1、考點 12 鐵、銅元素單質及其重要化合物1. (2015 福建高考 9)純凈物 X、Y、Z 轉化關系如下圖所示，下列判斷正確的是A.X 可能是金屬銅B.Y 不可能是氫氣C. Z 可能是氯化鈉D. Z 可能是三氧化硫【解題指南】解答本題時應注意以下兩點(1) 物質之間的轉化；(2) 物質轉化時的反應條件和產物的判斷確認?！窘馕觥窟x A。A.若 X 是 Cu,Y 是 Cl2,Cu 在 CI2中燃燒產生 Z 是 CuC,電解 CuCl2溶液產生Cu 和 CI2,符合題圖轉化關系，故選項說法正確；B.若 X 是 Cl2,Y 是氫氣，氫氣在氯氣中燃燒產生 Z 是HCI,電解 HCI 的水溶液，產生氫氣和

2、氯氣，符合題圖轉化關系，故選項說法錯誤；C.若 Z 是 氯化鈉，則 X、Y 分別是 Na 和 CI2中的一種，電解氯化鈉水溶液會產生氫氣、氯氣、氫氧化鈉，不符合題圖轉化關系，故選項說法錯誤；D.若 Z 是三氧化硫，而 X、Y 可能是。2和 SO2中的一 種,SO3溶于水產生硫酸，電解硫酸溶液，實質是電解水，產生氫氣和氧氣，不符合題圖轉化關系，故選項說法錯誤。2. (2015 山東高考 10)某化合物由兩種單質直接反應生成，將其加入 Ba(HCO3)2溶液中同時有氣體和沉淀產生。下列化合物中符合上述條件的是. ()A.AICI3B. Na2OC. FeCbD . SQ2【解析】選 A。AICI3

3、可由 Al 與 CI2反應制得,AICI3與 Ba(HCO3)2反應生成 CO?和 AI(OH)3沉淀,A 正確；Na2O 與 Ba(HCO3)2反應沒有氣體生成,B 錯誤；FeCl2不能由兩種單質直接反應生成,C 錯誤；SiO2不與 Ba(HCO3)23. (201 5 天津高考2)下列關于物質或離子檢驗的敘述正確的是 . ()3+2+A.在溶液中加 KSCN,溶液顯紅色，證明原溶液中有 Fe ,無 FeB.氣體通過無水硫酸銅，粉末變藍，證明原氣體中含有水蒸氣C. 灼燒白色粉末，火焰呈黃色，證明原粉末中有 Na*，無 K+D. 將氣體通入澄清石灰水，溶液變渾濁，證明原氣體是 CO2【解題指南

4、】解答本題時應注意以下兩點：(1) CuSO4 5H2O 為藍色。(2) Na+的黃色對 K+的顏色反應具有干擾作用。【解析】選 B。Fe3+遇 KSCN 會使溶液呈現紅色,Fe2+遇 KSCN 不反應無現象，如果該溶液既 含 Fe3+，又含 Fe2+摘加 KSCN 溶液,溶液呈紅色，則證明存在 Fe3+但并不能證明無 Fe2+,A 項 錯誤；氣體通過無水硫酸銅，粉末變藍，則發生反應:CUSO4+5H2OCuSO4 5H2O,CuSO4 5H2O 為藍色，故可證明原氣體中含有水蒸氣 ,B 項正確；灼燒 白色粉末，火焰呈黃色，證明原粉末中有 Na+,Na+焰色反應為黃色，但并不能證明無 K+，因

5、為 Na的黃色對 K +的焰色反應具有干擾作用，故需透過藍色的鈷玻璃觀察K +焰色反應,C 項錯誤;能使澄清石灰水變渾濁的氣體有CO2、SO?等，故將氣體通入澄清石灰水，溶液變渾濁，則原氣體不 -定是 CO2,D 項錯誤。4.(2015 重慶高考 1)中華民族有著光輝燦爛的發明史，下列發明創造不涉及化學反應的是.( )A用膽磯煉銅B. 用鐵礦石煉鐵C. 燒結粘土制陶瓷D. 打磨磁石制指南針【解題指南】解答本題時應注意以下兩點：(1)明確化學變化的實質；陶瓷的燒制過程中生成了硅酸鹽。【解析】選 D。A 項，膽磯的化學式為 CuSO4 5 出 0,由 CuSO4 5 出 0；Cu,有新物質生成，屬

6、于化學反應；B 項，由 FqO3Fe，有新物質生成，屬于化學反應;C 項,制陶瓷的原料是粘土，發生化學變化生成硅酸鹽產品；D 項，打磨磁石制指南針，只是改變物質的外形，沒有新物質生成，不涉及化學反應。5.(2015江蘇高考)在給定條件下，下列選項中所示的物質間轉化均能一步實現的是()A .粗硅 於; SiCl4SiB.Mg(OH)2MgCl2(aq) MgC.Fe2O3FeCl3(aq) 無水 FeCl3Nllj - ll20D.AgNO3(aq)Ag(NH3)2OH(aq) Ag【解析】選 A。Si + 2ClSiCl4t,SiCl4+ 2HSi + 4HCl,A 項正確 工業上制備 Mg

7、是電 解熔融狀態下的氯化鎂,B 項錯誤；直接加熱蒸發 FeCl3溶液最終得不到無水氯化鐵，需要在干 燥的氯化氫氣流中蒸發,C 項錯誤；蔗糖是非還原性糖，與銀氨溶液不反應，D 項錯誤。6.(2015 北京高考 28)為探討化學平衡移動原理與氧化還原反應規律的聯系，某同學通過改變濃度研究“ 2Fe3 4+ 22Fe2+反應中 Fe3+和 Fe2+的相互轉化。實驗如下：產生黃色沉淀円溶液確色溶鑛變淺3 inL 0.005 mol L11F亡心溶裁（pH約為1 ）實驗T3 mL U.OI mo LKI溶灌棕黃色諳融數謫I I 0,01 mol LL|A聲 6 溶液分成三等曲I mLJ mol-LFeS

8、Oa溶漲iii-I mL(1)_ 待實驗I溶液顏色不再改變時，再進行實驗n,目的是使實驗I的反應達 到_。iii 是 ii 的對比實驗，目的是排除 ii 中 _ 造成的影響。(3) i 和 i 的顏色變化表明平衡逆向移動,Fe2+向 Fe3+轉化。用化學平衡移動原理解釋原因:_。根據氧化還原反應的規律,該同學推測i中 Fe5 6*向 Fe7 8 9 10+轉化的原因：外加 Ag+使 c(l)降低, 導致的還原性弱于 Fe2*,用如圖裝置(a、b 均為石墨電極)進行實驗驗證?！窘忸}指南】解答本題時應按照以下流程：3 in L 0.QI mnl-L1KI懵純 費血藩我顏邑不再改變 -實驗T苗明2F

9、EH2-產生黃色沉淀諂液褪色表明|平衡逆向移動【解析】(1)待實驗I溶液顏色不再改變時，再進行實驗n，目的是使實驗I的反應達到化學平衡狀態。實驗 iii 加入了水，是實驗i的對比實驗，因此目的是排除因加入 FeSO4溶液而將溶液稀釋引 起溶液顏色的變化。i 中加入 AgNO3,Ag*與生成 AgI 黃色沉淀,I濃度降低,2Fe3*+ 212Fe2*+ S 平衡逆 向移動，溶液褪色；ii 中加入 FeSO4,Fe2*濃度增大，平衡逆向移動，溶液顏色變淺。8 K 閉合時，指針向右偏轉，表明 b 極為正極,Fe3得電子;當指針歸零(反應達到平衡)后, 向 U 型管左管滴加 0.01 mol L1Ag

10、NO3溶液，產生黃色沉淀，1濃度減小,2Fe3*+ 212Fe2+ I2平衡左移，指針向左偏轉。9 Fe2*向 Fe3*轉化的原因是 Fe2*濃度增大,還原性增強。與實驗對比，不同的操作是當指針歸零后，向 U 型管右管中滴加 1 mol L1FeSO4溶液。10將(3)和(4)、(5)作對比，得出的結論是在其他條件不變時，物質的氧化性和還原性與濃度有關,濃度的改變可影響物質的氧化性和還原性，導致平衡移動。答案:(1)化學平衡狀態(2)溶液稀釋對顏色變化0.01 niol-L1K傭液（pH約為1）t t 0 005 rnol L-1鹽橋1K 閉合時，指針向右偏轉,b 作_極。2當指針歸零(反應達

11、到平衡)后，向 U 型管左管中滴加 0.01 mol - L1AgNO3溶液，產生的現象證實了其推測，該現象是 按照的原理，該同學用上圖裝置進行實驗，證實了 ii 中 Fe2+向 Fe3*轉化的原因。轉化原因是與(4)實驗對比，不同的操作是 _2+2+實驗I中,還原性：l Fe ;而實驗n中,還原性:Fe 1 ,將和、作對比，得出的結論是,教滴Q inL 1 mol L InO.Oi inol-L-1rJ AgNUi ji Iii的潁邑變淺主奧的備吐不是稀釋所致.而是半衡謹向移動所致-I TT1I H?O3 mL 0.005 mdLj|FejfSOQ 林 511 約為 I ）旃俺變幾 溶能變淺

12、*ttii時尿+ + 2+i 中加入 Ag 發生反應:Ag + I Agl J ,c(I )降低；ii 中加入 FeSO4,c(Fe )增大,平衡均 逆向移動(4) 正 左管產生黃色沉淀，指針向左偏轉(5) 卩62+濃度增大，還原性增強，使 Fe2+還原性強于 I向 U 型管右管中滴加 1 mol L1FeSO4溶液(6) 該反應為可逆氧化還原反應，在平衡時，通過改變物質的濃度，可以改變物質的氧化性和還 原性,并影響平衡移動方向7. (2015 全國卷1 27)硼及其化合物在工業上有許多用途。以鐵硼礦(主要成分為Mg2B2O5出 0 和 Fe3O4,還有少量 Fe2O3、 FeO、 CaO、

13、Al2O3和 SiO?等)為原料制備硼 酸(H3BO3)的工藝流程如圖所示:回答下列問題：(1) 寫出 Mg2B2O5出 0 與硫酸反應的化學方程式 _。為提高浸出速率，除適當增加硫酸濃度外，還可采取的措施有 _(寫出兩條)。(2) 利用_的磁性，可將其從“浸渣”中分離。 “浸渣”中還剩余的物質是_(寫化學式)。(3) “凈化除雜”需先加 H2O2溶液,作用是_ 。然后再調節溶液的 pH 約為 5, 目的是_ 。(4) “粗硼酸”中的主要雜質是 _(填名稱)。以硼酸為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4),它是有機合成中的重要還原劑,其電子式 為。(6)單質硼可用于生產具有優良抗沖擊性能的硼鋼。以硼

14、酸和金屬鎂為原料可制備單質硼，用化學方程式表示制備過程 _。【解析】(1)Mg2B2O5 H2O 與硫酸反應，根據提示除生成硼酸外，只能生成硫酸鎂。為增大反 應速率，可采取粉碎礦石、加速攪拌或升高溫度的方法。(2) 具有磁性的物質是 Fe3O4，不溶于酸的物質是二氧化硅和生成的硫酸鈣。(3) 加入硫酸后溶液中含有亞鐵離子和鐵離子，亞鐵離子不易除去，所以用 H2O2把亞鐵離子氧化為鐵離子，調節 pH 約為 5,使鐵離子和鋁離子轉化為氫氧化物沉淀除去。(4) 通過前面除雜，沒有除去的離子只有鎂離子，所以雜質只能是硫酸鎂。(5) NaBH4中四個氫原子以硼原子為中心形成四個共價鍵，五個原子形成一個陰

15、離子和鈉離子結合。(6) 硼酸和鎂反應生成硼單質，鎂只能是氧化鎂，另外還有水生成，配平方程式即可。答案:(1)Mg2B2O5 H2O + 2H2SO2MgSO4+ 2H3BO3升高反應溫度、減小鐵硼礦粉粒徑Fe3O4SiO2和 CaSO4將 Fe2+氧化為 Fe3+使 AI3+和 Fe3+形成氫氧化物沉淀而除去酸/I!/I!硫浸粉鐵礦化朵凈除-渣過濾丁浸卻晶冷結H(4)(七水)硫酸鎂(6)2H3BO3旦 B2O3+ 3H2O,B2O3+ 3Mg2B + 3MgO& (2015 四川高考 11)為了保護環境，充分利用資源，某研究小組通過如下簡化流程將工業制硫酸的硫鐵礦燒渣(鐵主要以 Fe2O3存

16、在)轉變成重要的化工原料FeSOq(反應條件略)?；罨蜩F礦還原 Fe3+的主要反應為 FeSz+ 7Fe2(SO4)3+ 8H2O15FeSO4+ 8H2SO4,不考慮其 他反應，請回答下列問題：(1) 第I步 H2SO4與 Fe2O3反應的離子方程式是(2) 檢驗第n步中 Fe3+是否完全還原，應選擇_A. KMnO4溶液B K3Fe(CN)6溶液 C. KSCN 溶液第川步加 FeCO3調溶液 pH到 5.8 左右撚后在第W步通入空氣使溶液 pH降到 5.2,此時 Fe2+不沉淀，濾液中鋁、硅雜質被除盡。通入空氣引起溶液 pH 降低的原因 是(6)假如燒渣中的鐵全部視為Fe2O3,其含量

17、為 50%。將 akg 質量分數為 b%的硫酸加入 ckg 燒渣中浸取，鐵的浸取率為 96%,其他雜質浸出消耗的硫酸以及調pH 后溶液呈微酸性所殘留的硫酸忽略不計。按上述流程，第川步應加入 FeCO3_ kg。【解題指南】解答本題時應注意以下兩點(1) 三價鐵離子的檢驗需要用硫氰酸根離子；(2) 碳酸亞鐵與硫酸按物質的量1 : 1 反應?！窘馕觥?1)H2SO4與 Fe2O3反應的方程式為 Fe2O3+ 3H2SOFe2(SO4)3+ 3 出 O,其離子方程 式為Fe2O3+ 6H十一2Fe3+ 3 出 0。檢驗 Fe3*是否反應完全，可利用 Fe3*與 KSCN 的顯色反應，生成紅色溶液，故

18、選 C。部分 Fe2*被空氣中的氧氣氧化為Fe3*,Fe3*水解產生 H*，使 pH 降低。(4)若將題中所給三個反應依次編為、號反應貝UFeCO3在空氣中加熱反應生成Fe2O3的反應可以由反應逆向進行后x2 +X4 +得到，同時所對應的反應熱要乘以相應的倍(填字母編號)。(4)FeSO4可轉化為 FeCO3,FeCO3在空氣中加熱反應可制得鐵系氧化物材料。已知 25C,101 kPa 時:4Fe(s)+ 3O2(g)2Fe2O3(s) H= 1 648 kJ molC(s) + O2(g)2Fe(s)+ 2C(s) + 3O2(g)FeCO3在空氣中加熱反應生成(5)FeSO4在一定條件下可

19、制得 Fe&(二硫化亞鐵)納米材料。該材料可用于制造高容量鋰電池 電池放電時的總反是2Fe2O3(s)1CO2(g) H= 393 kJ mol12FeCO3(s) H= 1 480 kJ molFe2O3的熱化學方程式是_應為 4Li + FeS2Fe + 2Li2S,正極反應式數,故其熱化學方程式為4FeCO3(s)+ 02(g)2Fe2O3(s)+ 4CO2(g) H= 260 kJ mo。(5)正極發生的反應是還原反應，即得電子，故參加反應的物質應是FeS2，又知最后生成鐵單質和 S2，故正極反應式為 FeS2+ 4e Fe+ 2S2。方法 1:由于最終得到 FeS04,根據元素守恒，

20、n(Fe)=n(S)，Fe 來自 Fg、FeS FeCOS 來自 Fed、H2SO4則有( 二 X2+ X2X )X96% +：=：+xE-rnnr-MU 畀 mu 廣14lLlfi 官 nrtfL 蛹IfiCg-Trinr-96%x2X_x2,則得 m(FeCO3)(0.011 8ab0.646c)kg。方法 2:首先浸出的 Fe2O3的物質的量為 一二=，由化學式 Fe*SO4)3可知同 Fe2O3反應的硫酸的物質的量應為其的3 倍，即3,化簡即一。而一共加入的硫酸詢翻 325Jninr-的物質的量為三二一,故剩余的硫酸的物質的量為廠亠-f。由題目可知在第nSEg-mnl BEg-mal

21、S2=;m3l fl QErb-v步時又生成了硫酸，這一部分硫酸可通過Fe*SO4)3的物質的量即一計算而得，計算后jmr-rnnr-可知第n步中生成的硫酸的物質的量為一X(8/7)=二一。又因為 Fe2+與硫酸按物32 fmaF-2E05-rTal -質的量 1 : 1 反應，故濾液中剩余的硫酸的物質的量即為應加入的FeCO3的物質的量，即為(-+-),乘以 FeCO3的摩爾質量 116 g mol1可得 FeCO?的質量為:-mol2EDrfna(+-)X116 kg(0.011 8ab0.646c)kg。3SnErEEJ答案：(1)Fe2O3+ 6H+_2Fe3+ 3 出 0CFe2+被

22、氧化為 Fe3+,Fe3+水解產生 H+（4）4FeCO3（s）+ O2（g）=2Fe2O3（s）+ 4CO2（g） H= 260 kJ mol1FeS2+ 4eFe+ 2S 或 Fe&+ 4Li + 4e Fe+ 2Li2S(6) 0.011 8ab 0.646c9. (2015 天津高考 9)廢舊印刷電路板是一種電子廢棄物，其中銅的含量達到礦石中的幾十倍。濕法技術是將粉碎的印刷電路板經溶解、萃取、電解等操作得到純銅等產品。某化 學小組模擬該方法回收銅和制取膽磯，流程簡圖如下：回答下列問題：(1)_ 反應I是將 Cu 轉化為Cu(NH3蛙,反應中 H2O2的作用是 _。寫出操作的名稱：_ 。

23、反應n是銅氨溶液中的 Cu(NH 3)扌與有機物 RH 反應,寫出該反應的離子方程 式:。操作用到的主要儀器名稱為 _，其目的是(填序號)_。a富集銅元素b. 使銅元素與水溶液中的物質分離c. 增加 Cu2+在水中的溶解度反應川是有機溶液中的CUR2與稀硫酸反應生成 CuS04和_ 。若操作使用右圖裝置，圖中存在的錯誤是_ 。(4) 操作以石墨作電極電解CuS04溶液。陰極析出銅，陽極產物是 _ 。操作由硫酸銅溶液制膽磯的主要步驟是 _。(5) 流程中有三處實現了試劑的循環使用，已用虛線標出兩處,第三處的試劑是 _。循環使用的 NH4CI 在反應I中的主要作用是 _?！窘忸}指南】解答本題時應注

24、意以下兩點：(1) 注意觀察流程圖中各個步驟的條件及產物名稱。(2) 電解池產物的分析要注意在陰、陽極離子的放電順序。【解析】(1)反應I是將 Cu 轉化為 Cu(NH3弊,Cu 被氧化,則反應中 H2O2的作用是作氧化劑，操作是把濾渣和液體分離，所以該操作為過濾。(2)根據流程圖可知，Cu(NH 與有機物 RH 反應生成CUR2和氨氣、氯化銨，所以該反應的離 子方程式為 Cu(NH3+ 2RH_2N；j + 2NH3+ CuR?，操作是把 NH3和 NH4CI 溶液與有機層分離，所以為分液操作，需要的主要儀器為分液漏斗；銅元素富集在有機層，所以該操作的 目的是富集銅元素，使銅元素與水溶液中的

25、物質分離，答案選 a、b。CUR2中 R 元素為1 價，所以反應川是有機物溶液中的CUR2與稀硫酸反應生成 CuS04和RH，操作使用的分液操作中分液漏斗尖端未緊靠燒杯內壁，且分液漏斗內液體過多。以石墨作電極電解CuS04溶液，陰極析出銅，陽極為陰離子氫氧根放電，陽極產物有 。2和H2SO4;由溶液得到晶體的步驟為加熱濃縮、冷卻結晶、過濾。操作中得到的硫酸可以用在反應川中，所以第三處循環的試劑為 H2SO4;氯化銨溶液為酸性，可降低溶液中氫氧根離子的濃度，防止由于溶液中的 c(OH)過高，生成 Cu(OH)2沉淀。答案：(1)作氧化劑 過濾(2)CU(NH3穴 + 2RH 2Nj：+ 2NH3

26、+ CuR?分液漏斗a、b(3) RH 分液漏斗尖端未緊靠燒杯內壁；液體過多O2、H2SO4加熱濃縮、冷卻結晶、過濾(5)H2SO4防止由于溶液中的 c(OH)過高 住成 Cu(OH)2沉淀10.(2015 天津高考 10)FeCl3具有凈水作用，但腐蝕設備，而聚合氯化鐵是一種新型的絮凝劑，處理污水比 FeCb 高效，且腐蝕性小。請回答下列問題：(1)FeCl3凈水的原理是 _ 。FeCl3溶液腐蝕鋼鐵設備，除 H+作用外，另一主要原因是(用離子方程式表 示)_。為節約成本,工業上用 NaCI03氧化酸性 FeCS 廢液得到 FeCb。1若酸性 FeCl2廢液中 c(Fe2+)=2.0X10-

27、2mol L1,c(Fe3+)=1.0 x10mol L“,c(C)=5.3x-2-110 mol L，則該溶液的 pH 約為_。2完成 NaCIO3氧化 FeCl2的離子方程式： CI + Fe?+ Cl + Fe+。(3) FeCI3在溶液中分三步水解：Fe3+ H2O 一 Fe(OH)2+ H+心Fe(OH)2+ H2OFe(OH + H+心Fe(OH 蘆 + H2O 一 Fe(OH)3+ H+a以上水解反應的平衡常數心、心、K3由大到小的順序是 _ 。通過控制條件,以上水解產物聚合,生成聚合氯化鐵,離子方程式為:xFe3+ yH2OFex(OH+ yH+,欲使平衡正向移動可采用的方法是

28、(填序號)_ 。a降溫b加水稀釋c.加入 NH4CId.加入 NaHCO3室溫下，使氯化鐵溶液轉化為高濃度聚合氯化鐵的關鍵條件是 _。(4) 天津某污水處理廠用聚合氯化鐵凈化污水的結果如下圖所示。由圖中數據得出每升污水中投放聚合氯化鐵以 Fe(mg L-1)表示的最佳范圍約為 _mg L-110080604020【解析】(1)Fe3+水解生成的 Fe(OH)3膠體粒子能吸附水中懸浮的雜質，可起到凈水的作用；鋼 鐵設備中的 Fe 會與鐵離子反應生成亞鐵離子，離子方程式是 2Fe3+ Fe3Fe2+。_一一2+3+2根據電荷守恒，則溶液中氫離子的濃度是c(CI ) 2c(Fe ) 3c(Fe )=

29、1.0 x10 mol L1 所以 pH=2;根據題意，氯酸鈉氧化酸性的氯化亞鐵，則反應物中有氫離子參加，則生成物中有水生成，CI 的化合價從+ 5 價降低到1 價，得到 6 個電子,而 Fe 的化合價從+ 2 價升高到+ 3 價，失去 1 個電子，根據得失電子守恒，則氯酸根離子的化學計量數為 1,Fe2+的化學計量數為 6,則鐵離子 的化學計量數也是6,氯離子的化學計量數是 1,根據電荷守恒，則氫離子的化學計量數是 6,水 的化學計量數是 3,即 CI _ +6Fe2+ 6H+ Cl+ 6Fe3+ 3H2O。(3)鐵離子的水解分為三步，且水解程度逐漸減弱，所以水解平衡常數逐漸減小，則 K1K2K3；該水解為吸熱反應，所以降溫，平衡逆向移動；加水稀釋，則水解平衡正向移動；加入氯化銨,氯 化銨溶液為酸性，氫離子濃度增大，平衡逆向移動；加入碳酸氫鈉，則消耗氫離子，所以氫離子濃 度降低，平