2021高考化学（全国版）一轮复习教师用书：专题六 铁、铜及其化合物金属的冶炼 Word版含解析

- 1 - 专题六 铁、铜及其化合物　金属的冶 炼 410 考点 1　铁及其重要化合物 1.[2019 全国卷 Ι,27,15 分]硫酸铁铵[NH4 Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验 室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下: 回答下列问题: (1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)步骤②需要加热的目的是　　　　　　　　　　　　　,温度保持 80~95 ℃,采用的合适加热方式 是　　　　　　　　　　　　　　　　。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为　　　　 (填标号)。 　　 A　　　　　B　　　　　C　　　　　D (3)步骤③中选用足量的 H2O2,理由是　　　　　　。分批加入 H2O2,同时为了　　　　　　　　,溶液要保持 pH 小于 0.5。 (4)步骤⑤的具体实验操作有　　　　,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 (5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到 150 ℃时失掉 1.5 个结晶水,失重 5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为　　　　。 以铁为主要原料制备硫酸铁铵的工艺流程为载体,考查铁、亚铁离子、铁离子的主要性质和制备过程中,涉及的 皂化反应、硫化氢的吸收、温度对反应速率的影响、化学式的计算等基础必备知识,体现高考试题设计重视基 础性、综合性和应用性的命题新动向。 解题模型:链接考法 1 命题角度 2 2.[2018 北京,28,16 分]实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。 资料:K2FeO4 为紫色固体,微溶于 KOH 溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生 O2,在碱性溶液中较 稳定。 (1)制备 K2FeO4(夹持装置略) ①A 为氯气发生装置。A 中反应方程式是　　　　　　　　　　　　　　　(锰被还原为 Mn2+)。 ②将除杂装置 B 补充完整并标明所用试剂。 ③C 中得到紫色固体和溶液。C 中 Cl2 发生的反应有 3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH 2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外 还有　　　　。 - 2 - (2)探究 K2FeO4 的性质 ①取 C 中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液 a,经检验气体中含有 Cl2。为证明是否 K2FeO4 氧化了 Cl-而产生 Cl2,设计以下方案: 方案Ⅰ 取少量 a,滴加 KSCN 溶液至过量,溶液呈红色 方案Ⅱ 用 KOH 溶液充分洗涤 C 中所得固体,再用 KOH 溶液将 K2FeO4 溶出, 得到紫色溶液 b。取少量 b,滴加盐酸,有 Cl2 产生 i.由方案Ⅰ中溶液变红可知 a 中含有　　　　离子,但该离子的产生不能判断一定是 K2FeO4 将 Cl-氧化,还可能 由　　　　　　产生(用方程式表示)。 ii.方案Ⅱ可证明 K2FeO4 氧化了 Cl-。用 KOH 溶液洗涤的目的是　　　　　　。 ②根据 K2FeO4 的制备实验得出:氧化性 Cl2　　　　FeO2-4 (填“>”或“MnO-4,验证实验如下:将溶液 b 滴入 MnSO4 和足量 H2SO4 的混合溶 液中,振荡后溶液呈浅紫色。该现象能否证明氧化性 FeO2-4 >MnO-4。若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验 方案。 理由或方案:　　　　。 把元素化合物的知识与实验探究整合在一起设计试题,引导中学教学重视提升考生化学学科核心素养,是高考 命题的新动向。本题提供高铁酸钾的部分性质,考查考生现场学习并获取有用信息,结合所学知识解决实际问题 的能力,也很好地考查了考生思辨的能力:在酸性环境中,高铁酸根离子的氧化性强于氯气,在碱性环境中,氯气的 氧化性强于高铁酸根离子。 解题模型:链接考法 1 命题角度 1 考点 2　铜及其化合物 3.[2017 江苏,18,12 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。 ①方法 1:45~50 ℃时,向 CuCl 悬浊液中持续通入空气得到 Cu2(OH)2 Cl2·3H2O,该反应的化学方程式 为　　　　。 ②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　　　　　　　。 (2)碱式氯化铜有多种组成,可表示为 Cua(OH)bClc·xH2O。为测定某碱式氯化铜的组成,进行下列实验:①称取样 品 1.116 0 g,用少量稀 HNO3 溶解后配成 100.00 mL 溶液 A;②取 25.00 mL 溶液 A,加入足量 AgNO3 溶液,得 AgCl 0.172 2 g;③另取 25. 00 mL 溶液 A,调节 pH 4~5,用浓度为 0.080 00 mol·L-1 的 EDTA(Na2H2Y·2H2O)标 准溶液滴定 Cu2+(离子方程式为 Cu2++H2Y2- CuY2-+2H+),滴定至终点,消耗标准溶液 30.00 mL。通过计算 确定该样品的化学式(写出计算过程)。 本题考查考生三方面能力:一是利用所学氧化还原知识,理解氯化亚铜悬浊液被氧气氧化生成碱式氯化铜的过 程,并能快速准确写出该反应方程式的能力;二是阅读理解能力,先利用铁离子具有较强氧化性溶解不活泼金属 铜,再利用氧气氧化亚铁离子生成铁离子,这两个反应循环就制得氯化铜,最后将氯化铜与石灰乳反应制得碱式 氯化铜;三是化学计算能力。通过化学实验结合化学计算确定未知的化学式,是考生的基本能力之一。 解题模型:链接考法 3 命题角度 1 4.[2017 浙江下半年选考,28,4 分]为了探究铁、铜及其化合物的性质,某同学设计并进行了下列实验。- 3 - 已知:3Fe(s)+4H2O(g) Fe3O4(s)+4H2(g) 请回答: (1)虚线框处宜选择的装置是　　　　　　　　　　(填“甲”或“乙”);实验时应先将螺旋状铜丝加热,变黑后再趁 热迅速伸入所制得的纯净氢气中,观察到的实验现象是　　　　　　　　　　　　　。 (2)实验后,取硬质玻管中适量的固体,用一定浓度的盐酸溶解,滴加 KSCN 溶液,没有出现红色,说明该固体中没 有+3 价的铁。判断结论是否正确并说明理由　　　　　　　　　　　　　　。 试题创设崭新情境考查铁与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气、氢气还原灼热氧化铜、铁离子的检验等必备 基础知识。 解题模型:链接考法 1 命题角度 1;考法 3 命题角度 1 考点 3　金属材料与金属矿物的开发利用 5.[2018 全国卷Ⅱ,26,14 分]我国是世界上最早制得和使用金属锌的国家。一种以闪锌矿(ZnS,含有 SiO2 和少量 FeS、CdS、PbS 杂质)为原料制备金属锌的流程如图所示: 　相关金属离子[c0(Mn+)=0.1 mol·L-1]形成氢氧化物沉淀的 pH 范围如下: 金属离子 Fe3+ Fe2+ Zn2+ Cd2+ 开始沉淀的 pH 1.5 6.3 6.2 7.4 沉淀完全的 pH 2.8 8.3 8.2 9.4 回答下列问题: (1)焙烧过程中主要反应的化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)滤渣 1 的主要成分除 SiO2 外还有　　　　;氧化除杂工序中 ZnO 的作用是　　　　,若不通入氧气,其后果 是　　　　。 (3)溶液中的 Cd2+可用锌粉除去,还原除杂工序中反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　。 (4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时,阴极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　;沉积锌后的电解液可返回　　　　 工序继续使用。 硫化锌的焙烧类似于黄铁矿(FeS2)焙烧,生成金属氧化物和二氧化硫;电解硫酸锌溶液制备单质锌类似于电解 硫酸铜溶液,阴极生成金属单质,阳极生成氧气和硫酸。本题考查考生将所学知识迁移到新情境中解决实际问题 的能力。 解题模型:链接素材 5 考点 1　铁及其重要化合物- 4 - 考法 1“铁三角”及其应用 命题角度 1　以实验为载体考查含铁化合物的性质与制备(热点角度) 1[2017 全国卷Ⅲ,26,14 分]绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁,在工农业生产中具有重要的用途。某化 学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题: (1)在试管中加入少量绿矾样品,加水溶解,滴加 KSCN 溶液,溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气,溶液逐 渐变红。由此可知:　　　　　　、　　　　　　。 (2)为测定绿矾中结晶水含量,将石英玻璃管(带两端开关 K1 和 K2)(设为装置 A)称重,记为 m1 g。将样品装入石 英玻璃管中,再次将装置 A 称重,记为 m2 g。按如图连接好装置进行实验。 ①仪器 B 的名称是　　　。 ②将下列实验操作步骤正确排序　　　(填标号);重复上述操作步骤,直至 A 恒重,记为 m3 g。 a.点燃酒精灯,加热　b.熄灭酒精灯　c.关闭 K1 和 K2d.打开 K1 和 K2,缓缓通入 N2　e.称量 A　f.冷却到室温 ③根据实验记录,计算绿矾化学式中结晶水数目 x=　　　(列式表示)。若实验时按 a、d 次序操作,则使 x　　　 (填“偏大”“偏小”或“无影响”)。 (3)为探究硫酸亚铁的分解产物,将(2)中已恒重的装置 A 接入下图所示的装置中,打开 K1 和 K2,缓缓通入 N2,加 热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。 ①C、D 中的溶液依次为　　　(填标号)。C、D 中有气泡冒出,并可观察到的现象分别为　。 a.品红　b.NaOH　c.BaCl2　d.Ba(NO3)2　e.浓 H2SO4 ②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式　　　　　　　　　　　　。 (1)样品溶于水后,滴加 KSCN 溶液,溶液颜色无明显变化,说明样品中不含三价铁;再向试管中通入空气, 溶液逐渐变红,则说明空气中的 O2 氧化了亚铁离子,即亚铁离子易被空气中的氧气氧化。(2)测定硫酸亚铁晶体 中结晶水含量,关键是要排尽装置内的空气,避免 O2 氧化亚铁离子,导致结晶水含量测量不准确。①仪器 B 为干 燥管;②测定结晶水的过程:先打开 K1 和 K2,缓缓通入氮气排尽装置中的空气,再点燃酒精灯加热,一段时间后熄 灭酒精灯,冷却至室温,关闭 K1 和 K2,称量 A。故正确的操作步骤为 dabfce。③A 的质量为 m1g,样品和 A 的总 质量为 m2g,硫酸亚铁和 A 的总质量为 m3g。则 m(FeSO4)=(m3-m1)g,m(H2O)=(m2-m3)g,有 18푥 152= 푚2 - 푚3 푚3 - 푚1 ,解得 x= 152(푚2 - 푚3) 18(푚3 - 푚1) = 76(푚2 - 푚3) 9(푚3 - 푚1) 。若先加热,后通入氮气,石英玻璃管内空气中的 O2 会氧化绿矾,使 m3 增大,所以 76(푚2 - 푚3) 9(푚3 - 푚1) 会偏小。(3)硫酸亚铁分解实验中,生成了红色粉末(氧化铁),说明必有元素化合价降低,暗示有 SO2 生成。根据 得失电子守恒和原子守恒可写出反应的化学方程式 2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑。SO3 极易溶于水且能与 水反应生成 H2SO4,故应先检验 SO3。SO3 可用 BaCl2 溶液检验,但不能用硝酸钡溶液检验,因为硝酸钡溶液吸 收 SO3 或 SO2 时都会生成硫酸钡沉淀;SO2 可用品红溶液检验,故 C 中装氯化钡溶液,D 中装品红溶液,最后用 氢氧化钠溶液吸收尾气。 (1)样品中没有 Fe(Ⅲ)　Fe(Ⅱ)易被氧气氧化为 Fe(Ⅲ) (2)①干燥管　②dabfce　③ 76(푚2 - 푚3) 9(푚3 - 푚1) 　偏小　(3)① c、a　生成白色沉淀、褪色　②2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑ 考法归纳·应用实践 重要的铁盐——绿矾(FeSO4·7H2O)- 5 - 1.FeSO4·7H2O 的加热分解产物和原理 绿矾(FeSO4·7H2O) FeSO4 Fe2O3、SO2、SO3 反应原理:FeSO4·7H2O FeSO4+7H2O,2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑。 2.绿矾(FeSO4·7H2O)的两种制备方法 (1)用废铁屑(含少量 SiO2 和 Fe2O3)制备绿矾 (2)用烧渣(主要含 FeO、Fe2O3,还有一定量的 SiO2)制备绿矾 试剂 X 可以是 SO2 或 Fe,其目的是将溶液中的 Fe3+还原为 Fe2+。 1.[2017 浙江 4 月选考,24,2 分]由硫铁矿烧渣(主要成分:Fe3O4、Fe2O3 和 FeO)得到绿矾 (FeSO4·7H2O),再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下: 烧渣 溶液 绿矾 铁黄 已知:FeS2 和铁黄均难溶于水。 下列说法不正确的是(　　) A.步骤①,最好用硫酸来溶解烧渣 B.步骤②,涉及的离子方程式为 FeS2+14Fe3++8H2O 15Fe2++2SO2-4 +16H+ C.步骤③,将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾 D.步骤④,反应条件控制不当会使铁黄中混有 Fe(OH)3 命题角度 2　以工艺流程为载体考查含铁化合物的分离提纯与性质(热点角度) 2[2017 全国卷Ⅱ,26,14 分]水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分为 CaO、SiO2,并含有一定量的 铁、铝和镁等金属的氧化物。实验室测定水泥样品中钙含量的过程如图所示: 回答下列问题: (1)在分解水泥样品过程中,以盐酸为溶剂,氯化铵为助溶剂,还需加入几滴硝酸。加入硝酸的目的是　　　　,还 可使用　　　代替硝酸。 (2)沉淀 A 的主要成分是　　　　,其不溶于强酸但可与一种弱酸反应,该反应的化学方程式为　。 (3)加氨水过程中加热的目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。沉淀 B 的主 要成分为 　　　　　　　、　　　　　　　(写化学式)。 (4)草酸钙沉淀经稀 H2SO4 处理后,用 KMnO4 标准溶液滴定,通过测定草酸的量可间接获知钙的含量,滴定反应 为 MnO-4+H++H2C2O4 Mn2++CO2+H2O。实验中称取 0.400 g 水泥样品,滴定时消耗了 0.050 0 mol·L-1 的 KMnO4 溶液 36.00 mL,则该水泥样品中钙的质量分数为　　　　。 本题结合实验室测定水泥样品中钙含量的流程考查元素化合物、物质分离提纯等知识的应用。(1)水泥 熟料中的 CaO 和铁、铝、镁等金属的氧化物均能溶于盐酸,加入硝酸能将水泥样品中可能含有的 Fe2+氧化为 Fe3+,为了不引入新杂质,还可用 H2O2 代替硝酸。(2)根据图示流程可知,不溶于盐酸和硝酸的沉淀 A 为 SiO2(或- 6 - H2SiO3),SiO2(或 H2SiO3)能溶于弱酸氢氟酸,生成 SiF4 和 H2O。(3)加入氨水调节溶液的 pH=4~5 的过程中加热, 能防止胶体生成,易沉淀分离,结合流程图可知,沉淀 B 的主要成分是 Al(OH)3 和 Fe(OH)3。(4)根据反应中转移 电 子 数 相 等 可 找 出 关 系 式 2MnO-4~5H2C2O4, 结 合 消 耗 KMnO4 溶 液 的 浓 度 和 体 积 可 求 出 n(H2C2O4)= 0.0500mol·L-1 × 36.00 × 10-3L × 5 2 =4.5×10-3mol, 则 该 水 泥 样 品 中 钙 的 质 量 分 数 为 4.5 × 10-3mol × 40g·mol-1 0.400g ×100%=45.0%。 (1)将样品中可能存在的 Fe2+氧化为 Fe3+　H2O2　(2)SiO2(或 H2SiO3)　SiO2+4HF SiF4↑+2H2O(或 H2SiO3+4HF SiF4↑+3H2O)　(3)防止胶体生成,易沉淀分离　Al(OH)3　Fe(OH)3　 (4)45.0% 核心素养对接 核心素养之“证据推理与模型认知”——工艺流程中铁元素的除杂模型 Fe3+在 pH=2.8 时即可完全水解为 Fe(OH)3 沉淀,所以从含多种金属离子的溶液中除去 Fe3+的常用方法是调节 溶液的 pH 至 2.8,再过滤;若为 Fe2+,则需先转化为 Fe3+,再进一步除去(因为 Fe3+比 Fe2+更易水解成氢氧化物 沉淀)。除去固体物质中的铁元素,一般流程如下: 固体 酸溶 加入氧化剂 调节溶液 pH 过滤 滤液 酸溶的目的是使铁元素转化为离子;加入氧化剂的目的是使可能存在的 Fe2+转化为 Fe3+,该步骤切忌引入杂质, 所以常用的氧化剂为 H2O2;调节溶液 pH 的目的是使 Fe3+转化为 Fe(OH)3 沉淀,使用的试剂不能引入杂质,且可 以消耗 H+使 pH 增大,如从 Cu2+中除去 Fe3+,应该加入 CuO、Cu(OH)2、CuCO3 或 Cu2(OH)2CO3。 考法 2Fe2+、Fe3+的检验 命题角度 1　结合实验现象检验溶液中 Fe2+、Fe3+(热点角度) 3 对 FeCl3 溶液与 KI 溶液的反应进行探究。关于实验的分析和结论不正确的是 实验操作 实验现象 ① 取 2 mL 0.1 mol/L KI 溶液于试管中,滴 加 0.1 mol/L FeCl3 溶液 3 滴,振荡,充分 反应 溶液呈深棕黄色 将上述溶液均分后分置于试管 1 和试 管 2 中 向试管 1 中滴加 2 滴 0.1 mol/L KSCN 溶液 溶液显红色② 向试管 2 中加入 1 mL CCl4,充分振荡、 静置 溶液分层,上层为浅棕黄色,下层为紫色 ③ 取试管 2 中的上层液体置于试管 3 中, 滴加 2 滴 0.1 mol/L KSCN 溶液 溶液微弱变红 A.FeCl3 与 KI 发生了氧化还原反应,有 I2 生成 B.试管 1 中溶液显红色,证明 FeCl3 与 KI 的反应具有可逆性 C.试管 3 中红色比试管 1 中浅是平衡移动的结果 D.试管 2 中上层溶液变为浅棕黄色是平衡移动的结果 取 2mL0.1mol/LKI 溶液于试管中,滴加 0.1mol/LFeCl3 溶液 3 滴,振荡,充分反应,溶液呈深棕黄色,是因为 Fe3+与 I-发生了氧化还原反应,有 I2 生成,A 正确。①中加入的 KI 溶液过量,向试管 1 中滴加 2 滴 0.1mol/LKSCN 溶液,溶液显红色说明溶液中有 Fe3+,证明 FeCl3 与 KI 的反应具有可逆性,B 正确。向试管 2 中 加入 1mLCCl4,充分振荡、静置,溶液分层,上层为浅棕黄色,下层为紫色说明有碘单质被萃取出来,平衡正向移动, 导致溶液中 Fe3+浓度减小,试管 3 中红色比试管 1 中浅,C 正确。试管 2 中上层溶液变为浅棕黄色还可能是少 量的碘溶解于水的结果,D 错误。 D 考点扫描- 7 - 1.[2018 全国卷Ⅱ,28(2)改编]三草酸合铁酸钾样品完全分解后的残留物中含有 FeO 和 Fe2O3,检验 Fe2O3 存在 的 方 法 是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 2.[2017 全国卷Ⅱ,13A 改编]向 2mL0.1mol·L-1 的 FeCl3 溶液中加足量铁粉,振荡,加 1 滴 KSCN 溶液,现象为黄 色逐渐消失,加 KSCN 溶液颜色不变,则可推出还原性:Fe>Fe2+(　) 提示:1.取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入 1~2 滴 KSCN 溶液,溶液变红,证明含有 Fe2O3　2.√ 2.已知:2Fe3++2I- 2Fe2++I2,用 KI 溶液和 FeCl3 溶液进行如下实验。下列说法不正确的是 (　　) A.实验 i 中现象说明有 Fe2+生成 B.实验 ii 中现象说明反应后溶液中含有 Fe3+ C.实验 iii 水溶液中 c(Fe2+)大于实验 i 中 c(Fe2+) D.实验 iii 中再加入 4 滴 0.1 mol·L-1 FeCl2 溶液,振荡静置,CCl4 层颜色无变化 命题角度 2　Fe2+、Fe3+的性质探究 4[2016 全国卷Ⅱ,28,15 分]某班同学用如下实验探究 Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题: (1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成 0.1 mol·L-1 的溶液。在 FeCl2 溶液中需加入少量铁屑,其目 的是　。 (2)甲组同学取 2 mL FeCl2 溶液,加入几滴氯水,再加入 1 滴 KSCN 溶液,溶液变红,说明 Cl2 可将 Fe2+氧化。 FeCl2 溶液与氯水反应的离子方程式为　。 (3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在 2 mL FeCl2 溶液中先加入 0.5 mL 煤油,再于液面下依次加 入几滴氯水和 1 滴 KSCN 溶液,溶液变红,煤油的作用是　。 (4)丙组同学取 10 mL 0.1 mol·L-1KI 溶液,加入 6 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3 溶液混合。分别取 2 mL 此溶液于 3 支 试管中进行如下实验: ①第一支试管中加入 1 mL CCl4 充分振荡、静置,CCl4 层显紫色; ②第二支试管中加入 1 滴 K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀; ③第三支试管中加入 1 滴 KSCN 溶液,溶液变红。 实验②检验的离子是　　　　　　　(填离子符号);实验①和③说明:在 I-过量的情况下,溶液中仍含有　　　　　　　 (填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为　。 (5)丁组同学向盛有 H2O2 溶液的试管中加入几滴酸化的 FeCl2 溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式 为　　　　　　; 一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是　　　　　　;生成沉淀的 原因是　 (用平衡移动原理解释)。 (1)Fe2+具有还原性,FeCl2 溶液易因被氧化而变质,配制 FeCl2 溶液时加入少量铁屑,目的是防止 Fe2+被氧 化。(2)溶液变红,说明有 Fe3+生成,则 FeCl2 溶液与氯水反应的离子方程式为 2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。(3)甲 组实验中,FeCl2 易被空气中的 O2 氧化,会生成 FeCl3,因此实验不够严谨。加入煤油,煤油的密度比水小,可以起 到隔绝空气的作用,从而排除氧气对实验的影响。(4)实验②中 K3[Fe(CN)6]溶液的作用是检验 Fe2+。根据实验 ①,CCl4 层显紫色,说明有 I2 生成,根据实验②,生成蓝色沉淀,说明有 Fe 2+生成,根据实验③,溶液变红,说明有 Fe3+剩余,I-过量的情况下,溶液中仍含有 Fe3+,由此说明该反应为可逆反应。(5)溶液变为棕黄色,说明生成了 Fe3+,离子方程式为 2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O。溶液中有气泡出现,说明 H2O2 在 Fe3+的催化作用下发- 8 - 生了分解反应,生成了 O 2 。随后生成红褐色沉淀,则沉淀为 Fe(OH) 3,H2O2 分解放出热量,Fe3+ 的水解平衡 Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+向正反应方向不断进行,因此得到 Fe(OH)3 沉淀。 (1)防止 Fe2+被氧化　(2)2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-　(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)　(4)Fe2+　 Fe3+　可逆反应　 (5)2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O　Fe3+催化 H2O2 分解产生 O2　H2O2 分解反应放热,促进 Fe3+的水解平 衡正向移动 考点 2　铜及其化合物 考法 3 铜及其化合物的性质 命题角度 1　有关铜及其化合物的性质 5 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。一位同学对某次用氢气还原氧化铜实验所得的红色固体的成分进行了检验, 实验操作和实验现象记录如表所示: 加入试剂及条件 稀硫酸 浓硫酸/加热 稀硝酸 浓硝酸 实验现象 得到红色固体和蓝色 溶液 产生无色气体 产生无色气体,得到蓝色溶 液 产生红棕色气体,得到绿色溶 液 由此推出本次氢气还原氧化铜实验的产物是 A.Cu　　　　　　　　　　　　B.Cu2O C.一定有 Cu,可能有 Cu2O D.一定有 Cu2O,可能有 Cu 根据题中信息,向红色固体中加入稀硫酸得到红色固体和蓝色溶液,其中红色固体为铜,蓝色溶液为硫酸 铜溶液,可推出原红色固体里一定有 Cu2O;溶液中的红色固体铜,可能是原来固体中含有的,也可能是由 Cu2O 和稀硫酸反应生成的。 D 命题角度 2　结合物质转化流程考查铜及其化合物的性质和制备 6CuSO4 是一种重要的化工原料,有关制备途径及性质如图所示。下列说法错误的是 A.途径①所用混酸中 H2SO4 与 HNO3 物质的量之比最好为 3∶2 B.生成等量的硫酸铜,三个途径中参加反应的硫酸的物质的量:①=②FeO2-4 ,而方案Ⅱ实验表明,Cl2 和 FeO2-4 的氧化性强弱关系相反,原因是溶液酸碱性不同, 说明氧化性:在碱性条件下 Cl2>K2FeO4,在酸性条件下 Cl2MnO-4,验证实验如下:将溶液 b 滴入 MnSO4 和足量 H2SO4 的混合溶液中,振荡后溶液呈浅 紫色,该现象能否证明氧化性 FeO2-4 >MnO-4。若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案。” (1)能,因为 K2FeO4 在过量酸作用下完全转化为 Fe3+和 O2,溶液的浅紫色一定为 MnO-4的颜色,说明氧化性 FeO2-4 >MnO-4(氧化剂的 氧化性大于氧化产物)。 (2)不能,设计方案为向溶液 b 中滴加过量稀 H2SO4,若溶液紫色快速褪去,说明氧化性 FeO2-4 >MnO-4,若溶液显浅紫色,不能说明氧化 性 FeO2-4 >MnO-4 3.(1)①4CuCl+O2+8H2O 2Cu2(OH)2Cl2·3H2O(3 分) ②Fe2+(2 分) (2)n(Cl-)=n(AgCl)× 100.00mL 25.00mL = 0.1722g 143.5g·mol-1× 100.00mL 25.00mL =4.800×10-3 mol n(Cu2+)=n(EDTA)× 100.00mL 25.00mL =0.080 00 mol·L-1×30.00 mL×10-3 L·mL-1× 100.00mL 25.00mL =9.600×10-3 mol n(OH-)=2n(Cu2+)-n(Cl-)=2×9.600×10-3 mol-4.800×10-3 mol=1.440×10-2 mol m(Cl-)=4.800×10-3 mol×35.5 g·mol-1=0.170 4 g m(Cu2+)=9.600×10-3 mol×64 g·mol-1=0.614 4 g m(OH-)=1.440×10-2 mol×17 g·mol-1=0.244 8 g n(H2O)= 1.1160g - 0.1704g - 0.6144g - 0.2448g 18g·mol-1 =4.800×10-3 mol a∶b∶c∶x=n(Cu2+)∶n(OH-)∶n(Cl-)∶n(H2O)=2∶3∶1∶1 化学式为 Cu2(OH)3Cl·H2O(7 分) 【解析】　(1)①在 H2O 存在的条件下,CuCl 能被空气中的 O2 氧化生成 Cu2(OH)2Cl2·3H2O,根据得失电子守 恒和原子守恒配平反应的化学方程式。②由题图知,O2 氧化 M'生成 M,根据题意“Fe3+对该反应有催化作用”,则 M'为 Fe2+,Fe3+再氧化 Cu 生成 Cu2+和 Fe2+。(2)由②中生成 AgCl 的质量,可计算出 1.1160g 样品中 Cl-的物质 的量 n(Cl-);由③可计算出 1.1160g 样品中 Cu2+的物质的量 n(Cu2+),根据电荷守恒:n(OH-)+n(Cl-)= 2n(Cu2+),得出 n(OH-),最后由质量守恒得出 n(H2O);由四种粒子的物质的量,可确定样品的化学式。 4.(1)乙(1 分)　铜丝由黑变红(1 分) (2)不正确,因为铁过量时:Fe+2Fe3+ 3Fe2+(2 分) 【解析】　(1)由题给已知信息可知铁与水蒸气在高温条件下反应生成 H2,H2 的密度比空气的小,故虚线框处 应选择乙装置。将加热后变黑的铜丝伸入到制得的纯净 H2 中,H2 将 CuO 还原为 Cu,故黑色铜丝变成红色。(2) 该结论不正确,因为硬质玻管中可能有大量未参与反应的铁粉,加盐酸溶解后,剩余的 Fe 粉会与生成的 Fe3+反 应生成 Fe2+,从而导致滴加 KSCN 溶液没有红色出现。 5.(1)ZnS+ 3 2O2 ZnO+SO2(2 分 ) 　 (2)PbSO4(2 分 ) 　 调 节 溶 液 的 pH(2 分 ) 　 无 法 除 去 杂 质 Fe2+(2 分 )　 (3)Cd2++Zn Cd+Zn2+(2 分)　(4)Zn2++2e- Zn(2 分)　溶浸(2 分) 【解析】　- 16 - (1)焙烧过程中 ZnS 和 O2 反应生成 ZnO 和 SO2。(2)加入稀硫酸后,滤渣中有不溶于稀硫酸的 SiO2,还有生成的 不溶于水和稀酸的 PbSO4。加入 ZnO 的作用是消耗稀硫酸,调节溶液的 pH,促进 Fe3+完全水解生成 Fe(OH)3 沉淀。若不通入氧气,杂质离子 Fe2+无法除去,会影响锌的纯度。(3)由还原除杂工序可知反应的离子方程式为 Zn+Cd2+ Zn2++Cd。(4)由于电解液为 ZnSO4 溶液,电解产物为 Zn,即电解时 Zn2+在阴极被还原,电极反应式 为 Zn2++2e- Zn,则阳极反应式为 2H2O-4e- O2↑+4H+,所以沉积锌后的电解液的主要溶质为 H2SO4,可返 回溶浸工序继续使用。 1.C　本题考查陌生离子方程式的书写、物质的分离和提纯、反应条件的控制和试剂选择。要制得绿矾,为了 不引入其他杂质,步骤①最好用硫酸来溶解烧渣,A 项正确;加入 FeS2 后得到的溶液经步骤③可得到绿矾,故步 骤②中 FeS2 和 Fe3+发生氧化还原反应,生成了 FeSO4,离子方程式为 FeS2+14Fe3++8H2O 15Fe2++2SO2-4 +16H+,B 项正确;步骤③,由 FeSO4 溶液得到绿矾应蒸发浓缩、冷却结晶而不是蒸发结晶,C 项错误;步骤④中若 反应条件控制不当,则会使铁黄中混有 Fe(OH)3,D 项正确。 2.D　实验 i 向混合液中加入 K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明混合液中有 Fe2+,说明 FeCl3 与 KI 反应可生 成 Fe2+,A 正确;实验 ii 向混合液中加入 KSCN 溶液,溶液变红,说明混合液中含有 Fe 3+,B 正确;实验 i 中加入 K3[Fe(CN)6]溶液发生反应:3Fe2++2[Fe(CN)6]3- Fe3[Fe(CN)6]2↓,Fe2+浓度减小,实验 iii 中加入 CCl4,CCl4 将 I2 从水溶液中萃取出来,平衡向正反应方向移动,Fe 2+ 浓度增大,实验 iii 水溶液中 c(Fe2+)大于实验 i 中 c(Fe2+),C 正确;实验 iii 中再加入 4 滴 0.1 mol/L FeCl2 溶液,Fe2+浓度增大,平衡向逆反应方向移动,I2 浓度减小, 振荡静置,CCl4 层颜色变浅,D 错误。 3.D　步骤②中 SO2 的主要作用是将 CuCl2 还原为 CuCl,Na2SO3 同样具有还原性,可以用 Na 2SO3 替换 SO2,A 项正确;SO2 水溶液具有还原性,可以防止 CuCl 被氧化,B 项正确;根据流程图分析可知,C 项正确;如果 Cu2O 试样中混有 CuCl 和 CuO 杂质,用足量稀硫酸与 Cu2O 试样充分反应后,得到的固体中含有 CuCl 和 Cu, 此时无法计算试样纯度,D 项错误。 4.C　重晶石与钡餐的化学成分都是 BaSO4,A 项正确;Y 气体是 CO,其循环使用可以防止污染空气并提高原 料利用率,B 项正确;废气的主要成分为 CO2、CO 及少量 SO2 和硫蒸气等,故过程Ⅱ中对废气进行冷却,使硫蒸气 冷却为固体进而除去 S,过量 NaOH 溶液吸收的是 CO2 和 SO2,故 Z(aq)中的阴离子是 OH-、CO2-3 和 SO2-3 ,C 项 错误;焦炭的燃烧为反应提供了热量,C 与 BaSO4 反应生成的有 CO2、CO,说明 C 在反应中作还原剂,D 项正确。 5.(1)水浴加热(1 分)　(2)4Ag+4NaClO+2H 2O 4AgCl+4NaOH+O2↑(3 分)　会释放出氮氧化物(或 NO、 NO2),造成环境污染(2 分)　(3)将洗涤后的滤液合并入过滤 Ⅱ 的滤液中(2 分)　(4)未过滤掉的溶液会稀释加入 的氨水,且其中含有一定浓度的 Cl-,不利于 AgCl 与氨水反应(2 分)　(5)向滤液中滴加 2 mol·L-1 水合肼溶液,搅 拌使其充分反应,同时用 1 mol·L-1 H2SO4 溶液吸收反应中放出的 NH3,待溶液中无气泡产生,停止滴加,静置,过 滤、洗涤,干燥(5 分) 【解析】　(1)加热温度在低于 100℃时,可采用水浴加热的方式。(2)在溶液中,NaClO 溶液与 Ag 反应生成 AgCl、NaOH 和 O2,根据得失电子 守恒及原子守恒配平反应的化学方程式。HNO3 氧化 Ag 时会产生氮氧化物,污染环境。(3)为提高 Ag 的回收率, 需要将洗涤后的滤液也一起合并- 17 - 到过滤Ⅱ的滤液中。(4)未过滤掉的溶液会稀释加入的氨水,增加氨水的用量;由已知信息①知冷却后的溶液中因 NaClO 的分解,会含有一定浓度的 Cl-,不利于 AgCl 和氨水反应的正向进行。(5)由已知信息③知,水合肼可以和 银氨溶液发生反应生成 Ag 和 NH3 等。生成的 NH3 用 1mol·L-1H2SO4 溶液吸收,当溶液中不再产生气泡时,说明 反应已进行完全,静置,过滤出生成的 Ag,洗涤、干燥,得 Ag。 6.(1)3Ni+3H2SO4+2HNO3 3NiSO4+2NO↑+4H2O　(2)增大溶液 pH,使 Fe 3+完全转化为 Fe(OH)3 而 除去　CuS　“除 Cu”时溶液 pH 会降低,可能会溶解部分 Fe(OH)3 沉淀　(3)Ca2++2F- CaF2↓　(4)过滤、洗 涤　CO、CO2　(5)2Ni2++4OH-+ClO- Ni2O3↓+Cl-+2H2O　(6)10-5.2 【解析】　(1)根据“酸浸”时参与反应的 H2SO4 与 HNO3 的物质的量之比保持为 3∶2,结合工艺流程图知 Ni 单质 被氧化为 NiSO4,则 HNO3 被还原成 NO,化学方程式为 3Ni+3H2SO4+2HNO3 3NiSO4+2NO↑+4H2O。 (2)加入碳酸钙,CaCO3 与 H+反应,会使溶液 pH 增大,使 Fe3+完全转化为 Fe(OH)3 而除去;“沉渣 2”是“除 Cu”过程 中得到的滤渣,因 Cu2++H2S CuS↓+2H+,故“沉渣 2”的主要成分是 CuS;必须先过滤“沉渣 1”后再进行“除 Cu” 的原因是“除 Cu”时溶液 pH 会降低,可能会溶解部分 Fe(OH)3 沉淀。(3)CaF2 难溶于水,“除 Ca”过程中发生反应 的离子方程式为 Ca2++2F- CaF2↓。(4)NiO 是煅烧 NiC2O4 得到的,所以操作 B 之后得到的是 NiC2O4 沉淀, 而“沉镍”后需要经过过滤、洗涤才能得到 NiC 2O4;根据 NiC2O4 中 C 是+3 价,可知煅烧时产生的两种气体是 CO、CO2。(5)向 NiO 中加入盐酸,待 NiO 完全溶解后,需加入 NaOH 溶液和 NaClO 溶液,加入 NaOH 溶液和 NaClO 溶液发生反应的离子方程式为 2Ni2++4OH-+ClO- Ni2O3↓+Cl-+2H2O。(6)Ni2+开始沉淀时的 pH 为 7.4, 则 Ksp[Ni(OH)2]=c(Ni2+)·c2(OH-)=0.010×(107.4-14)2=10-15.2 。 Ni2+ 完 全 沉 淀 时 的 pH 为 9, 此 时 c(Ni2+)= 퐾sp[Ni(OH)2] 푐2(OH-) = 10-15.2 (109-14)2mol/L=10-5.2mol/L。 7.(1)10Al(s)+3V2O5(s) 5Al2O3(s)+6V(s)　ΔH= 1 2(5ΔH1-3ΔH2)　(2)V2O5+6HCl(浓) 2VOCl2+Cl2↑+3H2O　 (3)增大　0.4　(4)①VO+2 +2H++e- VO2++H2O　②溶液由绿色变为紫色　③ 2 × 푚 64 × 96500 2.0 × 10 × 60 ×100% 【 解 析 】 　 (1)①4Al(s)+3O2(g) 2Al2O3(s) 　 ΔH1,②4V(s)+5O2(g) 2V2O5(s) 　 ΔH2, 根 据 盖 斯 定 律 由 (①×5-②×3)× 1 2得到 V2O5 与 Al 反应制备金属钒的热化学方程式 10Al(s)+3V2O5(s) 5Al2O3(s)+6V(s)　ΔH= 1 2 (5ΔH1-3ΔH2)。(2)V 2O5 具有较强的氧化性,溶于浓盐酸可以得到蓝色溶液(含有 VO 2+),V 化合价由+5 变为 +4,V2O5 作氧化剂,氯化氢被氧化成氯气,结合得失电子守恒、原子守恒配平化学方程式 V 2O5+6HCl(浓) 2VOCl2+Cl2↑+3H2O。(3)VO3-4 和 V2O4-7 在 pH≥13 的溶液中可相互转化,根据题图 1 知,c(H+)越大,c(VO3-4 )越小,V O3-4 转化的离子方程式为 2VO3-4 +H2O V2O4-7 +2OH-,溶液中 c(H+)增大,VO3-4 的平衡转化率增大,A 点 VO3-4 的浓 度 为 0.2mol·L-1, 消 耗 浓 度 为 1.0mol·L-1-0.2mol·L-1=0.8mol·L-1, 生 成 的 V2O4-7 的 浓 度 为 0.4mol·L-1, 此 时 c(H+)=5×10-14mol·L-1,则 c(OH-)=0.2mol·L-1,K= 0.22 × 0.4 0.22 =0.4。(4)①放电过程中 A 电极为正极,电极反应式为 VO+2 +2H++e- VO2++H2O。②充电时,B 电极为阴极,该极上发生得电子的还原反应,即 V3+ V2+,B 电极附近溶液 由绿色变为紫色。③电解精炼铜得到mg 铜时,消耗的电荷量为 2× 푚g 64g·mol-1×96500C·mol-1,电池的输出电荷量为 2.0A×10min×60s·min-1,所以电流利用效率= 负载利用电荷量 电池输出电荷量×100%= 2 × 푚 64 × 96500 2.0 × 10 × 60 ×100%。