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金属铁、铜及其化合物
突破训练（六）
1.下列关于铁元素及其化合物的一些叙述中,正确的是 ( )
A.铁的三种氧化物均为黑色
B.铁的两种氢氧化物均难溶于水
C.铁属于人体内的常量元素,不会缺少,不用补充
D.地壳中有含有铁单质的矿物,可以直接开采
[解析] Fe2O3为红棕色固体,A项错误;Fe(OH)2、Fe(OH)3均难溶于水,B项正确;铁属于人体必需的微量元素,缺少时需要补充,C项错误;地壳中不含铁单质,含铁的矿物中,铁元素以化合态存在,D项错误。
2.下列物质可通过置换反应一步得到的是 ( )
①H2 ②FeCl3 ③Fe3O4 ④O2
A.只有②③
B.只有①④
C.①②③④都能得到
D.①②③④都不能得到
[解析] ①Zn与稀硫酸发生置换反应可得到氢气;②氯气与FeBr3发生置换反应得到FeCl3和单质溴;③高温条件下Fe与水蒸气发生置换反应生成Fe3O4和氢气;④单质氟与水发生置换反应生成氧气和HF。综上所述,C项正确。
3.铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质,下列关于铁元素的叙述中正确的是 ( )
A.2Fe3++Fe3Fe2+成立,说明氧化性Fe3+>Fe2+
B.25 ℃,pH=0的溶液中,Al3+、N、N、Fe2+可以大量共存
C.5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子0.2 mol
D.硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液:Fe2++2H2O2+4H+Fe3++4H2O
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[解析] pH=0的溶液呈强酸性,Fe2+、N、H+不能大量共存,B项不正确;C项应为0.3 mol,不正确;D项电荷不守恒,不正确。
4.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] 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,不引入新的杂质,B项符合题意。
5.在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入过量的铁粉,若充分反应后溶液的质量没有变化,则原混合溶液中Fe3+和Cu2+的物质的量浓度之比为( )
A.2∶7 B.1∶7 C.7∶1 D.5∶14
[解析] 单质铁可以参与两个反应:①将FeCl3还原为FeCl2,此过程溶液的质量是增加的;②与CuCl2发生置换反应,此过程溶液的质量是减少的。①中质量的增加量等于②中质量的减少量。设溶液的体积为1 L,溶液中FeCl3的浓度为x mol/L,CuCl2的浓度为y mol/L,质量增减为z g,则
Fe+2FeCl33FeCl2 Δm
2 mol 56 g
x mol z g
Fe+CuCl2Cu+FeCl2 Δm
1 mol (64-56)g
y mol z g
×56x g=(64-56)y g,28x=8y,x∶y=2∶7。
6.用FeCl3溶液溶解铜制印刷线路板后得到一废液,下列根据实验现象得出的结论不正确的是 ( )
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A.向废液中加入少量的葡萄糖溶液,加热,无红色沉淀产生,说明废液中不含Cu2+
B.向废液中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,产生白色沉淀,说明废液中含有Cl-
C.向废液中加少量铁粉,充分反应后无固体剩余,说明废液中含有Fe3+
D.向废液中滴加KSCN溶液,无现象,再加入过氧化氢溶液后呈血红色,说明废液中含有Fe2+
[解析] 葡萄糖在碱性条件下能与新制Cu(OH)2悬浊液反应生成红色Cu2O沉淀,但废液为酸性,不能与葡萄糖反应,A项错误;Ag+与Cl-反应生成不溶于稀硝酸的AgCl沉淀,B项正确;废液中若无Fe3+,Fe与Cu2+反应则会有固体生成,C项正确;D项所述为用氧化法检验Fe2+的方法,正确。
7．我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝……日久起销，用刀刮其销……所刮下之销末，名铁线粉”。下列关于“铁线粉”的说法错误的是( )
A．铁线粉的主要成分为Fe2O3·xH2O
B．“用刀刮其销……所刮下之销末”指质地疏松
C．“铁线粉”易溶于水
D．“铁线粉”的形成是因为吸氧腐蚀
解析：选C “铁线粉”为铁锈，主要成分为Fe2O3·xH2O，A正确；“铁线粉”能够用刀刮下，说明其质地疏松，易脱落，B正确；氧化铁等大多数金属氧化物不溶于水，C错误；海水接近中性，铁易发生吸氧腐蚀形成“铁线粉”，D正确。
8．食品容易被空气氧化而变质，故在装有月饼的袋子里常放有干燥剂及铁粉，这是利用了铁粉的( )
A．酸性 B．碱性
C．氧化性 D．还原性
解析：选D 放在食品包装袋内的小袋中，以防止食品因被氧化而变质说明该物质应具有还原性能够与氧气反应，则铁粉表现还原性。
9．下列物质中不能用金属单质和非金属单质直接化合制得的是( )
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A．CuO B．FeCl3
C．CuS D．FeS
解析：选C Cu与氧气反应生成CuO，故A不选；Fe与氯气在点燃或加热时直接生成FeCl3，故B不选；铜是变价金属，与氧化性弱的S反应生成低价硫化物Cu2S，故C符合；铁是变价金属，与氧化性弱的S反应生成低价硫化物FeS，故D不选。
9．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反应产生血红色沉淀
解析：选C 赤铁矿的主要成分是Fe2O3，A错误；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，B错误；铁粉把FeCl3还原成FeCl2，从而除去FeCl3，C正确；Fe3＋与KSCN反应产生血红色络合物，不是沉淀，D错误。
10．下列关于铜的化合物的说法正确的是( )
A．蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是化学变化
B．常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，有棕黄色的烟生成
C．用稀盐酸除去铜锈的离子方程式为CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2O
D．向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合物倒入蒸发皿加热煮沸一会儿，然后冷却、过滤，滤纸上的物质为“蓝色固体”
解析：选A 蓝色CuSO4·5H2O受热失去结晶水转化为白色CuSO4粉末是化学变化，A正确；常温下铜与氯气不反应，需在点燃条件下才能反应，观察到有棕色的烟生成，B错误；铜锈的成分是Cu2(OH)2CO3，不是CuO，C错误；CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀，Cu(OH)2加热分解，故加热后过滤，滤纸上留下的是黑色物质CuO，D错误。
11．下列反应中，反应后固体质量减小的是( )
A．水蒸气通过灼热的铁粉
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B．Cu2S在O2中灼烧转变为CuO
C．将铜丝插入FeCl3溶液中片刻
D．含水蒸气的CO2通过盛有Na2O2的干燥管
解析：选C 水蒸气通过灼热的铁粉，与铁反应生成Fe3O4，固体质量增大，故A错误；1 mol Cu2S在O2中灼烧转变为2 mol CuO，固体质量不变，故B错误；由于FeCl3具有氧化性，能将Cu氧化而溶解，所以固体质量减小，故C正确；含水蒸气的CO2通过盛有Na2O2的干燥管，与Na2O2反应生成Na2CO3和NaOH，固体质量增大，故D错误。
12．下列物质的转化在给定条件下能实现的是( )
A．FeS2SO3H2SO4
B．NaCl(aq)NaNa2O2
C．FeFeSO4(aq)Fe(OH)2Fe2O3
D．Fe2O3FeCl3(aq)Fe
解析：选C FeS2煅烧可得SO2，无法得到SO3，故A错误；电解NaCl溶液得到NaOH、Cl2、H2，无法得到Na，故B错误；Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，得不到Fe，故D错误。
13．中科院化学所研制的晶体材料——纳米四氧化三铁，在核磁共振造影及医药上有广泛用途，其生产过程的部分流程如下所示。
FeCl3·6H2OFeOOH纳米四氧化三铁
下列有关叙述不合理的是( )
A．纳米四氧化三铁具有磁性，可作为药物载体用于治疗疾病
B．纳米四氧化三铁可分散在水中，它与FeCl3溶液的分散质直径大小相等
C．在反应①中环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解
D．反应②的化学方程式是6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2
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解析：选B 纳米四氧化三铁为磁性纳米晶体材料，可作为药物载体用于疾病的治疗，A项正确；纳米四氧化三铁分散在适当的分散剂中形成的分散系属于胶体，不同于溶液中溶质粒子的直径，B项错误；反应①中环丙胺不参加反应，但加入环丙胺后FeCl3发生水解生成FeOOH，即环丙胺会促进氯化铁的水解，C项正确；由制备过程可知，反应②的反应物为FeOOH和CO，由一种生成物为Fe3O4和质量守恒定律可知反应为6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2，D项正确。
14．(2019·辽宁省实验中学月考)铜是一种紫红色金属，被称作“电器工业的主角”。铜主要是由黄铜矿炼制，焙烧时发生反应2CuFeS2＋O2Cu2S＋2FeS＋SO2，其简单流程如图所示，下列说法正确的是( )
A．焙烧时硫元素全部转化为二氧化硫
B．在焙烧时氧化剂只有氧气
C．粗铜精炼时用粗铜作阴极
D．Cu2S可以用于火法炼制铜
解析：选D 由焙烧时的化学方程式可知，焙烧时只有部分硫元素转化为二氧化硫，故A错误；焙烧时Cu元素由＋2价降低到＋1价，S元素由－2价升高到＋4价，氧气中O元素由0价降低到－2价，则氧化剂为氧气和CuFeS2，故B错误；粗铜精炼时用粗铜作阳极，故C错误；火法炼铜的原理为Cu2S＋O22Cu＋SO2，Cu2S可用于火法炼制铜，故D正确。
15．粗制的CuSO4·5H2O晶体中含有Fe2＋。提纯时，为了除去Fe2＋，常加入少量H2O2，然后再加入少量碱至溶液pH＝4，即可以除去Fe3＋而不损失硫酸铜。下列说法不正确的是( )
A．溶解CuSO4·5H2O晶体时要加入少量稀H2SO4
B．加入H2O2除去Fe2＋的离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋4OH－===2Fe(OH)3↓
C．由于CuSO4的催化作用，会使部分H2O2分解而损失
D．调溶液pH＝4的依据是当pH＝4时Fe3＋沉淀完全，而Cu2＋还未开始沉淀
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解析：选B CuSO4·5H2O晶体溶解后Cu2＋会发生水解生成Cu(OH)2和H2SO4，所以溶解时加入少量的稀硫酸可抑制Cu2＋的水解，A正确；因为氧化Fe2＋时，溶液为强酸性，在强酸性条件下，不可能大量存在OH－，B错误；Cu2＋对过氧化氢的分解具有催化作用，所以使部分过氧化氢损失，C正确；因为该操作的目的是除去Fe3＋且硫酸铜不损失，所以调节溶液的pH＝4，应是Fe3＋完全沉淀而Cu2＋还未开始沉淀，D正确。
16．(2019·深圳联考)某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体的装置(省略夹持装置，气密性已检查)如图所示。下列推断不合理的是( )
A．烧杯中H2O2溶液的作用是将Fe2＋氧化为Fe3＋
B．A中存在氧化铁与盐酸反应生成氯化铁的反应
C．B中收集到的气体是氢气
D．向反应后的烧杯中通入少量SO2，则溶液颜色立即由棕黄色变为浅绿色
解析：选D 铁单质与盐酸反应只能得到Fe2＋，需要氧化剂将其氧化成Fe3＋，故A正确；氧化铁能够与盐酸发生复分解反应，故B正确；进入导气管中的气体是氢气与氯化氢，排水法收集到的气体是氢气，故C正确；SO2会与Fe3＋发生氧化还原反应生成浅绿色的
Fe2＋，但SO2少量，溶液不能立即变色，故D错误。
17．钌(Ru)是一种硬而脆呈浅灰色的多价稀有金属，性质很稳定，且耐腐蚀性很强。实验室用H2还原RuO2来制备金属钌的装置如图所示。下列说法不正确的是( )
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A．加热试管前，应先收集气体并点燃，通过爆鸣声判断气体的纯度
B．洗气瓶中盛装的可能是NaOH溶液，用于除去HCl
C．结束反应时，先停止加热，再关闭活塞K
D．启普发生器也可以用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气
解析：选D 可燃性气体在点燃或加热前必须验纯，故加热试管前，应先收集气体并点燃通过爆鸣声判断气体的纯度，以免发生爆炸，A项正确；洗气瓶中盛装的可能是NaOH溶液，用于除去氢气中的HCl，避免制得的Ru含有杂质，B项正确；结束反应时，先停止加热，再关闭活塞K，用氢气冷却Ru，以免生成的Ru在高温时又被空气中的氧气氧化，C项正确；二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气需要加热，而启普发生器不能加热，D项不正确。
18．江西某铜业公司在火法炼铜时也生产硫酸。下列叙述不正确的是( )
A．自然界中化合态的硫以FeS2、CuFeS2等形式存在
B．火法炼铜的矿石原料主要含Cu2S
C．该公司炼铜产生的SO2可用于生产H2SO4
D．1 mol·L－1H2SO4溶液可储存于铁制或铝制容器中
解析 1 mol·L－1 H2SO4是稀硫酸，会腐蚀铁、铝，D项错误。
19．出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆盖在表面。下列说法不正确的是( )
A．锡青铜的熔点比纯铜的高
B．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用
C．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比在干燥环境中快
D．生成的Cu2(OH)3Cl覆盖物受热时很可能得到黑色物质
解析 锡青铜属于合金，熔点比各成分金属的低，A项错误；由于锡比铜活泼，在发生电化学腐蚀时，锡失电子，铜被保护，B项正确；潮湿的环境更易形成原电池，将会加快金属的腐蚀速率，C项正确；Cu2(OH)3Cl受热分解得到黑色CuO，D项正确。
20．合金与纯金属制成的金属材料相比，优点是( )
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①合金的硬度一般比它的各成分金属的大 ②一般地，合金的熔点比它的各成分金属的更低 ③改变原料的配比、改变生成合金的条件，得到有不同性能的合金 ④合金比纯金属的导电性更强 ⑤合金比纯金属的应用范围更广泛
A．②③④ B．①②③⑤
C．①②④ D．①②④⑤
解析 合金具有比成分金属更加优良的机械加工性能，其硬度一般比它的各成分金属的大，熔点比各成分金属的低。用途比纯金属的更为广泛。但导电性并不比纯金属的强，④错误。
21化学美无处不在，下图是物质间发生化学反应的颜色变化，其中物质a、b、c、d对应的物质正确的是( )
选项
物质a
物质b
物质c
物质d
A.
Cu2(OH)2CO3
Ba(OH)2
Fe(OH)3
酚酞试液
B.
CuO
NaAlO2
Fe2O3
紫色石蕊试液
C.
Cu2O
BaCl2
Fe2O3和Cu
酚酞试液
D.
Cu(OH)2
Ba(NO3)2
Fe(OH)2
紫色石蕊试液
解析 稀硫酸与Fe(OH)3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈黄色，稀硫酸遇酚酞试液显无色，A项错误，C项错误；稀硫酸与Fe2O3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈黄色，B项错误；稀硫酸与Cu(OH)2反应得到的CuSO4溶液呈蓝色，稀硫酸与Ba(NO3)2反应得到的BaSO4是白色沉淀，稀硫酸与Fe(OH)2反应得到的FeSO4溶液呈浅绿色，稀硫酸遇紫色石蕊试液变红，D项正确。
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22.人们习惯上把金、银、铜、铁、锡五种金属统称为“五金”。在“五金”顺序中，把一种金属的位置向后移一位，正好符合某化学规律。这种金属和该化学规律是( )
A．铁、金属活动性顺序表
B．金、质量守恒定律
C．银、元素周期律
D．铜、金属密度顺序表
解析 将铁移到锡后，金、银、铜、锡、铁的金属活动性逐渐增强，A项正确。
23．铜钱在历史上曾经是一种广泛流通的货币。从物理性质和化学性质的角度分析，铜常用于制造货币的说法正确的是( )
A．铜来源广泛，易于从自然界冶炼得到
B．铜的化学性质比较稳定，不易被腐蚀，铜的熔点比较低，容易冶炼铸造成型
C．铜的外观为紫红色，大方美观，易于被人们接受
D．铜的化学性质不稳定，在空气中易转化为铜绿，铜绿具有抗腐蚀能力，易于流通
解析 铜的化学性质较稳定，不易被腐蚀，熔点低，容易冶炼铸造成型。
24.《神农本草经》说：“水银……熔化还复为丹。”《黄帝九鼎神丹经》中的“柔丹”“伏丹”都是在土釜中加Hg制得的。这里的“丹”是指( )
A．氯化物 B．合金
C．硫化物 D．氧化物
解析 水银在空气中加热时与空气中的O2反应生成HgO。
25．下列化学反应在冶金工业中没有得到广泛应用的是( )
A．MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑
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B．Al2O3＋3C2Al＋3CO↑
C．Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2
D．HgS＋O2Hg＋SO2
解析 Al为活泼金属，不能用炭还原法冶炼，应用电解法冶炼。
26．所谓合金，就是不同种金属(也包括一些非金属)在熔化状态下形成的一种熔合物，根据下列四种金属的熔沸点：
Na
Cu
Al
Fe
熔点
97.5 ℃
1 083 ℃
660 ℃
1 535 ℃
沸点
883 ℃
2 595 ℃
2 200 ℃
3 000 ℃
其中不能形成合金的是( )
A．Cu和Na B．Fe与Cu
C．Fe与Al D．Al与Na
解析 合金形成的条件是有共同的熔化状态，所以看两种金属的熔沸点的范围：A中钠达到沸点时Cu还没熔化，所以不能形成合金；而其他三项均可。
27．已知酸性条件下有反应：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。氢气还原氧化铜实验由于反应温度不同，可能产生Cu或Cu2O，两者都是红色固体。某同学对某次氢气还原氧化铜的红色固体产物做了如下实验，实验操作和实验现象列表如下：
加入
试剂
稀硫酸
浓硫酸
并加热
稀硝酸
浓硝酸
实验
现象
红色固体
不反应
无色气体
无色气体
蓝色溶液
红棕色气体
蓝色溶液
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
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D．一定有Cu2O，可能有Cu
解析 由题目提供的信息可知：Cu2O在酸性条件下发生反应生成Cu和Cu2＋，而向该红色固体中加入稀硫酸后红色固体不反应，故该红色固体中不存在Cu2O，全部为Cu。
28.A~G各物质间的关系如图所示,其中B、D为气态单质。
ABEF和G的混合溶液
CDG
请回答下列问题:
(1)物质C和E的名称分别为 、 。
(2)可选用不同的A进行反应①,若能在常温下进行,其化学方程式为 ;
若只能在加热条件下进行,则反应物A应为 (填化学式)。
(3)反应②的化学方程式为 。
(4)新配制的F溶液应加入 以防止其转化为G。检验G溶液中阳离子的常用试剂是 ,实验现象为 。
【答案】(1)浓盐酸 四氧化三铁
(2)2H2O22H2O+O2↑ KClO3
(3)4HCl(浓)+MnO2MnCl2+2H2O+Cl2↑
(4)铁粉 KSCN溶液 溶液变红
[解析] 因铁在O2中点燃生成Fe3O4,该氧化物与盐酸反应可生成FeCl2、FeCl3的混合物,铁与Cl2反应生成FeCl3,故B为O2,D为Cl2,C为浓盐酸,E为Fe3O4,G为FeCl3,F为FeCl2。因2Fe3++Fe3Fe2+,所以向新配制的FeCl2溶液中加入铁粉可以防止Fe2+被氧化成Fe3+。检验Fe3+常用KSCN溶液。
29.铁是人类较早使用的金属之一。运用铁及其化合物的有关知识,回答下列问题:
(1)铁和铁合金是生活中的常用材料,下列叙述中,正确的是( )
A.纯铁硬度比生铁高
B.纯铁耐腐蚀性强,不易生锈
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C.不锈钢是铁合金,只含金属元素
D.铁在一定条件下,可与水蒸气反应
E.铁在冷的浓硫酸中钝化
(2)向沸水中逐滴滴加1 mol·L-1FeCl3溶液,至液体呈透明的红褐色,该反应的离子方程式为 ,形成该分散系的微粒直径范围是 。
(3)电子工业需用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜,制造印刷电路板。请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式: 。欲从腐蚀后的废液中回收铜并重新获得FeCl3溶液,现有下列试剂:①氯气,②铁粉,③浓硝酸,④浓盐酸,⑤烧碱,⑥浓氨水。
需要用到的一组试剂是 。
A.①②④ B.①③④⑥ C.②④⑤ D.①④⑥
(4)高铁酸钠Na2FeO4是一种新型净水剂。
①高铁酸钠主要通过如下反应制取:2Fe(OH)3+3NaClO+4NaOH2Na2FeO4+3X+5H2O,则X的化学式为 。
②高铁酸钠在水中可以发生如下反应:4Fe+10H2O4Fe(OH)3+8OH-+3O2↑。
由此看来,高铁酸钠能够杀菌消毒是因为它具有 性,而能够除去水中悬浮物是因为 。
③下列物质能作净水剂的有 。
a.KAl(SO4)2·12H2O b.聚合硫酸铁[Fe(OH)(SO4)]n
c.ClO2 d.“84”消毒液
【答案】(1)BDE
(2)Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+ 1~100 nm
(3)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+ A
(4)①NaCl ②氧化 生成的Fe(OH)3胶体能吸附水中的悬浮杂质 ③abc
[解析] (1)合金硬度大于纯金属,A项错误;钢中含有碳元素,故C项错误,B、D、E三项正确。(2)生成Fe(OH)3胶体的离子方程式为Fe3++3H2OFe(OH)3(胶体)+3H+,形成胶体的微粒直径范围为1~100 nm。(3)FeCl3
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腐蚀铜的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,溶液中有Fe2+、Cu2+,要获取Cu应加入过量Fe粉,此时溶液中应加入浓盐酸溶解未反应的Fe粉、Fe粉完全溶解时溶液中溶质全为FeCl2,此时通入Cl2使其转变为FeCl3,故选A项。(4)①由质量守恒可知X为NaCl。②由于Fe中Fe为+6价,故其具有强氧化性可用于杀菌消毒,由于产物中有Fe(OH)3,其为胶体能吸附水中的悬浮杂质。③a、b在水中可形成胶体,可净水,ClO2可用于水的杀菌、消毒,危害小,故可净水,“84”消毒液有杀菌消毒作用,但是碱性太强,气味太浓,不适宜水的净化。
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