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第一单元铁、铜的获取及应用一、单项选择题1．(2020·淮北模拟)《天工开物》记载：“黄矾所出又奇甚，乃即炼皂矾炉侧土墙，刮取下来。染家用之，金色淡者涂炙，立成紫赤也。”[皂矾FeSO4·7H2O；黄矾Fe2(SO4)3·10H2O；赤矾Fe2O3]下列有关说法正确的是()A．皂矾可用于碱性花木土壤补铁B．皂矾变为黄矾是受热脱水过程C．黄矾受热分解可以获得赤矾D．矾是含结晶水的硫酸盐矿石解析：选C。FeSO4溶液呈酸性，不能用于碱性花木土壤补铁，故A错误；FeSO4·7H2O变为Fe2(SO4)3·10H2O是氧化过程，故B错误；Fe2(SO4)3·10H2O受热分解可以生成Fe2O3、SO3、H2O，故C正确；赤矾Fe2O3不是硫酸盐，故D错误。2．坦克、导弹的制造材料主要是金属合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于铁的说法中正确的是()A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为26B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁反应速率比生铁快解析：选A。铁是26号元素，属于第Ⅷ族元素，为过渡元素，故A正确；常温下，铁和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，但并不是铁和浓硫酸不反应，故B错误；亚铁离子既有还原性，又有氧化性，故C错误；纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳与盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故D错误。3．下列物质不能通过化合反应直接制得的是()A．FeCl2B．NaHSO3C．Cu(OH)2D．Fe(OH)3解析：选C。C项，氧化铜和水不能反应。D项，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。4．(2020·沧州高三模拟)铁片投入下列溶液后，铁片质量减少，但无气体产生的是()A．冷浓HNO3B．Cu(NO3)2溶液C．稀硫酸D．Fe(NO3)3溶液解析：选D。Fe在冷浓硝酸中钝化，铁片质量增加；Fe和Cu(NO3)2反应，在Fe片上附有Cu，铁片质量增加；Fe和稀H2SO4反应有H2产生；Fe与Fe(NO3)3反应无气体放出，生成Fe(NO3)2，铁片质量减少。5．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是()选项ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeFeSO4溶液YFeCl3CuCl2AlFe2(SO4)3ZCl2FeNaOH溶液Cu解析：选C。Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；D项有新的杂质CuSO4生成，D错误。6．(2020·徐州模拟)已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋发生反应：Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是()A．如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成了Cu2OB．溶液中最终可能有紫红色固体出现C．该实验的结果无法说明CuO分解的程度D．如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解解析：选C。解答此题的关键是明确稀硝酸具有酸性和强氧化性，能溶解CuO、Cu2O和单质Cu，因而该实验的结果无法说明CuO分解的程度。7．(2020·河北三市联考)化学美无处不在，如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dACu2(OH)2CO3Ba(OH)2Fe(OH)3酚酞试液BCuOAgNO3Fe2O3紫色石蕊试液CCu2OBaCl2Fe2O3和Cu酚酞试液DCu(OH)2Ba(NO3)2Fe(OH)2紫色石蕊试液解析：选D。稀硫酸与Fe(OH)3、Fe2O3反应得到的Fe2(SO4)3溶液，呈棕黄色，稀硫酸遇酚酞试液显无色，A、B、C项均错误；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。8.在Fe(NO3)3和Cu(NO3)2的混合液中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋的物质的量浓度和加入铁粉的物质的量之间关系如图所示，则原混合溶液中Fe(NO3)3与Cu(NO3)2的物质的量浓度之比为()A．3∶1B．1∶2C．2∶1D．1∶1解析：选C。由离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，结合图像可知，c(Fe2＋)的大小范围在0～3mol·L－1变化快，3mol·L－1是拐点，此前发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，在3～4mol·L－1范围内变化时发生Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，两阶段消耗Fe的量相同。由化学方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可得，n(Fe3＋)＝2n(Fe)，由化学方程式Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu可得，n(Cu2＋)＝n(Fe)，故原溶液中c(Fe3＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1。二、不定项选择题9．将1.12g铁粉加入25mL2mol·L－1氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是()A．铁有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本不变B．向溶液中滴入无色KSCN溶液，显血红色C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5解析：选B。n(Fe)＝1.12g56g·mol－1＝0.02mol，n(Fe3＋)＝0.025L×2mol·L－1＝0.05mol，由反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋可知Fe3＋过量，加入KSCN显血红色，溶液中n(Fe2＋)＝3n(Fe)＝0.06mol，溶液中剩余n(Fe3＋)＝0.05mol－2n(Fe)＝0.01mol，即Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为6∶1；氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2。10．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()选项操作与现象解释A向淀粉KI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)3C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，白说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3色物质变成了红褐色解析：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。11．A、B、C三种物质中均含有同一种元素M，它们之间有如图所示的转化关系。A为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应，反应④为置换反应。下列有关说法不正确的是()A．反应①中所加试剂可能是氯气B．反应③中需要加具有还原性的试剂C．A与稀硝酸反应一定能实现元素M在反应①中发生的价态变化D．元素M在反应②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现解析：选BC。根据转化关系可确定A为变价金属，应为Fe，反应①加入氯气能实现，B为FeCl3，C为FeCl2，A项正确；反应③是铁元素由＋2价升高到＋3价，需要加具有氧化性的试剂，B项错误；过量的铁与稀硝酸反应时，生成硝酸亚铁，不能实现Fe→Fe3＋的价态变化，C项不正确；Fe3＋能将I－氧化成I2，自身被还原成Fe2＋，D项正确。三、非选择题12．根据下列转化关系，回答有关问题。(1)浅绿色溶液D主要成分的化学式为________，试剂1是________。(2)下列物质不能作为试剂2的是________(填序号)。a．Cl2b．新制氯水c．浓硫酸d．Se．硝酸(3)固体A溶于稀盐酸的化学方程式为_________________________________________________________________________________________________________________。(4)溶液C到溶液F红色加深的原因是_________________________________________________________________________________________________________________。(5)某同学在实验时向E中加入了过量的一种固体物质，发现棕黄色褪去，现对褪色原因进行探究。提出你的假设：____________________；为了对你所提出的假设进行验证，你设计的实验方案是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：从框图可知，Fe和稀盐酸反应生成FeCl2溶液，为浅绿色，即D的主要成分为FeCl2，加入试剂2后变为棕黄色溶液，联想最终变成深红色溶液F(硫氰化铁溶液)，可以推断溶液E的主要成分为Fe3＋。Fe与H2O(g)反应生成固体Fe3O4，Fe3O4与盐酸反应的化学方程式为Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，所以溶液B为FeCl3和FeCl2的混合溶液，加入试剂1(KSCN溶液)后，Fe3＋变成Fe(SCN)3，加入试剂2(强氧化剂)，Fe2＋被氧化为Fe3＋，并进一步转化为Fe(SCN)3，所以溶液红色加深。答案：(1)FeCl2KSCN溶液(2)d(3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O(4)溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成Fe3＋，使Fe3＋浓度增大，从而生成更多的硫氰化铁使红色加深(5)加入还原剂将Fe3＋还原用胶头滴管取少量棕黄色褪去后的溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，再加入几滴氯水。如果溶液开始不出现血红色，加氯水后出现血红色，则说明假设正确；若溶液不变血红色，则假设不正确13．(2018·高考海南卷)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题：(1)实验室使用稀硫酸和H2O2溶解铜片，该反应的化学方程式为________________________________________________________________________。(2)电子工业使用FeCl3溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。配制的FeCl3溶液应保持________(填“酸性”“碱性”或“中性”)，原因是________________________________________________________________________。(3)溶液中Cu2＋的浓度可采用碘量法测得：①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I－3②I－3＋2S2O2－3===S4O2－6＋3I－反应①中的氧化剂为____________。现取20.00mL含有Cu2＋的溶液，加入足量的KI充分反应后，用0.1000mol·L－1的Na2S2O3标准溶液滴定至终点，消耗Na2S2O3溶液25.00mL，此溶液中Cu2＋的浓度为________mol·L－1。答案：(1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O(2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋酸性防止Fe3＋水解生成Fe(OH)3(3)Cu2＋0.125