高中化学:习题2:铁、铜及其化合物的应用

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基础演练
1. Fe片投入下列溶液后,金属片质量减小,但无气体放出的是()
A. 冷浓HNO3
B. Cu(NO3)2溶液
C. 稀HNO3
D. Fe(NO3)3溶液
解析:Fe遇冷浓HNO3钝化,铁片增重;Fe与Cu(NO3)2溶液反应:Fe+Cu(NO3)2===Fe(NO3)2+Cu,金属片质量增重;Fe与稀HNO3反应,Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,金属片质量减小,但有气体产生;Fe与Fe(NO3)3溶液反应:Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2。

答案:D
2. 将Cu片放入0.1 mol·L-1FeCl3溶液后,反应一段时间后取出Cu片,溶液中,c(Fe3+)∶c(Fe2+)=2∶3,则Cu2+与Fe3+的物质的量之比为()
A. 3∶2
B. 3∶5
C. 4∶3
D. 3∶4
解析:由2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+知2n(Cu2+)=n(Fe2+),所以n(Cu2+)∶n(Fe3+)=1.5∶2=c(Cu2+)∶c(Fe3+)=3∶4。

答案:D
3. 在电子工业中,制印刷电路时,常用氯化铁溶液作为铜的腐蚀液,该过程发生的反应为:2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2。

该反应利用了铜的什么性质()
A. 氧化性
B. 还原性
C. 导电性
D. 导热性
解析:在反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2中,铜的化合价由0价升高到+2价,被氧化,做还原剂。

答案:B
4. 下列关于铁的叙述错误的是()
A. 纯净的铁是光亮的银白色金属
B. 铁能被磁铁吸引,在磁场作用下,铁自身也能产生磁性
C. 铁是地壳中含量最多的金属元素,所以分布在地壳中的铁有游离态也有化合态
D. 纯铁的抗蚀能力相当强,铁在干燥的空气里不易被氧化
解析:A项和B项的叙述正确,答案排除A项和B项;在地壳中含量最多的金属元素是铝,铁占第二位;铁是比较活泼的金属,在地壳中都以化合态存在,游离态的铁只能从陨石中得到,C项错;纯铁,不易被氧化,故抗腐蚀能力强,D项叙述正确。

答案:C
5. 铁屑溶于过量的稀H2SO4,过滤后向滤液中加入适量硝酸,再加入过量的氨水,有红褐色的沉淀生成。

过滤、加热沉淀物至质量不再发生变化,得到红棕色的残渣。

上述沉淀和残渣分别是()
A. Fe(OH)3;Fe2O3
B. Fe(OH)2;FeO
C. Fe(OH)2;Fe(OH)3、Fe3O4
D. Fe2O3;Fe(OH)3
解析:铁屑溶于稀H2SO4生成FeSO4,加入稀HNO3后,Fe2+转化为Fe3+,再加氨水生成红褐色Fe(OH)3沉淀,过滤加热至质量不再变化得红棕色Fe2O3。

答案:A
6. 根据下图所示的关系
确定A、B、C、D、E、F的化学式,A为________,B为________,C为________,D为________,E为________,F为________。

解析:从最初条件看,框图很模糊。

直接得不出结论,但找到题眼:“红褐色固体F”、“黑色晶体B”,就可迅速得出红褐色固体F是Fe(OH)3,从而得出A为Fe,B为Fe3O4,C为FeSO4,D为Fe2(SO4)3,E为Fe(OH)2。

答案:Fe Fe3O4FeSO4Fe2(SO4)3Fe(OH)2Fe(OH)3
7. 下图所涉及的物质均为中学化学中的常见物质,其中C、D、E为单质,其余为化合物。

它们存在如下转化关系,反应中生成的水及次要产物均已略去。

(1)写出化学式:B________E________。

(2)指出MnO 2在相关反应中的作用:反应①中是________剂,反应②中是________剂。

(3)写出离子方程式:H +E→G :________;G +D→H :________。

(4)若反应①是在加热条件下进行,A 是________;
若反应①是在常温条件下进行的,A 是________。

解析:在中学化学中涉及与MnO 2有关的反应,常用来制取O 2和Cl 2,且题目中告知C 、D 、E 为单质,G 、H 可以相互转化,则说明E 为一种变价金属元素,E 可能Fe ,而F 与B 反应生成G 和H ,则C 为O 2,D 为Cl 2,H 为FeCl 3,G 为FeCl 2,B 为HCl 。

若反应①是在加热条件下制取O 2,则A 为KClO 3;若在常温下进行,则A 为H 2O 2。

答案:(1)HCl Fe (2)催化 氧化 (3)2Fe 3++Fe===3Fe 2+ 2Fe 2++Cl 2===2Fe 3++2Cl - (4)KClO 3 H 2O 2
单元综合
1. 已知一些金属单质的发现与其金属活动性存在着某种必然的联系,你认为下列事件发生在铁器时代之前的是( )
A. 金属铝的冶炼
B. 青铜器时代
C. 戴维发现金属钠
D. 从海水中提取金属镁 解析:金属的活泼性越弱,越容易从化合物中获取该金属,Al 、Na 、Mg 都是活泼金属,只有Cu 不活泼,故选B 项。

答案:B
2. 下列有关高炉炼铁的说法正确的是( )
A. 焦炭和一氧化碳都作还原剂
B. 用足量的焦炭可以得到纯铁
C. 加石灰石的目的主要是为了提供更多的CO 2
D. 用铝代替焦炭作还原剂可以节约资金
解析:根据高炉炼铁的反应C +O 2=====点燃CO 2、CO 2+C=====高温2CO 、Fe 2O 3+
3CO=====高温2Fe +3CO 2可知,C 和CO 都是还原剂,A 正确;高炉炼铁得到的是含碳量2%~4.5%的生铁,B 错误;CaCO 3是造渣剂,目的是除去铁矿石中的SiO 2
杂质,防止影响生铁的品质,C错误;铝热反应虽然也可以制备铁,但是铝的价格远远高于焦炭,所以不可能节约资金,D错误。

答案:A
3. 某物质溶于盐酸,滴加KSCN溶液后颜色没有变化,再加入溴水后溶液呈血红色,这种物质是()
A. FeCl3
B. FeCl2
C. FeO
D. Fe3O4
解析:选项A中Fe3+遇KSCN呈血红色,故不符合题意;选项B中Fe2+遇KSCN没有颜色变化,加入溴水后,由于2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-,生成Fe3+,溶液呈血红色,故B项正确;选项C中FeO与HCl反应,FeO+2HCl===FeCl2+H2O,滴入KSCN无颜色变化,再加入溴水后,生成Fe3+,遇KSCN呈血红色,也符合题意;选项D中Fe3O4+8HCl===FeCl2+2FeCl3+4H2O,溶液中含Fe3+,滴加KSCN后,呈血红色,故D项不符合题意。

答案:BC
4. 下列有关金属及其合金的说法不正确的是()
A. 目前我国流通的硬币是由合金材料制造的
B. 生铁、普通钢和不锈钢中的碳含量依次增加
C. 镁在空气中燃烧发出耀眼的白光,可用于制作照明弹
D. 日用铝制品表面覆盖着氧化膜,对内部金属起保护作用
解析:金属硬币都是由合金材料制成的,A正确;生铁中的含碳量比普通钢中的高,不锈钢主要是在钢中加入镍、铬元素,B错误;镁燃烧能发出白光,C 正确;铝表面的氧化膜致密、稳定,D正确。

答案:B
5. 纯铁的熔点为1 535 ℃,而高炉中炼铁时生铁(含碳量较高的铁的合金)在1 200 ℃左右就熔化了,这是因为()
A. 铁的纯度越高熔点越低
B. 合金的熔点比其成分物质的熔点高
C. 因为形成了铁碳合金,所以熔点变低
D. 生铁在高炉内熔化的过程中发生了化学反应
解析:合金的熔点比各组分的熔点低。

答案:C
6. 能将FeCl2、FeCl3、AlCl3、MgCl2四种溶液区别开来的一种试剂是()
A. AgNO3溶液
B. NaOH溶液
C. 氨水
D. NaSCN溶液
解析:分别加入足量NaOH溶液,若先出现白色沉淀,并迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,说明是FeCl2,若先出现红褐色沉淀,说明是FeCl3,若先出现白色沉淀,后全部溶解,说明是AlCl3,若先出现白色沉淀,NaOH过量也无变化,说明是MgCl2。

答案:B
7. 某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,开始时是白色絮状沉淀,迅速变为灰绿色,最后变成红褐色。

下列结论正确的是()
A. 一定有Fe2+存在,一定没有Fe3+、Mg2+
B. 一定有Fe3+存在,一定没有Fe2+、Mg2+
C. 一定有Fe3+存在,可能有Fe2+,一定没有Mg2+
D. 一定有Fe2+存在,可能有Mg2+,—定没有Fe3+
解析:根据加NaOH溶液时,开始出现白色沉淀,说明一定无Fe3+,沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,说明一定含有Fe2+,但因Mg(OH)2为白色沉淀,故不能确定是否含Mg2+。

答案:D
8. 已知下述三个实验均能发生化学反应
A. 实验①中铁钉只作还原剂
B. 实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性
C. 实验③中发生的是置换反应
D. 上述实验证明氧化性;Fe3+>Fe2+>Cu2+
解析:①中Fe+CuSO4===FeSO4+Cu,Fe作还原剂,CuSO4作氧化剂。

②中Fe2+被Cl2氧化,Fe2+只作还原剂。

③中2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,不是
置换反应,由以上三个反应可以看出氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+。

答案:A
9. 将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol/L氯化铁溶液中充分反应后其结果是()
A. 铁有剩余,溶液呈浅绿色,Cl-浓度基本不变
B. 往溶液中滴入无色KSCN溶液,显血红色
C. Fe2+和Fe3+的物质的量之比为5∶1
D. 氧化产物与还原产物的物质的量之比为3∶1
解析:n(Fe)=
1.12 g
56 g/mol=0.02 mol,n(Fe
3+)=0.025 L×2 mol/L=0.05 mol。


Fe1+2Fe3+2===3Fe2+知Fe3+有剩余,Fe粉已经反应完,溶液中有Fe2+和Fe3+,则A错误,B正确;由离子方程式知D项中比值应为1∶2,生成的n(Fe2+)=0.02 mol×3=0.06 mol,剩余n(Fe3+)=0.05 mol-0.02 mol×2=0.01 mol,故两者之比为6∶1,C项错误。

答案:B
10. 铁和氧化铁的混合物共a mol,加盐酸后固体全部溶解,共收集到b mol H2,且溶液加入KSCN溶液不显红色,则原混合物中铁的物质的量为()
A. b mol
B. (a-b) mol
C.1
2(a-b) mol D.
1
2(a+b) mol
解析:Fe与Fe2O3的混合物与盐酸反应,再加入KSCN溶液不显血红色说明溶液中无Fe3+,且放出H2 b mol。

所发生的化学方程式为:①Fe2O3+6HCl===2FeCl3+3H2O,②Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,③2Fe3++Fe===3Fe2+,根
据①与③可得Fe2O3+Fe+6HCl===3FeCl2+3H2O。

则Fe的物质的量为a-b
2mol
+b mol=a+b
2mol。

答案:D
11. 向一定量的FeO、Fe、Fe2O3的混合物中加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224 mL(标准状况)的气体,在所得溶液中经检验无Fe3+。

若用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,能得到铁的质量是()
A. 11.2 g
B. 5.6 g
C. 2.8 g
D. 无法计算
解析:由题意知,该混合物中加入盐酸后发生以下几个反应:Fe +2HCl===FeCl 2+H 2↑
FeO +2HCl===FeCl 2+H 2O
Fe 2O 3+6HCl===2FeCl 3+3H 2O
Fe +2FeCl 3===3FeCl 2
由方程式可知Fe 元素全部转化为FeCl 2,所以混合物中Fe 元素的物质的量
n(Fe)=12n(Cl -)=1 mol·L -
1×0.1 L 2=0.05 mol 。

用CO 还原相同质量的混合物,得铁的质量为0.05 mol×56 g·mol -1=2.8 g ,故选C 。

答案:C
12. 有一铁的氧化物样品,用5 mol·L -1盐酸140 mL 恰好完全溶解,所得溶液吸收标准状况下0.56 L Cl 2,可使溶液中的亚铁离子全部转化为三价铁离子。

该样品可能的化学式是( )
A. Fe 2O 3
B. Fe 3O 4
C. Fe 4O 5
D. Fe 5O 7
解析:分析反应过程为Fe 、O→Fe 、Cl→FeCl 3,可知:该氧化物中O 原子的物质的量=盐酸中Cl 原子的物质的量的一半=0.35 mol ;该氧化物中Fe 原子
的物质的量=最终溶液中Cl 原子的物质的量3
=0.7 mol +
0.56 L 22.4 L·mol -1
×23
=0.25 mol Fe 、O 的物质的量之比为0.25 mol ∶0.35 mol =5∶7。

答案:D
13. (1)在西汉古籍中曾有记载:曾青得铁则化为铜[即:曾青(CuSO 4)跟铁反应生成铜],试写出该反应的离子方程式_________________________________。

(2)尽管铜比铁稳定,但铜器表面经常会生成铜锈[即:铜绿,化学式为Cu 2(OH)2CO 3],其中生成铜绿的反应物除铜外还有O 2、CO 2和H 2O 。

试写出保护铜制品的方法:______________________________。

这层铜绿可用化学方法除
去。

试写出除去铜绿而又不伤器物的化学反应方程式:______________________。

(3)铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。

试从物理性质和化学性质的角度分析为什么铜常用于制造货币。

(铜的熔点是 1 183.4 ℃,铁的熔点是 1 534.8 ℃)____________________________________________。

解析:“曾青得铁则化为铜”实质是金属之间的置换反应。

铜生锈的化学方程式为:2Cu +CO 2+H 2O 十O 2===Cu 2(OH)2CO 3,所以铜要存放在干燥处。

铜不与盐酸反应,而铜绿可与酸反应,因此可用盐酸除去铜绿而又不伤器物,铜钱的广泛流通可以从铜的不活泼性和其熔点较低考虑。

答案:(1)Fe +Cu 2+===Fe 2+
+Cu (2)在干燥空气中保存
Cu 2(OH)2CO 3+4HCl===2CuCl 2+3H 2O +CO 2↑
(3)铜的化学性质比铁稳定,不易被腐蚀;铜的熔点低,容易冶炼铸造成型
14. 室温下,单质A ,B ,C 分别为固体、黄绿色气体、无色气体,在合适反应条件下,它们可以按下图进行反应。

又知E 溶液是无色的,请回答:
(1)A 是________、B 是________、C 是________(请填化学式)。

(2)反应①的化学方程式为:_____________________________________。

(3)反应③的化学方程式为:________________________________。

(4)反应④的化学方程式为:___________________________________。

解析:
A 为变价金属Fe ,则D 为FeCl 3,F 为FeCl 2。

答案:(1)Fe Cl 2 H 2 (2)2Fe +3Cl 2=====点燃2FeCl 3
(3)2HCl +Fe===FeCl 2+H 2↑
(4)2FeCl2+Cl2===2FeCl3
15. (1)实验室中除去FeCl3溶液中的FeCl2,所用试剂:________,写出有关的化学方程式:______________________________________。

(2)除去氯化亚铁溶液中少量的氯化铁,所用试剂:________,方法:________ ___________________,写出有关的离子方程式:_______________________。

(3)除去FeCl3溶液中少量CuCl2,所用试剂________,方法:___________ __________________,写出有关的离子方程式:______________________。

解析:(1)所选试剂具有氧化性,将Fe2+氧化为Fe3+,用HClO可以,但HClO 不稳定,实验室中没有现成的HClO,所以用Cl2或H2O2较好;但H2O2需在HCl 酸性条件下。

反应的化学方程式:Cl2+2FeCl2===2FeCl3或2HCl十H2O2+2FeCl2===2FeCl3+2H2O。

(2)利用铁粉的还原性,将FeCl3还原为FeCl2,再过滤除去剩余的Fe:Fe+2Fe3+===3Fe2+。

(3)利用铁粉发生:Fe+Cu2+===Fe2++Cu,2Fe3++Fe===3Fe2+,过滤除法Cu、Fe以后再通入足量的氯气,将Fe2+氧化为Fe3+,有关反应方程式为:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。

答案:(1)Cl2或H2O2、HCl Cl2+2FeCl2===2FeCl3
或2HCl+H2O2+2FeCl2===2FeCl3+2H2O
(2)过量铁粉过滤Fe+2Fe3+===3Fe2+
(3)过量铁粉和Cl2加入过量的铁粉,过滤,滤液中通入足量的氯气
Fe+Cu2+===Fe2++Cu,2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
16. 已知Fe2O3与H2反应会因温度不同而可能生成Fe3O4。

兴趣小组在用H2还原Fe2O3,的实验中,用磁铁吸出生成的黑色粉末X。

为探究X的组成,他们进行了如下实验。

(1)甲同学认为黑色粉末能被磁铁吸附,因此X是铁。

你________ (填“同意”或“不同意”)他的结论,原因是______________________。

(2)乙同学:先将少量黑色粉末X 放入装有足量硫酸铜溶液烧杯中,振荡,固体部分溶解,有极少量红色物质析出,过滤;然后向滤渣加入盐酸,滴加几滴KSCN 溶液,溶液出现血红色。

通过现象分析,丙同学得出X 的组成是Fe 和Fe 3O 4。

①滴加KSCN 溶液的目的是: ____________________________。

②若在粉末X 直接加入盐酸、KSCN 溶液,溶液不出现血红色。

不出现血红色的原因是(用离子方程式表示)___________________________。

(3)丁同学的实验方案: 2.88 g X ――→足量盐酸溶液Y ――→足量H 2O 2足量氨水――→操作Z 沉淀―→3.2 g 红棕色固体 ①操作Z 是____________________________。

②通过以上数据,得出2.88 g 黑色粉末X 中各成分的物质的量为________。

解析:(1)因为Fe 3O 4具有磁性,也能被磁铁吸引,故该方案不合理。

(2)①加入KSCN 的目的为检验Fe 3+的存在,从而确认Fe 3O 4的存在。

②若直接加入盐酸,因发生Fe +2Fe 3+===3Fe 2+会使Fe 3+转化为Fe 2+,不能检验Fe 3+的存在。

(3)①加入氨水后生成Fe(OH)3沉淀,过滤、洗涤干燥后再称量。

②设n(Fe)=x mol ,n(Fe 3O 4)=y mol
则⎩⎪⎨⎪⎧ 56 x +232y =2.88x +3y =3.2160×2
解之得x =0.01 y =0.01
即n(Fe)=0.01 mol n(Fe 3O 4)=0.01 mol
答案:(1)不同意 Fe 3O 4也能被磁铁吸附,故不能由此确定X 就是铁单质
(2)①检验是否存在Fe 3+,确认Fe 3O 4的存在
②Fe +2Fe 3+===3Fe 2+
(3)①过滤、洗涤
②n(Fe 3O 4)=0.01 mol ,n(Fe)=0.01 mol
17. 将c mol 的Fe 投入含a mol FeCl 3和b mol CuCl 2的溶液中,由于投入Fe 的量不同,剩余固体和溶液中离子也随之变化,可分为以下情况,请完成下表。

Fe 再与Cu2+反应。

①溶液中有Fe3+,则仍有Cu2+,生成Fe2+,Fe无剩余,则c<a
2。

②当c=a
2时,Fe恰好与Fe
3+反应完,溶液中有Cu2+、Fe2+。

③当a
2<c<
a
2+b时,Fe
3+已反应完,部分Cu2+反应,则固体为Cu,阳离子为
Cu2+和Fe2+。

④当c=a
2+b时,Fe恰与Fe
3+、Cu2+反应完,固体只有Cu离子只有Fe2+。

⑤当c>a
2+b时,Fe过量,Fe
3+、Cu2+都反应完全,阳离子只有Fe2+,固体
为Fe和Cu。

答案:。

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