届人教版 铁铜的获取及应用 单元测试浙江专用.docx
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届人教版铁铜的获取及应用单元测试浙江专用
必考强化
1.(2014·浙江7月学考)铁元素是维持生命活动不可缺少的微量元素之一。
铁的元素符号是( )
A.MgB.CaC.FeD.Zn
解析 铁的元素符号是Fe,C项正确。
答案 C
2.(2015·浙江9月选考测试)下列有关Fe、Cu及其化合物的说法中,不正确的是( )
A.Fe、Cu元素在自然界中主要以化合态形式存在
B.CO在高温下能将Fe2O3还原为Fe
C.Fe与盐酸、Fe与Cl2发生反应均生成FeCl2
D.制作印刷电路板时,可用FeCl3溶液腐蚀Cu
解析 在自然界中,Fe元素主要以铁矿石形式、Cu元素主要以铜矿石形式存在,A项正确;工业炼铁原理就是在高温下用CO把Fe2O3还原为Fe,B项正确;Fe与Cl2发生反应生成FeCl3,C项错误;工业用FeCl3溶液腐蚀Cu来制作印刷电路板,D项正确。
答案 C
3.(2016·浙江省宁波市九所重点校高一期末)下列物质不能通过化合反应制得的是( )
A.FeCl2B.Mg3N2C.Fe(OH)3D.BaSO4
解析 A项,Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁,为化合反应,故A不选;B项,Mg与氮气反应生成氮化镁,为化合反应,故B不选;C项,氢氧化亚铁、氧气、水反应生成氢氧化铁,为化合反应,故C不选;D项,硫酸钡可利用复分解反应得到,不能利用化合反应生成硫酸钡,故D选。
答案 D
4.(2016·浙江省师大附中高一期末)下列有关铜的说法中,不正确的是( )
A.铜是一种紫红色金属
B.铜是热和电的良导体
C.铜在自然界中主要以单质的形式存在
D.铜是人类使用最早、应用最广泛的金属之一
解析 铜是一种紫红色金属,是热和电的良导体,自然界中主要以化合态的形式存在,存在少量的天然铜,是人类使用最早、应用最广泛的金属之一,故C项错误。
答案 C
5.(2015·浙江宁波效实中学高二期中)下列说法正确的是( )
A.高炉炼铁用于还原氧化铁的还原剂是焦炭
B.炼铁时,加入石灰石的作用是促进氧化铁的还原
C.我国最先应用的金属是铜
D.用于电气工业的纯铜是由黄铜矿冶炼直接得到的
解析 A项,还原剂是CO不是焦炭。
B项,石灰石作熔剂,形成炉渣;D项,直接得到的是粗铜。
答案 C
6.(2016·浙江附中高二月考)下列有关高炉炼铁的说法正确的是( )
A.焦炭和一氧化碳都作还原剂
B.用足量的焦炭可以得到纯铁
C.加石灰石的目的主要是为了提供更多的CO2
D.用铝代替焦炭作还原剂可以节约资金
解析 根据高炉炼铁的反应C+O2
CO2、CO2+C
2CO、Fe2O3+3CO
2Fe+3CO2可知,C和CO都是还原剂,A正确;高炉炼铁得到的是含碳为2%~4.5%的生铁,B错误;CaCO3是造渣剂,目的是除去铁矿石中的SiO2杂质,防止影响生铁的品质,C错误;铝热反应虽然也可以制备铁,但是铝的价格远远高于焦炭,所以不可能节约资金,D错误。
答案 A
7.(2014·浙江1月学考)已知:
Cu2O+2H+===Cu2++Cu+H2O,3Cu+8HNO3(稀)===3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O。
为检验某金属铜粉末样品中是否含有Cu2O,某同学设计了如下方案,其中不合理的是( )
A.将足量CO通过灼热样品,冷却后称量,若固体质量减小,则含有Cu2O
B.将干燥的H2通过灼热样品,再通过无水硫酸铜,若无水硫酸铜变蓝,则含有Cu2O
C.取少量样品,加入稀硝酸,充分振荡后若观察到溶液呈蓝色,则含有Cu2O
D.取少量样品,加入稀硫酸,充分振荡后若观察到溶液呈蓝色,则含有Cu2O
解析 CO通过灼热Cu2O生成Cu,质量减小,A项正确;H2通过灼热Cu2O生成Cu和H2O,水蒸气通过无水硫酸铜,生成硫酸铜晶体变蓝,B项正确;样品中加入稀硝酸,充分振荡后若观察到溶液呈蓝色,铜与稀硝酸反应生成硝酸铜,不可确定是否含有Cu2O,C项错误;据题给信息知,Cu2O与稀硫酸反应生成硫酸铜和铜,溶液呈蓝色,D项正确。
答案 C
8.(2016·浙江省镇海中学月考)下列有关铜的化合物的性质的叙述中正确的是( )
A.CuSO4变成CuSO4·5H2O是物理变化
B.一定条件下,新制的Cu(OH)2悬浊液能与乙醛反应但不能与乙酸反应
C.CuO是黑色固体,与水反应可生成Cu(OH)2
D.Cu2O遇硝酸可能会被氧化成Cu2+
解析 CuSO4变成CuSO4·5H2O属于化学变化,A错;Cu(OH)2是碱,能与酸反应,B错;CuO不能与水反应,C错;Cu2O中铜处于低价态,能被强氧化剂硝酸氧化。
答案 D
9.(2016·浙江省建人高复学校高三上学期第三次月考)从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下:
则下列说法正确的是( )
A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B.操作I、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C.试剂c可以是H2O2溶液或氯气
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2+
解析 从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜,工业废水中加入试剂a为过量的铁,操作Ⅰ为过滤,得到滤渣Y为Fe、Cu,滤液氯化亚铁溶液,滤渣Y中加入试剂b为盐酸溶解过量的铁生成氯化亚铁溶液,铜不溶,操作Ⅱ过滤得到铜和滤液Z为氯化亚铁溶液,滤液Z和X合并加入氧化剂,氧化亚铁离子为氯化铁溶液,蒸发结晶,过滤洗涤干燥得到氯化铁晶体。
A项,由最终得到FeCl3及其流程图可知,b为盐酸,若为硫酸会引入硫酸根杂质离子,故A错误;B项,上述分析可知,操作Ⅰ、Ⅱ是过滤,操作Ⅲ是蒸发结晶,过滤,所用仪器不同,故B错误;C项,滤液X,滤液Z中均含有FeCl2,c为H2O2溶液或氯气氧化亚铁离子为铁离子,故C正确;D项,亚铁离子、氯离子都可以被高锰酸钾溶液氧化,用酸性KMnO4溶液不能检验溶液W中是否还有Fe2+,故D错误;故选C。
答案 C
10.(2016·湖州市高三一模)某矿石主要含CuO和Cu2(OH)2CO3,以及少量Fe2O3、FeO和SiO2。
按如下流程可制得Cu3N和铁红。
下列说法不正确的是( )
A.每生成1molCu3N,转移的电子为6mol
B.滤液G可以并入滤液E加以利用
C.加入NH4HCO3溶液需控制温度以抑制NH4HCO3分解
D.由FeCO3转化为Fe2O3的操作包括洗涤、干燥、空气中煅烧
解析 某矿石主要含CuO和Cu2(OH)2CO3,以及少量Fe2O3、FeO和SiO2,与酸反应,SiO2不反应,过滤滤渣A为是SiO2,滤液B中含有Cu2+、Fe2+、Fe3+,加C过滤,滤渣D最终转化为Cu3N,滤液最终转化为氧化铁,所以滤液E中含有Fe2+,滤渣D为Cu和多余的Fe,C为铁粉,滤渣D加酸溶解,过滤,滤液G为Fe2+溶液,滤渣F为Cu;滤液E中含有Fe2+与碳酸氢铵反应生成FeCO3,FeCO3在空气中煅烧得到Fe2O3。
A项,Cu转化为Cu3N,Cu的化合价升高1价,则每生成1molCu3N,转移的电子为3mol,故A错误;B项,由分析可知,滤液G为Fe2+溶液,滤液E中含有Fe2+,所以滤液G可以并入滤液E加以利用,故B正确;C项,温度太高,会促进NH4HCO3分解,所以需控制温度以防止NH4HCO3分解,故C正确;D项,通过过滤把FeCO3从溶液中分离出来,需要洗涤、干燥,然后在空气中煅烧就得到Fe2O3,故D正确。
答案 A
11.(2016·绍兴一中中高二下期中)将三种黑色粉末组成的混合物加入到足量的某热浓酸中,充分反应后得到蓝绿色溶液和两种气体。
将从蓝绿色溶液中分离得到的盐与0.15mol还原铁粉恰好反应完全,可得浅绿色溶液和6.4g红色沉淀;将上述生成的两种气体通入足量饱和NaHCO3溶液中,仍然收集到两种气体,据此推断黑色粉末可能为( )
A.物质的量FeS∶CuO∶Fe=1∶1∶1
B.物质的量C∶CuO∶Fe=3∶2∶2
C.质量MnO2∶CuO∶C=5.5∶8∶12
D.质量Fe∶C∶CuO=7∶5∶3
解析 6.4g红色沉淀为Cu,其物质的量为:
=0.1mol,根据反应Fe+Cu2+===Fe2++Cu可知,生成0.1mol铜需要消耗0.1mol还原铁粉,而实际上消耗了0.15mol铁粉,则反应后的溶液中除了含有铜离子,还含有能够与铁反应的离子,结合选项可知应该为铁离子;根据反应Fe+2Fe3+===3Fe2+可知,0.05mol铁粉会消耗0.1mol铁离子,所以混合物中铜离子与铁离子的物质的量之比为1∶1;将上述生成的两种气体通入足量饱和NaHCO3溶液中,仍然收集到两种气体,该浓酸应该为浓硝酸,生成的气体为二氧化碳和二氧化氮气体,因此另一种黑色粉末是碳,根据分析可知,满足条件的只有B。
答案 B
12.(2015·浙江1月学考)向炭粉、Cu和Fe2O3组成的混合粉末中加入一定量的稀硫酸,充分反应后过滤,得到溶液A,将沉淀物洗涤、干燥,得到固体B。
(1)溶液A中一定存在的金属阳离子是 。
(2)关于固体B的成分,下列选项中可能的有 。
A.炭粉B.炭粉和Cu
C.炭粉和Fe2O3D.Cu和Fe2O3
E.炭粉、Cu和Fe2O3
解析
(1)当铜过量或恰好与铁离子反应时,此时溶液A中不含有Fe3+,一定含有Fe2+、Cu2+;当铜不足时,铜完全反应后Fe3+有剩余,则A溶液中含有金属离子为:
Fe3+、Fe2+、Cu2+,所以A溶液中一定含有的金属阳离子为:
Fe2+、Cu2+。
(2)A项,炭粉:
当稀硫酸足量,且铜恰好与氧化铁与稀硫酸反应生成的铁离子反应时,剩余的固体只有碳粉,故A正确;B项,炭粉和Cu:
当铜粉过量时,反应后的固体可能为碳粉和铜,故B正确;C项,炭粉和Fe2O3:
当稀硫酸不足时,铜完全反应,氧化铁部分溶解,则属于的固体为碳粉和氧化铁,故C正确;D项,Cu和Fe2O3:
剩余的固体中一定含有碳粉,故D错误;E项,炭粉、Cu和Fe2O3:
当稀硫酸不足时,碳粉、铜和氧化铁都可能有剩余,故E正确;故答案为:
ABCE。
答案
(1)Fe2+、Cu2+
(2)ABCE
13.(2016·浙江省义乌中学选模拟)孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。
某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸):
(1)反应①能观察到的现象是_____________________________________
_________________________________________________________________,
有关反应的化学方程式为____________________________________________
_________________________________________________________________。
(2)反应②加入的金属可能是 ,有关反应的离子方程式为___________________________________________________________________________________________________________________________________。
解析 孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解,溶液由无色变为蓝色,且有气泡产生;反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3+2H2SO4===2CuSO4+CO2↑+3H2O。
经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质,则滤液中主要含有CuSO4,加入的金属粉末能将Cu2+从溶液中置换出来即可,故金属可能是Fe或Zn等。
答案
(1)固体逐渐消失,溶液由无色变成蓝色,有气泡产生 Cu2(OH)2CO3+2H2SO4===2CuSO4+CO2↑+3H2O
(2)铁粉 Fe+Cu2+===Fe2++Cu
选考提升
14.(2014·浙江理综)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10.80gX在惰性气流中加热至完全分解,得到6.40g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 本题可采用逆推法,无氧条件下溶液3中加入OH-产生白色沉淀2,白色沉淀2在空气中被氧化为红褐色沉淀[即Fe(OH)3],则溶液3中含Fe2+,则固体2可能为FeO。
溶液1中通入气体甲先生成白色沉淀,继续通气体甲白色沉淀又溶解,溶液1可能为Ca(OH)2,气体甲可能为CO2,则固体1可能为FeO和CaO的混合物,结合10.80gX分解得到6.40g固体,可推知X应为CaFe(CO3)2。
(2)在惰性气流中加热主要是为了防止Fe2+被氧化。
(3)Fe(OH)2在空气中易被O2氧化为Fe(OH)3。
(4)CO2与CaO反应不是氧化还原反应,只能为CO2将FeO氧化为Fe2O3或Fe3O4。
检验Fe2O3:
将固体用稀盐酸溶解,加入KSCN溶液若显红色,表示产物中有Fe(Ⅲ);检验CO:
将气体通过灼热CuO,黑色固体变为红色。
若CO2将FeO氧化为Fe3O4:
3FeO+CO2===Fe3O4+CO,则Fe3O4的检验方法为:
取样品于试管中,加硫酸溶解,分为两份,一份滴加KSCN溶液,另一份滴加KMnO4溶液,若前者溶液变红,后者溶液紫红色褪去,证明产物中有Fe3O4;CO检验方法相同。
答案
(1)
·
·C·
·
(2)CaFe(CO3)2 CaFe(CO3)2
CaO+FeO+2CO2↑
(3)4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3
(4)2FeO+CO2
Fe2O3+CO
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(Ⅲ);
检测CO:
将气体通过灼热CuO,黑色固体变为红色
15.(2016·浙江省开化学中学高三质检)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0.54g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0.40mol·L-1的盐酸滴定,滴至终点时消耗盐酸25.0mL。
计算该样品中氯的物质的量,并求出FeClx中x的值:
(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)=1∶2.1,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。
解析 解答此题的关键是明确阴离子交换柱交换出的OH-的物质的量等于Cl-的物质的量,从而求出FeClx中x的值。
(1)首先明确阳离子交换柱和阴离子交换柱的作用,根据离子等量交换,溶液中OH-的物质的量等于FeClx中Cl-的物质的量。
通过中和滴定知n(OH-)=n(H+)=0.40mol·L-1×25.0×10-3L=0.010mol,故n(Cl-)=0.010mol。
FeClx中Fe元素的质量为0.54g-35.5g·mol-1×0.010mol=0.185g;FeClx中Fe元素与Cl元素的物质的量之比为
∶0.010mol≈1∶3,故x=3。
(2)设n(FeCl2)=xmol,n(FeCl3)=ymol,则有
=
得x=9y,FeCl3的物质的量分数=
×100%=10%。
注意制备FeCl2选用弱氧化剂,制备FeCl3选用强氧化剂。
答案
(1)n(Cl-)=0.0250L×0.40mol·L-1=0.010mol,0.54g-0.010mol×35.5g·mol-1=0.185g;n(Fe)=0.185g/56g·mol-1≈0.0033mol,n(Fe)∶n(Cl)=0.0033∶0.010≈1∶3,x=3。
(2)10% 盐酸 氯气
16.(2013·广东理综)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:
(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:
CuO+ Al2O3
CuAlO2+ ↑。
(4)若银铜合金中铜的质量分数为63.5%,理论上5.0kg废料中的铜可完全转化为 molCuAlO2,至少需要1.0mol·L-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 根据电解原理、物质的性质及工艺流程、氧化还原反应、守恒计算等分析。
(1)电解精炼银时,阴极反应式为Ag++e-===Ag。
气体变色发生的反应为2NO+O2===2NO2。
(2)因Cu(OH)2分解温度为80℃,煮沸后Cu(OH)2
CuO+H2O,固体B含有CuO、Al(OH)3。
若NaOH过量,则Al(OH)3会转化为NaAlO2。
(3)该反应为氧化还原反应,根据得失电子守恒、原子守恒确定缺项物质,然后配平化学方程式。
(4)生成CuAlO2的物质的量为
=50mol,据Al元素守恒可知,至少需要Al2(SO4)3的物质的量为25mol,则需溶液体积为25L。
(5)CuSO4从饱和溶液中结晶生成CuSO4·5H2O(胆矾),由CuSO4溶液制备胆矾需要的操作为蒸发结晶、过滤、洗涤和干燥。
答案
(1)Ag++e-===Ag 2NO+O2===2NO2
(2)Al(OH)3、CuO Al(OH)3+OH-===AlO
+2H2O
(3)4 2 4 O2 (4)50 25 (5)蒸发浓缩,冷却结晶
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