【步步高】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)

第三单元铁、铜的获取及应用一、选择题1．下列有关说法中不正确的是 ( )。

A．铁与Cl2、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FeCl3和FeCl2；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Fe2O3和Al2O3；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 C2．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 B3．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 A4．部分氧化的合金样品(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 gC．样品中CuO的质量为4.0 gD．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 B5．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AB．滤液可能是CuSO4溶液或MgSO4溶液C．水合盐B可能是FeSO4·7H2OD．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 C6．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∶2C ．2∶1D ．1∶1 解析 注意纵坐标是c (Fe 2＋)。

由化学方程式：2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋、Fe ＋Cu 2＋===Fe 2＋＋Cu ，结合图像可知，c (Fe 2＋)的大小在0～3变化快，3是拐点，此前发生2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋，在3～4范围内变化时发生Fe ＋Cu 2＋===Fe 2＋＋Cu ，设溶液的体积为VL ，由化学方程式2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋可得，n (Fe 3＋)＝23n (Fe 2＋)＝23×V L×3 mol·L －1＝2V mol ，由化学方程式Fe ＋Cu 2＋===Fe 2＋＋Cu 可得，n (Cu 2＋)＝n (Fe 2＋)＝V L×(4－3)mol·L －1＝V mol ，故c (Fe 3＋)∶c (Cu 2＋)＝2∶1。

答案 C7．已知酸性条件下有如下反应：2Cu ＋===Cu 2＋＋Cu 。

由 于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu 或Cu 2O ，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：A ．CuB ．Cu 2OC ．一定有Cu ，可能有Cu 2OD ．一定有Cu 2O ，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H 2SO 4作用不会得到蓝色溶液；若只有Cu 2O 符合各实验现象，若Cu 2O 中含有Cu 也符合各现象。

答案 D二、非选择题8．在FeCl 3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)FeCl 3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↓＋CaCl24Fe(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0.54g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FeCl 2、FeCl 3的物质的量分别为x 、y ，则x ＋y 2x ＋3y ＝12.1，解得x ∶y ＝9∶1，则该样品中FeCl 3的物质的量分数为：110＝0.10。

FeCl 2可由Fe 与弱氧化剂盐酸制备，FeCl 3可由Fe 与强氧化剂Cl 2制备。

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

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