专题十三铁、铜及其化合物A组 专项基础训练一、选择题1.（2022·葫芦岛调研，3）能正确解释下列反应原理的离子方程式（ ）A.AlCl3溶液中通入过量的NH3：Al3＋＋4NH3·H2O===AlO＋4NH＋2H2OB.碳酸钠溶液滴入酚酞变红：CO＋2H2OH2CO3＋2OH－C.FeCl3溶液中通入SO2：2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋D.FeSO4溶液中滴入稀硝酸：3Fe2＋＋6H＋＋3NO===3Fe3＋＋3H2O＋3NO2↑解析 A项，AlCl3溶液中通入过量的NH3，由于Al（OH）3不溶于过量的NH3，反应的离子方程式为Al3＋＋3NH3·H2O===Al（OH）3↓＋3NH，错误；B项，CO的水解是分步进行的：CO＋H2OHCO＋OH－，HCO＋H2OH2CO3＋OH－，错误；C项，Fe3＋具有氧化性，SO2具有还原性，二者发生氧化还原反应：2Fe3＋＋SO2＋2H2O2Fe2＋＋SO＋4H＋，正确；D项，稀硝酸应被Fe2＋还原为NO，反应的离子方程式为3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O，错误。答案 C2.（2022·哈尔滨六中期末，6）下列有关含铜的化合物的说法错误的是（ ）A.用盐酸可以洗去铜表面的铜锈B.向氯化铁溶液中加入适量氧化铜固体，可得到红褐色沉淀C.0.1mol/L的CuSO4溶液中，Cu2＋的微粒数目一定小于0.1NA（设NA为阿伏加德罗常数）D.在FeSO4溶液中加入CuS固体，溶液中c（Fe2＋）不变，说明Ksp（CuS）远小于Ksp（FeS）解析 A项，铜锈的主要成分是碱式碳酸铜，能溶解在盐酸中，可以洗去，正确；B项，向氯化铁溶液中加入适量氧化铜固体，氧化铜与氢离子发生反应，促进了铁离子的水解，可得到红褐色氢氧化铁沉淀，正确；C项，缺少CuSO4溶液的体积，不能计算硫酸铜的物质的量，无法确定Cu2＋的数目，错误；D项，根据沉淀的转化原则，沉淀容易向生成更难溶的方向进行，故在FeSO4溶液中加入CuS固体，如果溶液中c（Fe2＋）不变，说明Ksp（CuS）远小于Ksp（FeS），正确。答案 C\n3.（2022·江西五校联考，14）拟晶Al65Cu23Fe12具有合金的某些优良物理性能，将相同质量的此拟晶分别与足量的盐酸、烧碱和稀硝酸反应，产生气体物质的量关系为（ ）A.n（盐酸）<n（稀硝酸）<n（烧碱）B.n（烧碱）<n（盐酸）<n（稀硝酸）C.n（烧碱）<n（稀硝酸）<n（盐酸）D.n（稀硝酸）<n（烧碱）<n（盐酸）解析 可将1molAl65Cu23Fe12看作65mol铝、23mol铜、12mol铁组成的混合物，只有铝与烧碱反应放出氢气，氢气的物质的量是65mol×3/2＝97.5mol；与盐酸反应时，铝和铁都反应，放出氢气的物质的量是65mol×3/2＋12mol＝109.5mol；与稀硝酸反应时三种金属都溶解放出NO气体，放出NO的物质的量是65mol＋23mol×2/3＋12mol＝92.3mol；所以产生气体物质的量关系为n（稀硝酸）<n（烧碱）<n（盐酸）。答案 D4.（2022·保定质检，19）右图所示的甲、乙、丙三种物质均含有相同的某种元素，箭头表示物质间的转化一步就能实现，则甲可能是（ ）①Fe ②HNO3 ③Al ④CA.①②③ B.②③④C.①②④D.①②③④解析 ①若甲是Fe，则乙、丙可为FeCl2或FeCl3，②若甲是HNO3，则乙、丙可为Fe（NO3）2或Fe（NO3）3，③若甲是Al，则乙、丙可为AlCl3或NaAlO2，④若甲是C，则乙、丙可为CO或CO2，四种情况下的物质均可按图示关系一步转化。答案 D5.（2022·河南焦作期末，4）根据下列实验现象，所得结论错误的是（ ）\n实验实验现象结论AⅠ烧杯中铁片表面有气泡，Ⅱ烧杯中铜片表面有气泡活动性：Al>Fe>CuB试管中收集到无色气体铜与浓硝酸反应产物是NOC试管b比试管a中溶液的红色深增大反应物浓度，平衡向正反应方向移动D长颈漏斗内液面高于烧瓶内液面且保持不变装置气密性良好解析 A项，由实验现象可知原电池Ⅰ、Ⅱ中的负极分别为铝和铁，故三种金属的活动性为Al>Fe>Cu，正确；B项，试管中收集到无色气体是因为铜与浓硝酸的反应产物NO2与水反应生成了NO，错误；C项，由题意可知，FeCl3溶液的浓度增大，溶液的红色变深，说明平衡向正反应方向移动，正确；D项，长颈漏斗内液面高于烧瓶内液面且保持不变说明装置气密性良好，正确。答案 B6.（2022·山东威海一模，5）铁和铁合金是生产、生活中常用的材料，下列说法中错误的是（ ）A.不锈钢比生铁抗腐蚀能力强B.以铁为阴极、铜片为阳极、硫酸铜为电镀液可以实现铁制品镀铜C.铁与稀硫酸反应，铁与浓硫酸不能反应D.铁轨焊接时可以用铝热反应的方法制取少量的铁解析 浓硫酸使铁钝化，钝化也属于化学变化，C选项错误。答案 C\n7.（2022·河南开封模拟）下列有关铁元素的叙述中正确的是（ ）A.Fe（OH）2易被氧化成Fe（OH）3，说明稳定性：Fe（OH）2<Fe（OH）3B.铁是较活泼的金属，它与卤素（X2）反应的生成物均为FeX3C.氢氧化铁与氢碘酸反应：Fe（OH）3＋3HI===FeI3＋3H2OD.铁元素位于元素周期表的第四周期ⅧB族解析 铁与单质碘化合生成的是FeI2，选项B不正确；铁离子能把碘离子氧化成单质碘，选项C不正确；铁元素位于周期表的第四周期Ⅷ族，选项D不正确。答案 A二、非选择题8.（2022·株洲质检，16）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1molCu，转移 mole－。（4）以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜（含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质）的电解精炼，下列说法正确的是 （填选项字母）。a.粗铜接电源正极，发生氧化反应b.溶液中Cu2＋向阴极移动c.电解过程中，阳极和阴极的质量变化相等d.利用阳极泥可回收Al、Zn等金属（5）据报道，有一种叫ThibacillusFerroxidans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＋\n是否被除尽的实验方法____________________________________________________________________________________________________________________________________。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）在酸性条件下，H2O2氧化Cu的离子反应方程式是：H2O2＋Cu＋2H＋===Cu2＋＋2H2O。（2）硫酸铜溶液和碳酸钠溶液混合生成Cu2（OH）2CO3的离子方程式是：2Cu2＋＋2CO＋H2O===Cu2（OH）2CO3↓＋CO2↑。（3）反应中铜、氧元素的化合价降低，硫元素的化合价升高，转移电子数为6e－，生成1molCu转移3mole－。（4）电解精炼铜时，粗铜作阳极，发生氧化反应，铜及比铜活泼的金属溶解，比铜不活泼的金属如金、银等沉积阳极附近生成阳极泥，溶液中的Cu2＋向阴极移动得电子生成单质铜，所以阴、阳两极质量变化不相等，a、b正确，c、d错误。（5）①Fe3＋的检验用KSCN溶液。②从CuSO4溶液中还原出Cu，一是可以加还原剂如Fe等置换出铜，二是可以通过电解的方法获得Cu。答案 （1）H2O2＋Cu＋2H＋===Cu2＋＋2H2O（2）2Cu2＋＋2CO＋H2O===Cu2（OH）2CO3↓＋CO2↑（3）3 （4）ab （5）①取B中溶液少量于试管中，滴加少量KSCN溶液，若无红色出现，说明Fe3＋已除尽 ②CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu 2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4B组 专项能力训练一、选择题1.（2022·河北廊坊质检，14）制备纳米Fe3O4的过程如图所示：下列有关叙述不合理的是（ ）A.纳米Fe3O4分散在适当溶剂中，当强光照射时，会产生丁达尔效应B.反应①的反应类型为消去反应C.反应②中，环丙胺的作用可能是促进氯化铁水解D.反应③的化学方程式为：6FeOOH＋CO===2Fe3O4＋3H2O＋CO2\n解析 A项，胶体粒子直径介于1nm和100nm之间，纳米Fe3O4粒子直径正好在这范围，强光照射时会产生丁达尔效应，正确；B项，消去反应要生成不饱和键，错误；C项，加入环丙胺后FeCl3·6H2O转化为FeOOH，说明促进了FeCl3的水解，正确；D项，由流程图可知反应物为FeOOH、CO，生成物有Fe3O4，配平，正确。答案 B2.（2022·陕西安康调研，10）A、B、C为3种单质（其中A为固体，B、C为气体），将D的饱和溶液滴入沸水中继续煮沸，溶液呈红褐色，B、C反应的产物易溶于水得到无色溶液E。它们之间的转化关系如图，下列推断正确的是（ ）A.物质B是H2B.物质C是Cl2C.物质D是FeCl2D.物质F是FeCl2解析 将D的饱和溶液滴入沸水中继续煮沸，溶液呈红褐色，则D为FeCl3；结合转化关系，根据A为固体单质，B、C为气体单质，则A为Fe，B为Cl2，F为FeCl2；由于B、C反应的产物易溶于水得到无色溶液E，则C为H2，E为HCl。答案 D3.（2022·辽宁省五校联考，15）把ag铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，再加入过量NaOH溶液。过滤出沉淀，经洗涤、干燥、灼烧，得到红棕色粉末的质量仍为ag，则原合金中铁的质量分数为（ ）A.70%B.52.4%C.47.6%D.30%解析 铁铝合金粉末溶于足量盐酸中，再加入过量NaOH溶液，过滤出的沉淀为Fe（OH）3，经洗涤、干燥、灼烧，得到的红棕色粉末是Fe2O3，质量仍为ag，说明原合金中铝元素的质量等于Fe2O3中氧元素的质量，所以原合金中铁的质量分数等于Fe2O3中铁元素的质量分数：×100%＝70%。答案 A4.（2022·安徽十校联考，12）CuSO4是一种重要的化工原料，其制备途径及性质如图所示。下列说法不正确的是（ ）\nA.途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3∶2B.相对于途径①、③，途径②更好地体现了绿色化学思想C.1molCuSO4在1100℃所得混合气体X中O2可能为0.75molD.Y可以是葡萄糖解析 根据反应式3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O可知，硫酸与硝酸的物质的量之比是3∶2，选项A正确；途径①③中均生成大气污染物，而②没有，所以选项B正确；1mol硫酸铜可以生成0.5mol氧化亚铜，转移1mol电子，所以生成0.25mol氧气，选项C不正确；醛基能被新制的氢氧化铜悬浊液氧化，生成氧化亚铜，葡萄糖含有醛基，D正确。答案 C5.（2022·辽宁葫芦岛市模拟）向某晶体的溶液中加入Fe2＋的溶液无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合液出现红色，由此得出下列的结论错误的是（ ）A.Fe3＋的氧化性比溴的氧化性强B.该晶体中一定含有SCN－C.Fe2＋与SCN－不能形成红色化合物D.Fe2＋被溴氧化成Fe3＋解析 某晶体的溶液中没有与Fe2＋发生反应的离子，当加入溴水后，Fe2＋一定被氧化成Fe3＋，此时溶液出现红色，说明原晶体是含有SCN－的盐，很明显判断出B、C、D均正确，在Br2与Fe2＋反应中，Fe3＋是氧化产物，Br2是氧化剂，所以Br2的氧化性应比Fe3＋氧化性强。答案 A二、非选择题6.（2022·黑龙江大庆市质检，26）铁及其化合物在生产和生活中有着广泛的应用。（1）铁元素在元素周期表中的位置为 。（2）等物质的量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气在一定条件下反应，产生相同条件下的气体体积比为 ，铁在高温条件下与水蒸气反应的化学方程式为____________________________________________________________\n__________________________________________________________________。（3）碱式硫酸铁[Fe（OH）SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。工业上利用废铁屑（含少量氧化铝、氧化铁等）生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：已知：常温下，部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：沉淀物Fe3＋Fe2＋Al3＋开始沉淀2.37.53.4完全沉淀3.29.74.4①加入少量NaHCO3的目的是调节溶液pH，应控制pH的范围为____________________________________________________________________________________________________________________________________。②碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe（OH）]2＋离子，可部分水解生成聚合离子[Fe2（OH）4]2＋。该水解反应的离子方程式为____________________________________________________________________________________________________________________________________。（4）高铁酸钾（K2FeO4）也是常用的水处理剂。它的制备方法有多种。①熔融法又称为过氧化钠氧化法。先在高温熔融的条件下制备高铁酸钠：Fe＋3Na2O2===Na2FeO4＋2Na2O，再将高铁酸钠加入到氢氧化钾溶液里，发生反应：2KOH＋Na2FeO4===K2FeO4＋2NaOH，请根据复分解反应原理分析该反应发生的原因：____________________________________________________________________________________________________________________________________。②电解法制备高铁酸钾。铁和石墨分别做两个电极的电极材料，氢氧化钠溶液做电解液实现电解制备。阴极的电极材料为 ，写出阳极的电极反应式为_____________________________________________________________________________________________________________________________。解析 （2）发生反应分别为：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑、3Fe＋4H2OFe3O4＋4H2，\n氢气的体积比为3∶4。（3）注意原料中的杂质。①过量废铁屑酸溶后，溶液中主要含Fe2＋、Al3＋（Fe3＋被Fe还原为Fe2＋），调节pH的目的是除Al3＋而Fe2＋不沉淀。②[Fe（OH）]2＋的水解反应，反应物为[Fe（OH）]2＋和H2O，生成物[Fe2（OH）4]2＋和H＋（阳离子水解一般生成H＋），注意部分水解，用可逆符号。（4）①根据复分解发生的条件可知K2FeO4溶解度比Na2FeO4小。②由题Fe→FeO，铁被氧化，说明作阳极，石墨作阴极，阳极反应为Fe－6e－→FeO，溶液呈碱性，利用OH－和H2O平衡电荷。答案 （1）第四周期Ⅷ族（2）3∶4 3Fe＋4H2O（g）Fe3O4＋4H2（3）①4.4≤pH＜7.5②2[Fe（OH）]2＋＋2H2O[Fe2（OH）4]2＋＋2H＋（4）①K2FeO4溶解度小，析出晶体，促进反应进行②石墨 Fe－6e－＋8OH－===FeO＋4H2O7.（2022·佛山质检，21）某化学实验室产生的废液中含有Fe3＋、Cu2＋、Ba2＋、Cl－四种离子，现设计下列方案对废液进行处理，以回收金属并制备氯化钡、氯化铁晶体。（1）沉淀1中含有的金属单质是 。（2）氧化时加入H2O2溶液发生反应的离子方程式为__________________________________________________________________。（3）下列物质中，可以作为试剂X的是 （填字母）。A.BaCl2B.BaCO3C.NaOHD.Ba（OH）2（4）检验沉淀2洗涤是否完全的方法是__________________________________________________________________。（5）制备氯化铁晶体过程中需保持盐酸过量，其目的是__________________________________________________________________。（6）由过滤2得到的滤液制备BaCl2的实验操作依次为 、冷却结晶、 、洗涤、干燥。解析 （1）过量铁屑加入主要与Fe3＋、Cu2＋发生反应：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Cu2＋\n＋Fe===Fe2＋＋Cu，沉淀1为铜与过量的铁。（2）H2O2加入氧化Fe2＋到Fe2＋，自身被还原为水，根据溶液呈酸性补H＋配平。（3）试剂X是与H＋反应调节pH使Fe3＋沉淀，由流程图最后有BaCl2生成可知，应加入能与H＋反应的钡的化合物。（4）沉淀2为Fe（OH）3，可能含有的可溶性杂质离子有Ba2＋、Cl－等，故可取最后一次洗涤液检验Ba2＋或Cl－的存在与否。（5）由于FeCl3溶液加热时，Fe3＋水解生成Fe（OH）3沉淀，所以加盐酸以抑制其水解。（6）从滤液中获得溶质的方法是蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥。答案 （1）铁、铜（2）2Fe2＋＋2H＋＋H2O2===2Fe3＋＋2H2O（3）B、D（4）取最后一次洗涤液少许，滴入1～2滴硫酸钠溶液，若不出现白色浑浊，表明已洗涤完全（或取最后一次洗涤液少许，滴入1～2滴硝酸银溶液，若不出现白色浑浊，表明已洗涤完全）（5）抑制Fe3＋水解（合理答案均可）（6）蒸发浓缩 过滤热点一 铁及其化合物（2022·山东理综9，2022·北京理综7，2022·安徽理综8，2022·课标Ⅱ27，2022·天津理综9，2022·江苏化学13）【演练1】高考组合题 铁及其化合物的性质判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”（1）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，该溶液中一定含Fe2＋（ ）（2022·江苏，13D）（2）将水蒸气通过灼热的铁粉，铁与水在高温下发生反应，粉末变红（ ）（2022·广东理综，23D）（3）向FeBr2溶液中通入足量氯气：2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－（ ）（2022·海南，10C）（4）Fe3＋有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收废旧电路板中的铜（ ）（2022·广东理综，12D）（5）在“硫酸亚铁铵的制备”实验中，为了得到硫酸亚铁铵晶体，应小火加热蒸发皿，\n直到有大量晶体析出时停止加热（ ）（2022·浙江理综，8C）（6）过量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反应后，滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，说明稀HNO3将Fe氧化为Fe3＋（ ）（2022·安徽理综，10A）（7）Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3（ ）（2022·天津理综，2D）（8）Fe分别与氯气和稀盐酸反应所得氯化物相同（ ）（2022·重庆理综，7A）（9）Fe与S混合加热生成FeS2（ ）（2022·重庆理综，7A）答案 （1）√ （2）× （3）√ （4）√ （5）× （6）× （7）× （8）× （9）×【演练2】以铁及其化合物为载体考查氧化还原反应铁及其化合物有重要用途，如聚合硫酸铁[Fe2（OH）n（SO4）3－n/2]m是一种新型高效的水处理混凝剂，而高铁酸钾（其中铁的化合价为＋6）是一种重要的杀菌消毒剂，某课题小组设计如下方案制备上述两种产品：请回答下列问题：（1）若A为H2O（g），可以得到Fe3O4，写出H2O的电子式： 。（2）若B为NaClO3与稀硫酸，写出其氧化Fe2＋的离子方程式（还原产物为Cl－）_____________________________________________________________。（3）若C为KNO3和KOH的混合物，写出其与Fe2O3加热共融制得高铁酸钾的化学方程式，并配平：ＫFe2O3＋ＫKNO3＋ＫKOHＫＫ＋ＫKNO2＋ＫＫ（4）为测定溶液Ⅰ中铁元素的总含量，实验操作如下：准确量取20.00mL溶液Ⅰ于带塞锥形瓶中，加入足量H2O2，调节pH＜3，加热除去过量H2O2；加入过量KI充分反应后，\n再用0.1000mol·L－1Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗标准溶液20.00mL。已知：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2 I2＋2S2O===2I－＋S4O。①写出滴定选用的指示剂 ，滴定终点观察到的现象 。②溶液Ⅰ中铁元素的总含量为 g·L－1。若滴定前溶液中H2O2没有除尽，所测定的铁元素的含量将会 （填“偏高”“偏低”或“不变”）。答案 （1）HH（2）6Fe2＋＋ClO＋6H＋===6Fe3＋＋Cl－＋3H2O（3）1 3 4 2 K2FeO4 3 2 H2O（4）①淀粉 溶液由蓝色变无色且保持半分钟不变色 ②5.6 偏高热点二 铜及其化合物（2022·课标Ⅱ9，2022·四川理综7，2022·山东理综28）【演练3】下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是（ ）选项陈述Ⅰ陈述Ⅱ判断A铜绿的主要成分是碱式碳酸铜可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Ⅰ对；Ⅱ对；无B铜表面易形成致密的氧化膜铜容器可以盛放浓硫酸Ⅰ对；Ⅱ对；有C向硫酸铜溶液通入氨气，有深蓝沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑Ⅰ对；Ⅱ对；有D蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂Ⅰ错；Ⅱ对；D答案 D
