铁、铜及其化合物
1．下列关于铁的叙述正确的是( )
①铁能被磁铁吸引，但纯铁易被腐蚀 ②在人体内的血红蛋白中含有铁元素 ③铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族 ④铁能在氧气中剧烈燃烧，但不能在水蒸气中燃烧 ⑤铁与强氧化剂硝酸反应的产物仅是Fe(NO3)3 ⑥不能通过化合反应制得FeCl2和Fe(OH)3
A．①③ B．②④ C．②⑤ D．④⑥
解析：选B ①当铁中含有杂质时，在潮湿的空气中会发生电化学腐蚀，而纯铁的抗腐蚀能力较强，错误；③铁位于元素周期表的第Ⅷ族，而不是第ⅧB族，错误；⑤铁与HNO3反应被氧化为Fe3＋，但若铁过量，则Fe3＋被Fe还原为Fe2＋，所以，Fe与HNO3反应的产物可能因铁过量而生成Fe(NO3)2，错误；⑥FeCl2、Fe(OH)3可分别通过化合反应Fe＋2FeCl3===3FeCl2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3制得，错误。
2．氢化亚铜(CuH)是一难溶物质，用CuSO4溶液和另一种反应物在40～50 ℃时反应可生成它。CuH不稳定，易分解；CuH在氯气中能燃烧，跟盐酸反应能产生气体。下列有关推断中错误的是( )
A．这里的“另一种反应物”具有还原性
B．CuH可作氧化剂、还原剂
C．CuH＋Cl2===CuCl＋HCl(燃烧)
D．CuH＋HCl===CuCl＋H2↑(常温)
解析：选C Cl2具有强氧化性，与多价态金属或化合物反应时，生成最高价态的金属化合物，CuH与Cl2反应产物应为CuCl2和HCl，C项错误。
3．为了除去硫酸铜溶液中含有的Fe2＋杂质，先加入合适的氧化剂使Fe2＋氧化为Fe3＋，下列物质中最好选用( )
A．KMnO4溶液 B．H2O2溶液
C．氯水 D．HNO3溶液
解析：选B A、C、D三项中的氧化剂虽均能使Fe2＋氧化为Fe3＋，但同时会引入新的杂质，故此三项不符合题意；H2O2具有氧化性，能氧化Fe2＋为Fe3＋，还原产物为水，不引入新杂质，B项符合题意。
4．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
8
B．操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C．试剂c是氯气，相应的反应为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2＋
解析：选C A项，由最终要得到氯化铁晶体及流程图知，b是盐酸，错误；B项，操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤，操作Ⅲ为蒸发结晶，所用仪器不相同，错误；C项，滤液Z和X中均含有氯化亚铁，因此c为氯气，正确；D项，高锰酸钾能氧化Cl－而褪色，因此不能用于检验是否含有Fe2＋，错误。
5．下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是( )
A．用如图装置可以制备沉淀Fe(OH)2
B．配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度
C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显红色，此现象不能确定溶液中含有Fe2＋
D．向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化
解析：选C 反应开始时生成的H2进入B中，可排出其中的空气，防止生成的Fe(OH)2被氧化，一段时间后关闭止水夹C，A中硫酸亚铁进入B中可生成Fe(OH)2，A正确；FeCl3易水解，为防止水解配制溶液时先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度，B正确；Fe3＋与铁反应可生成Fe2＋，则向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化，D正确。
6．已知酸性条件下有如下反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu↓。由于反应温度不同，用氢气还原氧化铜时，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。一同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体产物作了验证，实验操作和实验现象记录如下：
加入试剂
稀硫酸
浓硫酸、加热
稀硝酸
浓硝酸
实验现象
有红色固体剩余，溶液变为蓝色
产生无色气体
产生无色气体，溶液变为蓝色
产生红棕色气体，溶液变为绿色
由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物( )
A．是Cu
B．是Cu2O
C．一定有Cu，一定有Cu2O
8
D．一定有Cu2O，可能有Cu
解析：选D 浓H2SO4(加热)、硝酸均能氧化Cu或Cu2O；而稀H2SO4与Cu不反应，与Cu2O反应。
7．将铜和氧化铁的混合物溶于足量稀盐酸，再向所得溶液中滴入2滴KSCN溶液后出现红色。下列有关说法错误的是( )
A．容器中可能有固体残渣
B．所得溶液中存在Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋
C．原固体中n(Fe2O3)>n(Cu)
D．再加入铜后，溶液红色逐渐褪去
解析：选A 将铜和氧化铁的混合物溶于足量稀盐酸中，发生反应Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O、2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，向所得溶液中滴入2滴KSCN溶液后出现红色，说明铁离子过量，铜在溶液中一定全部溶解，容器中不可能有固体残渣，A错误，B正确；根据化学方程式可得关系式Fe2O3～2Fe3＋～Cu，铁离子过量，所以原固体中n(Fe2O3)>n(Cu)，C正确；再加入Cu和Fe3＋反应，溶液红色褪去，D正确。
8．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是( )
选项
操作、现象
解释
A
向KI淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝
Fe3＋能与淀粉发生显色反应
B
把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C
向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生
说明Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气
D
新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色
说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
解析：选D A项中Fe3＋将I－氧化为I2，淀粉遇碘变蓝；B项中红棕色斑点是Fe2O3；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。
9．(2019·南通模拟)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)制取七水合硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)，设计了如图流程：
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
8
B．固体1中一定含有SiO2，控制pH是为了使Al3＋转化为Al(OH)3，进入固体2
C．从溶液2得到FeSO4·7H2O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FeSO4·7H2O
解析：选D 流程设计意图是用硫酸把Fe2O3、Al2O3转化为硫酸盐，除去SiO2，然后用铁粉还原Fe3＋得到硫酸亚铁，A正确；固体1为SiO2，分离FeSO4和Al2(SO4)3采用的是调控pH的方法，使Al3＋转化为Al(OH)3沉淀从而与FeSO4分离，B正确；Fe2＋容易被氧化，所以在得到FeSO4·7H2O产品的过程中，要防止其氧化和分解，C正确；在溶液1中直接加过量的NaOH得到的是Fe(OH)2沉淀，但Fe(OH)2不稳定，很容易被氧化为Fe(OH)3，这样的话，最终所得的产品不纯，混有较多的Fe2(SO4)3杂质，D不正确。
10．下列图像是表示铁与一定量硝酸反应时，铁和硝酸铁之间物质的量(mol)的关系，其中正确的是( )
解析：选B 根据反应Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2可知，和硝酸反应生成Fe(NO3)3的Fe与Fe3＋所消耗的Fe的物质的量之比为2∶1，B项正确。
11.某兴趣活动小组利用物质间的互变，设计成一个平面“魔方”，如图所示。
已知：
①A、B、C、D、G含有同种元素。
②
物质
纯A(单质)
B(溶液)
C(固体)
D(固体)
G(溶液)
颜色
银白色
黄色
红褐色
红棕色
浅绿色
③E是通常状况下密度最小的气体；B与硝酸银溶液反应生成不溶于稀硝酸的白色沉淀；在水溶液中B也能将一种氧化物氧化为F，F是含有三种元素的共价化合物，F与A反应生成E和G。
试回答下列问题：
(1)写出D的化学式：_________________________________________________。
8
(2)G生成C的过程中所出现的现象为_______________________。
(3)写出下列反应的化学方程式：
E→A：_______________________________________________________；
A→B：_________________________________________________________。
(4)B→F的离子方程式为_______________________________。G与次氯酸反应的离子方程式为_____________________________________________________________。
解析：红褐色固体为Fe(OH)3，红棕色固体为Fe2O3，浅绿色溶液为含Fe2＋的溶液，黄色溶液为含Fe3＋的溶液。
由①知，A、B、C、D、G都含Fe元素，由②表中的颜色知，A为铁单质，B含Fe3＋，C为Fe(OH)3，D为Fe2O3，G含Fe2＋。再由③知，E为H2，B为FeCl3，因F是含有三种元素的共价化合物，F与A反应生成E和G，又因为F是由FeCl3在水溶液中将一种氧化物氧化得到的，可推知F为一种含氧酸，结合Fe3＋可氧化SO2的水溶液生成H2SO4可推测此氧化物为SO2，F为H2SO4。
答案：(1)Fe2O3
(2)先产生白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色
(3)Fe3O4＋4H23Fe＋4H2O
2Fe＋3Cl22FeCl3
(4)2Fe3＋＋SO2＋2H2O ===2Fe2＋＋SO＋4H＋
2Fe2＋＋HClO＋H＋ === 2Fe3＋＋Cl－＋H2O
12．(2019·苏州模拟)α铁纳米粉在现代电子工业上用途极为广泛，用赤铁矿石(含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO等)制备纳米铁颗粒的实验流程如图：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH：
沉淀物
Al(OH)3
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Cu(OH)2
pH
5.2
3.2
9.7
6.7
(1)步骤②中用pH试纸测定溶液pH的操作是__________________________________。
步骤②滤液中含有的金属阳离子是____________，步骤④中碾碎的目的是________________________________________________________________________。
(2)将第①步过滤所得的MnO2与KClO3、KOH溶液共热，可得到K2MnO4
8
，此反应的化学方程式是______________________________________________________________。
(3)步骤③灼烧所需的仪器有酒精灯、三脚架、________________________________。
(4)若步骤⑤是利用电弧加热使金属熔融蒸发成蒸汽，使大量颗粒状烟灰尘与周围X气体原子激烈碰撞进行充分的能量交换和电荷交换生成αFe，X气体可以为_______。
a．O2 b．N2 c．He d．H2
(5)“纳米铁”在空气中受撞击时会燃烧，其反应与铁在纯氧中燃烧相同，写出该反应的化学方程式________________________________________________________。
解析：(1)Fe2O3、FeO、Al2O3、CuO与硫酸反应，滤液a中金属阳离子为Cu2＋、Al3＋、Fe2＋、Fe3＋，加双氧水将Fe2＋氧化为Fe3＋。根据阳离子沉淀时的pH数据可知控制pH＝4时，Fe3＋已全部变成Fe(OH)3沉淀，滤液中主要为Cu2＋、Al3＋。(2)MnO2与KClO3、KOH溶液共热，MnO2作还原剂生成K2MnO4，KClO3作氧化剂生成KCl。(3)灼烧需用到酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳。(4)X气体不能与Fe发生反应。
答案：(1)将一小块pH试纸放在表面皿上，用玻璃棒蘸取少量待测液，点在pH试纸上，再与标准比色卡对照 Cu2＋、Al3＋ 增大接触面积，提高原料的转化率和反应速率
(2)3MnO2＋6KOH＋KClO33K2MnO4＋KCl＋3H2O
(3)泥三角、坩埚、坩埚钳 (4)c
(5)3Fe＋2O2Fe3O4
13．工业上利用硫铁矿烧渣(主要成分为Fe2O3、FeO、SiO2)为原料制备高档颜料——铁红(Fe2O3)，具体生产流程如下：
试回答下列问题：
(1)硫铁矿烧渣用稀硫酸酸溶时的不溶物为________(填化学式)。
(2)实验室实现“步骤Ⅱ”中分离操作所用的玻璃仪器有____________________；步骤Ⅳ中应选用________试剂调节溶液的pH(填字母编号)。
A．稀硝酸 B．氢氧化钠溶液
C．高锰酸钾溶液 D．氨水
(3)检验步骤Ⅲ已经进行完全的试剂是_______________________________________。
(4)步骤Ⅴ的反应温度一般需控制在35 ℃以下，其目的是________________________。
(5)步骤Ⅵ中发生反应的化学方程式为_________________________________________。
(6)欲测定硫铁矿烧渣中Fe元素的质量分数，称取a
8
g样品，充分“酸溶”“水溶”后过滤，向滤液中加入足量的H2O2，充分反应后加入NaOH溶液至不再继续产生沉淀，经过滤、洗涤、灼烧至固体恒重，冷却后称得残留固体b g。
①写出加入足量的H2O2发生反应的离子方程式：
________________________________________________________________________；
②测得该样品中Fe元素的质量分数为____________。
解析：(1)SiO2为酸性氧化物，不与稀H2SO4反应。(2)NaOH溶液不易控制溶液pH，应选氨水。(4)既防止NH4HCO3分解，又减少Fe2＋水解。(5)FeCO3转变为Fe2O3，肯定有氧化剂O2参与反应。(6)残留b g固体为Fe2O3，根据Fe原子守恒，Fe元素的质量分数为×100%＝×100%。
答案：(1)SiO2
(2)漏斗、玻璃棒、烧杯 D
(3)KSCN溶液(或其他合理答案)
(4)防止NH4HCO3分解，减少Fe2＋的水解
(5)4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2
(6)①2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
②×100%
14．铜是生活中常见的金属，请回答下列问题：
(1)Cu不活泼，通常情况下不与稀硫酸反应，但向Cu和稀硫酸的混合物中滴入H2O2溶液后，溶液很快变蓝色，试写出该反应的离子方程式：______________________________。
(2)将硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合，会析出Cu2(OH)2CO3 绿色固体，试写出该反应的离子方程式：___________________________________________________________。
(3)火法炼铜的原理：Cu2S＋O22Cu＋SO2，在该反应中每生成1 mol Cu，转移________mol e－。
(4)据报道，有一种叫Thibacillus Ferroxidans的细菌在有氧气存在的酸性溶液中，可将黄铜矿CuFeS2氧化成硫酸盐：4CuFeS2＋2H2SO4＋17O2===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O，利用反应后的溶液，按如下流程可制备胆矾(CuSO4·5H2O)：
①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的实验方法__________________________________。
8
②在实验室中，设计两个原理不同的方案，从溶液B中提炼金属铜(要求：一种方案只用一个反应来完成)。写出两种方案中涉及的化学方程式：
方案一：____________________________________________________；
方案二：__________________________________________________________。
解析：(1)金属铜投入稀硫酸中不发生反应，但再加入H2O2溶液后铜开始溶解，溶液逐渐变为蓝色，说明H2O2在酸性溶液中具有氧化性，能溶解铜，离子方程式为Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。(2)将CuSO4溶液和Na2CO3溶液混合，会析出 Cu2(OH)2CO3，反应的离子方程式为2Cu2＋＋CO＋2H2O ===Cu2(OH)2CO3↓＋2H＋。(3)反应中Cu元素化合价由＋1价降低到0价，O元素化合价由0价降低到－2价，S元素化合价由－2价升高到＋4价，由方程式可知生成2 mol Cu，转移6 mol电子，则该反应中每生成1 mol Cu，转移3 mol电子。(4)①检验溶液B中Fe3＋是否被除尽的试剂是KSCN溶液，加入KSCN溶液若变红证明含有Fe3＋，若加入后溶液不变红证明不含Fe3＋。②CuSO4溶液得到金属铜的方法，可以加入铁粉置换铜，反应的化学方程式为CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu；也可用惰性电极通电电解CuSO4溶液，反应的化学方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。
答案：(1)Cu＋H2O2＋2H＋===Cu2＋＋2H2O
(2)2Cu2＋＋CO＋2H2O===Cu2(OH)2CO3↓＋2H＋
(3)3
(4)①取适量上层清液于试管中，加入KSCN溶液若变红证明含有Fe3＋，否则不含Fe3＋
②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu
2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4
8
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