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1、导与练版高考化学考点分类汇编专题十三 铁铜及其重要化合物近3年真题+模拟专题十三铁、铜及其重要化合物高考试题 考点一 Fe及其化合物的性质1.(2012年重庆理综,7,6分)下列叙述正确的是()A.Fe与S混合加热生成FeS2B.NaHCO3的热稳定性大于Na2CO3C.过量的铜与浓硝酸反应有一氧化氮生成D.白磷在空气中加热到一定温度能转化为红磷解析:S氧化性弱,和变价金属反应,金属显低价态,Fe+SFeS,其中S显-2价,A错;2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2,因此热稳定性:Na2CO3大于NaHCO3,B错;过量Cu与浓HNO3反应时,硝酸浓度会变稀,发生3Cu+8HNO3(稀)

2、3Cu(NO3)2+2NO+4H2O,C对;白磷在空气中加热会燃烧生成P2O5,D错。答案:C2.(2011年福建理综,9,6分)下表各选项中,不能利用置换反应通过Y得到W的一组化合物是()选项化合物ABCDYCO2Fe2O3C2H5OHFeCl3WMgOAl2O3C2H5ONaCuCl2解析:CO2+2MgC+2MgO,A项可以;Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3;B项可以;2CH3CH2OH+2Na2CH3CH2ONa+H2,C项可以;2FeCl3+CuCuCl2+2FeCl2,不是置换反应,D项不可以。答案:D3.(2010年大纲全国理综,8,6分)能正确表示下列反应的离子方程式是()

3、A.将铁粉加入稀硫酸中:2Fe+6H+2Fe3+3H2B.将磁性氧化铁溶于盐酸:Fe3O4+8H+3Fe3+4H2OC.将氯化亚铁溶液和稀硝酸混合:Fe2+4H+NFe3+2H2O+NOD.将铜屑加入Fe3+溶液中:2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+解析:B错误,电荷不守恒,Fe3O4中Fe有两种价态,正确应该为:Fe3O4+8H+2Fe3+Fe2+4H2O;C错误,得失电子不守恒,电荷不守恒,正确的应为:3Fe2+N+4H+3Fe3+NO+2H2O;A错误,不符合客观实际,反应后铁只能产生Fe2+和H2。答案:D4.(2013年北京理综,27,12分)用含有A12O3、SiO2和少量FeOxF

4、e2O3的铝灰制备Al2(SO4)318H2O,工艺流程如下(部分操作和条件略):.向铝灰中加入过量稀H2SO4,过滤;.向滤液中加入过量KMnO4溶液,调节溶液的pH约为3;.加热,产生大量棕色沉淀,静置,上层溶液呈紫红色;.加入MnSO4至紫红色消失,过滤;.浓缩、结晶、分离,得到产品。(1)H2SO4溶解Al2O3的离子方程式是 。(2)将Mn氧化Fe2+的离子方程式补充完整:1Mn+Fe2+1Mn2+Fe3+。(3)已知:生成氢氧化物沉淀的pHAl(OH)3Fe(OH)2Fe(OH)3开始沉淀时3.46.31.5完全沉淀时4.78.32.8注:金属离子的起始浓度为0.1 molL-1根

5、据表中数据解释步骤的目的: 。(4)己知:一定条件下,Mn可与Mn2+反应生成MnO2,向的沉淀中加入浓HCl并加热,能说明沉淀中存在MnO2的现象是 。中加入MnSO4的目的是 。解析:.铝灰中加入过量稀H2SO4,发生反应:Al2O3+3H2SO4Al2(SO4)3+3H2O,FeO+H2SO4FeSO4+H2O,Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O,过滤出不反应的SiO2和含有Al2(SO4)3、FeSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4的混合溶液。.滤液中加入过量KMnO4溶液后,其中FeSO4被氧化生成Fe2(SO4)3,调节溶液pH大于2.8,由(3)中已知信息Fe

6、2(SO4)3完全转化为Fe(OH)3沉淀,Al3+尚未开始沉淀。.加热促进Fe(OH)3沉淀完全后,溶液中存在Al2(SO4)3、H2SO4,剩余KMnO4溶液呈紫红色,由(4)中已知加入MnSO4与KMnO4发生氧化还原反应生成MnO2沉淀。.浓缩、结晶、分离得到Al2(SO4)318H2O。(2)由MnMn2+,首先配Fe2+和Fe3+系数均为5,再由电荷守恒,反应物中补8 mol H+,由H、O原子守恒,生成物补4 mol H2O。(4)利用实验室制Cl2的反应原理,产生黄绿色气体说明存在MnO2。答案:(1)Al2O3+6H+2Al3+3H2O(2)58H+54H2O(3)一方面,过

7、量酸性KMnO4溶液将Fe2+完全氧化为Fe3+,另一方面,Fe3+完全沉淀为Fe(OH)3,Al3+尚不能形成沉淀。(4)产生黄绿色气体除去过量的Mn5.(2013年江苏化学,19,15分)柠檬酸亚铁(FeC6H6O7)是一种易吸收的高效铁制剂,可由绿矾(FeSO47H2O)通过下列反应制备:FeSO4+Na2CO3FeCO3+Na2SO4FeCO3+C6H8O7FeC6H6O7+CO2+H2O 下表列出了相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金属离子浓度为1.0 molL-1计算)。金属离子开始沉淀的pH沉淀完全的pHFe3+1.13.2Al3+3.05.0Fe2+5.88.

8、8(1)制备FeCO3时,选用的加料方式是(填字母),原因是 。a.将FeSO4溶液与Na2CO3 溶液同时加入到反应容器中b.将FeSO4溶液缓慢加入到盛有Na2CO3溶液的反应容器中c.将Na2CO3溶液缓慢加入到盛有FeSO4溶液的反应容器中(2)生成的FeCO3沉淀需经充分洗涤,检验洗涤是否完全的方法是 。(3)将制得的FeCO3加入到足量柠檬酸溶液中,再加入少量铁粉,80 下搅拌反应。铁粉的作用是 。反应结束后,无需过滤,除去过量铁粉的方法是 。(4)最后溶液经浓缩、加入适量无水乙醇、静置、过滤、洗涤、干燥,获得柠檬酸亚铁晶体。分离过程中加入无水乙醇的目的是 。(5)某研究性学习小组

9、欲从硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3 ) 出发,先制备绿矾,再合成柠檬酸亚铁。请结合右图的绿矾溶解度曲线,补充完整由硫铁矿烧渣制备FeSO47H2O晶体的实验步骤(可选用的试剂:铁粉、稀硫酸和NaOH溶液):向一定量烧渣中加入足量的稀硫酸充分反应, ,得到FeSO4 溶液,得到FeSO47H2O 晶体。解析:(1)碳酸钠溶液水解显碱性,结合相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH可知,Fe2+在碱性环境中会生成氢氧化亚铁沉淀,故制备FeCO3时要注意控制溶液的pH,应在硫酸亚铁中加入碳酸钠溶液。(2)FeCO3表面吸附S、Na+等杂质离子,检验洗涤是否完全时,可检验S是否存在。

10、方法是取最后一次的洗涤液12 mL于试管中,向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净。(3)Fe2+易被氧化,加入铁粉的目的是防止Fe2+被氧化。除去剩余的铁粉时,为了不引入杂质,可加入适量柠檬酸与铁粉反应。(4)柠檬酸亚铁在乙醇中的溶解度小,加入无水乙醇,有利于晶体的析出。(5)硫铁矿烧渣与稀硫酸反应,生成硫酸铁和硫酸铝,二氧化硅不溶于稀硫酸,故接下来的操作是:“过滤,向反应液中加入足量的铁粉,充分搅拌后,滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤”或“过滤,向滤液中滴加过量的NaOH溶液,过滤,充分洗涤固体,向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解,再加入足量

11、的铁粉,充分搅拌后,过滤”(滴加稀硫酸酸化,)加热浓缩得到60 饱和溶液,冷却至0 结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥。答案:(1)c避免生成Fe(OH)2沉淀(2)取最后一次的洗涤滤液12 mL于试管中,向其中滴加用盐酸酸化的BaCl2溶液,若无白色沉淀产生,则表明已洗涤干净(3)防止+2价的铁元素被氧化加入适量柠檬酸让铁粉反应完全(4)降低柠檬酸亚铁在水中的溶解量,有利于晶体析出(5)“(过滤,)向反应液中加入足量的铁粉,充分搅拌后,滴加NaOH溶液调节反应液的pH约为5,过滤”或“过滤,向滤液中滴加过量的NaOH溶液,过滤,充分洗涤固体,向固体中加入足量稀硫酸至固体完全溶解,再加入足量的

12、铁粉,充分搅拌后,过滤”(滴加稀硫酸酸化,)加热浓缩得到60 饱和溶液,冷却至0 结晶,过滤,少量冰水洗涤,低温干燥6.(2011年天津理综,7,14分)图中X、Y、Z为单质,其他为化合物,它们之间存在如下转化关系(部分产物已略去)。其中,A俗称磁性氧化铁;E是不溶于水的酸性氧化物,能与氢氟酸反应。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1 mol Al反应转化为X时(所有物质均为固体),放出a kJ热量,写出该反应的热化学方程式: 。(4)写出A和D的稀溶液反应生

13、成G的离子方程式: 。(5)向含4 mol D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。解析:A俗称磁性氧化铁,则A为Fe3O4。A(Fe3O4)与Al在高温条件下发生铝热反应:8Al+3Fe3O49Fe+4Al2O3,则单质X为Fe。X(Fe)与单质Y在点燃条件下生成A(Fe3O4),则Y为O2。E是不溶于水的酸性氧化物,能与氢氟酸反应,E为SiO2,从而推知单质Z为Si。E(SiO2)与NaOH溶液反应生成Na2SiO3和H2O,则M为Na2SiO3。Y(O2)与NO、H2O反应生成D,则D为H

14、NO3。M(Na2SiO3)与D(HNO3)溶液混合,可得H2SiO3(或H4SiO4)胶体,则R为H2SiO3(或H4SiO4)。因D(HNO3)有强氧化性,故与A(Fe3O4)反应生成G为Fe(NO3)3。(5)向HNO3溶液中加入Fe粉,开始时HNO3过量,Fe被氧化成Fe(NO3)3:Fe+4HNO3(稀)Fe(NO3)3+NO+2H2O,当加入1 mol Fe时恰好生成1 mol Fe(NO3)3。再加入铁粉时,发生反应:2Fe(NO3)3+Fe3Fe(NO3)2,当总共加入1.5 mol Fe时,生成1.5 mol Fe(NO3)2,继续加入铁粉后,不再发生反应,n(Fe2+)不变

15、。由此可画出n(Fe2+)随n(Fe)变化的曲线。答案:(1)第二周期第A族离子键、共价键H2SiO3(或H4SiO4)(2)(3)8Al(s)+3Fe3O4(s)9Fe(s)+4Al2O3(s)H=-8a kJ/mol(4)3Fe3O4+28H+N9Fe3+NO+14H2O(5)7.(2010年安徽理综,28,13分)某研究性学习小组在网上收集到如下信息:Fe(NO3)3溶液可以蚀刻银,制作美丽的银饰。他们对蚀刻银的原因进行了如下探究:【实验】 制备银镜,并与Fe(NO3)3溶液反应,发现银镜溶解。(1)下列有关制备银镜过程的说法正确的是。a.边振荡盛有2%的AgNO3溶液的试管,边滴入2%

16、的氨水,至最初的沉淀恰好溶解为止b.将几滴银氨溶液滴入2 mL乙醛中c.制备银镜时,用酒精灯的外焰给试管底部加热d.银氨溶液具有较弱的氧化性e.在银氨溶液配制过程中,溶液的pH增大【提出假设】假设1:Fe3+具有氧化性,能氧化Ag。假设2:Fe(NO3)3溶液显酸性,在此酸性条件下N能氧化Ag。【设计实验方案,验证假设】 (2)甲同学从上述实验的生成物中检验出Fe2+,验证了假设1成立。请写出Fe3+氧化Ag的离子方程式: 。(3)乙同学设计实验验证假设2,请帮他完成下表中内容(提示:N在不同条件下的还原产物较复杂,有时难以观察到气体产生)。实验步骤(不要求写具体操作过程)预期现象和结论若银镜

17、消失,假设2成立。若银镜不消失,假设2不成立。【思考与交流】(4)甲同学验证了假设1成立,若乙同学验证了假设2也成立,则丙同学由此得出结论:Fe(NO3)3溶液中的Fe3+和N都氧化了Ag。你是否同意丙同学的结论,并简述理由: 。解析:(1)制备银镜时,应将几滴乙醛滴入2 mL银氨溶液中,制备银镜时,应用水浴加热,不能直接加热,故b、c都错。(2)生成物中检出Fe2+,说明Fe3+氧化了Ag,其离子方程式为Fe3+AgFe2+Ag+。(3)乙同学设计实验是验证N在酸性条件下能氧化Ag,因此方案设计中要提供N和H+,可以将银镜放到酸性硝酸盐溶液中。答案:(1)ade(2)Fe3+AgFe2+Ag

18、+(3)测定上述实验用的Fe(NO3)3溶液的pH配制相同pH的稀硝酸溶液,将此溶液加入有银镜的试管中(4)不同意,甲同学检验出了Fe2+,可确定Fe3+一定氧化了Ag;乙同学虽然验证了此条件下N能氧化Ag,但在硝酸铁溶液中氧化Ag时,由于没有检验N的还原产物,因此不能确定N是否氧化了Ag(3)、(4)其他合理答案均可考点二 Cu及其化合物的性质1.(2012年四川理综,13,6分)向27.2 g Cu和Cu2O的混合物中加入某浓度的稀硝酸0.5 L,固体物质完全反应,生成NO和Cu(NO3)2。在所得溶液中加入1.0 mol/L的NaOH溶液1.0 L,此时溶液呈中性,金属离子已完全沉淀,沉

19、淀质量为39.2 g。下列有关说法不正确的是()A.Cu与Cu2O的物质的量之比为21B.硝酸的物质的量浓度为2.6 mol/LC.产生的NO在标准状况下的体积为4.48 LD.Cu、Cu2O与硝酸反应后剩余HNO3为0.2 mol解析:根据题意知最后得到的沉淀是Cu(OH)2,其质量是39.2 g,则nCu(OH)2=0.4 mol,n(Cu)=0.4 mol,即原混合物中的n(Cu)等于0.4 mol,设原混合物中的Cu和Cu2O的物质的量分别是x、y,则有x+2y=0.4 mol,64 g/mol x+144 g/mol y =27.2 g,解得x=0.2 mol,y=0.1 mol,物

20、质的量之比等于21,A正确;反应后得到的溶质是NaNO3,则表现酸性的硝酸与氢氧化钠的物质的量相等,即1 mol,0.2 mol Cu和0.1 mol Cu2O被硝酸氧化时共失去(0.4+0.2) mol e-,则有=0.2 mol的硝酸被还原为NO,所以硝酸的总物质的量是1.2 mol,物质的量浓度是2.4 mol/L,B错;产生的NO为0.2 mol,标准状况下体积是4.48 L,C正确;原混合物与硝酸反应生成Cu(NO3)2,n(Cu)=0.4 mol,所以n(N)=0.8 mol,被还原的硝酸是0.2 mol,硝酸的总物质的量是1.2 mol,所以剩余硝酸0.2 mol,D正确。答案:

21、B2.(2011年山东理综,12,4分)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、Al解析:Al对应的氧化物Al2O3是两性氧化物,A错;Cu在空气中会生成铜绿碱式碳酸铜,即Cu2(OH)2CO3,B错;由于AlCl3、FeCl3、CuCl2都属于强酸弱碱盐,加热时发生水解,生成的盐酸易挥发,水解平衡向右移动,进行完全,只能得到氢氧化物,所以均不能用直接加热

22、蒸干的方法,C正确;电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时,依据阳离子在阴极上的放电能力,可知Al3+排在H+后,不能得电子,Fe3+得电子生成Fe2+,Cu2+得电子生成Cu,H+得电子生成H2,D错误。答案:C3.(2013年浙江理综,26,15分)氢能源是一种重要的清洁能源。现有两种可产生H2的化合物甲和乙。将6.00 g甲加热至完全分解,只得到一种短周期元素的金属单质和6.72 L 的H2(已折算成标准状况)。甲与水反应也能放出H2,同时还产生一种白色沉淀物,该白色沉淀可溶于NaOH溶液。化合物乙在催化剂存在下可分解得到H2和另一种单质气体丙,丙在标准状况下的密度为1.25

23、 gL-1。请回答下列问题:(1)甲的化学式是;乙的电子式是。(2)甲与水反应的化学方程式是 。(3)气体丙与金属镁反应的产物是(用化学式表示)。(4)乙在加热条件下与CuO反应可生成Cu和气体丙,写出该反应的化学方程式 。有人提出产物Cu中可能还混有Cu2O,请设计实验方案验证之 。(已知:Cu2O+2H+Cu+Cu2+H2O)(5)甲与乙之间(填“可能”或“不可能”)发生反应产生H2,判断理由是 。解析:(1)6.00 g甲分解得到H2 0.3 mol,根据质量守恒则得到金属单质5.4 g,又化合物甲与水反应放出H2和生成白色沉淀,而白色沉淀可溶于氢氧化钠溶液,所以该白色沉淀为Al(OH)

24、3,则甲中的另一种元素为Al,甲为AlH3,根据反应产物写化学方程式。(2)由丙的密度可求出丙为N2,则化合物乙为NH3。(3)N2与镁在点燃的情况下生成Mg3N2。(4)NH3与CuO在加热的条件下生成Cu、N2和H2O。根据题中所给的信息,Cu2O和酸反应能生成Cu2+(显蓝色),所以选择的试剂只要保证Cu不反应而Cu2O能反应即可,则可以选择稀硫酸或稀盐酸等非氧化性的酸。(5)AlH3中H元素的化合价为-1价,而NH3中H元素的化合价为+1价,根据同种元素不同价态间可发生归中反应,生成中间价态的物质,所以两者可以发生反应。答案:(1)AlH3(2)AlH3+3H2OAl(OH)3+3H2

25、(3)Mg3N2(4)2NH3+3CuO3Cu+N2+3H2O取样后加稀H2SO4,如果溶液变蓝,说明产物中含有Cu2O,反之则无Cu2O(5)可能AlH3中H化合价为-1价,而NH3中H为+1价,因而有可能发生氧化还原反应生成氢气4.(2013年广东理综,32,15分)银铜合金广泛用于航空工业。从切割废料中回收银并制备铜化工产品的工艺如下:注:Al(OH)3和Cu(OH)2开始分解的温度分别为450 和80 (1)电解精炼银时,阴极反应式为 ;滤渣A与稀HNO3反应,产生的气体在空气中迅速变为红棕色,该气体变色的化学方程式为 。(2)固体混合物B的组成为;在生成固体B的过程中,需控制NaOH

26、的加入量,若NaOH过量,则因过量引起的反应的离子方程式为 。(3)完成煅烧过程中一个反应的化学方程式:CuO+Al2O3CuAlO2+。(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0 kg废料中的铜可完全转化为 mol CuAlO2,至少需要1.0 molL-1的Al2(SO4)3溶液 L。(5)CuSO4溶液也可用于制备胆矾,其基本操作是、过滤、洗涤和干燥。解析:(1)电解精炼银时,Ag+在阴极得电子生成银单质,气体迅速变棕红是因为生成的NO气体被空气中的氧气氧化成NO2,2NO+O22NO2。(2)Al2(SO4)3和CuSO4溶液中加入NaOH溶液后得到的固体为Al(OH)3

27、和Cu(OH)2的混合物,但是煮沸后,氢氧化铜在80 即分解,因此固体B应是氢氧化铝和氧化铜的混合物;若加入的NaOH过量会使生成的Al(OH)3溶解。(3)该反应中未确定的产物因为是气体,结合反应物的组成,可推知其应该为O2,然后依据氧化还原反应配平方法进行配平,最终有4CuO+2Al2O34CuAlO2+O2。(4)根据铜守恒可得:n(CuAlO2)= =50 mol,nAl2(SO4)3=n(Al)=n(CuAlO2),则可知需1.0 molL-1的Al2(SO4)3溶液25 L。(5)因是从CuSO4溶液出发来制备胆矾,因此其基本操作只能为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。答案:(

28、1)Ag+e-Ag2NO+O22NO2(2)Al(OH)3和CuOAl(OH)3+OH-Al+2H2O(3)424O2(4)5025(5)蒸发浓缩、冷却结晶5.(2012年天津理综,9,18分)信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“变废为宝”学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、4%Fe及少量Au、Pt等金属的混合物,并设计出如下制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:请回答下列问题:(1)第步Cu与酸反应的离子方程式为 ;得到滤渣1的主要成分为 。(2)第步加H2O2的作用是 ,使用H2O2的优点是 ;调溶液pH的目的是使生成沉淀。(3)用第步所得Cu

29、SO45H2O制备无水CuSO4的方法是 。(4)由滤渣2制取Al2(SO4)318H2O,探究小组设计了三种方案:甲:滤渣2酸浸液Al2(SO4)318H2O乙:滤渣2酸浸液滤液Al2(SO4)318H2O丙:滤渣2滤液溶液Al2(SO4)318H2O上述三种方案中,方案不可行,原因是 ;从原子利用率角度考虑,方案更合理。(5)探究小组用滴定法测定CuSO45H2O(Mr=250)含量。取a g试样配成100 mL溶液,每次取20.00 mL,消除干扰离子后,用c molL-1 EDTA(H2Y2-)标准溶液滴定至终点,平均消耗EDTA溶液b mL。滴定反应如下:Cu2+H2Y2-CuY2-+2H+写出计算CuSO45H2O质量分数的表达式w=;下列操作会导致CuSO45H2O含量的测定结果偏高的是。a.未干燥锥形瓶b.滴定终点时滴定管尖嘴中产生气泡c.未除净可与EDTA反应的干扰离子解析:根据制备路线可知,Cu、Al、Fe、Au、Pt的混合物中加入稀H2SO4、浓硝酸,则可以将Cu、Al、Fe溶解,Au、Pt不溶解,所