2021年高考化学大一轮总复习 专题二 第三单元 铁、铜的获取及应用练习(含解析)

2021年高考化学大一轮总复习专题二第三单元铁、铜的获取及应用练
习（含解析）
一、选择题
1．下列有关说法中不正确的是 ( )。

A．铁与Cl
2
、盐酸均能发生反应，但生成的含铁物质组成不同B．分别加热蒸干并灼烧铁、铝的氯化物溶液，最后得到的物质均为金属氧化物
C．等物质的量的Na、Cu、Al与足量氯气反应时，消耗的氯气一样多
D．常温下，铁片、铝片与浓硫酸的反应均只能停留在金属的表面上
解析A项，分别生成了FeCl
3和FeCl
2
；B项，铁、铝的氯化物溶液在蒸干时
会发生水解，分别生成Fe(OH)
3和Al(OH)
3
，灼烧时又均会分解，分别生成Fe
2
O
3
和Al
2O
3
；C项，物质的量均为1 mol的Na、Cu、Al分别消耗氯气的物质的量
为0.5 mol、1 mol、1.5 mol；D项常温下，铁片、铝片均会被浓硫酸钝化。

答案C
2．铁和铁合金是生活中常用的材料，下列说法正确的是( )
A．不锈钢是铁合金，只含金属元素
B．一定条件下，铁粉可与水蒸气反应
C．铁与盐酸反应，铁合金不与盐酸反应
D．在空气中，铁板比镀锌铁板更耐腐蚀
解析不锈钢中含有Fe、Cr还含有Si等元素。

铁和铁合金都与盐酸反应。

镀锌铁板表面的锌对内层铁有保护作用。

答案 B
3．向某晶体的溶液中加入含Fe2＋的溶液无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现红色，下列结论中错误的是 ( )。

A．Fe3＋的氧化性比溴的氧化性强 B．该晶体中一定含有SCN－
C．Fe2＋与SCN－不能形成红色化合物 D．Fe2＋被溴氧化成Fe3＋
解析某晶体的溶液中加入含Fe2＋的溶液无明显变化，当加入溴水后，Fe2＋一定被氧化成Fe3＋，此时溶液出现红色，说明原晶体是含有SCN－的盐，很明显判断B、C、D三项均正确；在Br2与Fe2＋反应中，Fe3＋是氧化产物，Br2是氧化剂，所以Br2的氧化性应比Fe3＋的氧化性强。

答案 A
4．部分氧化的Fe Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g，经如下处理：
下列说法正确的是
( )。

A．滤液A中的阳离子为Fe2＋、Fe3＋、H＋
B．样品中Fe元素的质量为2.24 g
C．样品中CuO的质量为4.0 g
D．V＝896 mL
解析根据题意，3.2 g滤渣一定是铜，而铜与Fe3＋不共存，则A项错误；最后的3.2 g 固体为Fe2O3，其中Fe元素的质量为2.24 g，B正确；样品中Cu元素和O元素共5.76 g －2.24 g＝3.52 g，则C项错误；2.24 g Fe元素不可能全是单质，故生成的氢气的体积小于896 mL，D错误。

答案 B
5．用已被部分氧化的金属屑A制备某工业常用盐C的步骤如下：
将C溶于水，向其中滴入NaOH溶液，出现白色沉淀，后逐渐变为红褐色，下列判断正确的是 ( )。

A．过滤所得的残渣中一定没有金属A
B．滤液可能是CuSO4溶液或MgSO4溶液
C．水合盐B可能是FeSO4·7H2O
D．无水盐C可能是Fe2(SO4)3
解析无水盐C中有Fe2＋，没有Fe3＋，D错误；部分氧化的金属屑A，说明含有Fe2O3和
Fe，由于最终只有Fe2＋生成，Fe过量，A、B错误。

答案 C
6．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∶1 B．1∶2 C．2∶1解析注意纵坐标是c(Fe2＋)。

由化学方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋
Cu2＋===Fe2＋＋Cu，结合图像可知，c(Fe2＋)的大小在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，设溶液的体积为V
L，由化学方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可得，n(Fe3＋)＝2
3
n(Fe2＋)＝
2
3
×V L×3 mol·L－1＝
2V mol，由化学方程式Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu可得，n(Cu2＋)＝n(Fe2＋)＝V L×(4－3)mol·L －1＝V mol，故c(Fe3＋)∶
c(Cu2＋)＝2∶1。

答案 C
7．已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。

由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。

一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：
加入试剂稀硫酸浓硫酸、加热稀硝酸浓硝酸
实验现象红色固体和
蓝色溶液
无色气体
无色气体和蓝
色溶液
红棕色气体和蓝
色溶液
A．Cu
B．Cu2O
C．一定有Cu，可能有Cu2O
D．一定有Cu2O，可能有Cu
解析本题考查铜及其化合物的主要性质。

若产物只有Cu，与稀H2SO4作用不会得到蓝色溶液；若只有Cu2O符合各实验现象，若Cu2O中含有Cu也符合各现象。

答案 D
二、非选择题
8．在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下：Ⅰ：向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；
Ⅱ：向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。

已知：K sp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38
回答下列问题：
(1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为__________________________
_______________________________________________________________；
(2)过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是____________________________________
________________________________________________________________，
分离得到固体的主要成分是________，从固体中分离出铜需采用的方法是________；
(3)过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为__________________________
_______________________________________________________________；
(4)过程Ⅱ中调节溶液的pH为5，金属离子浓度为____________________。

(列式计算)
解析(1)Fe3＋具有强氧化性，能将Cu氧化，离子方程式为2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；
(2)废液中含有Fe2＋和Cu2＋，加入过量的铁屑发生的反应为：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，铁
屑的作用是回收铜，分离得到的固体为Cu和Fe的混合物，从中得到铜的方法是先加入过量的盐酸，再过滤。

(2)“向滤液中加入一定量石灰水”发生的反应为：FeCl2＋Ca(OH)2===CaCl2＋
Fe(OH)2↓；“鼓入足量的空气”发生的反应为：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。

(4)据K sp[Fe(OH)3]＝c(Fe3＋)·[c(OH－)]3＝4.0×10－38，pH＝5，c(OH－)＝10－9mol·L－1，
可知c(Fe3＋)＝4.0×10－11mol·L－1。

答案(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)回收铜Cu和Fe 加盐酸反应后过滤
(3)FeCl2＋Ca(OH)2===Fe(OH)2↓＋CaCl2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(4)c(Fe3＋)＝4.0×10－38÷(10－9)3＝4.0×10－11(mol·L－1)
9．铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧
酸盐均为重要化合物。

(1)要确定铁的某氯化物FeCl x的化学式，可用离子交换和滴定的方法。

实验中称取0.54
g的FeCl x样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH－的阴离子交换柱，使Cl－和OH－发生交换。

交换完成后，流出溶液的OH－用0.40 mol·L－1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。

计算该样品中氯的物质的量，并求出FeCl x中x的
值：________(列出计算过程)；
(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为________。

在实验室中，FeCl2可用铁粉和________反应制备，FeCl3可用铁粉和________反应制备；
(3)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为
________________________________________________________________________。

(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。

FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为
____________________。

与MnO2－Zn电池类似，K2FeO4－Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为________，该电池总反应的离子方程式为____________________________________。

解析 (1)Cl－和OH－发生交换，则n(Cl－)＝n(OH－)＝0.0250 L×0.40 mol·L－1＝0.010 mol。

则：0.54 g FeCl x样品中铁的质量为：0.54 g－0.010 mol×35.5 g·mol－1＝0.19 g。

铁的物质的量为：
0.19 g
56 g·mol－1
＝0.0034 mol。

FeCl x中n(Fe)∶n(Cl)＝0.0034∶0.010≈1∶3，则x＝3。

(2)设FeCl2、FeCl3的物质的量分别为x、y，则x＋y
2x＋3y ＝
1
2.1
，解得x∶y＝9∶1，则该
样品中FeCl3的物质的量分数为：1
10
＝0.10。

FeCl2可由Fe与弱氧化剂盐酸制备，FeCl3可由Fe与强氧化剂Cl2制备。

(3)Fe3＋具有氧化性，I－具有还原性，二者发生氧化还原反应：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2(或2Fe3＋＋3I－===2Fe2＋＋I－3)。

(4)Fe3＋在强碱性条件下被ClO－氧化为FeO2－4，ClO－被还原为Cl－，由化合价升降法可配平得：2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO2－4＋5H2O＋3Cl－。

在K2FeO4－Zn组成的碱性电池中，FeO2－4作氧化剂在碱性条件下生成Fe(OH)3，Zn作还原剂生成Zn(OH)2，总反应的离子方程式为2FeO2－4＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－，其正极反应式为FeO2－4＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－。

答案 (1)n (Cl－)＝0.0250 L×0.40 mol·L－1＝0.010 mol
0．54 g－0.010 mol×35.5 g·mol－1＝0.19 g
n(Fe)＝0.19 g/56 g·mol－1＝0.003 4 mol
n(Fe)∶n(Cl)＝0.0034∶0.010≈1∶3，x＝3
(2)0.10 盐酸氯气
(3)2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2(或2Fe3＋＋3I－===2Fe2＋＋I－3)
(4)2Fe(OH)3＋3ClO －＋4OH －===2FeO 2－4＋5H 2O ＋3Cl －
FeO 2－4＋3e －＋4H 2O===Fe(OH)3＋5OH －
2FeO 2－4＋8H 2O ＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH －
10．(1)铁是人体必需的微量元素，目前市售补铁营养品较多，某研究性学习小组对补铁剂
中铁的含量进行了测定。

提供药品：FeCl 2溶液(浅绿色)、FeCl 3溶液(棕黄色)、铁粉、铜粉、KSCN 溶液、氨水、
氯水。

仪器自选
①将补铁剂中的Fe 2＋转化成Fe 3＋，结合你所选的试剂写出相关的离子方程式：
_______________________________________________________________。

若将Fe 3＋转化成Fe 2＋，结合你所选的试剂写出相关的离子方程式：
___________________________________________________________。

②将Fe 3＋用氨水沉淀为不溶于水的氢氧化铁，试写出发生反应的离子方程式：
_________________________________________________________。

(2)某同学根据铁元素之间的转化，提出这样一个观点：氯气与铁粉反应，当Cl 2足量时
生成FeCl 3，当铁粉过量时产物是FeCl 2，为验证该观点是否正确，该同学将一定质量铁粉与Cl 2恰好完全反应得到一固体物质，然后通过实验确定其成分。

探究过程如下： ①提出假设
假设1：该固体物质是FeCl 2。

假设2：该固体物质是__________。

假设3：该固体物质是__________________。

②设计实验方案
取少量固体物质于烧杯中，加适量水溶解，得到溶液A ，然后取两份A 溶液分别进行实
验，实验现象与结论如下表：
2 答案 (1)①2Fe 2＋＋Cl 2===2Fe 3＋＋2Cl － 2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋或2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu
2＋
②Fe 3＋＋3NH 3·H 2O===Fe(OH)3↓＋3NH ＋4
(2)①假设2：FeCl 3 假设3：FeCl 3和FeCl 2的混合物
②溶液呈血红色 FeCl 2 ③2Fe＋3Cl 2=====△2FeCl 3
11．碱式硫酸铁[Fe(OH)SO 4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治
疗消化性溃疡出血。

工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3
开始沉淀 2.3 7.5 3.4
完全沉淀 3.2 9.7 4.4
(1)加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的________沉淀，该工艺中“搅拌”的
作用是_____________________________________________。

(2)在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作
________。

若参与反应的O2有11.2 L(标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为________。

(3)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2＋离子，可部分水解生成Fe2(OH)2＋4聚合离子。

该
水解反应的离子方程式为______________________________。

(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。

根据我国质量
标准，产品中不得含有Fe2＋及NO－3。

为检验所得产品中是否含有
Fe2＋，应使用的试剂为________。

A．氯水B．KSCN溶液
C．NaOH溶液D．酸性KMnO4溶液
解析本题以碱式硫酸铁的制备为背景，将工业生产流程与化学实验的知识相结合，考查了化学方程式的书写、反应过程中pH条件的控制、实验基本操作和操作意图、物质的性质等，较好地考查了考生的基础知识和知识迁移能力，难度中等。

(1)过量的铁使Fe3＋转化成Fe2＋，这样通过调节pH在4.4～7.5，可以使Al3＋全部沉淀，而Fe2＋未沉淀。

“搅拌”使得反应物充分接触，反应速率加快。

(2)从反应Ⅱ知，NaNO2转化为NO，NaNO2作氧化剂，增加O2的量，以减少NaNO2，说明O2也作氧化剂。

根据电子转移总数知，NaNO2
中N的化合价变化1，而O2的化合价变化4，相当于节约NaNO2的物质的量为
11.2 L 22.4 L·mol－1
×4＝2 mol。

(3)由Fe(OH)2＋离子水解生成Fe2(OH)2＋4，由铁原子守恒可知，多出的OH－
应由水提供。

(4)要检验是否存在Fe2＋，必须排除Fe3＋的干扰，应利用Fe2＋的还原性，故应选择酸性KMnO4溶液作试剂。

答案(1)Al3＋使反应物充分接触，加快反应速率(2)氧化剂 2 mol (3)2Fe(OH)2
＋＋2H
2O Fe2(OH)2＋
4＋2H
＋(4)D
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