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铁、铜及其化合物的应用一、选择题1．下列与铁元素有关的说法不正确的是()A．可用KSCN溶液检验Fe3＋的存在B．铁的氧化物都能在高温下与Al发生铝热反应C．保存FeSO4溶液时应向其中加入少量铁粉D．向某溶液中加入氯水后再加入KSCN溶液，若呈血红色则证明原溶液含Fe2＋解析：A项正确；因Fe的活泼性比Al弱，其氧化物与Al混合在高温下可发生铝热反应，B项正确；因Fe2＋易被氧化为Fe3＋，故保存FeSO4溶液时加入铁粉防止Fe2＋被氧化，C项正确；因氯水具有强氧化性，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，若溶液中含Fe2＋、Fe3＋或Fe2＋和Fe3＋，加入氯水后再加KSCN溶液，都会呈血红色，故D项错误。答案：D2．已知a、b、c、d、e分别是Cu、Ag、Fe、Al、Mg五种金属中的一种。实验测得其分别具有以下性质：①a、c均能与稀硫酸反应放出气体；②b与d的硝酸盐反应，置换出单质d；③c与强碱反应放出气体；④e的最高价阳离子遇KSCN溶液显血红色。由此判断a、b、c、d、e分别是()A．Fe、Cu、Al、Ag、MgB．Al、Cu、Mg、Ag、FeC．Mg、Cu、Al、Ag、FeD．Mg、Ag、Al、Cu、Fe解析：此题考查了金属的性质与其活泼性的关系。首先观察四个选项，b、d是铜和银两种，根据其性质②可知b是铜，d是银。排除D选项；根据性质③，c能与强碱反应放出气体，故c为铝，排除B；根据性质④，e的最高价阳离子遇KSCN溶液显血红色，可知e为铁，答案选C。答案：C3．周辉《清波杂志》卷十二：信州铅山胆水自山下注，势若瀑布，用以浸铜，铸冶是赖，虽干溢系夫旱涝，大抵盛于春夏，微于秋冬。古传一人至水滨，遗匙钥，翌日得之，已成铜矣。这里的胆水是指()A．CuSO4溶液B．FeSO4溶液C．氨水D．NaCl溶液解析：胆水，古称含胆矾的水，用以炼铜。故胆水是指CuSO4溶液。答案：A4．某溶液中可能存在Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋，加入NaOH溶液，开始时产生白色絮状沉淀，沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色。下列说法正确的是()A．一定有Fe2＋存在，一定没有Fe3＋、Mg2＋B．一定有Fe3＋存在，一定没有Fe2＋、Mg2＋C．一定有Fe3＋存在，可能有Fe2＋，一定没有Mg2＋D．一定有Fe2＋存在，可能有Mg2＋，一定没有Fe3＋解析：由于加入NaOH溶液后，无红褐色沉淀，只有白色絮状沉淀，故一定没有Fe3＋。由于沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，故一定有Fe2＋，无法从现象中判断Mg2＋是否存在，故可能含有Mg2＋。答案：D5．印刷电路板是由高分子材料和铜箔制成的，刻制印刷电路时，要用FeCl3作为“腐蚀液”，生成CuCl2和FeCl2。若完全反应后，所得溶液中Cu2＋和Fe3＋的浓度恰好相等。则已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比为()A．1∶1B．1∶2C．3∶2D．2∶1解析：FeCl3与Cu反应的化学方程式为2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2，由化学方程式得出参加反应的FeCl3的物质的量为生成的CuCl2的物质的量的2倍。因为反应后的溶液中Cu2＋和Fe3＋的浓度相等，即二者的物质的量相等，所以已反应的Fe3＋和未反应的Fe3＋的物质的量之比为2∶1。答案：D6．用一定量的铁与足量的稀硫酸及足量的CuO制成单质铜，有人设计以下两种方案：①Fe――→H2SO4H2――→CuOCu②CuO――→H2SO4CuSO4――→FeCu若按实验原则进行操作，则两者制得单质铜的量的比较中，正确的是()A．①多B．②多C．相等D．无法判断解析：①中在H2还原CuO之前应先通入一段时间的H2，故②中制得的单质铜较多。答案：B7．已知A、B、D、E均为化学中的常见物质，它们之间的转化关系如下所示(部分产物略去)，则下列有关物质的推断不正确的是()A．若A是AlCl3溶液，E可能是NaOH溶液B．若A是CuO，E是碳，则B为COC若A是NaOH溶液，E是CO2，则B为NaHCO3溶液D．若A是铁，则E可能为Cl2解析：无论Cl2是否过量，Cl2与Fe反应的产物都是FeCl3，不符合转化关系。答案：D8．55g铁铝混合物与足量的盐酸反应生成标准状况下的H244.8L，则混合物中铁和铝的物质的量之比为()A．1∶1B．1∶2C．2∶1D．2∶3解析：标准状况下44.8LH2的物质的量为n(H2)＝44.8L22.4L·mol－1＝2mol。设混合物中含有Fe、Al的物质的量分别为x、y，根据质量关系及电子转移守恒可得：56g·mol－1×x＋27g·mol－1×y＝55g2x＋3y＝2mol×2解得x＝0.5mol、y＝1mol，n(Fe)∶n(Al)＝0.5mol∶1mol＝1∶2。答案：B9．在相同体积的3mol·L－1的FeSO4溶液和1mol·L－1的Fe2(SO4)3溶液中，分别加入等体积且适量的NaOH溶液，使Fe2＋和Fe3＋恰好完全反应，则所需NaOH溶液的物质的量浓度之比为()A．1∶3B．3∶2C．2∶3D．1∶1解析：FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4，Fe2(SO4)3＋6NaOH===2Fe(OH)3↓＋3Na2SO4。若原盐溶液各1L，则消耗的NaOH物质的量分别为6mol和6mol，所以NaOH溶液浓度应相等。答案：D10．铁和氧化铁的混合物共amol，加盐酸后固体全部溶解，共收集到bmol氢气，且向反应后的溶液中加入KSCN溶液不显红色，则原混合物中铁的物质的量为()A.12(a＋b)molB．(a－b)molC.12(a－b)molD．(a＋b)mol解析：Fe发生的反应可表示为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑和Fe＋Fe2O3＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O，故参加第一个反应的铁的物质的量为bmol，参加第二个反应的铁的物质的量为a－b2mol，则铁的总物质的量为bmol＋a－b2mol＝12(a＋b)mol。答案：A二、非选择题11．图甲所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6mol/L的稀硫酸，其他试剂任选。图甲请回答下列问题：(1)B装置中盛有一定量的NaOH溶液，A装置烧瓶中应预先加入的试剂是__________，A装置烧瓶中反应的离子方程式是________________。(2)实验开始时应先将活塞a__________(填“打开”或“关闭”)。(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程____________________________________。(4)实验完毕后，拔去B装置的橡胶塞，放入一部分空气，此时B装置中发生反应的化学方程式为____________________________________________________________________________________________________________。(5)在图乙的__________(填序号)中能较长时间地观察到Fe(OH)2白色絮状沉淀。图乙解析：(1)题图甲中A装置是产生H2的装置，利用H2赶走整个装置中的空气(O2)，以便能较长时间地观察到Fe(OH)2白色絮状沉淀，故烧瓶中应预先加入的试剂为铁屑，发生反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。(2)实验开始时打开活塞a，A装置中产生的H2沿导管进入B装置，赶走整个装置中的空气。(3)关闭活塞a，气体不能逸出，压迫液体通过导管进入B装置，FeSO4溶液与NaOH溶液混合产生Fe(OH)2白色絮状沉淀。(4)实验完毕后，拔去B装置的橡胶塞，空气进入B装置，O2与Fe(OH)2发生反应，Fe(OH)2转化为红褐色Fe(OH)3沉淀。(5)①装置用稀硫酸与Fe反应产生的H2赶出装置中的空气，且吸有氢氧化钠溶液的长胶头滴管插入液面以下滴加溶液；②装置用稀硫酸与Fe反应产生的H2赶出装置中的空气；③装置没有隔绝O2；④装置中吸有氢氧化钠溶液的长胶头滴管插入液面以下滴加溶液，且有苯在上层隔离空气。故装置①②④能较长时间地观察到Fe(OH)2白色絮状沉淀。答案：(1)铁屑Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(2)打开(3)关闭活塞a，使FeSO4溶液被压入B装置中进行反应(4)4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3(5)①②④12．粉末状试样A是由等物质的量的Fe2O3和MgO组成的混合物。进行如下实验：①取适量A进行铝热反应，产物中有单质B生成；②另取20gA全部溶于0.15L6.0mol·L－1盐酸中，得溶液C；③将①中得到的单质B和溶液C反应，放出1.12L(标准状况)气体，同时生成溶液D，还残留有固体物质B；④用KSCN溶液检验时，溶液D不变色。请填空：(1)①中铝热反应的化学方程式是___________________________________，产物中的单质B是________。(2)②中所发生的各反应的化学方程式是____________________________________________________________________________________________。(3)③中所发生的各反应的离子方程式是___________________________________________________________________________________________。(4)若溶液D的体积仍视为0.15L，则该溶液中c(Mg2＋)为________，c(Fe2＋)为________。解析：20g试样溶于0.15L6mol/LHCl之后，得MgCl2、FeCl3，还有盐酸剩余，由元素守恒知n(MgCl2)∶n(FeCl3)＝1∶2，FeCl3被Fe还原为FeCl2后，由V(H2)＝1.12L，知剩余的盐酸为0.1mol，再根据氯原子守恒，MgCl2和FeCl2中Cl－的总物质的量0.9mol，故计算出n(MgCl2)＝0.1mol，n(FeCl2)＝0.35mol。答案：(1)2Al＋Fe2O3=====高温2Fe＋Al2O3Fe(2)Fe2O3＋6HCl===2FeCl3＋3H2O，MgO＋2HCl===MgCl2＋H2O(3)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋(4)0.67mol·L－12.33mol·L－1