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1、考點12 鐵、銅元素單質(zhì)及其重要化合物 一、選擇題 1.(2012·山東高考·12)下列由相關(guān)實驗現(xiàn)象所推出的結(jié)論正確的是　(　　) A.Cl2、SO2均能使品紅溶液褪色,說明二者均有氧化性 B.向溶液中滴加酸化的Ba(NO3)2溶液出現(xiàn)白色沉淀,說明該溶液中一定有S C.Fe與稀HNO3、稀H2SO4反應(yīng)均有氣泡產(chǎn)生,說明Fe與兩種酸均發(fā)生置換反應(yīng) D.分別充滿HCl、NH3的燒瓶倒置于水中后液面均迅速上升,說明二者易溶于水 【解題指南】解答本題時應(yīng)明確氯氣和二氧化硫褪色的原理的不同點,S的檢驗方法及注意事項。 【解析】選D。A項,二者漂白的原理不同,前者屬于氧化型,

2、后者屬于化合型,因此不能說明SO2具有氧化性,A錯;B項,溶液中也可能含有S,B錯;C項,鐵與硝酸發(fā)生的不是置換反應(yīng),C錯誤。 2.(2012·江蘇高考·5)下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與應(yīng)用不相對應(yīng)的是　(　　) A.明礬能水解生成Al(OH)3膠體,可用作凈水劑 B.FeCl3溶液能與Cu 反應(yīng),可用于蝕刻印刷電路 C.SO2具有氧化性,可用于漂白紙漿 D.Zn具有還原性和導(dǎo)電性,可用作鋅錳干電池的負極材料 【解題指南】解答本題時應(yīng)牢記典型物質(zhì)的性質(zhì)和應(yīng)用,搞清其中有關(guān)的化學(xué)原理。 【解析】選C。A項,明礬水解生成的氫氧化鋁膠體有吸附性,可作凈水劑,A項正確;B項,三氯化鐵溶液可以與銅

3、反應(yīng),三氯化鐵溶液用于蝕刻電路,B項正確;C項,二氧化硫的漂白是利用二氧化硫的漂白性,而不是氧化性,C項錯誤;D項,電池的電極應(yīng)能導(dǎo)電,負極上發(fā)生氧化反應(yīng),D項正確。 3.(2012·江蘇高考·7)下列物質(zhì)的轉(zhuǎn)化在給定條件下能實現(xiàn)的是　(　　) 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意掌握中學(xué)化學(xué)常見物質(zhì)的相互轉(zhuǎn)化及相關(guān)方程式。 【解析】選A。 對于①:第一步轉(zhuǎn)化Al2O3+2NaOH2NaAlO2+H2O, 第二步轉(zhuǎn)化2NaAlO2+CO2+3H2O2Al(OH)3↓+Na2CO3 或NaAlO2+CO2+2H2OAl(OH)3↓+NaHCO3; 對于②:第一步轉(zhuǎn)化不能一步實現(xiàn),第二步

4、轉(zhuǎn)化SO3+H2OH2SO4; 對于③:第一步轉(zhuǎn)化NaCl+CO2+NH3+H2ONaHCO3↓+NH4Cl, 第二步轉(zhuǎn)化 2NaHCO3Na2CO3+H2O+CO2↑ 對于④:第一步轉(zhuǎn)化Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O, 第二步轉(zhuǎn)化,FeCl3水解,得不到無水FeCl3; 對于⑤:第一步轉(zhuǎn)化Ca(OH)2+ MgCl2Mg(OH)2↓+CaCl2, 第二步轉(zhuǎn)化Mg(OH)2MgO+H2O;所以選A。 4.(2012·天津高考·2)下列單質(zhì)或化合物性質(zhì)的描述正確的是　(　　) A.NaHSO4水溶液顯中性 B.SiO2與酸、堿均不反應(yīng)

5、 C.NO2溶于水時發(fā)生氧化還原反應(yīng) D.Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl2和FeCl3 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意物質(zhì)的特殊性質(zhì),如硫酸氫鈉屬于鹽但溶液呈酸性,二氧化硅和一般物質(zhì)不反應(yīng)但和氫氧化鈉反應(yīng),鐵和氯氣反應(yīng)生成氯化鐵。 【解析】選C。 選項 具體分析 結(jié)論 A 硫酸氫鈉溶于水電離出鈉離子、氫離子和硫酸根離子,使溶液呈酸性 錯誤 B 二氧化硅能和氫氧化鈉反應(yīng) 錯誤 C 二氧化氮和水反應(yīng)生成硝酸和一氧化氮,化合價由+4價變?yōu)?5價和+2價,是氧化還原反應(yīng) 正確 D 鐵和氯氣反應(yīng)只生成氯化鐵 錯誤 5.(2012·廣東高考·12)下列陳述Ⅰ、Ⅱ正

6、確并且有因果關(guān)系的是(　　) 選項 陳述Ⅰ 陳述Ⅱ A SO2有漂白性 SO2可使溴水褪色 B SiO2有導(dǎo)電性 SiO2可用于制備光導(dǎo)纖維 C 濃硫酸有強氧化性 濃硫酸可用于干燥H2和CO D Fe3+有氧化性 FeCl3溶液可用于回收廢舊電路板中的銅 【解題指南】解答本題時應(yīng)從常見物質(zhì)的性質(zhì)考慮。 【解析】選D。 選項 具體分析 結(jié)論 A 陳述Ⅱ表現(xiàn)了SO2的還原性,而陳述Ⅰ表現(xiàn)為漂白性 沒有因果關(guān)系 B 二氧化硅不導(dǎo)電 不正確 C 陳述Ⅱ表現(xiàn)出濃硫酸的吸水性 沒有因果關(guān)系 D 陳述Ⅱ中Fe3+氧化單質(zhì)銅從而回收銅 屬于因果關(guān)

7、系 二、非選擇題 6.(2012·山東高考·28)工業(yè)上由黃銅礦(主要成分為CuFeS2)冶煉銅的主要流程如下: (1)氣體A中的大氣污染物可選用下列試劑中的　　　　吸收。 a.濃硫酸　　　　　　　　b.稀硝酸 c.NaOH溶液 d.氨水 (2)用稀硫酸浸泡熔渣B,取少量所得溶液,滴加KSCN溶液后呈紅色,說明溶液中存在　　　　(填離子符號),檢驗溶液中還存在Fe2+的方法是? (注明試劑、現(xiàn)象)。 (3)由泡銅冶煉

8、粗銅的化學(xué)反應(yīng)方程式為? 。 (4)以CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液進行粗銅(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等雜質(zhì))的電解精煉,下列說法正確的是　　　　。 a.電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 b.粗銅接電源正極,發(fā)生氧化反應(yīng) c.溶液中Cu2+向陽極移動 d.利用陽極泥可回收Ag、Pt、Au等金屬 (5)利用反應(yīng)2Cu+O2+2H2SO42CuSO4+2H2O可制備CuSO4,若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池,其正極電極反應(yīng)式為　 。 【解題指南】解答本題時應(yīng)

9、理清無機化工流程,明確每一步的反應(yīng)在流程中的作用。對于陌生的氧化還原反應(yīng)要用正確的配平方法進行配平;掌握電解精煉銅的原理及相關(guān)電極反應(yīng)式的書寫。 【解析】(1)從冰銅的元素組成上看,其中含有硫元素,焙燒產(chǎn)物泡銅和熔渣中不再含有硫元素,故可推知A一定為SO2,一般選用堿性溶液,故答案為c、d。 (2)向溶液中滴加KSCN溶液,溶液呈紅色,可推知溶液中一定含有Fe3+;要檢驗溶液中還含有Fe2+,可取適量酸性KMnO4溶液于一支試管中,滴入幾滴該溶液,若酸性高錳酸鉀溶液褪色或變淺,說明該溶液中含有Fe2+。 (3)泡銅制取粗銅,是Cu2O和鋁發(fā)生氧化還原反應(yīng),根據(jù)氧化還原反應(yīng)的配平方法進行配

10、平可得,化學(xué)反應(yīng)方程式為3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu。 (4)在電解過程中,會有一部分電能損失轉(zhuǎn)化為熱能,因此電能不可能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,a錯誤;c項,溶液中的Cu2+應(yīng)向陰極(精銅)移動,c錯誤;正確答案為b、d。 (5)本題可采取兩種方法書寫:一是直接法,通過化學(xué)反應(yīng)可以看出,O2發(fā)生還原反應(yīng),正極反應(yīng)物一定為O2,其對應(yīng)的還原產(chǎn)物為H2O,故正極的電極反應(yīng)式為:O2+4e-+4H+2H2O;方法二:先寫出負極電極反應(yīng):銅作為負極反應(yīng)物,氧化產(chǎn)物為CuSO4,故其電極反應(yīng)式為Cu-2e-+SCuSO4,在電量相同的前提下,設(shè)轉(zhuǎn)移4 mol電子用總的電極反應(yīng)式減去該電極反應(yīng)式,可

11、得正極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+2H2O。 答案:(1)c、d (2)Fe3+　可取適量酸性KMnO4溶液于一支試管中,滴入幾滴該溶液,若酸性高錳酸鉀溶液褪色或變淺,說明該溶液中含有Fe2+ (3)3Cu2O+2AlAl2O3+6Cu (4)b、d (5)O2+4e-+4H+2H2O 7.(2012·江蘇高考·19)廢棄物的綜合利用既有利于節(jié)約資源,又有利于保護環(huán)境。實驗室利用廢舊電池的銅帽(Cu、Zn總含量約為99%)回收Cu并制備ZnO的部分實驗過程如下: (1)①銅帽溶解時加入H2O2的目的是?

12、 (用化學(xué)方程式表示)。 ②銅帽溶解完全后,需將溶液中過量的H2O2除去。除去H2O2的簡便方法是　 。 (2)為確定加入鋅灰(主要成分為Zn、ZnO,雜質(zhì)為鐵及其氧化物)的量,實驗中需測定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。實驗操作為:準確量取一定體積的含有Cu2+的溶液于帶塞錐形瓶中,加適

13、量水稀釋,調(diào)節(jié)溶液pH=3～4,加入過量的KI,用Na2S2O3標準溶液滴定至終點。上述過程中反應(yīng)的離子方程式如下: 2Cu2++4I-2CuI(白色)↓+I2 2S2O32-+I22I-+S4O62- ①滴定選用的指示劑為　　　　,滴定終點觀察到的現(xiàn)象為　 。 ②若滴定前溶液中的H2O2沒有除盡,所測定的Cu2+含量將會　　　　(填“偏高”、“偏低”或“不變”)。 (3)已知pH>11 時Zn(OH)2能溶于NaOH 溶液生成[Zn(OH)4]2-。下表列出了幾種離子生成氫氧化物沉淀的pH(開始沉淀的pH 按金屬離子濃度為1.0 mo

14、l·L-1計算)。 開始沉淀的pH 沉淀完全的pH Fe3+ 1.1 3.2 Fe2+ 5.8 8.8 Zn2+ 5.9 8.9 實驗中可選用的試劑:30%H2O2、1.0 mol·L-1HNO3、1.0 mol·L-1NaOH。由除去銅的濾液制備ZnO 的實驗步驟依次為:①　　　　;②　　　　; ③過濾;④　　　　;⑤過濾、洗滌、干燥;⑥900 ℃煅燒。 【解題指南】可按以下思路解答本題: 【解析】(1)①結(jié)合第(1)問要求將銅帽溶解可知其目的是將銅溶解;②雙氧水受熱易分解; (2)①淀粉遇碘顯藍色; ②若雙氧水沒除盡,銅離子與雙氧水均能氧化碘離子產(chǎn)

15、生碘,碘與硫代硫酸鈉反應(yīng),導(dǎo)致硫代硫酸鈉用量增大,所測銅離子含量將會偏高; (3)結(jié)合給出離子沉淀的pH和實驗步驟,應(yīng)先用雙氧水將Fe2+氧化為Fe3+,使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為沉淀,過濾除去后,繼續(xù)調(diào)節(jié)pH使Zn2+轉(zhuǎn)化為氫氧化鋅,再過濾、洗滌、干燥、煅燒得氧化鋅。 答案:(1)①Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O ②加熱(至沸) (2)①淀粉溶液　藍色褪去?、谄? (3)①向濾液中加入適量30% H2O2,使其充分反應(yīng) ②滴加1.0 mol·L-1 NaOH,調(diào)節(jié)溶液pH約為5(或3.2≤pH<5.9),使Fe3+沉淀完全 ④向濾液中滴加1.0 mol·L-1 NaO

16、H,調(diào)節(jié)溶液pH約為10(或8.9≤pH≤11),使Zn2+沉淀完全 8.(2012·浙江高考·26) 已知:I2+2S2O32-S4O62-+2I- 相關(guān)物質(zhì)的溶度積常數(shù)見下表: 物質(zhì) Cu(OH)2 Fe(OH)3 CuCl CuI Ksp 2.2×10-20 2.6×10-39 1.7×10-7 1.3×10-12 (1)某酸性CuCl2溶液中含有少量的FeCl3,為得到純凈的CuCl2·2H2O晶體,加入　　　　　,調(diào)至pH=4,使溶液中的Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀,此時溶液中的c(Fe3+)=　　　　　。過濾后,將所得濾液低溫蒸發(fā)、濃縮結(jié)晶,可得到Cu

17、Cl2·2H2O晶體。 (2)在空氣中直接加熱CuCl2·2H2O晶體得不到純的無水CuCl2,原因是 　　　　　　　　　　　(用化學(xué)方程式表示)。由CuCl2·2H2O晶體得到純的無水CuCl2的合理方法是　　　　　。 (3)某學(xué)習(xí)小組用“間接碘量法”測定含有CuCl2·2H2O晶體的試樣(不含能與I-發(fā)生反應(yīng)的氧化性雜質(zhì))的純度,過程如下:取0.36 g試樣溶于水,加入過量KI固體,充分反應(yīng),生成白色沉淀。用0.100 0 mol·L-1 Na2S2O3標準溶液滴定,到達滴定終點時,消耗Na2S2O3標準溶液20.00 mL。 ①可選用　　　　　作滴定指示劑,滴定終點的現(xiàn)象是　　　

18、　　。 ②CuCl2溶液與KI反應(yīng)的離子方程式為? 。 ③該試樣中CuCl2·2H2O的質(zhì)量百分數(shù)為　 。 【解題指南】解答本題時應(yīng)注意以下兩點: (1)CuCl2是強酸弱堿鹽,帶結(jié)晶水的該鹽加熱時,會發(fā)生水解而得不到該物質(zhì)。 (2)涉及碘單質(zhì)的滴定時一般使用淀粉作指示劑。 【解析】(1)加入的物質(zhì)在調(diào)節(jié)pH時應(yīng)該保證兩點,一個是使pH減小,再一個是不能加入新的雜質(zhì)離子,所以應(yīng)該選用氫氧化銅或者堿式碳酸銅;若此時pH=4,則c(Fe3+)=Ksp[Fe(OH)3]/(1×10-10 mol·L-1)3=2.

19、6×10-9 mol·L-1。 (2)在空氣中直接加熱CuCl2·2H2O晶體時,由于CuCl2是強酸弱堿鹽,所以Cu2+會發(fā)生水解,故得不到純凈的無水CuCl2,所以要想得到純凈的無水氯化銅必須在加熱過程中抑制其水解,所以應(yīng)該在干燥的HCl氣流中加熱。 (3)①由于相當于用Na2S2O3標準溶液滴定碘單質(zhì),所以可以用淀粉溶液作指示劑,到達滴定終點的現(xiàn)象是溶液由藍色變成無色且放置一段時間后不褪色。 ②銅離子具有弱氧化性可以把碘離子氧化成碘單質(zhì),自身被還原成+1價的銅。 ③由反應(yīng)可知,關(guān)系式如下: CuCl2·2H2O　～　Na2S2O3 1 1 n(CuCl2·2H

20、2O) 0.100 0 mol·L-1×0.020 L 則n(CuCl2·2H2O)=0.100 0 mol·L-1×0.020 L=0.002 mol 則m(CuCl2·2H2O)=0.002 mol×171 g·mol-1=0.342 g 則該試樣中CuCl2·2H2O的質(zhì)量百分數(shù)為:0.342 g/0.36 g=95%。 答案:(1)Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3 2.6×10-9 mol·L-1 (2)2CuCl2·2H2OCu(OH)2·CuCl2+2HCl+2H2O[主要產(chǎn)物寫成Cu(OH)2、Cu(OH)Cl、CuO均可] 在干燥的HCl氣流中加熱脫水

21、 (3)①淀粉溶液 藍色褪去,放置一定時間后不恢復(fù)原色 ②2Cu2++4I-2CuI↓+I2　③95% 9.（2012·海南高考·14）在FeCl3溶液蝕刻銅箔制造電路板的工藝中,廢液處理和資源回收的過程簡述如下: Ⅰ向廢液中投入過量鐵屑,充分反應(yīng)后分離出固體和濾液; Ⅱ:向濾液中加入一定量石灰水,調(diào)節(jié)溶液pH,同時鼓入足量的空氣。 已知:Ksp[Fe(OH)3]=4.0×1038 回答下列問題: (1)FeCl3蝕刻銅箔反應(yīng)的離子方程式為　 ; (2)過程Ⅰ加入鐵屑的主要作用是　　　 　　　,分離得到固體的主要成分是　　

22、　　　　　,從固體中分離出銅需采用的方法是　　　　　　　　　　; (3)過程Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 　 ; (4)過程Ⅱ中調(diào)節(jié)溶液的pH為5,金屬離子濃度為　 。(列式計算) 【解題指南】解答本題時注意本題的操作流程如下: 【解析】(2)這是先置換出銅,鐵過量固體為鐵與銅的混合物,再分離銅應(yīng)加入鹽酸;(3)Ⅱ步驟是亞鐵離子生成Fe(OH)2,鼓入空氣后轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3;(4)Ksp=c(Fe3+)·c3(OH-),c(OH-)=Kw/c(H+),可求c(Fe3+) 答案:(1)2Fe3++C

23、u2Fe2++Cu2+ (2)加收銅　Cu和Fe　加鹽酸反應(yīng)后過濾 (3)FeCl2+Ca(OH)2Fe (OH)2↓+CaCl2 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 (4)c(Fe3+)=4.0×10-38÷(10-9)34.0×10-11 (mol/L) 10.(2012·新課標全國卷·26)鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬,鐵的鹵化物、氧化物以及高價鐵的含氧酸鹽均為重要化合物。 (1)要確定鐵的某氯化物FeClx的化學(xué)式,可用離子交換和滴定的方法。實驗中稱取0.54 g的FeClx樣品,溶解后先進行陽離子交換預(yù)處理,再通過含有飽和OH-的陰離子交換柱,使Cl-和OH-發(fā)生

24、交換。交換完成后,流出溶液的OH-用 0.40 mol·L-1的鹽酸滴定,滴至終點時消耗鹽酸25.0 mL。計算該樣品中氯的物質(zhì)的量,并求出FeClx中x值:　　　　　(列出計算過程); (2)現(xiàn)有一含有FeCl2和FeCl3的混合物樣品,采用上述方法測得n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.1,則該樣品中FeCl3的物質(zhì)的量分數(shù)為　　　　。在實驗室中,FeCl2可用鐵粉和　　　 　反應(yīng)制備,FeCl3可用鐵粉和　　　　反應(yīng)制備; (3)FeCl3與氫碘酸反應(yīng)時可生成棕色物質(zhì),該反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　　　; (4)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強氧化劑,可作為水處理劑和高容量

25、電池材料。FeCl3與KClO在強堿性條件下反應(yīng)可制取K2FeO4,其反應(yīng)的離子方程式為　　　　 　　　　　　　　。與MnO2-Zn電池類似,K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池,K2FeO4在電池中作為正極材料,其電極反應(yīng)式為　　　　,該電池總反應(yīng)的離子方程式為　　　　　 　　 　　　　　。 【解題指南】解答本題,書寫化學(xué)反應(yīng)方程式應(yīng)注意掌握氧化還原反應(yīng)的原理,書寫電極反應(yīng)式時注意電解質(zhì)溶液的酸堿性、配平。 【解析】(1)n(Cl)=0.025 0 L×0.40 mol·L-1=0.010 mol m(Fe)=0.54 g-0.010 mol×35.5 g·mol-1≈0.19 g

26、n(Fe)=0.19 g/56 g·mol-1≈0.003 4 mol n(Fe)∶n(Cl)=0.003 4∶0.010≈1∶3,x=3 (2)設(shè)FeCl2、 FeCl3的物質(zhì)的量分別為x、y,則(x+y)/(2x+3y)=1∶2.1,解得,x∶y=9∶1,FeCl3的物質(zhì)的量分數(shù)為0.10;鐵粉與鹽酸反應(yīng)可制得FeCl2,鐵粉與氯氣反應(yīng)可制得FeCl3。 (3)FeCl3與氫碘酸反應(yīng)生成的棕色物質(zhì)為碘單質(zhì),Fe3+被還原成Fe2+。 (4)FeCl3與NaClO反應(yīng)時,ClO-被還原成Cl-。電池的正極反應(yīng),高鐵酸根被還原為Fe3+,因為溶液是堿性的,所以產(chǎn)物只能為Fe(OH)3,

27、負極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+,總方程式中氧化產(chǎn)物是Zn(OH)2。 答案:(1)n(Cl)=0.025 0 L×0.40 mol·L-1=0.010 mol m(Fe)=0.54 g-0.010 mol×35.5 g·mol-1≈0.19 g n(Fe)=0.19 g/56 g·mol-1≈0.003 4 mol n(Fe)∶n(Cl)=0.003 4∶0.010≈1∶3,x=3 (2)0.10　鹽酸　氯氣 (3)2Fe3++2I-2Fe2++I2 (或2Fe3++3I-2Fe2++) (4)2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-2Fe+5H2O+3Cl- Fe+3e-+4H2OFe(OH)3+5OH- 2Fe+8H2O+3Zn2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH-