（五年高考）高考化学 专题十三 铁、铜及其化合物（全国通用）.doc

专题十三 铁、铜及其化合物考点一铁及其化合物1(2015浙江理综，13，6分)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(feso47h2o)，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2c.从溶液2得到feso47h2o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feso47h2o解析根据题意，分析得出以下流程：a项，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂x选用铁粉，正确；b项，由于sio2不溶于硫酸，则固体1中一定含有sio2，为了使溶液中的al3转化成al（oh）3沉淀，故用naoh溶液控制ph，得固体2为al（oh）3，正确；c项，由于fe2易被氧化、feso47h2o易分解，故在从feso4溶液中得到feso47h2o产品过程中，须控制条件防止其氧化和分解，正确； d项，若在溶液1fe2（so4）3和al2（so4）3溶液中直接加naoh至过量，得到的为fe（oh）3，用硫酸溶解得到fe2（so4）3溶液，故经结晶不能得到feso47h2o，错误。答案d2.（2014北京理综，7，6分）下列金属中，表面自然形成的氧化层能保护内层金属不被空气氧化的是（）a.k b.na c.fe d.al解析金属铝的表面可形成致密的氧化膜，保护内层金属不被空气氧化，故d符合题意。答案d3.（2014安徽理综，8，6分）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：fe32i=fe2i2c.和ba（oh）2溶液反应的离子方程式：fe3soba23oh=fe（oh）3baso4d.1 l 0.1 moll1该溶液和足量的zn充分反应，生成11.2 g fe解析fe3与会形成络合物，不能大量共存，a项错误；b项，得、失电子不守恒，应为：2fe32i=2fe2i2，b项错误；c项参加反应的离子计量关系不匹配，应为2fe33so3ba26oh=2fe（oh）33baso4，c项错误；因为zn过量，最终fe3全部生成fe单质，由原子守恒可知：0.1 moll11 l20.2 mol的fe3与足量的zn反应可得到0.2 mol fe，即11.2 g，所以d项正确。答案d4.（2015海南化学，17，11分）工业上，向500600 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。解析（1）根据装置示意图，制取无水氯化铁的实验中，装置a为制取氯气的实验装置，发生反应为二氧化锰与浓盐酸反应生成氯化锰、氯气和水；装置b的作用是除去混杂在氯气中的水蒸气，故b中加入的试剂为浓硫酸。（2）根据题给信息，在制取无水氯化亚铁实验中，装置a是用于制取hcl气体；经浓h2so4干燥后，在硬质玻璃管中发生反应fe2hcl=fecl2h2，则尾气的成分是氯化氢和氢气；若仍用d装置进行尾气处理，则因氯化氢极易溶于水，故会产生倒吸，且氢气与naoh溶液不反应，可燃性气体氢气也不能被吸收。（3）检验氯化铁溶液常用的试剂是kscn溶液；欲制得纯净的氯化亚铁，应防止装置中氧气的干扰，在实验过程中先点燃a处的酒精灯，利用产生的氯化氢气体排出装置中的空气，再点燃c处的酒精灯。答案（1）mno24hcl（浓）mncl2cl22h2o浓硫酸（2）hclhcl和h2发生倒吸可燃性气体h2不能被吸收（3）kscn溶液点燃a处的酒精灯点燃c处的酒精灯5.（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。若酸性fecl2废液中c（fe2）2.0102 moll1，c（fe3）1.0103 moll1，c（cl）5.3102 moll1，则该溶液的ph约为。完成naclo3氧化fecl2的离子方程式：clofe2=clfe3（3）fecl3在溶液中分三步水解：fe3h2ofe（oh）2hk1fe（oh）2h2ofe（oh）hk2fe（oh）h2ofe（oh）3hk3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：xfe3yh2ofex（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nh4cl d.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（mgl1）表示的最佳范围约为mgl1。解析（1）fe3水解生成的fe（oh）3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质，所以可起到净水的作用；fe3会与fe反应生成fe2从而腐蚀钢铁设备，离子方程式是2fe3fe=3fe2。（2）根据电荷守恒，c（fe3）3c（fe2）2c（h）c（cl），溶液中氢离子的浓度是c（h）c（cl）c（fe2）2c（fe3）35.3102 moll12.0102 moll121.0103 moll131.0102 moll1，所以ph2；根据化合价升降法配平clo、fe2、cl、fe3的化学计量数分别为1、6、1、6，再利用电荷守恒及元素守恒得出反应物中有6h，产物中有3h2o。（3）fe3分三步水解，水解程度越来越小，所以对应的平衡常数也越来越小，有k1k2k3；生成聚合氯化铁的离子方程式为：xfe3yh2ofex（oh）yh，由于水解是吸热的，降温则水解平衡逆向移动；加水稀释，水解平衡正向移动；nh4cl溶液呈酸性，加入nh4cl，h浓度增大，平衡逆向移动；加入碳酸氢钠，消耗氢离子，所以氢离子浓度降低，平衡正向移动，故可采用的方法是bd。从反应的离子方程式可知，氢离子的浓度影响聚合氯化铁的生成，所以关键条件是调节溶液的ph。（4）由图像可知，聚合氯化铁的浓度在1820 mgl1时，去除污水中浑浊物及还原性物质的效率最高。答案（1）fe3水解生成的fe（oh）3胶体粒子能吸附水中的悬浮杂质2fe3fe=3fe2（2）2166h163h2o（3）k1k2k3bd调节溶液的ph（4）18206.（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：fes27fe2（so4）38h2o=15feso48h2so4，不考虑其它反应。请回答下列问题：（1）第步h2so4与fe2o3反应的离子方程式是_。（2）检验第步中fe3是否完全还原，应选择（填字母编号）。a.kmno4溶液b.k3fe（cn）6溶液c.kscn溶液（3）第步加feco3调溶液ph到5.8左右，然后在第步通入空气使溶液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 ，101 kpa时：4fe（s）3o2（g）=2fe2o3（s）h1 648 kj/molc（s）o2（g）=co2（g）h393 kj/mol2fe（s）2c（s）3o2（g）=2feco3（s）h1 480 kj/molfeco3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4lifes2=fe2li2s，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a kg质量分数为b%的硫酸加入到c kg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，第步应加入feco3kg。解析第步，硫铁矿烧渣的主要成分fe2o3与h2so4反应生成fe2（so4）3，过滤除去不溶性杂质；第步，在滤液中加入活性硫铁矿fes2，由题意可知fe2（so4）3被还原为feso4，同时生成h2so4，过滤除去过量的活性硫铁矿；第步，在滤液中加入的feco3与h2so4反应生成feso4，过滤除去过量的feco3；第步，向滤液中通入空气，部分fe2被氧化为fe3，fe3水解产生h，使溶液的ph由5.8降到5.2，同时，除去铝、硅杂质，最后浓缩结晶得到feso4晶体。（1）第步h2so4与fe2o3反应的离子方程式是fe2o36h=2fe33h2o。（2）检验fe3应选用kscn溶液，fe3遇kscn溶液显血红色。（3）通入空气时，空气中的氧气将部分fe2氧化为fe3，fe3水解能力强，产生的h使溶液的ph降低。（4）对三个已知的化学方程式由上到下依次标记为、，对照反应4feco3（s）o2（g）2fe2o3（s）4co2（g），根据盖斯定律，由42可得所求的热化学方程式，其反应热h1 648 kj/mol 4（393 kj/mol）2（1 480 kj/mol）260 kj/mol。（5）根据正极发生还原反应，由电池放电时的总反应方程式，可得正极的电极反应式为fes24li4e=fe2li2s或fes24e=fe2s2。（6）设浸取烧渣中的fe2o3所消耗的h2so4的物质的量为x，有则，解得：x9c mol由此可知：第步生成的fe2（so4）3的物质的量为3c mol剩余h2so4的物质的量为9c mol（9c） mol由第步反应的化学方程式可求得生成的h2so4的物质的量：则第步参加反应的h2so4的物质的量为（9c） mol3c mol mol由feco3h2so4=feso4h2oco2可得：第步应加入的feco3的质量为：m（feco3）n（feco3）m（feco3） mol116 g/mol103 g/kg（）kg（0.011 8ab0.646c）kg。答案（1）fe2o36h=2fe33h2o（2）c（3）fe2被氧化为fe3，fe3水解产生h（4）4feco3（s）o2（g）=2fe2o3（s）4co2（g）h260 kj/mol（5）fes24li4e=fe2li2s或fes24e=fe2s2（6）0.011 8ab0.646c或7.（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10.80 g x在惰性气流中加热至完全分解，得到6.40 g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_。解析（1）分析框图，“逆推法”得，白色沉淀2为fe（oh）2，溶液3为fecl2，固体2为feo；由无机矿物盐x与盐酸反应以及x受热分解均可得气体甲，再结合溶液1到白色沉淀1又到溶液2的转化关系可知：x为co2，故白色沉淀1为caco3，所以固体1是feo和cao的混合物，x应是caco3和feco3组成的矿物盐。综合分析，矿物盐中元素应为ca、fe、c、o四种。n（co2）mol0.1 mol，设caco3、feco3为x mol、y mol，列方程组解得xy0.05可以判定，该矿物盐化学式为caco3feco3或写为cafe（co3）2。（3）fe（oh）2具有还原性，易被空气中o2氧化为红褐色fe（oh）3。（4）根据要求：固体1中的feo具有还原性，它可与co2发生氧化还原反应，生成fe2o3和co。（其他合理答案也对）答案（1）（2）cafe（co3）2cafe（co3）2caofeo2co2（3）4fe（oh）22h2oo2=4fe（oh）3（4）2feoco2fe2o3co检测fe2o3：将固体用稀盐酸溶解，加入kscn溶液若显红色，表明产物中有fe（）检测co：将气体通过灼热cuo，黑色固体变为红色8.（2014江苏化学，21b，12分）磷酸铁（fepo42h2o，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： cr2o6fe214h=2cr36fe37h2o 在向滴定管注入k2cr2o7标准溶液前，滴定管需要检漏、和。 若滴定x ml滤液中的fe2，消耗a moll1 k2cr2o7标准溶液b ml，则滤液中c（fe2）moll1。 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ph7答案（1）加快铁与稀硫酸反应速率（2）用蒸馏水洗净用k2cr2o7标准溶液润洗23次ab（3）fe（oh）3（或氢氧化铁）考点二铜及其化合物1.（2015福建理综，9，6分）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可能是三氧化硫解析a项，若x是cu，y是cl2，cu在cl2中燃烧生成cucl2，电解cucl2溶液生成cu和cl2，符合图中转化关系，正确；b项，若x是cl2，y是h2，h2在cl2燃烧生成hcl，hcl溶于水生成盐酸，电解盐酸则生成h2和cl2，也符合图中转化关系，错误；c项，若z是氯化钠，则x、y分别是na和cl2中的一种；电解氯化钠水溶液生成的是h2、cl2、naoh，不符合图中转化关系，错误；d项，若z是so3，而x、y 可能是o2和so2中的一种，so3溶于水生成硫酸，电解硫酸溶液实质是电解水，产生h2和o2，不符合图中转化关系，错误。答案a2.（2014课标全国卷，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溶液解析a项，cuo被h2还原为cu，固体质量减轻；b项，2na2o22co2=2na2co3o2，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。答案b3.（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）反应是将cu转化为cu（nh3），反应中h2o2的作用是。写出操作的名称：。（2）反应是铜氨溶液中的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）反应是有机溶液中的cur2与稀硫酸反应生成cuso4和。若操作使用右图装置，图中存在的错误是。（4）操作以石墨作电极电解cuso4溶液。阴极析出铜，阳极产物是。操作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在反应中的主要作用是。解析（1）废电路板中含有cu 单质，加入h2o2 的目的是将cu 氧化为cu2；将溶液和固体分离的方法是过滤，所以操作是过滤。（2）由流程图知，铜氨溶液中的cu（nh3）与有机物rh反应后得到cur2和nh3、nh4cl，所以该反应的离子方程式为：cu（nh3）2rh=2nh2nh3cur2；操作是萃取分液，所以用到的主要仪器是分液漏斗；通过操作，可以富集铜元素，同时使铜元素与水溶液中其他物质分离，故选a、b。（3）cur2中r为1价，再结合流程图可知反应是有机溶液中的cur2与稀硫酸发生反应生成cuso4和rh；操作是分液，图中出现的错误主要有分液漏斗颈尖嘴一侧未紧靠烧杯内壁及所加液体过多。（4）以石墨作电极电解cuso4溶液，阳极电极反应式为2h2o4e=4ho2，故阳极产物为o2、h2so4；操作由硫酸铜溶液制胆矾的主要步骤为加热浓缩、冷却结晶、过滤。（5）操作得到的h2so4 可以利用到反应中，所以第三处循环的试剂为h2so4；nh4cl水解溶液呈酸性，可以中和溶液中的oh，防止由于溶液中的c（oh）过高，生成cu（oh）2沉淀。答案（1）作氧化剂过滤（2）cu（nh3）2rh=2nh2nh3cur2分液漏斗ab（3）rh分液漏斗下端尖嘴未紧靠烧杯内壁、液体过多（4）o2、h2so4加热浓缩、冷却结晶、过滤（5）h2so4防止由于溶液中的c（oh）过高，生成cu（oh）2沉淀4.（2013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，该气体变色的化学反应方程式为_。（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：cuoal2o3cualo2。（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 moll1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）根据电解精炼金属的原理，精炼银时，粗银为阳极，纯银为阴极，电解质溶液为agno3溶液，阴极反应为age=ag，根据工艺流程可以看出，滤渣中含有ag，与稀硝酸反应生成no，no与空气中的氧气反应生成红棕色no2，反应的化学方程式为2noo2=2no2；（2）向硫酸铜溶液中加入硫酸铝和稀氢氧化钠溶液，生成al（oh）3和cu（oh）2，由于cu（oh）2沉淀在煮沸过程中