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安徽省蚌埠铁中2022届高考化学一轮复习(夯实基础+配配套规范训练卷)《专题3第4讲 铁、铜的获取及应用》 新人教版

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第4讲 铁、铜的获取及应用[考纲要求] 1.了解铁及其重要化合物的主要性质及应用。2.了解铜及其化合物的主要性质及应用。3.以Fe3+、Fe2+为例理解变价金属元素的氧化还原反应。考点一 变价金属——铁的性质1.纯铁具有金属的共性,如具有________色金属光泽和良好的延展性,是电和热的良导体,具有能被________吸引的特性,纯铁有很强的抗腐蚀能力。2.用化学方程式或离子方程式表示下列变化(1)Fe+(2)Fe+H2O(g)④________________________(3)Fe—⑤________________________________________________________________________⑥________________________________________________________________________特别提醒 常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中钝化的实质是强氧化性的酸使铁的表面生成一层致密的氧化膜,阻止了内部金属与酸继续反应。故在常温时可用铁制容器贮存或运输浓硫酸、浓硝酸。1.铁元素是典型的变价金属元素,它在化合物中主要表现为+2价和+3价,请归纳总结:(1)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成+2价?写出有关反应的化学方程式或离子方程式。(2)Fe单质通常与哪些氧化剂反应生成+3价?写出有关反应的化学方程式。2.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉,得到的Fe2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。①Fe3+ ②Fe2+ ③Fe、Fe2+④Fe2+、Fe3+(1)AB段铁元素以     形式存在。(2)BC段铁元素以     形式存在。(3)CD段铁元素以     形式存在。3.铁与水蒸气反应,通常有以下两种装置,请思考以下问题:24\n装置一装置二实验装置(1)方法一中,装置A的作用________________________________________________________________________。方法二中,装湿棉花的作用________________________________________________________________________。(2)实验完毕后,取出装置一的少量固体,溶于足量稀盐酸,再滴加KSCN溶液,溶液颜色无明显变化,试解释原因:________________________________________________________________________。分析铁与稀HNO3反应的关键一是明确哪种物质过量,二是根据两种物质的量分析讨论判断,根据反应方程式:HNO3过量:Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,Fe过量时:Fe+2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2,两者相加得总方程式:3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,可以用数轴表示:解题时需注意量的范围。即:①≥,产物仅有Fe(NO3)3,HNO3可能有剩余;②≤,产物仅有Fe(NO3)2,Fe可能有剩余;③<<,产物为Fe(NO3)3和Fe(NO3)2,Fe和HNO3都反应完全。考点二 铁的氧化物、氢氧化物1.三种氧化物化学式FeOFe2O3Fe3O4俗名色态铁元素价态与盐酸反应生成的离子Fe2+Fe3+Fe2+、Fe3+2.两种氢氧化物Fe(OH)2Fe(OH)3色态白色固体红褐色固体与盐酸反应Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2OFe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O受热分解2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O24\n制法可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓可溶性铁盐与碱溶液反应__________________二者的关系在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色絮状沉淀迅速变成____色,最后变成红褐色,反应方程式为____________________________4.FeO分别溶于足量稀盐酸、稀硝酸,写出反应的离子方程式。5.向一定量的FeO、Fe、Fe3O4的混合物中加入100mL1mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全溶解,放出224mL(标准状况)气体,在所得溶液中加入KSCN溶液无血红色出现。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.11.2gB.5.6gC.2.8gD.无法计算特别提醒 四氧化三铁可以用氧化物表示为Fe2O3·FeO,但其是纯净物,而不是混合物。6.写出Fe(OH)3和HI反应的离子方程式。考点三 “铁三角”及其应用7.Fe2+处于铁的中间价态,既有氧化性又有还原性,通常以还原性为主,你知道哪些物质能使Fe2+转化为Fe3+?用离子方程式表示。8.Fe3+处于铁的高价态,能与许多强还原性的物质发生反应,请用离子方程式列举你知道的能实现Fe3+→Fe2+的反应。9.如何除去括号中的杂质(1)Fe2+(Fe3+):________________________________________________________________________(2)FeCl3(FeCl2):________________________________________________________________________(3)FeCl2(CuCl2):________________________________________________________________________(4)Fe(Al):________________________________________________________________________24\n(5)Fe2O3(Al2O3、SiO2):________________________________________________________________________归纳总结 (1)判断离子共存,①Fe2+、Fe3+均水解,与HCO\o\al(-,3)、AlO\o\al(-,2)、CO\o\al(2-,3)等因水解相互促进,在溶液中不能大量共存。,②Fe3+与S2-、I-、HS-、SO\o\al(2-,3),Fe2+与NO\o\al(-,3)(H+)、ClO-、MnO\o\al(-,4)(H+)在溶液中因发生氧化还原反应不能大量共存。,(2)盐溶液的配制与保存,①Fe2+的盐溶液:加少量铁粉,防止Fe2+被氧化;加少量相应的酸,防止Fe2+水解。,②Fe3+的盐溶液:加少量相应的酸防止Fe3+水解。考点四 检验Fe2+、Fe3+的常用方法1.溶液颜色含有Fe2+的溶液显浅绿色含有Fe3+的溶液显黄色2.用KSCN溶液和氯水(1)流程:(2)有关反应:Fe3++3SCN-Fe(SCN)3(血红色)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-3.用NaOH溶液(1)流程:溶液(2)有关反应:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(红褐色)Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色沉淀)4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)310.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+进行如下实验操作时,最佳顺序为(  )①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液 ③加入少量NH4SCN溶液A.①③B.③②C.③①D.①②③考点五 铜及其化合物1.单质铜(1)物理性质:________色固体,具有良好的延展性、导____性和导____性。(2)化学性质24\n反应物质化学方程式非金属O2①潮湿的空气________________________________________________________________________(______固体)②在空气中加热________________________________________________________________________(____固体)Cl2S氧化性酸浓H2SO4浓HNO3稀HNO3盐AgNO3FeCl32.氧化铜和氧化亚铜名称氧化铜氧化亚铜颜色与酸反应(H+)Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O与H2反应转化关系3.氢氧化铜(1)物理性质:____色____溶于水的固体。(2)化学性质:Cu(OH)2属于________,能与____反应生成盐和水。4.CuSO4·5H2OCuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末,遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O),可作为水的检验依据。11.某研究小组用废铜粉制取胆矾,设计了如下几个实验方案:(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO4·5H2O。(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO4·5H2O。(3)硫酸铜溶液CuSO4·5H2O。对三个方案进行评价,你认为最好的是哪个方案?24\n12.某课外研究小组,用含有较多杂质的铜粉,通过不同的化学反应精制CuO,其设计的实验过程为(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物,灼烧后含有少量铜的可能原因是    。a.灼烧过程中部分氧化铜被还原b.灼烧不充分铜未被完全氧化c.氧化铜在加热过程中分解生成铜d.该条件下铜无法被氧气氧化(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO,与途径Ⅰ相比,途径Ⅱ有明显的两个优点是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)有同学指出,由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节,即应先生成Cu(OH)2沉淀,过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuO。以下说法不可能成为减少该环节的理由的是    。A.CuO比Cu(OH)2颗粒粗大,更易于过滤从溶液中分离B.Cu(OH)2分解温度较低,加热其浊液即可使其分解C.干态下分解Cu(OH)2,温度难以控制,可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2OD.过滤分离出的CuO不需洗涤就已非常纯净考点六 从自然界获取铁和铜1.铁、铜在自然界中的存在铁和铜在自然界中主要以________的形式存在。常见的铁矿有________(主要成分为Fe3O4)、________(主要成分为Fe2O3)等;常见的铜矿有________(主要成分为CuFeS2)、________[主要成分为CuCO3·Cu(OH)2]等。此外铁在自然界中还以________的形式存在于陨铁中。自然界中也存在少量的单质铜。2.铁的冶炼(1)原料:________、______、________、________等。(2)设备:__________。(3)反应原理:用还原剂将铁从其化合物中还原出来。(4)工艺流程:从高炉下方鼓入空气与______反应产生______并放出大量的热量;______再与灼热的________反应,生成______;______在高温下将氧化铁还原为铁。有关化学反应方程式:______________;________________;____________________。特别提醒 铁矿石中含有SiO2需除去:石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳,氧化钙与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣,有关化学反应方程式:CaCO3CaO+CO2↑;CaO+SiO2CaSiO324\n(炉渣)。炉渣的密度比铁水小,故浮在铁水上面,从而分离出去。3.铜的制备与精炼工业上主要采用______________(主要成分是__________)的方法获得铜。用这种方法冶炼得到的铜,含铜量为____________,还含有______________等杂质。要达到电气工业生产用铜的要求,这种由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过____________,电解精炼得到的铜,含铜量高达________________。13.下图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。根据上图回答下列问题。(1)铝是地壳中含量最高的金属元素,为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多?(2)写出以NaCl、Al2O3、MgCl2、CuO、CuSO4、Ag2O为原料制备Na、Al、Mg、Cu、Ag的化学方程式,并说明它们的制备方法。 实验报告的补充和完善【例1】 某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性,请回答下列问题:(1)除胶头滴管外,你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是__________。(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++Fe③在FeCl3溶液中加入足量铁粉Fe+2Fe3+===3Fe2+3Fe2+Fe3+具有氧化性④Fe3+具有氧化性24\n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。联想发散:①简述Fe2+的检验方法:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②将FeCl2溶液加热蒸干并灼烧,最后得到的固体物质是__________,原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。【例2】 某同学为了验证Fe3+是否能将H2SO3氧化成SO,他用50mL0.1mol·L-1FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后,进行以下实验:(1)检验吸收液中的SO:__________________,证明Fe3+能够把H2SO3氧化成SO。(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式:2FeCl3+SO2+________===________+H2SO4+______,反应中的氧化产物是________(写化学式)。(3)吸收液中除了含有H+、Cl-、SO以外,对其它成分(Fe3+、Fe2+、H2SO3)的可能组合进行探究:①提出假设。假设1:溶液中存在Fe3+、Fe2+;假设2:溶液中存在________。②设计方案,进行实验,验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器:试管、滴管、0.1mol·L-1KMnO4溶液、0.1mol·L-1KSCN溶液、品红稀溶液。实验步骤预期现象和结论步骤1:用试管取样品溶液2~3mL,并滴入______________若出现血红色,则假设1成立;若未出现血红色,则假设1不成立(或假设2成立)步骤2:步骤3:Fe(OH)2的制备与实验方案的设计 由于Fe(OH)2具有很强的还原性,易被氧化为Fe(OH)3,在实验室中制备Fe(OH)2,并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成为物质制备实验探究的热点。制备原理:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓成功关键:①溶液中不含Fe3+和O2等氧化性物质。②制备过程中,保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。下面是几种典型的制备方法:方法一 隔绝空气的复分解反应法【例3】 用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。24\n(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入__________。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液,这样操作的理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。方法二 氢气氛围中的复分解反应法【例4】 在如图所示的装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。(1)在试管Ⅰ中加入的试剂是________________________________________________________________________。(2)在试管Ⅱ中加入的试剂是________________________________________________________________________。(1)为了制得Fe(OH)2白色沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,理由是________________________________________________________________________。【例5】 如图所示制备氢氧化亚铁的改进实验:(1)按图所示组装仪器,向一支小的具支试管中加入2mL左右的稀盐酸,再加入2mL左右的煤油,玻璃管下端粘住钠粒(用滤纸吸干表面煤油,切去氧化层)。(2)将铁丝浸入盐酸,反应放出氢气,待试管内空气排尽后,向上提拉铁丝,使铁丝脱离液面。并关闭弹簧夹;用另一根细铁丝沿玻璃管内将钠粒捣入液体中。请回答下列问题:(1)写出该实验中发生反应的化学方程式:________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。24\n(1)如何检验试管内空气已排尽(回答具体操作)?________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)捣入钠粒后,预测具支试管中的现象:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)已知钠粒的质量约0.05g,实验室现有以下两种不同浓度的盐酸,你选择(填“A”或“B”)________。A.1.1mol·L-1 B.10mol·L-1方法三 电解法【例6】 利用电解实验可以制得纯净的Fe(OH)2白色沉淀,如图所示,已知两电极的材料分别为石墨和铁。(1)a电极的材料应为     ,电极反应式为________________________________________________________________________。 (2)电解液c可以是__________(填编号)。A.纯水   B.NaCl溶液C.NaOH溶液   D.CuCl2溶液(3)d为苯,其作用是________________,在加入苯之前对电解液c应作何简单处理?________________________________________________________________________。(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是________(填编号)。A.改用稀H2SO4作电解液B.适当增大电源的电压C.适当减小两极间的距离D.适当降低电解液的温度(5)若c用Na2SO4溶液,当电解一段时间后看到白色Fe(OH)2沉淀,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,另一明显现象为________________________________________________________________________。有关铁、铜及其化合物的综合推断 有关铁、铜的单质、化合物推断突破口有:(1)特征颜色:如Fe2+溶液浅绿色,Fe3+溶液棕黄色,Fe(SCN)3溶液血红色,Fe(OH)3胶体红褐色,Fe(OH)2在空气中的颜色变化,Fe(OH)3红褐色,FeCl3固体红棕色,Fe2O324\n红棕色,Fe3O4、FeO、FeS黑色等。Cu2+溶液蓝色、Cu2O砖红色、CuO黑色,Cu(OH)2蓝色等。(2)特征变价:铁有+2、+3价。(3)特征反应:铝热反应。(4)FeCl3变色种类①向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液呈血红色;②FeCl3溶液能使紫色石蕊试液呈红色;③FeCl3与NaOH溶液反应,生成红褐色沉淀;④向FeCl3溶液中通入H2S气体,生成淡黄色沉淀;⑤向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液,生成淡黄色沉淀,当加入的Na2S溶液过量时,又生成黑色沉淀;⑥向FeCl3溶液中加入过量Fe粉,溶液变为浅绿色;⑦向FeCl3溶液中加入过量Cu粉,溶液变为蓝绿色;⑧将FeCl3溶液滴入到淀粉碘化钾溶液中,溶液变为蓝色;⑨将FeCl3溶液滴入苯酚溶液,溶液变为紫色;⑩将FeCl3溶液滴入AgNO3溶液中,生成白色沉淀;⑪将FeCl3溶液与NaHCO3溶液混合,放出气体,生成红褐色沉淀;⑫将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,生成红褐色Fe(OH)3胶体。【例7】 (2022·宁夏理综,26)某厂的酸性工业废水中含有一定量的Na+、Al3+、Fe3+、Cu2+、Cl-。该厂利用如图所示的工艺流程,利用常见的气体氧化物、酸、碱和工业生产中的废铁屑,从废水中生产出了氯化铁、氧化铝、NaCl晶体和金属铜,产生了很好的社会经济效益。请填写下列空白:(1)图中试剂1是__________,试剂2是__________。(2)步骤1和步骤2所用到的玻璃仪器是________________________________________________________________________。(3)步骤1反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(4)步骤3反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(1)从节约药品和环保方面考虑,步骤5所发生反应的离子方程式应为________________________________________________________________________。24\n高考题组一 有关铁及其化合物所参与的离子反应1.判断下列说法是否正确,正确的划“√”,错误的划“×”(1)FeCl3溶液与Cu的反应:Cu+Fe3+===Cu2++Fe2+(  )(2022·江苏,6A)(2)铁溶于稀硝酸,溶液变黄:3Fe+8H++2NO===3Fe2++2NO↑+4H2O(  )(2022·北京理综,10C)(3)将FeCl2溶液与稀HNO3混合:Fe2++4H++NO===Fe3++2H2O+NO↑(  )(2022·大纲全国卷Ⅰ,8C)(4)Fe3O4与稀HNO3反应:Fe3O4+18H+===6Fe3++H2↑+8H2O(  )(2022·课标全国卷,13A)(5)FeSO4溶液中加入用H2SO4酸化的H2O2溶液:Fe2++2H++H2O2―→Fe3++2H2O(  )(2022·上海,19C)(6)向Fe(OH)2中加入足量稀HNO3:Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O(  )(2022·四川理综,9B)(7)Fe(OH)3溶于氢碘酸:Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O(  )(2022·广东,12B)高考题组二 铁的冶炼腐蚀及综合应用2.(2022·上海,8)高炉炼铁过程中既被氧化又被还原的元素是(  )A.铁B.氮C.氧D.碳3.铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质,某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花,然后倒置在水中(如图所示)。数天后,他观察到的现象是(  )A.铁屑不生锈,试管内液面上升B.铁屑不生锈,试管内液面高度不变C.铁屑生锈,试管内液面上升D.铁屑生锈,试管内液面高度不变4.(2022·安徽理综,12)右图是三种稀酸对FeCr合金随Cr含量变化的腐蚀性实验结果,下列有关说法正确的是(  )A.稀硝酸对FeCr合金的腐蚀性比稀硫酸和稀盐酸的弱B.稀硝酸和铁反应的化学方程式是Fe+6HNO3(稀)===Fe(NO3)3+3NO2↑+3H2OC.Cr含量大于13%时,因为三种酸中硫酸的氢离子浓度最大,所以对FeCr合金的腐蚀性最强D.随着Cr含量增加,稀硝酸对FeCr合金的腐蚀性减弱5.(2022·台湾,23)已知铁锈的化学式为Fe(OH)324\n。在常温常压下,铁生锈除了需要氧,还必须有下列哪一种物质的存在(  )A.水  B.盐  C.氮  D.氧  E.臭氧6.(2022·北京理综,26)以富含硫酸亚铁的工业废液为原料生产氧化铁的工艺如下(部分操作和条件略);Ⅰ.从废液中提纯并结晶出FeSO4·7H2O。Ⅱ.将FeSO4·7H2O配制成溶液。Ⅲ.FeSO4溶液与稍过量的NH4HCO3溶液混合,得到FeCO3的浊液。Ⅳ.将浊液过滤,用90℃热水洗涤沉淀,干燥后得到FeCO3固体Ⅴ.煅烧FeCO3,得到Fe2O3固体。已知:NH4HCO3在热水中分解。(1)Ⅰ中,加足量的铁屑除去废液中的Fe3+,该反应的离子方程式是________________________________________________________________________。(2)Ⅱ中,需加一定量硫酸。运用化学平衡原理简述硫酸的作用:________________________________________________________________________。(1)Ⅲ中,生成FeCO3的离子方程式是________________________________________________________________________。若FeCO3浊液长时间暴露在空气中,会有部分固体表面变为红褐色,该变化的化学方程式是________________________________________________________________________。(4)Ⅳ中,通过检验SO来判断沉淀是否洗涤干净。检验SO操作是________________________________________________________________________。(5)已知煅烧FeCO3的化学方程式是4FeCO3+O2高温,2Fe2O3+4CO2,现煅烧464.0kg的FeCO3,得到316.8kg产品,若产品中杂质只有FeO,则该产品中Fe2O3的质量是__________kg。(摩尔质量/g·mol-1:FeCO3116 Fe2O3160 FeO72)高考题组三 金属活动性、金属的制备方法7.(2022·山东理综,12)Al、Fe、Cu都是重要的金属元素,下列说法正确的是(  )A.三者对应的氧化物均为碱性氧化物B.三者的单质放置在空气中均只生成氧化物C.制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法D.电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al8.(2022·上海春季,17)金属的使用是人类拓展自身能力的标志之一。人类利用几种常用金属的先后顺序依次为:金、铜、铁、铝,之所以有先后,主要取决于(  )A.金属在地壳中的含量多少B.金属的熔、沸点高低C.金属的活泼性强弱D.金属的导电性强弱9.判断下列说法是否正确,正确的划“√”,错误的划“×”(1)电解熔融氯化镁制取金属镁(  )24\n(2022·上海,8A)(2)电解饱和氯化镁溶液,可制得金属镁(  )(2022·上海,5D)(3)用嵌有一铜螺丝钉的铁板在铜铁接触处滴加NaCl溶液,则负极反应为Cu-2e-===Cu2+(  )(2022·浙江理综,10D改编)(4)常温下Na与足量O2反应生成Na2O,随温度升高生成Na2O的速率逐渐加快(  )(2022·北京理综,10C)(5)用金属钠可区分乙醇和乙醚(  )(2022·大纲全国卷,7A)高考题组四 铜、铜合金及其化合物10.(2022·北京理综,11)自然界地表层原生铜的硫化物经氧化、淋滤作用后变成CuSO4溶液,向地下深层渗透,遇到难溶的ZnS或PbS,慢慢转变为铜蓝(CuS)。下列分析正确的是(  )A.CuS的溶解度大于PbS的溶解度B.原生铜的硫化物具有还原性,而铜蓝没有还原性C.CuSO4与ZnS反应的离子方程式是Cu2++S2-===CuS↓D.整个过程涉及的反应类型有氧化还原反应和复分解反应11.出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在其表面。下列说法正确的是(  )A.锡青铜的熔点比纯铜高B.在自然环境中,锡青铜中的锡可对铜起保护作用C.锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快D.生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程,但不是化学反应过程12.(2022·课标全国卷,26)物质A~G有下图所示转化关系(部分反应物、生成物没有列出)。其中A为某金属矿的主要成分,经过一系列反应可得到B和C。单质C可与E的浓溶液发生反应,G为砖红色沉淀。请回答下列问题:(1)写出下列物质的化学式:B________、E__________、G________;(2)利用电解可提纯C物质,在该电解反应中阳极物质是________,阴极物质是________,电解质溶液是________;(3)反应②的化学方程式是________________________________________________________________________。24\n抓准有效信息是物质推断的法宝回答下列问题:(1)组成单质Y的元素在周期表中的位置是________________________________________________________________________;M中存在的化学键类型为____________;R的化学式是________________。(2)一定条件下,Z与H2反应生成ZH4。ZH4的电子式为______________。(3)已知A与1molAl反应转化为X时(所有物质均为固体),放出akJ热量,写出该反应的热化学方程式:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(1)写出A和D的稀溶液反应生成G的离子方程式:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)向含4molD的稀溶液中,逐渐加入X粉末至过量。假设生成的气体只有一种,请在坐标系中画出n(X2+)随n(X)变化的示意图,并标出n(X2+)的最大值。24\n课时规范训练                   教材习题回扣1.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2.下列反应中,通过置换反应得到铁的是(  )A.铜浸入氯化铁溶液中B.一氧化碳通过炽热的氧化铁C.铝和Fe2O3混合物加热至高温D.铜浸入氯化亚铁溶液中3.向盛有氯化铁溶液的烧杯中加入过量铜粉,反应结束后,溶液中大量存在的金属离子是(  )A.Fe3+、Fe2+B.Fe2+、Cu2+C.Cu2+、Fe3+D.Cu+、Cu2+4.已知:Cu2O+H2SO4===CuSO4+H2O+Cu,下列关于验证某氧化铜中含有氧化亚铜的实验设计及现象均正确的是(  )A.取少量样品于试管中加入足量稀硫酸溶解,若溶液呈蓝色,证明含有氧化亚铜B.取少量样品于试管中,加入足量稀硫酸,充分反应后,有红色固体生成,证明含有氧化亚铜C.取少量样品于试管中,加入足量硝酸,若溶液呈蓝色,证明含有氧化亚铜D.取少量样品于试管中,加入足量硝酸,充分反应后,有红色固体生成证明含有氧化亚铜能力提升训练一、单项选择题1.我国古代“药金”的冶炼方法是将炉甘石(ZnCO3)和赤铜矿(Cu2O)与木炭按一定的比例混合后加热至800℃,即可炼出闪烁着金子般光泽的“药金”,则下列说法中不正确的是(  )A.“药金”实质上是铜锌合金B.冶炼炉中炉甘石直接被碳还原为锌C.用王水或硝酸均可区别黄金和“药金”D.用火焰灼烧法可以区别黄金和“药金”2.下列中学常见实验的现象或表述正确的是(  )A.过量的铁投入到一定量的稀硝酸中,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液显血红色B.制备氢氧化亚铁时,向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液,边加边搅拌,即可制得白色的氢氧化亚铁C.检验红砖中的氧化铁成分,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滴即可24\nD.向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后,将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会,然后冷却、过滤,滤纸上的物体为“蓝色固体”3.有NaCl、FeCl2、FeCl3、MgCl2、AlCl3五种溶液,用一种试剂就可把它们鉴别开来,这种试剂是(  )A.盐酸B.烧碱溶液C.氨水D.KSCN溶液二、不定项选择题4.某学生设计了如下方法对X盐进行鉴定:由此分析,下列结论中正确的是(  )A.X中一定有Fe3+B.Z中一定有Fe3+C.Y为AgI沉淀D.X一定为FeBr2溶液5.(2022·南京调研)向含有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,Fe溶解,溶液中不存在Fe3+,同时析出0.1molAg。下列结论错误的是(  )A.氧化性:Zn2+>Cu2+>Fe3+>Ag+B.Fe3+的氧化性大于Cu2+C.溶液中Cu2+与Fe2+的物质的量之比为1∶1D.1molFe可还原2molFe3+6.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是(  )A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉,然后过滤D.Fe3+与KSCN产生血红色络合物7.下列制备金属单质的方法或原理正确的是(  )A.在高温条件下,用H2还原MgO制备单质MgB.在通电条件下,电解熔融Al2O3制备单质AlC.在通电条件下,电解饱和食盐水制备单质NaD.加强热,使CuO在高温条件下分解制备单质Cu三、非选择题8.FeCl3可通过多种途径转化成FeCl2。(1)在FeCl3溶液中加入适量氢碘酸,发生反应的离子方程式为________________________________________________________________________。(2)工业上常将无水FeCl3在氮气作保护气下加热至300~350℃,通入干燥H2而制得FeCl2。该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。24\n(3)工业上另一种制备FeCl2的方法是:将无水的FeCl3与适量氯苯(C6H5Cl),在130℃持续加热约3小时,可发生如下反应:2FeCl3+C6H5Cl2FeCl2+C6H4Cl2+HCl根据有机反应规律,该反应中氯苯发生的是__________(填有机反应类型)。(4)根据上述三个反应,下列有关说法正确的是________(填序号)。①反应(1)中,氢碘酸既表现了酸性,又表现了还原性②反应(3)中,HCl为氧化产物③上述三个反应中,FeCl2均为还原产物(1)请另写一个FeCl3转化成FeCl2的化学方程式:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。9.(2022·海南,13)A~G各物质间的关系如下图,其中B、D为气态单质。请回答下列问题:(1)物质C和E的名称分别为__________、________________________________________________________________________。(1)可选用不同的A进行反应①,若能在常温下进行,其化学方程式为________________________________________________________________________;若只能在加热情况下进行,则反应物A应为________________________________________________________________________。(3)反应②的化学方程式为________________________________________________________________________。(4)新配制的F溶液应加入____________以防止其转化为G。检验G溶液中阳离子的常用试剂是__________,实验现象为________________________________________________________________________。10.现有浓度分别为1mol·L-1的FeCl3、FeCl2、CuCl2混合溶液100mL,加入一定量的铁粉,按下列情况填空。(1)充分反应后,如果溶液中还有一定量的Cu2+,则溶液中一定含有的金属离子还有________________,该离子在溶液中的物质的量范围为________________________________________________________________________,可能含有的金属或金属离子为____________。(2)反应完毕后,铁粉有剩余,溶液中一定含有的金属离子为____________,为______mol,一定没有的金属离子为______________。11.由Fe2O3、Fe、CuO、C、Al中的几种物质组成的混合粉末,取样品进行下列实验(部分产物略去):24\n(1)取少量溶液X,加入过量的NaOH溶液,有沉淀生成。取上层清液,通入CO2,无明显变化,说明样品中不含有的物质是(填写化学式)__________。(2)Z为一种或两种气体:①若Z只为一种气体,试剂a为饱和NaHCO3溶液,则反应I中能同时生成两种气体的化学方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________;②若Z为两种气体的混合物,试剂a为适量水,则Z中两种气体的化学式是__________。(3)向Y中通入过量氯气,并不断搅拌,充分反应后,溶液中的阳离子是(填写离子符号)_______________________________________________________________________。(4)取Y中的溶液,调pH约为7,加入淀粉KI溶液和H2O2,溶液呈蓝色并有红褐色沉淀生成。当消耗2molI-时,共转移3mol电子,该反应的离子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)另取原样品,加入足量稀硫酸充分反应。若溶液中一定不会产生Y中的红色固体,则原样品中所有可能存在的物质组合是(各组合中的物质用化学式表示)__________________。12.富马酸亚铁(分子式为C4H2O4Fe,结构简式为)是一种限量使用的铁强化剂。(1)下图为实验室模拟工业制取富马酸亚铁的流程图:①根据题意,请你写出富马酸的结构简式:________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②绿矾(FeSO4·7H2O)在保存过程中形成的杂质主要有____________________(填化学式)。③操作Y包括____________、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥等。④判断操作Y中“洗涤”富马酸亚铁产品表明已洗净的实验方法是________________________________________________________________________。24\n(2)设计一个实验方案,证明所得富马酸亚铁产品属于亚铁盐(可供选用的试剂有KSCN溶液、酸性KMnO4溶液、稀硫酸。已知SCN-能被MnO氧化)。填写下表相应空格:步骤实验操作与现象①取富马酸亚铁产品1.5g,加入稀硫酸25mL,用水稀释至50mL,加热使其完全溶解并反应,冷却后过滤(除去生成的富马酸及可能过量的反应物),保存滤液②③④13.已知某混合金属粉末中,除铝外还含有铁、铜中的一种或两种,所含金属的量都在5%以上。请设计合理实验探究该混合金属粉末中铁、铜元素的存在。仅限选择的仪器和试剂:烧杯、试管、玻璃棒、量筒、容量瓶、滴管、药匙;1mol·L-1硫酸、2mol·L-1硝酸、2mol·L-1NaOH溶液、20%KSCN溶液。完成以下实验探究过程:(1)提出假设假设1:该混合金属粉末中除铝外还含有________元素;假设2:该混合金属粉末中除铝外还含有________元素;假设3:该混合金属粉末中除铝外还含有Fe、Cu元素。(2)设计实验方案基于假设3,设计出实验方案(不需在答题卡上作答)(3)实验过程根据(2)的实验方案,叙述实验操作,预期现象和结论。编号实验操作预期现象与结论①②③④24\n答案基础再现·深度思考考点一1.银白 磁铁2.(1)①3Fe+2O2Fe3O4 ②2Fe+3Cl22FeCl3 ③Fe+SFeS (2)④3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑ (3)⑤Fe+2H+===Fe2++H2↑ ⑥Fe+4H++NO===Fe3++NO↑+2H2O考点二1.(从左至右,从上至下)铁红 磁性氧化铁 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 +2 +3 +2、+32.Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓ 灰绿4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3考点五1.(1)紫红 热 电 (2)①2Cu+O2+CO2+H2O===Cu2(OH)2CO3 绿色 ②2Cu+O22CuO 黑色 Cu+Cl2CuCl2 2Cu+SCu2S Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O Cu+4HNO3(浓)===Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2AgCu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl22.(从左至右,从上至下)黑色 砖红色 CuO+2H+===Cu2++H2O CuO+H2Cu+H2O Cu2O+H22Cu+H2O 4CuO2Cu2O+O2↑3.(1)蓝 不 (2)弱碱 酸考点六1.化合态 磁铁矿 赤铁矿 黄铜矿 孔雀石游离态 2.(1)铁矿石 焦炭 空气 石灰石 (2)炼铁高炉 (4)焦炭 CO2 CO2 焦炭 CO CO C+O2CO2 C+CO22CO 3CO+Fe2O32Fe+3CO23.高温冶炼黄铜矿 CuFeS2 99.5%~99.7% Ag、Au、Fe、Zn 电解精炼 99.95%~99.98%深度思考1.(1)Fe→Fe2+:铁与氧化性比较弱的非金属单质(如S、I2),非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸),不活泼金属的盐溶液(如CuSO4溶液)反应,都可实现这种转化。如:Fe+SFeS,2H++Fe===Fe2++H2↑,Cu2++Fe===Fe2++Cu。 (2)Fe→Fe3+:铁与强氧化剂(如Cl2、HNO3、浓硫酸)在一定条件下反应都会实现这种转化。例如:2Fe+3Cl22FeCl3,Fe+4HNO3(稀)===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,2Fe+6H2SO4(浓)Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O。2.(1)① (2)④ (3)③3.(1)提供水蒸气 提供水蒸气 (2)在溶液中Fe3+被未反应的铁粉完全还原为Fe2+24\n4.FeO+2H+===Fe2++H2O 3FeO+10H++NO===3Fe3++NO↑+5H2O5.C 6.2Fe(OH)3+6H++2I-===2Fe2++6H2O+I2 7.Fe2+→Fe3+,亚铁盐遇到强氧化剂(如Cl2、Br2、O2、HNO3、H2O2等)都会被氧化为铁盐。 (1)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- (2)2Fe2++Br2===2Fe3++2Br- (3)4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O (4)3Fe2++4H++NO===3Fe3++2H2O+NO↑ (5)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O8.Fe3+→Fe2+ (1)2Fe3++S2-===2Fe2++S↓; 2Fe3++H2S===2Fe2++2H++S↓(2)2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++4H++SO2-4 (3)2Fe3++Fe===3Fe2+; Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+ (4)2Fe3++2I-===2Fe2++I2 9.(1)加过量铁粉过滤 (2)加氯水或H2O2 (3)加过量铁粉过滤 (4)加过量强碱溶液过滤 (5)加过量强碱溶液过滤10.C 11.方案(1)产生污染性气体,且消耗硫酸较多。 方案(2):消耗能量较多,且步骤复杂。 方案(3):不产生污染性气体,原料利用率高,节约能源。 因而方案(3)更经济合理。12.(1)a、b (2)耗酸少;无污染性气体SO2产生 (3)D 13.(1)铝的金属活动性比铁、铜强,难于冶炼,古代人们的技术条件达不到,不能冶炼铝,故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。 (2)2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑ 电解法 2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑ 电解法 MgCl2(熔融)Mg+Cl2↑ 电解法 2CuO+C2Cu+CO2或 CuO+H2Cu+H2O 热还原法 CuSO4+Fe===Cu+FeSO4 湿法炼铜 2Ag2O4Ag+O2↑ 热分解法规律方法·解题指导【例1】 (1)试管 (2)实验目的:探究铁及其化合物的氧化性和还原性 实验记录: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 联想发散:①取适量待测液于试管中,滴加少量KSCN溶液,无血红色出现,向混合液中滴入少量氯水,溶液变为血红色,则证明有Fe2+(或其他合理答案) ②Fe2O3 在FeCl2溶液中存在平衡FeCl2+2H2OFe(OH)2+2HCl,加热时,HCl挥发,平衡右移,生成的氢氧化亚铁很快被氧化成氢氧化铁,灼烧时氢氧化铁分解生成Fe2O3【例2】 (1)取少量样品溶液于试管中,先滴入足量的稀盐酸,再滴入氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成 (2)2H2O 2FeCl2 2HCl H2SO4 (3)①Fe2+、H2SO3 ②实验步骤预期现象和结论步骤1:1~2滴0.1mol·L-1KSCN溶液步骤2:另取2~3mL样品溶液于试管中,滴入1~2mL品红稀溶液若品红溶液红色褪去,则假设2成立;若品红溶液不褪色,则假设2不成立(或假设1成立)。【例3】 (1)稀H2SO4、铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化【例4】 (1)稀H2SO4和铁屑 (2)NaOH溶液 (3)检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度,当排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,故外界O2不易进入24\n【例5】 (1)Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,2Na+2H2O+FeCl2===Fe(OH)2↓+2NaCl+H2↑(也可写成3个:Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,2Na+2H2O===2NaOH+H2↑,2NaOH+FeCl2===Fe(OH)2↓+2NaCl)(2)在具支试管的出口处用向下排空气法收集满一小试管气体,用拇指堵住管口,移向酒精灯火焰,放开拇指,若听到“噗”的一声,则说明空气已排尽 (3)钠不停地在煤油与稀盐酸界面处上下跳动,并有气泡产生,下层液体中很快有白色沉淀出现 (4)A【例6】 (1)Fe Fe-2e-===Fe2+ (2)BC(3)隔绝空气,防止生成的Fe(OH)2被氧化加热煮沸,排出溶解的O2 (4)BC (5)白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变成红褐色【例7】 (1)①铁屑 ②稀硫酸 ③稀硝酸 ④氢氧化钠 ⑤氢氧化钠 (2)Fe+2H+===Fe2++H2↑,2Fe3++Fe===3Fe2+, Cu2++Fe===Cu+Fe2+,2Au3++3Fe===2Au+3Fe2+ 3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O (3)Fe2O3 用作红色颜料 用作制造铜盐的原料真题重组·规范集训1.(1)× (2)× (3)× (4)× (5)×(6)× (7)× 2.D 3.C 4.D 5.A6.(1)Fe+2Fe3+===3Fe2+ (2)加入硫酸,H+浓度增大,使Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+的平衡向逆反应方向移动,从而抑制Fe2+的水解 (3)Fe2++2HCO===FeCO3↓+CO2↑+H2O 4FeCO3+6H2O+O2===4Fe(OH)3+4CO2 (4)取少量洗涤后的滤液放入试管中,滴加酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则沉淀洗涤干净 (5)288.0 7.C 8.C 9.(1)√ (2)× (3)× (4)× (5)√ 10.D 11.BC12.(1)SO2 浓H2SO4 Cu2O (2)粗铜 精铜 CuSO4溶液 (3)Cu+2H2SO4(浓)CuSO4+SO2↑+2H2O审题指导(1)第2周期第ⅥA族 离子键、共价键(或极性共价键) H2SiO3(或H4SiO4)(2)HSi,H (3)8Al(s)+3Fe3O4(s)===9Fe(s)+4Al2O3(s) ΔH=-8akJ·mol-1(4)3Fe3O4+28H++NO===9Fe3++14H2O+NO↑ (5)课时规范训练教材习题回扣1.B 2.C 3.B 4.B能力提升训练1.B 2.C 3.B 4.B 5.AC 6.CD 7.B24\n8.(1)2Fe3++2I-===2Fe2++I2 (2)2FeCl3+H22FeCl2+2HCl (3)取代反应 (4)③ (5)2FeCl3+Fe===3FeCl2(其他合理答案均可)9.(1)浓盐酸 四氧化三铁 (2)2H2O22H2O+O2↑ KClO3 (3)MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O(4)铁粉 KSCN溶液 溶液变血红色10.(1)Fe2+ 0.1mol<n(Fe2+)<0.35mol Cu或Fe3+ (2)Fe2+ 0.35 Fe3+、Cu2+11.(1)Al (2)①C+2H2SO4(浓)CO2↑+2SO2↑+2H2O ②NO、CO2 (3)Cu2+、Fe3+、H+ (4)2Fe2++3H2O2+4I-===2Fe(OH)3↓+2I2 (5)CuO、C或CuO、C、Fe2O3 12.(1)①HOOCHC===CHCOOH ②Fe(OH)3和Fe2(SO4)3等(其他合理答案也可) ③蒸发浓缩 ④取洗涤液,向其中加入少量盐酸酸化后再加入氯化钡溶液,无白色沉淀生成 (2)②取少量滤液,滴加KSCN溶液,不显血红色 ③取少量滤液,向其中滴加酸性高锰酸钾溶液至溶液褪色 ④向上述褪色后的溶液中滴加KSCN溶液,显血红色13.(1)Cu Fe(答案顺序可交换) (3)编号实验操作预期现象与结论①用药匙取少许样品,加入试管A中,再用滴管取过量NaOH溶液并滴加到试管A中,充分反应后,静置,弃去上层清液,剩余固体备用。样品部分溶解,并有气体放出。②往试管A的剩余固体中加过量稀硫酸,充分反应后,静置。取上层清液于试管B中,剩余固体备用。固体部分溶解,并有气体放出,溶液呈浅绿色,可能含铁。③在试管B中加入少许稀硝酸,再滴加KSCN溶液。溶液先变成黄色,加KSCN后显血红色,结合②可知,一定含铁。④往②剩余固体中加入稀硝酸,再滴加NaOH溶液。固体溶解,有无色刺激性气体产生并很快变成红棕色,溶液显蓝色,加NaOH溶液后有蓝色沉淀产生,一定含铜。24

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