202X版高考化学一轮复习专题15铁、铜的制取及应用课件

1、专题15 铁、铜的制取及应用高考化学高考化学 (江苏省专用)A A组组 自主命题自主命题江苏卷题组江苏卷题组五年高考考点一铁、铜单质的性质考点一铁、铜单质的性质1.(2018江苏单科,6,2分)下列有关物质性质的叙述一定不正确的是()A.向FeCl2溶液中滴加NH4SCN 溶液,溶液显红色B.KAl(SO4)212H2O 溶于水可形成Al(OH)3胶体C.NH4Cl 与Ca(OH)2 混合加热可生成NH3D.Cu与FeCl3 溶液反应可生成CuCl2 答案答案A本题考查元素化合物的性质。向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液不显红色,A项错误;KAl(SO4)212H2O溶于水,电离出的

2、Al3+发生水解可形成Al(OH)3胶体,B项正确;实验室常用NH4Cl固体与Ca(OH)2固体混合加热制NH3,C项正确;Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2和FeCl2,D项正确。易错易混易错易混 SCN-与Fe3+可结合形成Fe(SCN)3使溶液显红色,而SCN-与Fe2+不能。2.(2016江苏单科,5,2分)下列指定反应的离子方程式正确的是()A.将铜丝插入稀硝酸中:Cu+4H+2NCu2+2NO2+H2OB.向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉:Fe3+Fe2Fe2+C.向Al2(SO4)3溶液中加入过量氨水:Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3ND.向Na2SiO3溶液

3、中滴加稀盐酸:Na2SiO3+2H+H2SiO3+2Na+ 3O4H答案答案CA项,铜与稀硝酸反应生成NO,故错误;B项,电荷不守恒、得失电子不守恒,故错误;C项,Al(OH)3不溶于氨水,故正确;D项,Na2SiO3能溶于水且完全电离,应拆开,故错误。疑难突破疑难突破 离子方程式的正误判断是历年必考题,牢记常见反应的离子方程式是解此类题的关键。方法总结方法总结 在离子方程式的正误判断中除了注意得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒外,还要注意离子方程式是否符合客观事实、物质的拆分是否合理、是否遗漏部分反应;同时需要关注反应物“过量”或“少量”等因素的变化而导致的离子方程式的差异。3.2017江苏单

4、科,18(1),4分碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。(1)碱式氯化铜有多种制备方法方法1:4550 时,向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2(OH)2Cl23H2O,该反应的化学方程式为 。方法2:先制得CuCl2,再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2,Fe3+对该反应有催化作用,其催化原理如图所示。M的化学式为 。答案答案 (1)4CuCl+O2+8H2O2Cu2(OH)2Cl23H2OFe2+ 解析解析本题以碱式氯化铜为载体考查化学方程式的书写。(1)书写化学方程式时,注意配平并标注反应条件。将Cu氧化为Cu2+的微粒应是Fe3+,所以M是F

5、e3+,则M是Fe2+。审题方法审题方法 在解答时要注意CuCl和Cu2(OH)2Cl23H2O中铜元素的化合价是不同的。4.2012江苏单科,19(1)(2),9分废弃物的综合利用既有利于节约资源,又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下:(1)铜帽溶解时加入H2O2的目的是 (用化学方程式表示)。铜帽溶解完全后,需将溶液中过量的H2O2除去。除去H2O2的简便方法是 。(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO,杂质为铁及其氧化物)的量,实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。实验操作为:准确量取一定体积的含有

6、Cu2+的溶液于带塞锥形瓶中,加适量水稀释,调节溶液pH=34,加入过量的KI,用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中反应的离子方程式如下:2Cu2+4I-2CuI(白色)+I22S2+I22I-+S4滴定选用的指示剂为 ,滴定终点观察到的现象为 。23O26O若滴定前溶液中的H2O2没有除尽,所测定的Cu2+含量将会 (填“偏高”“偏低”或“不变”)。答案答案(1)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O 加热(至沸)(2)淀粉溶液蓝色褪去偏高解析解析(1)稀硫酸不能溶解铜,H2O2有较强的氧化性,在酸性条件下能氧化铜,使铜溶解。(2)残余的H2O2也能把I-氧化成I2,消耗N

7、a2S2O3标准溶液的量增多,导致测定结果偏高。考点二铁、铜化合物的性质考点二铁、铜化合物的性质5.(2011江苏单科,13,4分)下列有关实验原理、方法和结论都正确的是()A.向饱和FeCl3溶液中滴加过量氨水,可制取Fe(OH)3胶体B.取少量溶液X,向其中加入适量新制的氯水,再加几滴KSCN溶液,溶液变红,说明X溶液中一定含有Fe2+C.室温下向苯和少量苯酚的混合溶液中加入适量NaOH溶液,振荡、静置后分液,可除去苯中的少量苯酚D.已知I2+I-,向盛有KI3溶液的试管中加入适量CCl4,振荡静置后CCl4层显紫色,说明KI3在CCl4中的溶解度比在水中的大3I答案答案CA项生成Fe(O

8、H)3沉淀;B项溶液X中若含Fe3+,也会产生题中现象;D项说明I2在CCl4中的溶解度比在水中大。6.(2010江苏单科,6,2分)常温下,下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是()A.pH=1的溶液中:Fe2+、N、S、Na+B.由水电离的c(H+)=110-14 molL-1的溶液中:Ca2+、K+、Cl-、HCC.c(H+)/c(OH-)=1012的溶液中:N、Al3+、N、Cl-D.c(Fe3+)=0.1 molL-1的溶液中:K+、ClO-、S、SCN- 3O24O3O4H3O24O答案答案CA项,酸性溶液中Fe2+可被N氧化;B项,该溶液无论呈强酸性还是呈强碱性,HC都不能大量存

9、在;D项,Fe3+与SCN-不能大量共存。3O3O7.(2014江苏单科,13,4分)在探究新制饱和氯水成分的实验中,下列根据实验现象得出的结论不正确的是()A.氯水的颜色呈浅黄绿色,说明氯水中含有Cl2 B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明氯水中含有Cl-C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有气泡产生,说明氯水中含有H+D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液颜色变成棕黄色,说明氯水中含有HClO答案答案D氯水中含有“三分四离”Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-(少),含Cl2,溶液呈浅黄绿色,A项正确;含Cl-,加入AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀

10、,B项正确;能与NaHCO3反应生成CO2,说明有H+,C项正确;氯水中Cl2可以将Fe2+氧化为Fe3+,D项错误。解题关键解题关键 注意反应现象和结论是否具有逻辑联系。8.2019江苏单科,18(1),4分聚合硫酸铁Fe2(OH)6-2n(SO4)nm广泛用于水的净化。以FeSO47H2O为原料,经溶解、氧化、水解聚合等步骤,可制备聚合硫酸铁。(1)将一定量的FeSO47H2O溶于稀硫酸,在约70 下边搅拌边缓慢加入一定量的H2O2溶液,继续反应一段时间,得到红棕色黏稠液体。 H2O2氧化Fe2+的离子方程式为 ;水解聚合反应会导致溶液的pH 。答案答案(1)2Fe2+H2O2+2H+ 2

11、Fe3+2H2O减小解析解析(1)依氧化还原反应原理可以写出H2O2氧化Fe2+的离子方程式,水解聚合反应消耗了溶液中的OH-,导致溶液中H+浓度增大,所以溶液的pH减小。9.2015江苏单科,18(2)(3),4分软锰矿(主要成分MnO2,杂质金属元素Fe、Al、Mg等)的水悬浊液与烟气中SO2反应可制备MnSO4H2O,反应的化学方程式为:MnO2+SO2MnSO4。(2)已知:KspAl(OH)3=110-33,KspFe(OH)3=310-39,pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀。室温下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其浓度均小于110-6 molL-1),需调节溶液p

12、H范围为 。(3)由下图可以看出,从MnSO4和MgSO4混合溶液中结晶MnSO4H2O晶体,需控制的结晶温度范围为 。 答案答案(2)5.0pHmolL-1=10-9 molL-1,即pH5.0,结合题给信息“pH=7.1时Mn(OH)2开始沉淀”,除去Al3+、Fe3+而不影响Mn2+的pH范围是5.0pH7.1。(3)温度高于60 后,随温度升高,MnSO4H2O溶解度减小,MgSO46H2O溶解度增大,可采取蒸发结晶、趁热过滤的方法从混合液中得到MnSO4H2O晶体。33361 1010解题技巧解题技巧Fe(OH)3、Al(OH)3同属AB3型化合物,且KspFe(OH)3I2C将溴乙

13、烷和NaOH的乙醇溶液混合加热,将产生的气体通入酸性KMnO4溶液酸性KMnO4溶液褪色产生了乙烯D向滴有酚酞的Na2CO3溶液中,逐滴加入BaCl2溶液溶液红色逐渐褪去BaCl2溶液呈酸性答案答案ABA项,胶体具有丁达尔效应,故正确;B项,根据实验操作和现象,可知Fe3+和I-发生氧化还原反应生成Fe2+和I2,故正确;C项,挥发出来的乙醇蒸气也能使酸性KMnO4溶液褪色,不能说明产生了乙烯,故错误;D项,BaCl2溶液呈中性,故错误。易错警示易错警示 能使淀粉溶液变蓝的物质是I2。审题技巧审题技巧 有很明显科学性错误的结论可直接判错,如该题D选项的结论,这样可以节省答题时间。11.2019

14、南京、盐城二模,20(5)(2分)H2O2在Fe2+、Cu2+的存在下生成具有强氧化性的OH(羟基自由基),OH可将有机物氧化降解。(5)SCOD是指溶解性化学需氧量,是衡量水中有机物含量多少的指标。水体中的SCOD越大,说明其有机物含量越高。用Fe2+-H2O2法氧化破解啤酒工业污泥中的微生物,释放出有机物和氮等。测得不同初始pH下污泥经氧化破解后上层清液中的SCOD及总氮浓度如图所示。当二、非选择题(共50分)pH2.5时,总氮浓度、SCOD均降低,其原因可能是 。答案答案(5)Fe2+、Fe3+转化为Fe(OH)3 解析解析(5)由图可知,当pH2.5时,总氮浓度、SCOD均降低,其原因

15、可能是pH增大,Fe2+、Fe3+转化为Fe(OH)3,Fe2+-H2O2法氧化破解啤酒工业污泥中的微生物的催化效率降低。解题关键解题关键 对于陌生的化学用语,要注意从题干中仔细搜寻新化学用语的确切含义,才能准确解答相关问题。如(5)中SCOD,是衡量水中有机物含量多少的指标,用Fe2+-H2O2法氧化破解啤酒工业污泥中的微生物,会释放出有机物和氮等。找到SCOD与pH、总氮浓度的联系,才能解释当pH2.5时,总氮浓度、SCOD均降低的原因。12.2019扬州一模,16(4)(2分)以高钛渣(主要成分为Ti3O5,含少量SiO2、FeO、Fe2O3)为原料制备白色颜料TiO2的一种工艺流程如下

16、:已知:Na2TiO3难溶于碱性溶液;H2TiO3中的杂质Fe2+比Fe3+更易水洗除去。(4)脱色H2TiO3中因存在少量Fe(OH)3而影响TiO2产品的颜色,“脱色”步骤中Ti2(SO4)3的作用是 。答案答案(4)将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,以便除去杂质铁,提高H2TiO3的纯度解析解析(4)根据题给信息可知,“脱色”步骤中加入有还原性的Ti2(SO4)3,是为了将溶液中的Fe3+还原为Fe2+,以便除去杂质铁,提高H2TiO3的纯度,且不引入新的杂质。13.2019南通一模,16(2)(4分)以粉煤灰(主要成分为Al2O3、SiO2,还含少量Fe2O3等)为原料制取氧化铝的部分

17、工艺流程如下:(2)“除铁”生成Fe(OH)3的离子方程式为 ,检验溶液中铁元素已经除尽的方法是 。答案答案(2)Fe3+3HC Fe(OH)3+3CO2静置,取少量上层清液于试管中,滴入KSCN溶液,溶液不变红色3O解析解析粉煤灰的主要成分为Al2O3、SiO2,还含有少量Fe2O3,加浓盐酸Al2O3、Fe2O3转化为离子,SiO2不溶于盐酸,过滤,滤渣为SiO2,滤液中含有Al3+、Fe3+,加入适量碳酸氢铵,Fe3+转化为沉淀从而达到除铁的目的,滤液中氯化铝在氯化氢的氛围中加热结晶得AlCl36H2O晶体,AlCl36H2O晶体煅烧得到Al2O3以及副产物氯化氢。(2)“除铁”生成Fe

18、(OH)3,具体反应是氯化铁与碳酸氢铵发生反应生成氢氧化铁、氯化铵和二氧化碳,反应的离子方程式为Fe3+3HC Fe(OH)3+3CO2;检验溶液中铁元素已经除尽的方法是:静置,取少量上层清液于试管中,滴入KSCN溶液,溶液不变红色。3O知识拓展知识拓展 Fe3+的检验方法有多种,其中用KSCN溶液(或者NH4SCN溶液)来检验的方法最常用,也最灵敏。14.2019无锡期中,16(1)(2)(4分)工业上以碳酸锰矿(主要成分为MnCO3,另含FeO、Fe2O3、CaO等杂质)为主要原料生产锰酸锂(LiMn2O4)的工艺流程如下:(1)为了提高碳酸锰矿浸出的速率,在“酸浸”时可采取的措施有:适当

19、升高温度;搅拌; 等。(2)“除铁”时,加入CaO的目的是 。答案答案(1)增大硫酸的浓度(或将碳酸锰矿研成粉末等)(2)调节溶液的pH,使Fe3+完全转化为Fe(OH)3沉淀而除去解析解析(1)为了提高浸出速率,可以增大硫酸的浓度,也可以将矿石研成粉末以增大接触面积。(2)除铁的原理是:Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+,加入CaO可调节溶液的pH,促进Fe3+水解为Fe(OH)3沉淀而除去。考点分析考点分析 浸取矿石时,为了提高浸出速率,通常采取的措施有将矿石粉碎、搅拌、适当升温、增大浸取液的浓度等。知识拓展知识拓展 混合溶液中除铁的原理:由于Fe3+较易水解,即Fe3+3H2O F

20、e(OH)3+3H+,所以在金属离子的混合溶液中,通常可以加入某些能与H+反应的物质,促使上述水解平衡正向移动,使Fe3+水解为Fe(OH)3沉淀而除去,如Cu2+与Fe3+的混合溶液中可加入氧化铜、氢氧化铜等物质调节溶液的pH,除去Fe3+。15.2019南京、盐城二模,16(1)(3)(5分)以硫铁矿烧渣(主要成分Fe2O3、SiO2,少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)生产安全高效的水处理剂高铁酸钾(K2FeO4)的工艺流程如下:已知:Fe在强碱性溶液中稳定,但在Fe(OH)3催化作用下会发生分解。(1)“酸浸”时加入硫酸的量不宜过多的原因是 。(3)在控制其他条件不变的情况下,探究保

21、持Fe2(SO4)3和NaOH总质量不变,改变其质量比对K2FeO4产率的影响,实验结果如图所示,当质量比大于0.58时K2FeO4的产率下降的原因可能是 。24O 答案答案(1)可以减少“氧化”步骤中NaOH溶液的用量(3)当硫酸铁跟氢氧化钠的质量比增大到一定程度时,过多的Fe3+与NaOH反应生成Fe(OH)3,Fe(OH)3可以加快K2FeO4的分解,从而使K2FeO4的产率下降解析解析(1)Fe在强碱性溶液中稳定,后续的“氧化”等步骤中都需要强碱性的环境,因此“酸浸”时加入硫酸的量不宜过多。(3)保持Fe2(SO4)3和NaOH总质量不变,当其质量比大于0.58时,由于Fe3+增多,就

22、会和NaOH反应生成Fe(OH)3,Fe(OH)3可以加快K2FeO4的分解,从而使K2FeO4的产率下降。24O16.2019徐州、淮安、连云港调研,16(2)(4)(5)(6分)以硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)为原料制备铁黄(FeOOH)的一种工艺流程如下:(2)“还原”过程中的离子方程式为 。(4)“氧化”时,用NaNO2浓溶液代替空气氧化Fe(OH)2浆液,能缩短氧化时间,但缺点是 。(5)焦炭还原硫酸渣炼铁能充分利用铁资源,在1 225 、n(C)/n(O)=1.2时,焙烧时间与金属产率的关系如图所示,时间超过15 min金属产率下降的原因是 。 答案答案(2)Fe+2Fe3+

23、3Fe2+(4)NaNO2被还原为氮氧化物,污染空气(5)还原剂消耗完,空气进入使铁再次被氧化解析解析(2)加入铁粉的目的是将Fe3+还原为Fe2+,故离子方程式为Fe+2Fe3+ 3Fe2+。(4)NaNO2氧化Fe(OH)2时,自身被还原为低价态的氮氧化物,污染空气。(5)随着反应的进行,还原剂焦炭不断减少,当焙烧时间超过15 min后,还原剂消耗完,空气进入使铁再次被氧化。17.2019常州教育学会学业水平监测,16(1)(3)(6分)金属加工前常用盐酸对金属表面氧化物进行清洗,会产生酸洗废水。pH在2左右的某酸性废水含铁元素质量分数约3%,其他金属元素如铜、镍、锌浓度较低,综合利用酸洗

24、废水可制备三氯化铁。制备过程如下:相关金属离子生成氢氧化物沉淀的pH如下表: Fe(OH)3Cu(OH)2Ni(OH)2Zn(OH)2开始沉淀的pH1.54.27.15.4沉淀完全的pH3.76.79.28.0回答下列问题:(1)“中和”时调节pH至 ,有利于后续制备纯度较高的产品。(2)处理酸洗废水中和后的滤渣,使铁元素浸出。按照不同的固液比投入“过滤”后滤渣和工业盐酸进行反应的铁浸出率如图所示,实际生产中固液比选择1.5 1的原因是 。(3)写出“氧化”中发生反应的离子方程式: 。答案答案(1)3.74.2(2)固液比太大,则铁浸出率低;固液比太小,则过稀的FeCl3溶液蒸发浓缩需消耗过多

25、的能量,提高了成本(3)2Fe2+H2O2+2H+ 2Fe3+2H2O解析解析(1)“中和”时需让Fe3+完全沉淀,其他金属元素几乎不沉淀,结合相关金属离子沉淀的pH,可知调节pH为3.74.2。(2)结合题图可知,固液比为2 1时铁的浸出率低,固液比为1 1时铁的浸出率高,但是后续会得到太稀的FeCl3溶液,蒸发浓缩时就会消耗过多的能量,提高了成本。(3)根据流程图可知,“氧化”时发生的是FeCl2与H2O2的反应。解题关键解题关键 第(1)题“中和”时调节pH的判断,要考虑工业流程的最终目的。从题目可知要制备含铁化合物,同时去除杂质。再结合流程步骤可知,“中和”后铁元素存在于滤渣中,故“中

26、和”的目的是使铁元素完全沉淀而杂质金属元素不沉淀。18.(2018南京、盐城、连云港二模,16)(14分)聚合硫酸铁铝、聚合氯化铝是高效水处理剂。以废铁屑、废铝质易拉罐及硫酸为原料,制备聚合硫酸铁铝的工艺流程如下:(1)为提高反应、金属元素的浸出率,可以采取的措施有 。(2)反应中FeSO4转化为Fe2(SO4)3的化学方程式为 。(3)反应的温度应控制在5070 ,原因是 。反应中往往加入硝酸铝,反应转化过程如图甲,转化的离子方程式是 。(4)写出Fe2(SO4)3水解生成Fe2(OH)n(SO4的离子方程式: 。(5)利用图乙所示电解装置可制备净水剂聚合氯化铝。实际生产中,阳极附近因为发生副反应而产生的气体可能有 。32)n答案答案(1)适当增大硫酸浓度(或适当提高反应温度等)(2)4FeSO4+O2+2H2SO42Fe2(SO4