第4课时 铁、铜重要化合物的性质探究
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知识点 铁、铜及其化合物的制备 铁、铜及其化合物的性质探究 氢气还原氧化铜的实验装置拓展 一、选择题
1.为了比较铁和铜金属活动性强弱,某研究小组的同学设计了如下一些方案,并将实验结果记录如下:
方案 ①将铁片置于CuSO4溶液中 ②将铁丝和铜丝分别在氯气中燃烧 ③将铁片和铜片分别放入热浓硫酸中 ④将铁片和铜片分别置于稀硫酸中 ⑤将铁片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧铁片溶解,铜片上有气泡产生 杯中,并用导线连接 能根据以上各种现象或产物证明铁的金属活动性比铜强的方案一共有( B ) A.2种 B.3种 C.4种 D.5种
解析:将铁片置于CuSO4溶液中,铁片上有亮红色物质析出,说明铁置换出了铜,可以证明金属铁的活泼性强于金属铜,①正确;氯气和金属反应时,氯气将金属氧化到最高价态,不能证明金属的活泼性,②错误;浓硫酸具有氧化性,可以将变价金属氧化到最高价,不能证明金属的活泼性,③错误;将铁片和铜片分别置于稀硫酸中,铁片上产生气泡,铜片上不产生气泡,说明铁能置换出氢气,因此可以证明金属铁的活泼性强于金属铜,④正确;在原电池中,负极金属的活泼性一般强于正极金属的活泼性,可以证明金属铁的活泼性强于金属铜,⑤正确。
2.为探究硫酸亚铁的分解产物,将硫酸亚铁装入如图所示的装置a中,打开K1和K2,缓缓通入N2,加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。下列说法中正确的是( A )
现象或产物 铁片上有亮红色物质析出 产物分别为FeCl3和CuCl2 产物分别为Fe2(SO4)3和CuSO4 铁片上有气泡,铜片上不产生气泡 题号 3,6,8 1,2,7 4,5 - 1 -
A.分解的气体产物中有SO3、SO2,应该先检验SO3
B.装置b中的试剂为Ba(NO3)2溶液,反应后有白色沉淀生成 C.装置c中的试剂为酸性KMnO4溶液,作用是除去混合气体中的SO2 D.装置d中的试剂为石灰水,是尾气处理装置
解析:硫酸亚铁高温下分解生成氧化铁、二氧化硫和三氧化硫;SO3易与水反应生成硫酸,若先检验SO2,会导致SO3被水吸收,因此分解的气体产物中应该先检验SO3,故A正确;b应为BaCl2溶液,用于检验SO3,若用 Ba(NO3)2 溶液,SO2被氧化,可生成BaSO4,干扰实验结论,故B错误;装置c中的试剂为酸性KMnO4溶液或品红溶液,作用是检验混合气体中的SO2,如果溶液褪色,证明存在SO2,故C错误;装置d内应装氢氧化钠溶液,吸收多余的二氧化硫气体,故D错误。 3.由黄铜矿(CuFeS2)制取铜的简单流程如图:
下列说法正确的是( B )
A.由CuFeS2生成Cu2S、SO2和铁的氧化物反应中硫元素被还原 B.熔炼过程中的主要反应为Cu2S+O2C.铜的电解精炼过程中纯铜作阳极
D.上述冶炼过程产生大量SO2,通常用饱和NaHSO3溶液吸收
解析:A项,由CuFeS2生成Cu2S、SO2和铁的氧化物反应中,硫元素的化合价由-2价变成+4价,被氧化,错误;B项,根据流程图,熔炼过程中的主要反应为Cu2S+O2
2Cu+SO2,正确;C项,铜的
2Cu+SO2
电解精炼过程中纯铜作阴极,粗铜作阳极,错误;D项,SO2与饱和NaHSO3溶液不反应,错误。 4.某学习小组拟探究CO2和锌粒反应是否生成CO,已知CO能与银氨溶液反应产生黑色固体。实验装置如图所示:
- 2 -
下列说法正确的是( D )
A.实验开始时,先点燃酒精灯,后打开活塞K
B.b、c、f中试剂依次为饱和碳酸钠溶液、浓硫酸、银氨溶液 C.装置e的作用是收集CO2
D.用上述装置可以制备氢气并探究氢气的还原性
解析:A项,实验开始时,需先打开活塞K,使反应产生的CO2排尽装置内空气,避免空气与锌粉反应,后点燃酒精灯,错误;B项,应用饱和碳酸氢钠溶液吸收CO2中的氯化氢,因为碳酸钠溶液能吸收CO2,错误;C项,装置e作安全瓶,防止装置f中的液体倒吸到硬质玻璃管中,错误; D项,依题意,a装置适用于块状固体与液体反应,可以用锌粒与盐酸或稀硫酸反应制备氢气,将d装置中锌粉换成氧化铜来探究H2的还原性,正确。
5.实验室用N2与Mg制备Mg3N2的装置如图所示(焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气),下列说法正确的是( D )
A.①、②、③中依次盛装浓H2SO溶液
B.实验操作顺序为:通空气→管式电炉⑤通电加热→管式电炉④通电加热 C.④的作用是预热经净化后的氮气
D.当⑤的瓷舟中燃烧产生白光时,⑤可停止通电加热装置
解析:如果①、②、③中依次盛装浓H2SO4溶液、NaOH溶液、焦性没食子酸溶液,那么通入④和⑤中的气体中含有大量的水蒸气,会干扰实验,选项A错误;实验操作顺序为:通空气→管式电炉④通电加热→管式电炉⑤通电加热,选项B错误;④的作用是进一步除去空气中的氧气,选项C错误;当⑤的瓷舟中燃烧产生白光时,⑤可停止通电加热装置,利用反应放出的热量使反应继续,选项D正确。 二、非选择题
6.铁、铝、铜等金属及其化合物在日常生活中应用广泛,请回答下列问题。
(1)生铁中含有一种铁碳化合物X(Fe3C)。X在足量的空气中高温煅烧,生成有磁性的固体Y,将Y溶于过量盐酸,离子方程式为 ;
4
溶液、NaOH溶液、焦性没食子酸
- 3 -
Y与过量浓硝酸反应后溶液中含有的盐的化学式为 。
(2)某溶液中含有Mg、Fe、Al、Cu等离子,向其中加入过量的NaOH溶液后,过滤,将滤渣高温灼烧并将灼烧后的固体投入过量的稀盐酸中,所得溶液与原溶液相比,溶液中大量减少的阳离子是 (填字母)。 A.Mg
2+
2+
2+
3+
2+
B.Fe C.Al D.Cu
2+3+2+
(3)氧化铁是重要的工业颜料,用废铁屑制备它的流程如下:
①Na2CO3溶液可以除油污,原因是(用离子方程式表示)
;
②操作Ⅱ中沉淀的洗涤方法是
;
③请写出生成FeCO3沉淀的离子方程式:
。
解析:(1)Fe3C在足量的空气中高温煅烧,生成有磁性的固体Y,Y为Fe3O4,溶于过量的盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁,化学反应方程式为Fe3O4+8HClFe3O4+8H
2+
+
2FeCl3+FeCl2+4H2O,故离子方程式为
2Fe+
3+
Fe+4H2O,硝酸具有强氧化性,Fe3O4与过量的浓硝酸反应生成硝酸铁,化学式为Fe(NO3)3。 (2)加入过量的NaOH,Al转化为四羟基合铝酸根,Mg、Fe、Cu转化为氢氧化物沉淀,且氢氧化亚铁易被氧化,灼烧固体得到氧化镁、氧化铜、氧化铁,投入过量的稀盐酸中,所得溶液中含有Mg、Fe、Cu,与原溶液相比,溶液中大量减少的阳离子是Al、Fe,故选BC。
-2+
3+
2+
3+
2+
3+
2+
2+
2+
(3)①碳酸钠溶液中碳酸根离子水解C+H2OHC+OH,溶液呈碱性,油污主要为油脂,碱性
条件下水解而除去;②FeCO3沉淀上会附着其他离子,需要进行洗涤,减少杂质,具体操作为:向漏斗中加入蒸馏水至没过固体,让水自然流出,重复2～3次;③由工艺流程可知,操作Ⅰ所得的滤液中主要有硫酸亚铁,加入碳酸氢铵,实质是亚铁离子与碳酸氢根离子反应,生成FeCO3,同时
2+
生成二氧化碳、水,反应离子方程式为Fe+2HC
FeCO3↓+CO2↑+H2O。
- 4 -
答案:(1)Fe3O4+8H
+
2Fe+Fe+4H2O
-
3+2+
Fe(NO3)3 (2)BC (3)①C+H2OHC+OH
②向漏斗中加入蒸馏水至没过固体,让水自然流出,重复2～3次
2+
③Fe+2HCFeCO3↓+CO2↑+H2O
7.印刷铜制电路板的腐蚀液选取和回收再利用一直是研究的热点。 (1)FeCl3溶液一直作为传统的腐蚀液。
①腐蚀过程中的离子方程式为 。
②腐蚀结束后,通过以下两步可分离出铜,并实现FeCl3溶液再生。 废液
溶液X
FeCl3溶液
Ⅰ.步骤1所加试剂和操作分别为 。 Ⅱ.可实现步骤2转化的物质或方法是 (填一种即可)。
(2)研究发现,CuCl2溶液添加盐酸或氨水配制成酸性腐蚀液或碱性腐蚀液,其效果优于FeCl3溶液。腐蚀液的主要成分及腐蚀原理如下: 腐蚀液 主要成分 类型 Cu+Cu+2Cl酸性腐 蚀液 碱性腐 [Cu(NH3)4]、N蚀液 ①酸性腐蚀液中铜离子含量对腐蚀速率的影响如图所示,为保持较快和较平稳的腐蚀速率,腐蚀液中铜离子含量应选择 g/100 mL的使用范围。
2+2+-腐蚀原理 2CuCl, Cu、H、Cl CuCl+2Cl-2++-CuC 、NH3、Cl -[Cu(NH3)4]+Cu2+2[Cu(NH3)2] + - 5 -
(鲁科专用)2021版高考化学一轮复习第三章金属及其化合物第4课时铁、铜重要化合物的性质探究课时集训
