铁及其化合物高考题.docx

第七讲铁、铜及其化合物铁及其化合物1.(2014重庆理综,4,6分)茶叶中铁元素的检验可经以下四个步骤完成,各步骤中选用的实验用品不能都用到的是()A.将茶叶灼烧灰化,选用、和B.用浓硝酸溶解茶叶灰并加蒸馏水稀释,选用、和C.过滤得到滤液,选用、和D.检验滤液中的Fe3+,选用、和2.(2014福建理综,24,15分)铁及其化合物与生产、生活关系密切。(1)右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。该电化腐蚀称为。图中A、B、C、D四个区域,生成铁锈最多的是(填字母)。(2)用废铁皮制取铁红(Fe2O3)的部分流程示意图如下:废铁皮含Fe(NO3)2的溶液步骤若温度过高,将导致硝酸分解。硝酸分解的化学方程式为。步骤中发生反应:4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O 2Fe2O3nH2O+8HNO3,反应产生的HNO3又将废铁皮中的铁转化为Fe(NO3)2,该反应的化学方程式为 。上述生产流程中,能体现“绿色化学”思想的是(任写一项)。(3)已知t 时,反应FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g)的平衡常数K=0.25。t 时,反应达到平衡时n(CO)n(CO2)=。若在1 L密闭容器中加入0.02 mol FeO(s),并通入x mol CO,t 时反应达到平衡。此时FeO(s)转化率为50%,则x=。3.(2013天津理综,9,18分)FeCl3在现代工业生产中应用广泛。某化学研究性学习小组模拟工业流程制备无水FeCl3,再用副产品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。.经查阅资料得知:无水FeCl3在空气中易潮解,加热易升华。他们设计了制备无水FeCl3的实验方案,装置示意图(加热及夹持装置略去)及操作步骤如下:检验装置的气密性;通入干燥的Cl2,赶尽装置中的空气;用酒精灯在铁屑下方加热至反应完成;体系冷却后,停止通入Cl2,并用干燥的N2赶尽Cl2,将收集器密封。请回答下列问题:(1)装置A中反应的化学方程式为。(2)第步加热后,生成的烟状FeCl3大部分进入收集器,少量沉积在反应管A右端。要使沉积的FeCl3进入收集器,第步操作是。(3)操作步骤中,为防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步骤序号)。(4)装置B中冷水浴的作用为;装置C的名称为;装置D中FeCl2全部反应后,因失去吸收Cl2的作用而失效,写出检验FeCl2是否失效的试剂:。(5)在虚线框中画出尾气吸收装置E并注明试剂。.该组同学用装置D中的副产品FeCl3溶液吸收H2S,得到单质硫;过滤后,再以石墨为电极,在一定条件下电解滤液。(6)FeCl3与H2S反应的离子方程式为。(7)电解池中H+在阴极放电产生H2,阳极的电极反应式为。(8)综合分析实验的两个反应,可知该实验有两个显著优点:H2S的原子利用率为100%;。4.(2012课标,26,14分)铁是应用最广泛的金属,铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。(1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式,可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g的FeClx样品,溶解后先进行阳离子交换预处理,再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱,使Cl-和OH-发生交换。交换完成后,流出溶液的OH-用0.40 molL-1的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中x值:(列出计算过程);(2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品,采用上述方法测得n(Fe)n(Cl)=12.1,则该样品中FeCl3的物质的量分数为。在实验室中,FeCl2可用铁粉和反应制备,FeCl3可用铁粉和反应制备; (3)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质,该反应的离子方程式为;(4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4,其反应的离子方程式为。与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式,该电池总反应的离子方程式为。5.(2012四川理综,26,13分)下列框图中的字母分别代表一种常见的物质或其溶液,相互之间的转化关系如下图所示(部分产物及反应条件已略去)。已知A、B为气态单质,F是地壳中含量最多的金属元素的单质;E、H、I为氧化物,E为黑色固体,I为红棕色气体;M为红褐色沉淀。请回答下列问题:(1)B中所含元素位于周期表中第周期,族。(2)A在B中燃烧的现象是。(3)D+E B的反应中,被氧化与被还原的物质的物质的量之比是。(4)G+J M的离子方程式是。(5)Y受热分解的化学方程式是。铜及其化合物1.(2014课标,9,6分)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2.(2013重庆理综,8,14分)合金是建造航空母舰的主体材料。(1)航母升降机可由铝合金制造。铝元素在周期表中的位置为。工业炼铝的原料由铝土矿提取而得,提取过程中通入的气体为。Al-Mg合金焊接前用NaOH溶液处理Al2O3膜,其化学方程式为。焊接过程中使用的保护气为(填化学式)。(2)航母舰体材料为合金钢。舰体在海水中发生的电化学腐蚀主要为。航母用钢可由低硅生铁冶炼而成,则在炼铁过程中为降低硅含量需加入的物质为。(3)航母螺旋桨主要用铜合金制造。80.0 g Cu-Al合金用酸完全溶解后,加入过量氨水,过滤得白色沉淀39.0 g,则合金中Cu的质量分数为。为分析某铜合金的成分,用酸将其完全溶解后,用NaOH溶液调节pH,当pH=3.4时开始出现沉淀。分别在pH为7.0、8.0时过滤沉淀。结合下图信息推断该合金中除铜外一定含有。3.(2013山东理综,28,12分)金属冶炼与处理常涉及氧化还原反应。(1)由下列物质冶炼相应金属时采用电解法的是。a.Fe2O3b.NaClc.Cu2Sd.Al2O3(2)辉铜矿(Cu2S)可发生反应:2Cu2S+2H2SO4+5O2 4CuSO4+2H2O,该反应的还原剂是。当1 mol O2发生反应时,还原剂所失电子的物质的量为mol。向CuSO4溶液中加入镁条时有气体生成,该气体是。(3)右图为电解精炼银的示意图,(填“a”或“b”)极为含有杂质的粗银,若b极有少量红棕色气体产生,则生成该气体的电极反应式为。 (4)为处理银器表面的黑斑(Ag2S),将银器浸于铝质容器里的食盐水中并与铝接触,Ag2S转化为Ag,食盐水的作用是。4.(2012课标,36,15分)化学选修2化学与技术由黄铜矿(主要成分是CuFeS2)炼制精铜的工艺流程示意图如下:铜矿石铜精矿砂冰铜粗铜电解铜(1)在反射炉中,把铜精矿砂和石英砂混合加热到1 000 左右,黄铜矿与空气反应生成Cu和Fe的低价硫化物,且部分Fe的硫化物转变为低价氧化物。该过程中两个主要反应的化学方程式分别是、,反射炉内生成炉渣的主要成分是;(2)冰铜(Cu2S和FeS互相熔合而成)含Cu量为20%50%。转炉中,将冰铜加熔剂(石英砂)在1 200 左右吹入空气进行吹炼。冰铜中的Cu2S被氧化为Cu2O,生成的Cu2O与Cu2S反应,生成含Cu量约为98.5%的粗铜,该过程发生反应的化学方程式分别是、;(3)粗铜的电解精炼如右图所示。在粗铜的电解过程中,粗铜板应是图中电极(填图中的字母);在电极d上发生的电极反应式为;若粗铜中还含有Au、Ag、Fe,它们在电解槽中的存在形式和位置为。题组一铁及其化合物1.BA项,灼烧茶叶需用仪器有坩埚、泥三角、酒精灯等,A项正确;B项,溶解茶叶灰的过程中会用到烧杯、玻璃棒等仪器,容量瓶是配制一定体积、一定物质的量浓度溶液时的主要仪器,B项错误;C项,过滤需用仪器有漏斗、烧杯、玻璃棒等,C项正确;D项,检验Fe3+可用KSCN溶液,仪器为胶头滴管和试管,D项正确。2.答案(1)吸氧腐蚀B(2)4HNO3 4NO2+O2+2H2O4Fe+10HNO3 4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O氮氧化物排放少(或其他合理答案)(3)410.05解析(2)硝酸在受热或光照条件下均易分解,化学方程式为:4HNO3 4NO2+O2+2H2O。由题意可知HNO3又将铁氧化为Fe(NO3)2,由框图中分离的产物可知HNO3被还原为NH4NO3,故化学方程式为:4Fe+10HNO3 4Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O。可从两方面考虑:一是HNO3被还原为NH4NO3,没有生成氮氧化物,减少了对环境的污染;二是产物的利用,如NH4NO3可作氮肥,提高了原子利用率。(3)该反应的平衡常数表达式为K=c(CO2)c(CO),在同样条件下,c(CO2)c(CO)=n(CO2)n(CO),所以平衡状态时n(CO)n(CO2)=c(CO)c(CO2)=1K=10.25=41。可列出“三段式”:FeO(s)+CO(g)Fe(s)+CO2(g)起始量:0.02 molx mol00变化量:0.02 mol50% 0.01 mol 0.01 mol0.01 mol平衡量:0.01 mol(x-0.01) mol0.01 mol0.01 molK=c(CO2)c(CO)=0.01x-0.01=0.25,得x=0.05。3.答案(1)2Fe+3Cl2 2FeCl3(2)在沉积的FeCl3固体下方加热(3)(4)冷却,使FeCl3沉积,便于收集产品干燥管K3Fe(CN)6溶液(5)(6)2Fe3+H2S 2Fe2+S+2H+(7)Fe2+-e- Fe3+(8)FeCl3得到循环利用解析(4)检验D中FeCl2是否失效可以用K3Fe(CN)6溶液,取D中溶液加K3Fe(CN)6溶液,有蓝色沉淀生成说明没有失效。(7)电解滤液时,阳极发生的反应为2Cl-2e- Cl2、2Fe2+Cl2 2Fe3+2Cl-,故可以理解为Fe2+-e- Fe3+,电解总反应可以写成:2Fe2+2H+ 2Fe3+H2。4.答案(1)n(Cl)=0.025 0 L0.40 molL-1=0.010 mol0.54 g-0.010 mol35.5 gmol-1=0.19 gn(Fe)=0.19 g/56 gmol-1=0.003 4 moln(Fe)n(Cl)=0.003 40.01013,x=3(2)0.10盐酸氯气(3)2Fe3+2I- 2Fe2+I2(或2Fe3+3I- 2Fe2+I3-)(4)2Fe(OH)3+3ClO-+4OH- 2FeO42-+5H2O+3Cl-FeO42-+3e-+4H2O Fe(OH)3+5OH-2FeO42-+8H2O+3Zn 2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-注:Fe(OH)3、Zn(OH)2写成氧化物等其他形式且正确也可给分解析(1)依题意:n(Cl-)=n(OH-)=0.40 molL-125.010-3 L=1.010-2 mol,n(Fe)n(Cl)=1x=0.54 g-1.010-2mol35.5 gmol-156 gmol-1(1.010-2 mol)13,x=3。(2)设FeCl3的物质的量分数为x,由题意得3x+2(1-x)=2.1,x=0.10。据Fe+2HCl FeCl2+H2、Fe+2FeCl3 3FeCl2、2Fe+3Cl2 2FeCl3可知,FeCl2可用铁粉与FeCl3或盐酸反应制备,FeCl3可用铁粉与Cl2反应制备。(3)生成的棕色物质为I2,故可写出该反应的离子方程式:2Fe3+2I- 2Fe2+I2。(4)解答此问要紧扣题给信息,注意离子方程式中的电荷守恒及氧化还原反应中的得失电子守恒。5.答案(1)三A(各1分,共2分)(2)产生苍白色火焰(2分)(3)21(3分)(4)3AlO2-+Fe3+6H2O 3Al(OH)3+Fe(OH)3(3分)(5)4Fe(NO3)3 2Fe2O3+12NO2+3O2(3分)解析根据题中信息可推出X为NaCl(或KCl),Y为Fe(NO3)3,A为H2,B为Cl2,C为NaOH(或KOH),D为HCl,E为MnO2,F为Al,G为NaAlO2(或KAlO2),H为Fe2O3,I为NO2,J为FeCl3,M为Fe(OH)3,N为HNO3。(3)反应时不是全部HCl均参与氧化还原反应,根据得失电子守恒可得出被氧化与被还原的物质的物质的量之比为21。题组二铜及其化合物1.BA项,CuO被H2还原为Cu,固体质量减轻;B项,2Na2O2+2CO2 2Na2CO3+O2,Na2O2变为Na2CO3,固体质量增加;C项,铝热反应前后固体总质量保持不变;D项,1 mol Zn置换出1 mol Cu,固体质量减轻,不符合题意。2.答案(1)第三周期第A族CO2Al2O3+2NaOH 2NaAlO2+H2OAr(其他合理答案均可得分)(2)吸氧腐蚀CaCO3或CaO(3)83.1%Al、Ni解析(1)工业炼铝需将铝土矿与强碱溶液反应转化成偏铝酸盐,然后在偏铝酸盐溶液中通入过量的CO2,发生反应AlO2-+CO2+2H2O Al(OH)3+HCO3-,故提取过程中需通入CO2气体。保护气需性质稳定,高温条件下不与Al-Mg合金反应,N2在高温条件下可与Mg反应,可用氩气作保护气。(2)海水接近中性,金属在其中以吸氧腐蚀为主。铁矿石中硅元素多以SiO2形式存在,加入CaCO3或CaO,SiO2可与之反应生成CaSiO3从而降低生铁中硅的含量。(3)白色沉淀为Al(OH)3,39.0 g Al(OH)3中铝元素为0.5 mol,合金中铝的质量为0.5 mol27 gmol-1=13.5 g,则铜的质量为66.5 g,质量分数为83.1%。pH=3.4时开始出现沉淀,利用图给信息可知溶液中无Fe3+,一定有Al3+,则合金中一定有Al;由题意可知pH在7.08.0之间一定有沉淀生成,由图给信息可知溶液中一定有Ni2+,则合金中一定有Ni。3.答案(1)b、d(2)Cu2S4H2(3)a2H+NO3-+e- NO2+H2O(4)做电解质溶液(或导电)解析(1)活泼金属的冶炼常采用电解法,故选b、d。