2021高考化学（新高考版）一轮复习考点考法精练：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 考点 1 铁及其重要化合物 1.[2020 四川绵阳第一次诊断]下列实验操作或方法正确的是(　　) A.检验某溶液中是否含有 Fe2+时,先加入少量 H2O2,再滴加 KSCN 溶液 B.配制 100 mL 1 mol·L-1 NaCl 溶液时,用托盘天平称取 5.85 g NaCl 固体 C.将 FeCl3 饱和溶液煮沸制备 Fe(OH)3 胶体 D.用紫色石蕊溶液鉴别乙醇、乙酸和苯 2.[2020 河南新乡模拟]已知:2Fe3++2I- 2Fe2++I2,2Fe2++Br2 2Fe3++2Br-。向含等物质的量浓度的 FeI2、 FeBr2 混合溶液中通入一定量的氯气后,再滴加少量的 KSCN 溶液,溶液变红,则下列方程式书写不合理的是 (　　) A.2I-+2Fe2++2Cl2 2Fe3++I2+4Cl-B.2Br-+2I-+2Fe2++3Cl2 I2+Br2+2Fe3++6Cl- C.2Br-+4I-+2Fe2++4Cl2 2I2+Br2+2Fe3++8Cl-D.2Fe2++4I-+3Cl2 2Fe3++2I2+6Cl- 3.[2020 湖北三校联考改编][双选]以某硫酸渣(含 Fe2O3、SiO2 等)为原料制备铁黄[FeO(OH)]的一种工艺流程 如图所示: 下列说法不正确的是(　　) A.“酸溶”中加热或搅拌或适当增大硫酸浓度均可加快溶解速度 B.滤渣的主要成分是 SiO2 C.“沉铁”过程中生成 Fe(OH)2 的化学方程式为 FeSO4+2NH4HCO3 Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑ D.“氧化”Fe(OH)2 浆液时,可用氯气代替空气 4.[2020 安徽阜阳模拟]下列实验操作对应的实验现象及实验结论都正确,且两者具有因果关系的是(　　) 选项 实验操作 实验现象 实验结论 A 向稀硝酸中加入过量铁粉,充分反应后,再滴加 KSCN 溶液 有气体生成,溶液呈红色 稀硝酸将 Fe 氧化为 Fe3+ B 将适量铜粉加入 1.0 mol·L-1 Fe2(SO4)3 溶液中 固体溶解,溶液变蓝 金属铁比铜活泼 C 向 0.1 mol·L-1 MgSO4 溶液中滴加过量 NaOH 溶 液,再滴加 0.1 mol·L-1 CuSO4 溶液 先生成白色沉淀,后生成蓝色沉 淀 Cu(OH)2 的溶度积比 Mg(OH)2 的 小 D 少量铝热剂(只含有一种金属氧化物)溶于足量稀盐 酸后,分为两等份,再分别滴加铁氰化钾溶液和 KSCN 溶液 分别出现蓝色沉淀和溶液变红 铝热剂中可能含有 Fe3O4 5.[2019 浙江 4 月选考,4 分]某同学设计如图装置(气密性已检查)制备 Fe(OH)2 白色沉淀。- 2 - 请回答: (1)仪器 1 的名称　　　　。装置 5 的作用　　　　。 (2)实验开始时,关闭 K2,打开 K1,反应一段时间后,再打开 K2,关闭 K1,发现 3 中溶液不能进入 4 中。请为装置作 一处改进,使溶液能进入 4 中　　　　。 (3)装置改进后,将 3 中反应后溶液压入 4 中,在 4 中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉 淀的原因　　　　　　　　。 6.[2019 天津南开区模拟,12 分]Ⅰ.Fe 是生产、生活及生命中的重要元素。 (1)血红蛋白(Hb)中的铁元素呈正二价,能与 O2 分子结合成氧合血红蛋白(HbO2)从而有输送 O2 的能力。 NaNO2 因具有氧化性能使血红蛋白丧失与 O2 的结合能力,药品“美蓝”是其有效的解毒剂,解毒时“美蓝”发生　　　　 (填“氧化”或“还原”)反应。 (2)现有一瓶放置了一段时间的某浓度的 FeCl3 溶液,请设计实验检验其中是否含有 Fe3+:　　　　。 (3)普通铁粉与水蒸气在高温下反应生成铁的某种氧化物和氢气,该氧化物和氢气在高温下发生“逆反应”得到“引 火铁”。若一定量的普通铁粉和水蒸气在高温下反应生成 44.8 L(标况下)H2,则转移电子数目为　　　　(设 NA 为阿伏加德罗常数的值);“引火铁” 是一种极细的铁粉,它在空气中可以自燃,原因是　　　　　　　　　。 Ⅱ.化合物 M 是某种具有磁学性质的新型电子材料的主要成分,由两种元素组成。为了研究其组成,设计如下实验: 气体甲可使湿润的红色石蕊试纸变蓝。请回答: (1)M 的化学式为　　　　　　　　,气体甲的电子式为　　　　　　　　。 (2)白色沉淀乙在空气中变成红褐色沉淀丙的原因是　　　　　　　　(用化学方程式表示)。 (3)高温条件下,丁与甲反应生成两种单质和水,该反应的化学方程式为　　　　　　　　。 7.[2020 贵州贵阳摸底考试,13 分]高铁酸钠(Na2FeO4)具有很强的氧化性,是一种新型的绿色净水消毒剂。工 业上以菱铁矿(主要成分是 FeCO3,含少量 SiO2)为原料制备高铁酸钠的生产过程如图 1 所示: 图 1 已知:Na2FeO4 只在碱性环境中稳定存在。 (1)Na2FeO4 中铁元素的化合价为　　　　　;下列标志应贴在盛装 Na2FeO4 容器上的是　　　　　(填标号)。 - 3 - (2)粉碎菱铁矿的目的是　　　　　　　　　　,“碱浸”过程中 SiO2 所发生反应的化学方程式 为　　　　　　　　　　　　。 (3)操作 1 与操作 2 的名称均为　　　　　,步骤③的目的是将 Fe2+氧化成 Fe3+,其离子方程式 为　　　　　　　　　　　　。 (4)高铁酸钠消毒后的还原产物具有净水作用,解释净水原理:　　　　　　　　　　。 (5)已知 4FeO2-4 +10H2O 4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑,将一定量的 Na2FeO4 投入到 pH 不同的工业污水中(污水 中其余成分均相同),测得溶液中 Na2FeO4 的质量浓度变化如图 2 中曲线Ⅰ、Ⅱ所示。试分析曲线Ⅰ比曲线Ⅱ对应的 污水 pH　　　　　(填“高”或“低”)。 图 2 考点 2 铜及其化合物 8.[2020 湖南三校联考]向一定量的铜和氧化铁的混合物中加入 200 mL 1.5 mol/L 的稀硫酸,完全反应后固体 无剩余,所得溶液中 只有两种溶质,假设反应前后溶液体积不变,则下列说法错误的是(　　) A.原混合物中 Cu 和 Fe2O3 的物质的量之比为 1∶1 B.反应后的溶液中 Fe2(SO4)3 的物质的量的浓度为 0.5 mol/L C.若用 CO 还原等质量的原混合物,充分反应后,质量将减少 4.8 g D.若用 KMnO4 溶液来滴定反应后的溶液,完全反应后,将消耗 KMnO4 0.04 mol 9.[2020 湖北部分重点中学新起点考试]以铜银合金(含少量铁)废料为原料回收银和铜的工艺流程如图所示: 下列说法正确的是(　　) A.粗铜溶于过量稀硝酸,过滤、低温干燥得纯铜 B.电解时用粗银作阴极,硝酸银溶液为电解质溶液 C.用稀硫酸处理渣料时主要发生了氧化还原反应 D.从滤液 B 中可以提取绿矾(FeSO4·7H2O) 10.[2020 江西南昌摸底测试,8 分]某校探究性学习小组用已部分生锈的废铁屑制作印刷电路板的腐蚀剂,并回 收铜。探究过程如图所示:- 4 - (1)步骤①的作用是清洗废铁屑表面的油污,其中加热的目的 是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)写出步骤②中生成 Fe2+的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(写一个即可) (3)步骤③中“氯气”不引入杂质但有毒,可以用　　　　代替(填化学式)。 (4)溶液 B 中只含有 Fe2+而不含 Fe3+,可证明该事实的实验操作是　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (5)步骤⑤产生金属铜的化学方程式为　。 考点 3 金属材料与金属矿物的开发利用 11.[2020 湖南三校联考]下列说法不正确的是(　　) A.在金属的冶炼方法中,铝热法本质上属于热还原法 B.化学上所说的钢铁,其实钢是钢,铁是铁,钢是混合物,而铁是纯净物 C.反应 FeCuS2+S FeS2+CuS 中 FeS2 既是氧化产物又是还原产物 D.已知 BrCl 的化学性质跟 Cl2 相似,则 BrCl 与水的反应(生成 HCl 和 HBrO)也是氧化还原反应 12.[2020 河南洛阳第一次联考]一种利用废干电池中黑色粉末(主要成分为 MnO2、炭粉,还含有少量 Hg2+、 Pb2+等重金属盐)制备 MnSO4 晶体的工艺流程如图所示: 下列说法错误的是(　　) A.反应①中 1 mol Fe 至多还原 1.5 mol MnO2 B.重金属主要在滤渣 2 中 C.步骤③煮沸可使沉淀颗粒长大,目的是便于固液分离 D.合理处理废旧电池有利于资源再利用并防止汞、铅等重金属污染 一、选择题 1.[2020 福建福州八县一中联考改编][双选]下列实验操作对应的现象和根据现象得出的结论均正确的是 (　　) 选项 实验操作 现象 结论 A 向 FeCl3 溶液中加入浓 NaOH 溶液 溶液由黄色变为红棕 色 生成了氢氧化铁胶体 B 向 Co2O3 中滴入浓盐酸加热 产生黄绿色气体 氧化性:Cl2”“Fe2+>Br-,通入氯 气后,氯气会按 I-、Fe2+、Br-的顺序发生反应。由于滴加少量的 KSCN 溶液,溶液变为红色,证明溶液中有 Fe3+ 生成。FeBr2 和 FeI2 的物质的量相同,因此溶液中的 I-、Fe2+和 Br-的物质的量相同。A 选项中反应表示溶液中 的 I-和 Fe2+完全被氯气氧化,正确;B 选项中反应表示溶液中的 I-、Fe2+和 Br-完全被氯气氧化,正确;由于 Br-参加 反应,且 FeBr2 和 FeI2 的物质的量相同,溶液中的 I-、Fe2+和 Br-的物质的量相同,C 选项中反应不合理;D 选项中 反应表示溶液中的 I-全部被氯气氧化,而 Fe2+部分被氧化,正确。 3.BD　硫酸渣用硫酸酸浸时,氧化铁溶解转化为硫酸铁;加入铁粉,则硫酸铁转化为硫酸亚铁;经过滤Ⅰ,滤渣为过 量的铁粉和未溶解的二氧化硅;向滤液中加入碳酸氢铵,发生相互促进的水解反应生成了二氧化碳和氢氧化亚 铁。 “酸溶”中加热或搅拌或适当增大硫酸浓度均可加快溶解速度,A 项正确;根据分析可知,滤渣的主要成分是 SiO2 和 Fe,B 项 错 误 ; “ 沉 铁 ” 过 程 中 硫 酸 亚 铁 与 碳 酸 氢 铵 发 生 相 互 促 进 的 水 解 反 应 , 化 学 方 程 式 为 FeSO4+2NH4HCO3 Fe(OH)2↓+(NH4)2SO4+2CO2↑,C 项正确;“氧化”Fe(OH) 2 浆液时,若用氯气代替空气, 会导致产品中含有杂质,铁黄含量偏低,D 项错误。 4.D　向稀硝酸中加入过量铁粉,充分反应后,有气体生成,溶液呈浅绿色,再滴加 KSCN 溶液,溶液不变色,说明 稀硝酸与过量 Fe 反应生成 Fe2+,A 不正确,将适量铜粉加入 1.0 mol·L-1 Fe2(SO4)3 溶液中,固体溶解,溶液变蓝, 不能说明金属铁比铜活泼,只能说明 Fe3+的氧化性强于 Cu2+,B 不正确。向 0.1 mol·L-1 MgSO4 溶液中滴加过量 NaOH 溶液,再滴加 0.1 mol·L-1 CuSO4 溶液,先生成白色沉淀,后生成蓝色沉淀,因为 NaOH 溶液过量,故不能说 明 Cu(OH)2 的溶度积比 Mg(OH)2 的小,C 不正确。少量铝热剂(只含有一种金属氧化物)溶于足量稀盐酸后,分 为两等份,再分别滴加铁氰化钾溶液和 KSCN 溶液,分别出现蓝色沉淀和溶液变红,说明溶液中有 Fe2+和 Fe3+。 由于铝热剂中的铝粉可以把 Fe3+还原为 Fe2+,所以铝热剂中铁的氧化物可能是 Fe2O3 或 Fe3O4,D 正确。 5.(1)分液漏斗(1 分)　液封,防止空气进入装置 4(1 分)　(2)在装置 2、3 之间添加控制开关(1 分)　(3)装置 4 内 的空气没有排尽(1 分) 【解析】　(1)仪器 1 的名称为分液漏斗。由于 Fe(OH)2 易被氧气氧化,故装置 5 的作用是通过液封,防止空气 进入装置 4。(2)3 中溶液不能进入 4 中的原因是生成的氢气沿着导管通过 2 逸出,三颈烧瓶中无法形成高压,故 只需在 2、3 之间加一个控制开关。(3)生成灰绿色沉淀说明氢氧化亚铁部分被氧化,分析原因应该是装置 4 中 的空气未排尽。 6.Ⅰ.(1)氧化(1 分)　(2)取少量待测液于试管中,滴加 KSCN 溶液,若溶液呈红色,说明原溶液中有 Fe 3+,反之则没 有(2 分)　(3)4NA(1 分)　“引火铁” 表面积很大,加快了其与氧气的反应(2 分)　Ⅱ.(1)Fe 4N(1 分)　 (1 分)　(2)4Fe(OH) 2+O2+2H2O 4Fe(OH)3(2 分)　(3)Fe2O3+2NH3 2Fe+N2+3H2O(2 分) 【解析】　Ⅰ.(1)NaNO2 因具有氧化性能使血红蛋白丧失与 O2 的结合能力,实质是 NaNO2 氧化了血红蛋白中 的二价 Fe,药品“美蓝”是其有效的解毒剂,说明药品“美蓝”具有还原性,解毒时“美蓝”发生氧化反应。(2)一般用硫 氰化钾溶液检验铁离子,操作过程:取少量待测液于试管中,滴加 KSCN 溶液,若溶液呈红色,说明原溶液中有 Fe3+,反之则没有。(3)标况下,44.8LH2 的物质的量为 2mol,反应转移的电子数目为 2×2×NA=4NA;“引火铁”表面 积很大,加快了其与氧气的反应,因此“引火铁”在空气中可以自燃。Ⅱ.气体甲可使湿润的红色石蕊试纸变蓝,则气 体甲为氨气,说明化合物 M 中含有氮元素;白色沉淀乙→红褐色沉淀丙,说明化合物 M 中含有铁元素;红褐色沉 淀丙→固体丁(14.40g),固体丁为氧化铁,根据质量守恒确定化合物 M 的化学式。(1)根据以上分析可知,M 由铁、 氮 两 种 元 素 组 成 , 氧 化 铁 的 质 量 为 14.40g, 则 铁 元 素 的 质 量 为 14.40g× 112 160=10.08g, 氮 元 素 的 质 量 为 10.71g-10.08g=0.63g,n(Fe)∶n(N)= 10.08 56 ∶ 0.63 14 =4∶1,所以 M 的化学式为 Fe4N。氨气的电子式为 。(2)白色沉- 12 - 淀乙是氢氧化亚铁,在空气中被氧气氧化为红褐色氢氧化铁,反应的化学方程式为 4Fe(OH) 2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。(3)高温条件下,氧化铁与氨气反应生成铁、氮气和水,该反应的化学方程式为 Fe 2O3+2NH3 2Fe+N2+3H2O。 7.(除标明外,每空 2 分)(1)+6(1 分)　d(1 分)　(2)增大接触面积,加快反应速率,提高浸出率　2NaOH+SiO2 Na2SiO3+H2O　(3)过滤(1 分)　2Fe2++ClO-+2H+ 2Fe3++Cl-+H2O　(4)高铁酸钠在杀菌消毒时,本身被还原 成 Fe3+,Fe3+易水解生成 Fe(OH)3 胶体,可吸附水中的悬浮杂质,从而起到净水的作用　(5)高 【解析】　(1)根据化合物中各元素化合价的代数和为 0,由 Na 为+1 价,O 为-2 价可知 Fe 为+6 价。由题干信 息可知 Na2FeO4 具有强氧化性,故需贴无机氧化剂的标志。(2)粉碎后,反应物表面积增大,可提高碱浸速率,提高 浸出率。碱浸时,菱铁矿中的 SiO2 杂质与 NaOH 反应生成 Na2SiO3 和 H2O,反应的化学方程式为 SiO2+2NaOH Na2SiO3+H2O。(3)由题图 1 知,经操作 1 和操作 2 后均得到固体,故这两个操作均为过滤。步骤③加入氧化 剂 NaClO,Fe2+转化为 Fe3+,故该反应的离子方程式为 2Fe2++ClO-+2H+ 2Fe3++Cl-+H2O。(4)高铁酸钠可用 于消毒主要是因为其具有强氧化性,消毒过程中,+6 价 Fe 被还原,生成+3 价 Fe,即 Fe 3+,其水解生成的 Fe(OH)3 胶体具有吸附性,可起到净水的作用。(5)Na2FeO4 在碱性环境中可稳定存在,故污水的碱性越强(pH 越 大),溶液中 Na2FeO4 的质量浓度越大,结合题图 2 可知,曲线Ⅰ的 pH 比曲线Ⅱ高。 8.B　向一定量的铜和氧化铁的混合物中加入 200 mL 1.5 mol/L 的稀硫酸,完全反应后固体无剩余,所得溶液中 只有两种溶质,溶质是硫酸亚铁和硫酸铜,这说明铁离子恰好与铜反应,根据离子方程式 2Fe 3++Cu 2Fe2++Cu2+可知,原混合物中铜和氧化铁的物质的量之比是 1∶1,A 项正确;反应后的溶液中不存在硫酸铁,B 项 错误;硫酸是 0.3 mol,生成水 0.3 mol,即氧化铁中 n(O)=0.3 mol,所以若用 CO 还原等质量的原混合物,充分反 应后,质量将减少 0.3 mol×16 g/mol=4.8 g,C 项正确;根据以上分析可知反应后溶液中硫酸亚铁是 0.2 mol,硫 酸铜是 0.1 mol,若用 KMnO4 溶液来滴定反应后的溶液,硫酸亚铁被氧化,失去 0.2 mol 电子,所以根据得失电子 守恒可知需要高锰酸钾的物质的量是 0.2 mol÷5=0.04 mol,D 项正确。 9.D　铜能溶于稀硝酸,过滤、低温干燥不能得到纯铜,A 项错误;电解精炼银时,粗银作阳极,纯银作阴极,B 项错 误;CuO、Fe 2O3 与稀硫酸的反应均为非氧化还原反应,C 项错误;滤液 B 中主要含有硫酸亚铁,可用于提取 FeSO4·7H2O,D 项正确。 10.(1) 促 进 碳 酸 钠 的 水 解 , 提 高 清 洗 效 率 (1 分 ) 　 (2)Fe+2H+ Fe2++H2↑( 或 Fe+2Fe3+ 3Fe2+)(2 分 )　 (3)H2O2(1 分)　(4)取少量溶液 B 于试管中,先加 KSCN 溶液,不显红色,再加氯水后显红色(2 分)　(5)CuCl 2 Cl2↑+Cu(2 分) 【解析】　 (1)Na2CO3 溶液因 CO2-3 水解呈碱性,加热能促进 CO2-3 水解,使溶液碱性增强,从而提高油污的清洗效率。(2)Fe 与 FeCl3 溶液或与盐酸反应均能生成 Fe2+。(3)步骤③通入 Cl2 是为了将溶液 B 中的 Fe2+氧化成 Fe3+,可用绿色 氧化剂 H2O2 代替有毒的 Cl2。(4)向溶液 B 中加入 KSCN 溶液无明显现象,滴入氯水后出现红色,则可证明溶液 B 中仅含 Fe2+而无 Fe3+。(5)步骤⑤电解时,阳极和阴极分别为 Cl-和 Cu2+放电,相当于电解 CuCl2 溶液生成 Cu 和 Cl2。- 13 - 11.D　在金属的冶炼方法中,铝热法中发生的是置换反应,铝是还原剂,本质上属于热还原法,A 项正确;化学上 所说的钢铁,其实钢是钢,铁是铁,钢是混合物,而铁是纯净物,B 项正确; FeCuS 2 中硫元素的化合价从-2 升高到 -1,单质 S 中硫元素化合价从 0 降低到-1,因此 FeS2 既是氧化产物又是还原产物,C 项正确;BrCl 跟水反应生成 HCl 和 HBrO,反应中元素的化合价均不变化,不是氧化还原反应,D 项错误。 12.B　 由上述分析可知,Fe 由 0 价变为+3 价,1 mol Fe 失去 3 mol 电子,Mn 由+4 价变为+2 价,1 mol MnO 2 得到 2 mol 电子,由于 Fe 也能还原 Hg2+、Pb2+,故 1 mol Fe 至多还原 1.5 mol MnO2,A 项正确;重金属主要在滤渣 1 中,B 项错误;煮沸可促进 Fe3+水解,使沉淀颗粒长大,便于过滤分离,C 项正确;汞、铅等重金属能污染水源和土壤, 合理处理废旧电池有利于资源再利用,并防止重金属污染,D 项正确。 1.BC　A 项,FeCl3 和 NaOH 在溶液中反应生成红褐色氢氧化铁沉淀,不能得到氢氧化铁胶体,应该将饱和氯化 铁溶液滴入沸水中加热至液体呈红褐色来制取氢氧化铁胶体,错误;B 项,氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化 性,该反应中氧化剂是 Co2O3,氧化产物是 Cl2,所以氧化性 Cl2