专题十三 铁铜及其化合物.docx
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专题十三铁铜及其化合物
铁、铜元素及其化合物
1.下列实验操作能达到实验目的的是( )
实验目的
实验操作
A
制备Fe(OH)3胶体
将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中
B
由MgCl2溶液制备无水MgCl2
将MgCl2溶液加热蒸干
C
除去Cu粉中混有的CuO
加入稀硝酸溶液,过滤、洗涤、干燥
D
比较水与乙醇中氢的活泼性
分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中
2.某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O),设计了如下流程:
下列说法不正确的是( )
A.溶解烧渣选用足量硫酸,试剂X选用铁粉
B.固体1中一定有SiO2,控制pH是为了使Al3+转化为Al(OH)3进入固体2
C.从溶液2得到FeSO4·7H2O产品的过程中,须控制条件防止其氧化和分解
D.若改变方案,在溶液1中直接加NaOH至过量,得到的沉淀用硫酸溶解,其溶液经结晶分离也可得到FeSO4·7H2O
3.纯净物X、Y、Z转化关系如图所示,下列判断正确的是( )
A.X可能是金属铜B.Y不可能是氢气C.Z可能是氯化钠D.Z可能是三氧化硫
4.下列反应中,反应后固体物质增重的是( )
A.氢气通过灼热的CuO粉末B.二氧化碳通过Na2O2粉末
C.铝与Fe2O3发生铝热反应D.将锌粒投入Cu(NO3)2溶液
6.下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是( )
A.该溶液中,K+、Fe2+、C6H5OH、Br-可以大量共存
B.和KI溶液反应的离子方程式:
Fe3++2I-===Fe2++I2
C.和Ba(OH)2溶液反应的离子方程式:
Fe3++SO
+Ba2++3OH-===Fe(OH)3↓+
BaSO4↓
D.1L0.1mol·L-1该溶液和足量的Zn充分反应,生成11.2gFe
7.某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。
回答下列问题:
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1mol·L-1的溶液。
在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是_________________________________。
(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。
FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式______________________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是________________________________________________________
(4)丙组同学取10ml0.1mol·L-1KI溶液,加入6mL0.1mol·L-1FeCl3溶液混合。
分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验:
①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号);实验①和③说明:
在I-过量的情况下,溶液中仍含有________(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为________。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为________________;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。
产生气泡的原因是________________,生成沉淀的原因是____________________(用平衡移动原理解释)。
8.(2016·浙江理综)磁性材料A是由两种元素组成的化合物,某研究小组按如图流程探究其组成:
请回答:
(1)A的组成元素为________(用元素符号表示),化学式为___________________。
(2)溶液C可溶解铜片,例举该反应的一个实际应用________。
(3)已知化合物A能与稀硫酸反应,生成一种淡黄色不溶物和一种气体(标况下的密度为1.518g·L-1),该气体分子的电子式为________。
写出该反应的离子方程式
___________________________________________________________。
(4)写出F→G反应的化学方程式___________________________________。
设计实验方案探究溶液G中的主要微粒(不考虑H2O、H+、K+、I-)_________
___________________________________________________。
9.(2016·四川理综,9,13分)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。
某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl,并进行相关探究。
【资料查阅】
【实验探究】该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)
请回答下列问题:
(1)仪器X的名称是________。
(2)实验操作的先后顺序是a→______→e(填操作的编号)。
a.检查装置的气密性后加入药品
b.熄灭酒精灯,冷却
c.在“气体入口”处通入干燥HCl
d.点燃酒精灯,加热
e.停止通入HCl,然后通入N2
(3)在实验过程中,观察到B中物质由白色变为蓝色,C中试纸的颜色变化是________。
(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是_____________________
________________________________________________________________。
【探究反思】
(5)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质,根据资料信息分析:
①若杂质是CuCl2,则产生的原因是___________________________。
②若杂质是CuO,则产生的原因是_______________________________。
10.(2015·海南化学,17,11分)工业上,向500~600℃的铁屑中通入氯气生产无水氯化铁;向炽热铁屑中通入氯化氢生产无水氯化亚铁。
现用如图所示的装置模拟上述过程进行实验。
回答下列问题:
(1)制取无水氯化铁的实验中,A中反应的化学方程式为__________________________________________________________________,
装置B中加入的试剂是_____________________________________________。
(2)制取无水氯化亚铁的实验中,装置A用来制取 。
尾气的成分是 。
若仍用D装置进行尾气处理,存在的问题是 、 。
(3)若操作不当,制得的FeCl2会含有少量FeCl3,检验FeCl3常用的试剂是 。
欲制得纯净的FeCl2,在实验操作中应先 ,再 。
11.(2015·天津理综,10,14分)FeCl3具有净水作用,但腐蚀设备,而聚合氯化铁是一种新型的絮凝剂,处理污水比FeCl3高效,且腐蚀性小。
请回答下列问题:
(1)FeCl3净水的原理是__________________________________________。
FeCl3溶液腐蚀钢铁设备,除H+作用外,另一主要原因是(用离子方程式表示)___________________________________________________________________。
(2)为节约成本,工业上用NaClO3氧化酸性FeCl2废液得到FeCl3。
①若酸性FeCl2废液中c(Fe2+)=2.0×10-2mol·L-1,c(Fe3+)=1.0×10-3mol·L-1,c(Cl-)=5.3×10-2mol·L-1,则该溶液的pH约为 。
②完成NaClO3氧化FeCl2的离子方程式:
ClO
+
Fe2++
===
Cl-+
Fe3++
(3)FeCl3在溶液中分三步水解:
Fe3++H2O
Fe(OH)2++H+K1
Fe(OH)2++H2O
Fe(OH)
+H+K2
Fe(OH)
+H2O
Fe(OH)3+H+K3
以上水解反应的平衡常数K1、K2、K3由大到小的顺序是 。
通过控制条件,以上水解产物聚合,生成聚合氯化铁,离子方程式为:
xFe3++yH2O
Fex(OH)
+yH+
欲使平衡正向移动可采用的方法是(填序号) 。
a.降温b.加水稀释
c.加入NH4Cld.加入NaHCO3
室温下,使氯化铁溶液转化为高浓度聚合氯化铁的关键条件是 。
(4)天津某污水处理厂用聚合氯化铁净化污水的结果如下图所示。
由图中数据得出每升污水中投放聚合氯化铁[以Fe(mg·L-1)表示]的最佳范围约为 mg·L-1。
12.(2015·四川理综,11,16分)为了保护环境,充分利用资源,某研究小组通过如下简化流程,将工业制硫酸的硫铁矿烧渣(铁主要以Fe2O3存在)转变成重要的化工原料FeSO4(反应条件略)。
活化硫铁矿还原Fe3+的主要反应为:
FeS2+7Fe2(SO4)3+8H2O===15FeSO4+8H2SO4,不考虑其它反应。
请回答下列问题:
(1)第Ⅰ步H2SO4与Fe2O3反应的离子方程式是__________________________________。
(2)检验第Ⅱ步中Fe3+是否完全还原,应选择 (填字母编号)。
A.KMnO4溶液
B.K3[Fe(CN)6]溶液
C.KSCN溶液
(3)第Ⅲ步加FeCO3调溶液pH到5.8左右,然后在第Ⅳ步通入空气使溶液pH降到5.2,此时Fe2+不沉淀,滤液中铝、硅杂质被除尽。
通入空气引起溶液pH降低的原因是___________________________________________________。
(4)FeSO4可转化为FeCO3,FeCO3在空气中加热反应可制得铁系氧化物材料。
已知25℃,101kPa时:
4Fe(s)+3O2(g)===2Fe2O3(s) ΔH=-1648kJ/mol
C(s)+O2(g)===CO2(g) ΔH=-393kJ/mol
2Fe(s)+2C(s)+3O2(g)===2FeCO3(s) ΔH=-1480kJ/mol
FeCO3在空气中加热反应生成Fe2O3的热化学方程式是____________________________________________________________________。
(5)FeSO4在一定条件下可制得FeS2(二硫化亚铁)纳米材料。
该材料可用于制造高容量锂电池,电池放电时的总反应为4Li+FeS2===Fe+2Li2S,正极反应式是________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(6)假如烧渣中的铁全部视为Fe2O3,其含量为50%。
将akg质量分数为b%的硫酸加入到ckg烧渣中浸取,铁的浸取率为96%,其它杂质浸出消耗的硫酸以及调pH后溶液呈微酸性所残留的硫酸忽略不计。
按上述流程,第Ⅲ步应加入FeCO3 kg。
13.(2015·天津理综,9,18分)废旧印刷电路板是一种电子废弃物,其中铜的含量达到矿石中的几十倍。
湿法技术是将粉碎的印刷电路板经溶解、萃取、电解等操作得到纯铜等产品。
某化学小组模拟该方法回收铜和制取胆矾,流程简图如下:
回答下列问题:
(1)反应Ⅰ是将Cu转化为Cu(NH3)
,反应中H2O2的作用是 。
写出操作①的名称:
。
(2)反应Ⅱ是铜氨溶液中的Cu(NH3)
与有机物RH反应,写出该反应的离子方程式:
_____________________________________________________
_________________________________________________________________。
操作②用到的主要仪器名称为 ,其目的是(填序号) 。
a.富集铜元素
b.使铜元素与水溶液中的物质分离
c.增加Cu2+在水中的溶解度
(3)反应Ⅲ是有机溶液中的CuR2与稀硫酸反应生成CuSO4和 。
若操作③使用右图装置,图中存在的错误是 。
(4)操作④以石墨作电极电解CuSO4溶液。
阴极析出铜,阳极产物是 。
操作⑤由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤是__________________________________________________________________。
(5)流程中有三处实现了试剂的循环使用,已用虚线标出两处,第三处的试剂是 。
循环使用的NH4Cl在反应Ⅰ中的主要作用是 。
14.(2014·浙江理综,26,15分)某研究小组为了探究一种无机矿物盐X(仅含四种元素)的组成和性质,设计并完成了如下实验:
另取10.80gX在惰性气流中加热至完全分解,得到6.40g固体1。
请回答如下问题:
(1)画出白色沉淀1中金属元素的原子结构示意图 ,写出气体甲的电子式 。
(2)X的化学式是 ,在惰性气流中加热X至完全分解的化学反应方程式为____________________________________________________________。
(3)白色沉淀2在空气中变成红褐色沉淀的原因是__________________________________________________________________
____________________________________________(用化学反应方程式表示)。
(4)一定条件下,气体甲与固体1中的某种成分可能发生氧化还原反应,写出一个可能的化学反应方程式 ,并设计实验方案验证该反应的产物__________________________________________________。
15.(2014·江苏化学,21B,12分)磷酸铁(FePO4·2H2O,难溶于水的米白色固体)可用于生产药物、食品添加剂和锂离子电池的正极材料,实验室可通过下列实验制备磷酸铁。
(1)称取一定量已除去油污的废铁屑,加入稍过量的稀硫酸,加热、搅拌,反应一段时间后过滤。
反应加热的目的是___________________________________________________________________。
(2)向滤液中加入一定量H2O2氧化Fe2+。
为确定加入H2O2的量,需先用K2Cr2O7标准溶液滴定滤液中的Fe2+,离子方程式如下:
Cr2O
+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O
①在向滴定管注入K2Cr2O7标准溶液前,滴定管需要检漏、 和 。
②若滴定xmL滤液中的Fe2+,消耗amol·L-1K2Cr2O7标准溶液bmL,则滤液中c(Fe2+)= mol·L-1。
③为使滤液中的Fe2+完全被H2O2氧化,下列实验条件控制正确的是 (填序号)。
A.加入适当过量的H2O2溶液
B.缓慢滴加H2O2溶液并搅拌
C.加热,使反应在较高温度下进行
D.用氨水调节溶液pH=7
B组两年模拟精选(2016~2015年)
1.(2016·山东日照一中期中)关于反应中的先后顺序,下列评价正确的是( )
A.向浓度都为0.1mol/L的FeCl3和CuCl2混合溶液加入铁粉,CuCl2首先反应
B.向NH4Al(SO4)2溶液中滴加少量的NaOH溶液,NH
首先反应
C.向浓度都为0.1mol/L的Na2CO3和NaOH溶液通入CO2气体,NaOH首先反应
D.向浓度为0.1mol/L的FeCl3溶液中加入质量相同、颗粒大小相同的铁和铜,铜先反应
2.(2016·福建省三明一中期中)铁和氧化铁的混合物共amol,加一定量盐酸后固体全部溶解,得到的溶液中不含Fe3+,同时收集到bmol氢气,则原混合物中氧化铁的物质的量为( )
A.
(a-b)molB.
(a+b)mol
C.(a-b)molD.bmol
3.(2016·重庆万州期中)足量铜与一定量的浓硝酸反应,得到硝酸铜溶液和NO2、NO的混合气体2.24L(标准状况),这些气体与一定体积O2(标准状况)混合后通入水中,所有气体完全被水吸收生成硝酸,若向所得硝酸铜溶液中加入4mol·L-1NaOH溶液至Cu2+恰好完全沉淀,则消耗NaOH溶液的体积是50mL,下列说法正确的是( )
A.参加反应的硝酸是0.4mol
B.消耗氧气的体积为1.68L
C.此反应过程中转移的电子为0.3mol
D.混合气体中含NO2体积为1.12L
4.(2016·湖北荆州一模,11)下列化学反应先后顺序判断正确的是( )
A.在含有等物质的量的H+、Al3+的溶液中,逐滴加入NaOH溶液:
H+、Al3+、Al(OH)3
B.在含有等物质的量的FeBr2、FeI2的溶液中,缓慢通入氯气:
I-、Br-、Fe2+
C.在含有等物质的量的NaCl、Na2S的溶液中加入AgNO3溶液:
NaCl、Na2S
D.在含有等物质的量的Fe3+、Cu2+的溶液中加入铁粉:
Cu2+、Fe3+
5.(2016·河南洛阳期末,20)向含有1molHNO3和1molH2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量,溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。
下列有关判断不正确的是( )
A.a表示Fe3+的关系曲线,b表示Fe2+的关系曲线
B.P点时,n(Fe3+)=0.50mol
C.n1=0.75
D.n1∶n3=2∶3
6.(2016·江西宜春联考期末,13)有6.4gCuO、Fe2O3混合物跟足量CO充分反应后固体减少了1.44g,反应后全部气体用0.7mol/LBa(OH)2溶液100mL吸收。
下列有关叙述中正确的是( )
A.反应中生成的CO2体积为2.016L
B.吸收CO2后的溶液中一定有Ba(HCO3)2
C.不能确定原混合物中CuO与Fe2O3质量比
D.若将质量相同的混合物加过量硝酸溶解后,再加入100mL的NaOH溶液时沉淀达最大量,由此可求得c(NaOH)=1.8mol/L
7.(2015·哈尔滨六中期末,6)下列有关含铜的化合物的说法错误的是( )
A.用盐酸可以洗去铜表面的铜锈
B.向氯化铁溶液中加入适量氧化铜固体,可得到红褐色沉淀
C.0.1mol/L的CuSO4溶液中,Cu2+的微粒数目一定小于0.1NA(设NA为阿伏加德罗常数)
D.在FeSO4溶液中加入CuS固体,溶液中c(Fe2+)不变,说明Ksp(CuS)远小于Ksp(FeS)
8.(2015·保定质检,19)如图所示的甲、乙、丙三种物质均含有相同的某种元素,箭头表示物质间的转化一步就能实现,则甲可能是( )
①Fe ②HNO3 ③Al ④C
A.①②③ B.②③④
C.①②④D.①②③④
9.(2015·河南焦作期末,4)根据下列实验现象,所得结论错误的是( )
实验
实验现象
结论
A
Ⅰ烧杯中铁片表面有气泡,Ⅱ烧杯中铜片表面有气泡
活动性:
Al>Fe>Cu
B
试管中收集到无色气体
铜与浓硝酸反应产物是NO
C
试管b比试管a中溶液的红色深
增大反应物浓度,平衡向正反应方向移动
D
长颈漏斗内液面高于烧瓶内液面且保持不变
装置气密性良好
10.(2015·河北廊坊质检,14)制备纳米Fe3O4的过程如图所示:
下列有关叙述不合理的是( )
A.纳米Fe3O4分散在适当溶剂中,当强光照射时,会产生丁达尔效应
B.反应①的反应类型为消去反应
C.反应②中,环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解
D.反应③的化学方程式为:
6FeOOH+CO===2Fe3O4+3H2O+CO2
11.(2015·陕西安康调研,10)A、B、C为3种单质(其中A为固体,B、C为气体),将D的饱和溶液滴入沸水中继续煮沸,溶液呈红褐色,B、C反应的产物易溶于水得到无色溶液E。
它们之间的转化关系如图,下列推断正确的是( )
A.物质B是H2B.物质C是Cl2
C.物质D是FeCl2D.物质F是FeCl2
12.(2015·辽宁省五校联考,15)把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中,再加入过量NaOH溶液。
过滤出沉淀,经洗涤、干燥、灼烧,得到红棕色粉末的质量仍为ag,则原合金中铁的质量分数为( )
A.70%B.52.4%C.47.6%D.30%
13.(2016·山东淄博期末,11)某铜矿石的主要成分是Cu2O,还含有少量的Al2O3、Fe2O3和SiO2。
某工厂利用此矿石炼制精铜的工艺流程如图所示(已知:
Cu2O+2H+===Cu+Cu2++H2O)。
(1)滤液A中铁元素的存在形式为__________________________________
(填离子符号),生成该离子的离子方程式为__________________________
_____________________________________________________________,
检验滤液A中存在该离子的试剂为________(填试剂名称)。
(2)金属E与固体F发生的某一反应可用于焊接钢轨,该反应的化学方程式为______________________________________________________________,
在实验室中完成此实验还需要的试剂是________。
a.KClO3b.KCl
c.Mgd.MnO2
(3)为使固体混合物D在空气中灼烧完全分解,应_____________________
__________________________________________________,直至连续两次
测定的实验结果相同(或质量相差小于0.1g)时为止;灼烧时必须用到的实验仪器是_________________________________________________________。
(4)溶液G与固体混合物B反应的离子反应方程式为
__________________________________________________________。
(5)将Na2CO3溶液滴入到一定量的CuCl2溶液中,得到氯化钠、二氧化碳和一种绿色的不溶于水的盐(不含结晶水),该盐受热分解产生三种氧化物,则该盐的化学式是______________