铁元素全部沉淀下来，所加NaOH溶液的体积最少是（ ）
A．450mLB．500mL
C．400mLD．无法确定
解析：
根据氮元素守恒，HNO3最终转变为NaNO3和NO，因此所
加入NaOH的物质的量至少是2mol/L×0.25L－
＝0.45mol，NaOH溶液的体积为450mL。
答案：
A
6．下列物质能通过化合反应直接制得的是（ ）
①FeCl2 ②H2SO4 ③NH4NO3 ④HCl
A．①②③B．②③
C．①③④D．全部
解析：
这些化合物均可通过化合反应制得：
Fe＋2FeCl3===3FeCl2，SO3＋H2O===H2SO4，NH3＋HNO3===NH4NO3，H2＋Cl2
2HCl。
答案：
D
7．（2012·浙江模拟）Cu2O呈红色，在酸性条件下会发生自身氧化还原反应。
CuO完全被氢气还原所得产物呈红色，若要检验其中是否含有Cu2O，以下试剂选择和判断方法均正确的是（ ）
选项
试剂
判断方法
A
稀硝酸
是否生成蓝色溶液
B
稀硫酸
固体物质是否完全溶解
C
浓硫酸
是否有无色气体生成
D
稀盐酸[来源:
学科网]
是否生成蓝色溶液
解析：
H2还原CuO生成物一定含有Cu。
A稀硝酸具有氧化性，与Cu2O和Cu都能反应，且生成蓝色溶液，试剂和判断方法均不正确；B稀硫酸不能与Cu反应，固体不能完全溶解，试剂正确，判断方法不正确；C中浓硫酸具有强氧化性，能与Cu在加热时反应，生成SO2，试剂和判断方法均不正确；D稀盐酸能与Cu2O反应生成CuCl2，如果观察到蓝色溶液生成，则证明含有Cu2O，试剂和判断方法均正确。
答案：
D
8．（2011·吉林省高考复习质量检测）在含有Cu（NO3）2、Zn（NO3）2、Fe（NO3）3、AgNO3
各0.1mol的混合溶液中加入0.1mol铁粉，充分搅拌后铁完全反应，溶液中不存在Fe3＋，同时析出0.1molAg。
则下列结论中不正确的是（ ）
A．反应后溶液中Cu2＋与Fe2＋的物质的量之比为1∶2
B．氧化性：
Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>Zn2＋
C．含Fe3＋的溶液可腐蚀铜板
D．1molFe可还原2molFe3＋[来源:
Z*xx*k.Com]
解析：
由题知氧化性Ag＋＞Cu2＋，Ag＋>Zn2＋、Fe3＋>Cu2＋、Fe3＋>Zn2＋，但得不出氧化性顺序：
Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>Zn2＋的结论。
答案：
B
9．（2011·浙江调研）某溶液中含有K＋、Mg2＋、Al3＋、Cu2＋等离子，为了将它们一一分离（不要求各离子恢复到原来的形态），某同学设计了如下四个实验方案，其中不正确的是[已知：
Mg2＋、Al3＋溶液中通入H2S不产生沉淀；Ksp（CuS）＝1.3×10－36。
]（ ）
解析：
A中试液通入H2S，生成CuS沉淀，滤液加入过量KOH生成Mg（OH）2，滤液中通入CO2，生成Al（OH）3沉淀，符合要求；B中沉淀CuS后，加入过量氨水，生成Mg（OH）2和Al（OH）3混合物，再溶于盐酸，不能分离，不符合要求；C中在沉淀CuS后，加入K2CO3生成MgCO3沉淀和Al（OH）3沉淀，再用过量KOH溶解Al（OH）3，最后通入CO2使NaAlO2转化为Al（OH）3，符合要求；D中先加过量KOH，沉淀是Cu（OH）2和Mg（OH）2，沉淀中加入过量氨水，使Cu（OH）2溶解生成Cu（NH3）
，滤液中通入CO2，生成Al（OH）3沉淀；符合要求。
答案：
B
10.（2011·安徽十校联考）在Fe（NO3）3和Cu（NO3）2的混合液中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋的物质的量浓度和加入铁粉的物质的量之间关系如图所示。
则该溶液中Fe（NO3）3与Cu（NO3）2的物质的量浓度之比为（ ）
A．3∶1B．1∶2
C．2∶1D．1∶1
解析：
由化学方程式：
2Fe3＋＋F
e===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，结合图像可知，c（Fe2＋）的大小范围在0～3变化快，3是拐点，此前发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，在3～4范围内变化时发生Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，由化学方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可得，2n（Fe2＋）＝3n（Fe3＋），由化学方程式Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu可得，n（Cu2＋）＝n（Fe2＋），
故c（Fe3＋）∶c（Cu2＋）＝2∶1。
答案：
C
二、非选择题（本题包括4小题，共50分）
11．（12分）（原创题）Fe元素是地壳中最丰富的元素之一，
在金属中仅次于铝，铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用。
请回答下列问题：
（1）磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一，其原理是Fe3O4＋4CO
3Fe＋4CO2，若有1molFe3O4参加反应，转移电子的物质的量是________mol。
[来源:
学科网]
（2）与明矾相似，硫酸铁也可用作净水剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是
________________________________________________________________________。
（3）某课外活动小组将下图所示装置按一定顺序连接，在实验室里制取一定量的FeCl3（所通气体过量并充分反应）。
请回答下列问题：
①各装置的正确连接顺序为（填写装置代号）A→________→________→________→D。
②装置C的作用是_____________________________________________________。
③反应开始后，B中硬质玻璃管内的现象为________________________________；
可以检验生成物中含有Fe3＋的试剂是________（填写试剂名称）。
解析：
（1）1molFe3O4参加反应消耗4molCO,1molCO转变为CO2失去2mol电子，故转移电子的物质的量是8mol。
（2）Fe3＋的水解受到H＋的抑制作用，故得不到Fe（OH）3胶体。
（3）2Fe＋3Cl
2
2FeCl3要考虑到氯气的纯度、Fe3＋的水解等因素，需要对氯气除杂，尾气需要处理。
答案：
（1）8
（2）因酸性废液中，将会抑制Fe3＋的水解，无法得到Fe（OH）3胶
体，故不能够吸附悬浮物
（3）①E C B ②干燥Cl2，防止FeCl3的水解而产生Fe2O3杂质 ③产生棕（红）色的烟
硫氰化钾
12．（14分）实验室用铜制取硫酸酮，将适量硝酸分多次加入到铜粉与稀硫酸的混合物中，加热使之反应完全，通过蒸发、结晶得到硫酸铜晶体。
（1）理论上硫酸和硝酸的物质的量之比最佳为__________________________________；
（2）实际上，即使铜粉、硫酸及硝酸都比较纯净，制得的CuSO4·5H2O中还是有可能存在的杂质是___________________________________________________________________。
（3）为符合绿色化学的要求，某研究性学习小组进行如下设计：
方案甲：
以空气为氧化剂。
将铜粉在__________（填仪器名称）中反复灼烧，使铜与空气充分反应生成氧化铜，再将氧化铜与稀硫酸反应。
方案乙：
将空气或氧气直接通入到铜粉与稀硫酸的混合物中，发现在常温下几乎不反应。
向反应液中加少量FeSO4，即发生反应，生成硫酸铜。
反应完全后，加物质甲调节pH，铁元素全部沉淀（一般认为铁离子的浓度下降到10－5mol·L－1，就认为沉淀完全），然后过滤、浓缩、结晶。
已知：
Ksp[Cu（OH）2]≈10－22，Ksp[Fe（OH）2]≈10－16，
Ksp[Fe（OH）3]≈10－38
请回答下列问题：
①为了使铁元素全部沉淀，应调节pH至少为_______________________________；
②甲物质可选用的是_____________________________________________________；
A．CuCl2B．NaOH
C．Cu2（OH）2CO3D．CuO
E．H2SO4
③反应
中加入少量FeSO4对铜的氧化可以起催化作用。
其反应过程是：
第
1步，4Fe2＋＋O2＋4H－===4Fe3＋＋2H2O，请写出其第2步反应的离子方程式__________________。
方案丙：
将铜丝放到一定量的稀硫酸中，加入适量的H2O2，并控温在50℃～60℃，持续反应1h，也能获得硫酸铜。
请回答下列问题：
④反应时温度必须控制在50℃～60℃，温度不宜过高的主要原因是___________；
⑤写出该反应的化学方程式为____________________________________________。
解析：
H2SO4与Cu物质的量之比为1∶1，而Cu被硝酸氧化，生成Cu2＋和NO，根据得失电子数相等，所以Cu与HNO3物质的量之比为3∶2，即H2SO4与HNO3的物质的量之比为3∶2，生成的CuSO4·5H2O晶体中可能含有的杂质是Cu（NO3）2；方案甲中灼烧固体应在坩埚中进行；方案乙中加入少量FeSO4作用是生成Fe3＋，然后将Cu氧化，生成CuSO4，反应结束后，要除去溶液中的Fe2＋，必须先将其全部氧化成Fe3＋，再调节pH转化成Fe（OH）3沉淀除去，根据Ksp[Fe（OH）3]≈10－38，可计算当Fe3＋浓度小于10－5mol·L－1时，c（OH）－＝10－11mol·L－1，控制溶液pH约为3；调节pH可选用难溶物Cu2（OH）2CO3或CuO；方案丙中用H2O2氧化Cu，温度不能太高，防止H2O2分解。
答案：
（1）3∶2
（2）Cu（NO3）2 （3）坩埚 ①3 ②CD ③2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ ④防止双氧水受热分解 ⑤Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
13.（12分）（2011·广州模拟）铁及其化合物在日常生活中应用广泛，请根据下列实验回答问题：
（1）钢铁的腐蚀
钢铁在潮湿的空气中被腐蚀的负极反应式为______________________；将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡后，放入如图所示装置中，下列叙述正确的是________。
A．过一段时间，乙试管中的导管内水柱上升
B．甲试管中铁钉发生了化学腐蚀
C．铁钉在该装置中被腐蚀的情况随时间的延长而加快
（2）生铁中含有一种铁碳化合物X（Fe3C）。
X在足量的空气中高温煅烧，生成有磁性的固体Y，将Y溶于过量盐酸的溶液中含有的大量阳离子是________；X与过量浓硝酸反应后溶液中含有的盐的化学式为________。
（3）氧化铁是重要的工业颜料，用废铁屑制备它的流程如下：
[来源:
学科网]
回答下列问题：
①操作Ⅰ的名称是__________________，操作Ⅱ的名称是________________；
②Na2CO3溶液可以除油污，原因是（用离子方程式表示）
________________________________________________________________________
；
③请完成生成FeCO3沉淀的离子方程式：
Fe2＋＋HCO
——____________________。
解析：
（1）铁发生氧化反应生成Fe2＋是钢铁腐蚀的实质，在原电池中发生氧化反应的电极为负极；食盐水为中性溶液，钢铁发生吸氧腐蚀，由于甲试管上部空间中的O2减小，会使乙试管中的导气管上升一段水柱。
（2）含有铁元素且有磁性的物质为Fe3O4，Fe3O4＋8HCl===FeCl2＋2FeCl3＋4H2O，由于浓硝酸具有强氧化性，最终生成Fe（NO3）3。
（3）①分离固体与液体的方法叫过滤，过滤后沉淀中含有杂质，需要对沉淀进行洗涤。
②Na2CO3去油污，是利用了Na2CO3水解显碱性，CO
＋H2O
HCO
＋OH－。
③FeCO3沉淀是由Fe2＋与CO
反应得到，则HCO
H＋＋CO
，而H＋与HCO
不能共存，H＋＋HCO
==
=H2O＋CO2↑，即可得到答案。
答案：
（1）Fe－2e－===Fe2＋ A
（2）Fe2＋、Fe3＋、H＋ Fe（NO3）3
（3）①过滤 洗涤 ②CO
＋H2O
HCO
＋OH－
③Fe2＋＋2HCO
===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O
14．（12分）（2010·安徽高考，有改动）某研究性学习小组在网上收集到如下信息：
Fe（NO3）3溶液可以蚀刻银，制作美丽的银饰。
他们对蚀刻银的原
因进行了如下探究：
[实验]制备银镜，并与Fe（NO3）3溶液反应，发现银镜溶解。
[提出假设]
假设1：
Fe3＋具有氧化性，能氧化Ag。
假设2：
Fe（NO3）3溶液显酸性，在此酸性条件下NO
能氧化Ag。
[设计实验方案，验证假设]
（1）甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe2＋，验证了假设1成立。
请写出Fe3＋氧化Ag的离子方程式：
________________________________________________________________________。
（2）乙同学设计实验验证假设2，请帮他完成下表中内容（提示：
NO
在不同条件下的还原产物较复杂，有时难以观察到气体产生）。
实验步骤（不要求写具体操作过程）
预期现象和结论
①
②
……
若银镜消失，假设2成立
若银镜不消失，假设2不成立
[思考与交流]
（3）甲同学验证了假设1成立，若乙同学验证了假设2也成立，则丙同学由此得出结论：
Fe（NO3）3溶液中的Fe3＋和NO
都氧化了Ag。
你是否同意丙同学的结论，并简述理由：
_______________________________。
解析：
本题主要考查Fe3＋、硝酸的氧化性和盐类水解等知识，意在考查考生的实验探究能力。
[来源:
学科网]
（1）Fe3＋有较强的氧化性，能
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