第8讲 铁、铜及其化合物
一、单项选择题
1．下列关于金属元素的叙述正确的是( )。
A．金属元素单质只有还原性，其离子只有氧化性
B．金属元素的单质在常温下均为固体
C．金属元素在不同化合物中化合价均相同
D．绝大部分金属元素的单质为电的良导体
2．(2010年广东广州模拟)下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )。
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤
D．Fe3＋与KSCN溶液产生红色沉淀
3．将几滴KSCN(SCN－是“类卤离子”)溶液加入酸性的含有Fe3＋的溶液中，溶液变成血红色。将该红色溶液分为两份，①向一份中加入适量KMnO4溶液，红色褪去；②向另一份中通入SO2，红色也褪去。下列说法不正确的是( )。
A．①红色褪去的原因是KMnO4将SCN－氧化，使[Fe(SCN)]2＋消失
B．②红色褪去的原因是SO2将Fe3＋还原为Fe2＋
C．②红色褪去的原因是SO2将SCN－还原
D．SCN－在适当条件下可失去电子被氧化剂氧化为(SCN)2
4．(2011年上海高考)高铁酸钾(K2FeO4)是一种新型的自来水处理剂，它的性质和作用是( )。
A．有强氧化性，可消毒杀菌，还原产物能吸附水中杂质
B．有强还原性，可消毒杀菌，氧化产物能吸附水中杂质
C．有强氧化性，能吸附水中杂质，还原产物能消毒杀菌
D．有强还原性，能吸附水中杂质，氧化产物能消毒杀菌
5．某CuSO4、Fe2(SO4)3、H2SO4的混合溶液100 mL，已知溶液中阳离子的浓度相同(不考虑水解)且SO的物质的量浓度为6 mol/L，则此溶液最多溶解铁粉的质量为( )。
A．11.2 g B．16.8 g
C．19.6 g D．22.4 g
6．下列叙述正确的是( )。
A．Na2O2、MgBr2、FeCl3等物质均可经化合反应一步得到
B．金属铁与铝的性质相似，可与氢氧化钠溶液反应
C．人类历史上大量生产和使用铝、钛、铁、铜四种金属单质的时间先后顺序为铜、铁、钛、铝
D．硫酸钡和氨气因溶解能力差别较大，所以分别属于弱电解质和强电解质
7．碳酸铜和碱式碳酸铜均可溶于盐酸，转化为氯化铜。在高温下这两种化合物均能分解成氧化铜。溶解28.4 g上述混合物，消耗1 mol/L盐酸500 mL。灼烧等质量的上述混合物，得到氧化铜的质量是( )。
A．35 g B．30 g C．20 g D．15 g
8．将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol/L的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是( )。
A．铁有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本不变
B．往溶液中滴入无色KSCN溶液，显红色
C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1
D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
二、双项选择题
9．(2011年广东广州联考)2006年11月23日中科院网报道，纳米Fe3O4晶体材料可以作为核磁共振造影增强剂，用于疾病的诊断和作为药物载体用于疾病的治疗。其制备过程如下：
图K2－8－1
下列叙述不合理的是( )。
A．Fe3O4可以表示为FeO·Fe2O3，属于混合物
B．在反应②中FeCl3·6H2O被环丙胺()还原为FeOOH
C．纳米四氧化三铁分散在适当分散剂中，形成的分散系可能有丁达尔现象
D．反应③的化学方程式是：6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2
10．(2010年广东中山模拟)下列有关实验的说法正确的是( )。
A．除去铁粉中混有的少量铝粉，可加入过量的氢氧化钠溶液，完全反应后过滤
B．为测定熔融氢氧化钠的导电性，可在瓷坩埚中熔化氢氧化钠固体后进行测量
C．制备Fe(OH)3胶体，通常是将Fe(OH)3固体溶于热水中
D．某溶液中加入盐酸能产生使澄清石灰水变浑浊的气体，则该溶液中不一定含有CO
11．已知下述三个实验均能发生化学反应。
①
②
③
将铁钉放入硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中滴入几滴浓硝酸
将铁丝放入氯化铁溶液中
下列判断正确的是( )。
A．实验①中铁钉只作还原剂
B．实验②中Fe2＋既显氧化性又显还原性
C．实验③中发生的反应是置换反应
D．上述实验证明氧化性：Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋
三、非选择题
12．实验室仅提供试剂：1.0 mol/L FeCl3溶液，铝片若干，3.0 mol/L NaOH溶液，2.0 mol/L H2SO4溶液，植物油，进行制备Fe(OH)2的实验。
(1)实验室制备Fe(OH)2的离子方程式为：_________________________________________ _______________________________________________________________________________。
(2)利用实验室提供的试剂，获取Fe2＋的步骤为______(按实验顺序填字母)。
a．取适量1.0 mol/L FeCl3溶液，放入足量的铝片，过滤
b．剪出少量铝片置于烧杯内，滴入适量1.0 mol/L FeCl3溶液，过滤
c．将所得滤渣置于干净烧杯中并滴入1.0 mol/L FeCl3溶液至完全溶解
d．刮去铝片表面的氧化层
e．密封待用
上述步骤中获得的滤渣通常含有________，可以选用____________将其除去。
(3)将(2)中获得的FeCl2溶液加入到试管中，再滴入少量________；用长滴管吸取适量____________，插入FeCl2溶液中后挤出，制得Fe(OH)2。
(4)在(3)中制得的Fe(OH)2略显黄色，可能是含有______离子。根据上述实验过程，分析获得的Fe(OH)2不纯净的原因_______________________________________________ _________________________；___________________________________________________。
(写出两个原因即可)
13．(2011年四川高考)三草酸合铁酸钾晶体(K3[Fe(C2O4)3]·xH2O)是一种光敏材料，在110 ℃可完全失去结晶水。为测定该晶体中铁的含量和结晶水的含量，某实验小组做了如下实验：
(1)铁含量的测定。
步骤一：称量5.00 g三草酸合铁酸钾晶体，配制成250 mL溶液。
步骤二：取所配溶液25.00 mL于锥形瓶中，加稀H2SO4酸化，滴加KMnO4溶液至草酸根恰好全部氧化成二氧化碳，同时，MnO被还原成Mn2＋。向反应后的溶液中加入一小匙锌粉，加热至黄色刚好消失，过滤，洗涤，将过滤及洗涤所得溶液收集到锥形瓶中，此时，溶液仍呈酸性。
步骤三：用0.010 mol/L KMnO4溶液滴定步骤二所得溶液至终点，消耗KMnO4溶液20.02 mL，滴定中MnO被还原成Mn2＋ 。
重复步骤二、步骤三操作，滴定消耗0.010 mol/L KMnO4溶液19.98 mL。
请回答下列问题：
①配制三草酸合铁酸钾溶液的操作步骤依次是：称量、________、转移、洗涤并转移、________、摇匀。
②加入锌粉的目的是________。
③写出步骤三中发生反应的离子方程式：_____________________________________ ___________________________________
________________________________________________________________________。
④实验测得该晶体中铁的质量分数为________。在步骤二中，若加入的KMnO4溶液的量不够，则测得的铁含量________(选填“偏低”、“偏高”或“不变”)。
(2)结晶水的测定。
将坩埚洗净，烘干至恒重，记录质量；在坩埚中加入研细的三草酸合铁酸钾晶体，称量并记录质量；加热至110 ℃，恒温一段时间，置于空气中冷却，称量并记录质量，计算结晶水含量。请纠正实验过程中的两处错误：_________________________________________ _______________________________；
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
14．废旧印刷电路板的回收利用可实现资源再生，并减少污染。废旧印刷电路板经粉碎分离，能得到非金属粉末和金属粉末。
(1)下列处理印刷电路板非金属粉末的方法中，不符合环境保护理念的是________(填字母)。
A．热裂解形成燃油
B．露天焚烧
C．作为有机复合建筑材料的原料
D．直接填埋
(2)用H2O2和H2SO4的混合溶液可溶出印刷电路板金属粉末中的铜。已知：
Cu(s)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋H2(g)
ΔH＝＋64.39 kJ·mol－1
2H2O2(l)===2H2O(l)＋O2(g)
ΔH＝－196.46 kJ·mol－1
H2(g)＋O2(g)===H2O(l)
ΔH＝－285.84 kJ·mol－1
在H2SO4溶液中Cu与H2O2反应生成Cu2＋和H2O的热化学方程式为：_________________ _______________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)控制其他条件相同，印刷电路板的金属粉末用10% H2O2和3.0 mol·L－1 H2SO4的混合溶液处理，测得不同温度下铜的平均溶解速率(见下表)。
温度(℃)
20
30
40
50
60
70
80
铜平均溶解速率
(×10－3 mol·L－1·min－1)
7.34
8.01
9.25
7.98
7.24
6.73
5.76
当温度高于40 ℃时，铜的平均溶解速率随着反应温度升高而下降，其主要原因是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)在提纯后的CuSO4溶液中加入一定量的Na2SO3和NaCl溶液，加热，生成CuCl沉淀。制备CuCl的离子方程式是：________________________________________________________
________________________________________________________________________。
第8讲 铁、铜及其化合物
1．D 解析：A中Fe2＋既有氧化性，又有还原性；B中水银(汞)在常温下为液体；C中对于过渡金属元素有变价，不同化合物化合价不尽相同，如＋3价的Fe和＋2价的Fe。
2．C 解析：赤铁矿的主要成分是Fe2O3，铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，Fe3＋遇KSCN溶液变为红色，但没有沉淀产生。
3．C 解析：由于Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3，KMnO4具有强氧化性，能将SCN－氧化；SO2的强还原性与Fe3＋反应，所以红色褪去；SCN－是“类卤离子”可被氧化剂氧化为(SCN)2。
4．A 解析：高铁酸钾(K2FeO4)中Fe的化合价是＋6价，具有强氧化性，其还原产物Fe3＋水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中杂质。
5．D 解析：n(SO)＝0.6 mol，由题意，溶液中阳离子的物质的量都相同，设都为x mol，由电荷守恒知：2x＋3x＋x＝2×0.6，解得x＝0.2 mol。加入铁后的最终产物是FeSO4，根据电荷守恒，可再溶解的Fe为0.6 mol－0.2 mol＝0.4 mol，其质量为22.4 g。
6．A 解析：钠与氧气加热生成Na2O2，Mg与Br2反应生成MgBr2，Fe与Cl2反应生成FeCl3，A正确；金属铁不与氢氧化钠溶液反应，B错误；C项人类使用这四种金属的先后顺序为铜、铁、铝、钛；硫酸钡属于强电解质，氨气属于非电解质，D错误。
7．C 解析：本题的关键在于利用守恒思想。混合物溶于盐酸后溶质成分是CuCl2，根据铜守恒可得n(Cu)＝0.25 mol，所以m(CuO)＝0.25 mol×80 g/mol＝20 g。
8．B 解析：n(Fe)＝1.12 g÷56 g·mol－1＝0.02 mol，n(Fe3＋)＝0.025 L×2 mol·L－1＝0.05 mol，由反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知Fe3＋过量，加入KSCN显红色。溶液中n(Fe2＋)＝3n(Fe)＝0.06 mol，溶液中n(Fe3＋)＝0.05 mol－2n(Fe)＝0.01 mol，即Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为6∶1；氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2。
9．AB 解析：Fe3O4属于化合物，是纯净物而不是混合物，A错误；反应前后Fe价态不变，FeCl3·6H2O转化为FeOOH的反应不属于氧化还原反应，故B错误。
10．AD 解析：A选项利用了铝与氢氧化钠反应而铁与氢氧化钠不反应的原理除去铝；B项中陶瓷的成分是硅酸盐类化合物与熔融的氢氧化钠发生反应，错误；C项无法制得Fe(OH)3胶体，应选用饱和的FeCl3溶液滴到沸水中的方法；D项中HCO、SO的现象和CO是一样的，所以正确。
11．AD 解析：A项，实验①中发生的反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，Fe作还原剂；实验②中发生的反应为Fe2＋＋2H＋＋NO===Fe3＋＋NO2↑＋H2O，Fe2＋只表现还原性；实验③中发生反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，属于化合反应；D项，离子的氧化性：Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋。
12．(1)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ (2)dbce Al 3.0 mol/L NaOH溶液
(3)植物油 3.0 mol/L NaOH溶液 (4)Fe3＋ FeCl2溶液中含有Fe3＋ NaOH溶液中溶有O2(合理即可)
解析：这是在限定实验试剂的情况下制备物质的实验，故选用试剂应为题中提供的。(2)利用Al与FeCl3发生置换反应制备Fe，因加入的Al难以完全反应，故需用NaOH将其从滤渣中除去，然后将纯净的Fe溶于FeCl3溶液。(4)由(2)的c项可知FeCl3溶液可能过量，而实验的试剂均未做除氧处理，据此推断制备的 Fe(OH)2不纯的原因。
13．(1)①溶解 定容 ②将Fe3＋还原为Fe2＋
③5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O
④11.2%(或0.112) 偏高
(2)加热后在干燥器中冷却 对盛有样品的坩埚进行多次加热，干燥器中冷却、称量并记录质量，直至称量质量几乎相等
解析：(1)①由一定物质的量浓度溶液配制的步骤不难确定答案。本题铁元素含量测定的原理为用锌粉将Fe3＋还原为Fe2＋，然后再用高锰酸钾溶液滴定测定Fe2＋含量进而确定原试样中铁元素的含量。Fe2＋质量计算可根据方程式计算也可根据电子转移守恒计算，需特别注意的是按照题给信息计算出的铁元素的质量为原试样中铁元素质量的十分之一。②、③不难确定。④中误差分析时需先知道铁元素质量分数的计算公式，然后依据计算公式分析高锰酸钾物质的量减少后计算结果变化情况，这也是所有定量实验中误差分析的通用思路。
(2)结合硫酸铜结晶水含量测定实验的步骤不难确定该问中的两处错误。
14．(1)BD
(2)Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)
ΔH＝－319.68 kJ·mol－1
(3)温度升高，H2O2分解速率加快
(4)2Cu2＋＋SO＋2Cl－＋H2O2CuCl↓＋SO＋2H＋
解析：(1)B会引起大气污染；D会造成土壤、水体重金属污染。(2)总方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O，它可由题目提供的3个方程式，通过盖斯定律计算得到
ΔH＝64.39 kJ·mol－1＋×(－196.46) kJ·mol－1＋(－285.84)kJ·mol－1＝－319.68 kJ·mol－1
故：Cu(s)＋H2O2(l)＋2H＋(aq)===Cu2＋(aq)＋2H2O(l)
ΔH＝－319.68 kJ·mol－1。
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