《金版新学案》高三一轮化学定时高效检测第11章 几种重要的金属第二节 铁及其化合物金属的冶炼.docx
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《金版新学案》高三一轮化学定时高效检测第11章几种重要的金属第二节铁及其化合物金属的冶炼
（本栏目内容，在学生用书中以活页形式分册装订！
）
1．工业上冶炼金属一般用热分解法、热还原法和电解法。
由于金属的化学活动性不同，因此选用的冶炼方法也就不同。
你认为这些方法的选择主要是依据（ ）
A．金属在自然界里存在的形式
B．金属元素在地壳中的含量
C．金属阳离子得电子的能力
D．金属熔点的高低
2．（2009·海南单科）在5mL0.05mol/L的某金属氯化物溶液中，滴加0.1mol/LAgNO3溶液，生成沉淀质量与加入AgNO3溶液体积关系如下图所示，则该氯化物中金属元素的化合价为（ ）
A．＋1B．＋2
C．＋3D．＋4
3．在稀硫酸中加入铜粉，铜粉不溶，再加入下列物质：
①FeCl3 ②Fe2O3 ③Cu（NO3）2 ④KNO3，铜粉溶解的是（ ）
A．只有①或②B．只有②或④
C．只有①或②或③D．上述四种物质中任意一种
4．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）的气体，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．5.6g
C．2.8gD．无法计算
5．在硫酸铁溶液中加入ag铜，完全溶解后，再加入bg铁，充分反应后得到cg残余固体，且a>c，则下列说法正确的是（ ）
A．残余固体全部是铜
B．残余固体可能为铁和铜的混合物
C．残余固体是铁，溶液中一定不含Cu2＋
D．最后得到的溶液中可能含Fe3＋
6．将一定量的Fe和Fe2O3的混合物投入到250mL2mol·L－1的硝酸溶液中，反应完全后，无固体剩余，生成1.12LNO气体（标准状况），再向反应后的溶液中加入1mol·L－1的NaOH溶液，要使铁元素全部沉淀下来，所加NaOH溶液的体积最少为（ ）
A．450mLB．500mL
C．400mLD．无法确定
7．某单质X能从含元素Y的盐溶液中置换出Y单质，由此可知（ ）
A．当X、Y均为金属时，X一定比Y活泼
B．当X、Y均为非金属时，Y一定比X活泼
C．当X是金属时，Y一定是金属
D．当X是非金属时，Y可能是金属，也可能是非金属
8．下列金属冶炼的反应原理，错误的是（ ）
A．2NaCl
2Na＋Cl2↑
B．MgO＋H2
Mg＋H2O
C．Fe3O4＋4CO
3Fe＋4CO2
D．2HgO
2Hg＋O2↑
9．下列各组物质，不能按
（“→”表示反应一步完成）关系转化的是（ ）
选项
a
b
c
A
Al2O3
NaAlO2
Al（OH）3
B
NO
NO2
HNO3
C
FeCl2
Fe（OH）2
Fe（OH）3
D
CH2===CH2
CH2BrCH2Br
CHCH
10．元素X的单质及X与Y形成的化合物能按下图所示的关系发生转化：
下列说法不正确的是（ ）
A．X可能是金属
B．X可能是非金属
C．n可以等于2或3
D．XYm与XYn的相互转化是可逆反应
11．用下面两种方法可以制得白色的Fe（OH）2沉淀。
方法一：
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。
（1）用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入____________。
（2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
（3）生成白色Fe（OH）2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：
如右图所示装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
（1）在试管Ⅰ里加入的试剂是____________。
（2）在试管Ⅱ里加入的试剂是____________。
（3）为了制得白色Fe（OH）2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，其理由是
______________________________________________________。
12．（2008·江苏）根据下列框图回答问题（答题时，方程式中的M、E用所对应的元素符号表示）：
（1）写出M溶于稀H2SO4和H2O2混合液的化学方程式：
__________________________________________________________。
（2）某同学取X的溶液，酸化后加入KI、淀粉溶液，变为蓝色。
写出与上述变化过程相关的离子方程式：
_________，_______。
（3）写出Cl2将Z氧化为K2EO4的化学方程式：
______________。
13．铁单质及其化合物在生活、生产中应用广泛。
请回答下列问题：
（1）钢铁在空气中发生吸氧腐蚀时，正极的电极反应式为____________________________。
（2）由于氧化性Fe3＋>Cu2＋，氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式是____________________。
（3）硫酸铁可作絮凝剂，常用于净水，其原理是________（用离子方程式表示）。
在使用时发现硫酸铁不能使酸性废水中的悬浮物沉降而除去，其原因是______________。
（4）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1.5molFe3O4参加反应，转移电子的物质的量是____________。
（5）下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是________（填字母）。
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铁是地壳中含量最高的金属元素
铁是人类最早使用的金属材料
Ⅰ对；Ⅱ对；有
B
常温下铁与稀硫酸反应生成氢气
高温下氢气能还原氧化铁得到铁
Ⅰ对；Ⅱ对；无
C
铁属于过渡元素
铁和铁的某些化合物可用作催化剂
Ⅰ错；Ⅱ对；无
D
在空气中铁的表面能形成致密的氧化膜
铁不能与氧气反应
Ⅰ对；Ⅱ对；有
14．
（1）某科研小组发现某不锈钢材料在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。
请从稀硫酸、NaOH溶液、CuO、Cu中选择两种试剂，设计最佳实验、验证该钢材易在盐溶液中被腐蚀。
有关化学方程式是_____________，
实验现象是_____________。
（2）在
（1）答案中选择一个反应设计成原电池。
画出该原电池装置图，标出正、负极材料名称并写出正极的电极反应式。
（3）为确认上述原电池反应的氧化产物，取少量反应后的溶液于一支试管中，若出现下列情况通过分析加以说明。
A．若先滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，再滴入几滴氯水，溶液立即显血红色，说明________________。
B．若滴入几滴KSCN溶液，溶液立即变成血红色，说明__________________。
C．若先滴入几滴KSCN溶液无明显现象，再滴入几滴氯水，也无明显现象，说明__________________________。
解析与答案
1．解析：
金属冶炼的一般原理是利用还原剂将金属从其矿物中还原出来。
根据金属阳离子得电子的能力不同，而用不同的方法，如不活泼的金属一般采用热分解法（如Hg的冶炼）、活泼金属采用电解法（如Na、Mg、Al的冶炼）、介于活泼金属与不活泼金属之间采用热还原法（如Fe的冶炼）等。
答案：
C
2．解析：
从图中可以看出，AgNO3溶液的体积应在7～8mL之间。
由于5mL金属氯化物的溶液中所含Cl－的物质的量与Ag＋的物质的量相等，设金属氯化物的化学式为MClx，粗略计算有：
5.0mL×0.05mol·L－1×x＝8.0×0.1mol·L－1，解得x＝3.2。
所以，认定金属元素的化合物为＋3。
答案：
C
3．解析：
①、②中＋3价的铁能将铜氧化，③、④中都存在
，和硫酸一起形成硝酸溶液，使铜溶解。
答案：
D
4．解析：
依题意，恰好反应后溶液中只存在FeCl2，根据元素守恒法，可建立关系n（Fe）＝n（Fe2＋）＝
n（Cl－）＝
n（HCl）＝
×0.1L×1mol/L＝0.05mol，m（Fe）＝2.8g。
答案：
C
5．解析：
残留固体中一定含有Cu，由于a>c，说明溶液中一定含有Cu2＋，故cg残余固体中不可能含Fe，溶液中也一定不含Fe3＋。
答案：
A
6．解析：
要使铁元素全部沉淀下来，所加NaOH溶液的体积最小，很重要的一点就是加入NaOH溶液后，无论是生成Fe（OH）2还是Fe（OH）3沉淀，剩余溶液始终为NaNO3溶液，注意Na＋与
的量的比例关系为1∶1，也就是说NaOH的物质的量与
的物质的量相等时，使铁元素全部沉淀下来，所加NaOH溶液的体积最小。
现在只需求
的物质的量即可，故由开始加入的HNO3（物质的量为0.25L×2mol/L＝0.5mol）一部分变成了NO气体（其物质的量为1.12L/22.4L/mol＝0.05mol）剩余部分（其物质的量为0.5mol－0.05mol＝0.45mol）就是最终与Na＋以1∶1的关系存在于溶液中的部分，即有n（NaOH）＝n（
）＝0.45mol，故NaOH溶液的体积为450mL。
答案：
A
7．解析：
A项，如Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；B项说明X比Y活泼；C项，如X是Mg，可与NH4Cl溶液作用产生H2；D项，在盐溶液中，没有非金属置换出金属的情况。
答案：
A
8．解析：
钠、镁等活泼金属不能用普通还原剂还原，只能用电解熔融物的方法制取；铁为中等活泼的金属，可以用常用还原剂还原；不活泼的金属可以用分解其化合物的方法来制备。
答案为B。
答案：
B
9．解析：
Fe（OH）3无法一步生成FeCl2。
答案：
C
10．解析：
X元素可以是铁：
Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，2FeCl2＋Cl2===2FeCl3、2FeCl3＋Fe===3FeCl2、2Fe＋3Cl2
2FeCl3，A对；X元素可以是碳：
C＋H2O（g）
CO＋H2、2CO＋O2
2CO2、CO2＋C
2CO、C＋O2
CO2，B对；n可以等于2或3，C对；XYm与XYn的相互转化不是可逆反应，D错。
答案：
D
11．解析：
方法一：
（1）FeSO4为还原性较强的强酸弱碱盐，其水溶液中Fe2＋易被氧化和水解。
配制FeSO4溶液时，为防止Fe2＋的氧化和水解，需加铁屑（防Fe2＋被氧化）和稀H2SO4（抑制Fe2＋的水解）。
（2）除去蒸馏水中溶解的O2可将蒸馏水煮沸，使O2逸出。
（3）Fe（OH）2极易被氧化生成Fe（OH）3，不利于Fe（OH）2沉淀颜色的观察。
通过该操作能避免生成的Fe（OH）2沉淀与O2接触而被氧化，以使沉淀能较长时间保持白色，便于观察Fe（OH）2的颜色。
方法二：
由题给装置可确定，试管Ⅰ为FeSO4的制取装置，试管Ⅱ为Fe（OH）2的制备装置。
（1）试管Ⅰ中加入的试剂为稀H2SO4、铁屑。
（2）试管Ⅱ中加入试剂为NaOH溶液。
（3）由于实验前装置中有空气，反应试剂稀H2SO4和NaOH溶液中也溶解有O2，因此在制取Fe（OH）2之前必须将装置内的空气和试剂中溶解的O2赶出。
排净氧气的方法是先将止水夹打开使铁与稀H2SO4反应，利用反应生成的H2将装置内的O2和溶液中的溶解的氧赶出。
证明O2是否排净可通过检验排出H2的纯度来确定。
当排出的氢气已纯净后，可将止水夹关闭，生成的FeSO4溶液进入试管Ⅱ与NaOH溶液反应生成Fe（OH）2。
（4）由于试管Ⅰ和试管Ⅱ中充满了H2，避免了Fe（OH）2与O2的接触，从而可使Fe（OH）2沉淀的白色保持较长时间。
答案：
方法一：
（1）稀H2SO4、铁屑
（2）煮沸
（3）避免生成的Fe（OH）2沉淀接触O2
方法二：
（1）稀H2SO4、铁屑
（2）NaOH溶液
（3）检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。
当排出的H2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，且外界空气不容易进入
12．解析：
本题以简单的框图推断为背景，考查图中涉及的几个重要的氧化还原反应的方程式、离子方程式的书写以及相关物质的结构问题。
（1）借助图中“红色金属到蓝色溶液”这一信息，可判断M为Cu，方程式：
Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O；
（2）借助Y遇KSCN出现红色溶液，而Y是由X氧化而来，则推知E为Fe，X为FeSO4，Y为Fe2（SO4）3，所以离子反应为：
4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O；2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2；（3）根据上述分析，则Z为Fe（OH）3，K2EO4为高铁酸钾，反应式为：
10KOH＋3Cl2＋2Fe（OH）3===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O。
答案：
（1）Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
（2）4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
（3）10KOH＋3Cl2＋2Fe（OH）3===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O
13．解析：
（1）钢铁在空气中发生吸氧腐蚀时，正极发生的电极反应为：
O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
（2）Fe3＋氧化Cu而腐蚀印刷电路铜板：
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。
（3）Fe3＋水解产生具有吸附作用的Fe（OH）3胶体而净水：
Fe3＋＋3H2OFe（OH）3（胶体）＋3H＋，在酸性条件下，由于H＋抑制了Fe3＋的水解，无法产生Fe（OH）3胶体，故不能使悬浮物沉降除去。
（4）1molFe3O4参与反应时，需4molCO，根据4molCO转移8mol电子，所以1.5molFe3O4参加反应时转移电子的物质的量为1.5×8mol＝12mol。
（5）选项A，地壳中含量最高的金属元素Al元素，而不是Fe元素，由于铁是活泼金属，需通过冶炼方法获得，所以Fe不是人类最早使用的金属材料，陈述Ⅰ、Ⅱ错误，且二者没有因果关系。
选项B，Fe能与稀H2SO4发生置换反应而产生H2，但在高温条件下，H2还原性很强，又能还原Fe2O3而得Fe，所以Ⅰ、Ⅱ均正确，二者无因果关系。
选项C，铁是过渡元素的说法正确。
选项D，铁在空气中不能形成致密的氧化膜，且Fe可与纯净的O2反应生成Fe3O4。
答案：
（1）O2＋2H2O＋4e－===4OH－
（2）2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
（3）Fe3＋＋3H2OFe（OH）3（胶体）＋3H＋ 酸性环境中，H＋抑制了铁离子的水解，无法生成氢氧化铁胶体
（4）12mol （5）B
14．解析：
（1）可设计的实验为铁置换硫酸铜溶液中的铜，而硫酸铜溶液可由氧化铜与硫酸反应得到，故化学方程式为：
CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O，Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu；由于铜析出附在不锈钢表面，所以观察到有紫红色的物质析出。
（2）把Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu设计成原电池装置，铁应为负极，碳棒为正极，电解质溶液可用硫酸铜溶液，此时正极的电极反应为：
Cu2＋＋2e－===Cu。
（3）A.先滴入几滴KSCN溶液，无明显现象，说明不存在Fe3＋；再滴入几滴氯水，溶液显血红色，说明此时溶液中存在Fe3＋，所以钢铁的氧化产物是Fe2＋。
B.若滴入几滴KSCN溶液，溶液立即变成血红色，说明溶液中部分Fe2＋被空气氧化成Fe3＋。
C.先滴入几滴KSCN溶液，无明显现象。
说明不存在Fe3＋；再滴入几滴氯水，溶液不显血红色，说明氯水久置失效。
答案：
（1）CuO＋H2SO4===CuSO4＋H2O、Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu 不锈钢表面有紫红色物质析出
（2）原电池装置如下图所示（电极材料名称、正负极符号未标或标错不可。
其他合理答案均可）
正极反应式为：
Cu2＋＋2e－===Cu
（3）A.钢铁的氧化产物是Fe2＋ B．溶液中部分Fe2＋被空气氧化成Fe3＋ C．氯水久置失效
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