高中化学专题3从矿物到基础材料32铁铜的获取及应用同步测试苏教版必修1.docx
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高中化学专题3从矿物到基础材料32铁铜的获取及应用同步测试苏教版必修1.docx
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高中化学专题3从矿物到基础材料32铁铜的获取及应用同步测试苏教版必修1
3.2铁、铜的获取及应用
一、单选题(共9题;共18分)
1.X、Y、Z都是金属,把X浸入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出,Z和Y组成原电池时,Z为电池的负极.X、Y、Z三种金属的活动性顺序为( )
A. X>Y>Z
B. X>Z>Y
C. Y>X>Z
D. Y>Z>X
2.氢化亚铜(CuH)是一种不稳定物质,能在氯气中燃烧;也能与酸反应,用CuSO4溶液和“某物质”在40﹣50℃时反应可产生它.下列有关叙述中错误的是( )
A. 这“某物质”具有还原性
B. CuH与盐酸反应,可能产生H2
C. CuH与足量的稀硝酸反应:
CuH+3H++NO3﹣=Cu2++NO↑+2H2O
D. CuH在氯气中燃烧:
CuH+Cl2=CuCl+HCl
3.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连可以组成几个原电池.若a、b相连时a为负极;c、d相连时电流由d到c;a、c相连时c极上产生大量气泡;b、d相连时b上有大量气泡产生,则四种金属的活动性顺序由强到弱为( )
A. a>b>c>d
B. a>c>d>b
C. c>a>b>d
D. b>d>c>a
4.下列有关金属及其化合物的说法错误的是( )
A. 铁与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气
B. 稀硫酸中加入铜粉不反应,再加入硝酸钠仍不反应
C. AlCl3、FeCl2、CuCl2均可通过化合反应制得
D. 饱和碳酸钠溶液中通人足量二氧化碳,溶液变浑浊
5.废弃物资源化对于建设资源节约型社会具有重要的意义.铝灰是铝加工行业的废渣,其主要成分为Al、Al2O3,可能还含有KCl、FeO、Fe2O3、MgO、SiO2、MnO2中的若干种.为了确认其成分,某同学依次进行了以下实验:
①将过量的稀盐酸加入铝灰中,充分反应后过滤得到溶液甲和固体乙
②取少量溶液甲滴加AgNO3溶液,生成白色沉淀
③取少量溶液甲分成两等份,向其中一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀;向另一份滴加KSCN溶液,溶液变成血红色
④取少量溶液甲加入过量NaOH溶液,并置于空气中.充分反应后经过滤、洗涤、灼烧得到1.60g固体丙,将固体丙置于氢气流中加热充分反应后得到1.12g固体丁
根据以上实验现象或数据,该同学得出的结论正确的是( )
A. 根据①可推出铝灰中一定含有SiO2
B. 根据②可推出铝灰中一定含有KCl
C. 根据③可推出铝灰中一定含有FeO和Fe2O3
D. 根据④可推出固体丙中一定不含MgO
6.碲锌镉(Te-Zn-Cd)晶体可以用于制造红外探测器的基础材料,下列有关它的叙述中不正确的是( )
A. 它是由Te、Zn、Cd按一定比例混合而成的,无固定的熔沸点
B. 它易导电、导热,具有延展性
C. 它的熔沸点比Zn的低
D. 它的硬度和强度比Cd的大
7.苹果汁是人们喜爱饮料,由于此饮料中含有Fe2+,现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,若榨汁时加入维生素C,可有效防止这种现象发生.这说明维生素C具有( )
A. 氧化性
B. 还原性
C. 碱性
D. 酸性
8.将少量铁粉加到过量氯化铁溶液中,充分反应后,正确的结论是( )
A. 铁粉有剩余
B. Fe3+全部被还原
C. 溶液质量减轻
D. 溶液质量增加
9.Al、Fe、Cu都是重要的金属元素.下列说法正确的是( )
A. 三者对应的氧化物均能溶于水
B. 三者的单质放置在空气中均只生成氧化物
C. 制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法
D. 电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时阴极上依次析出Cu、Fe、Al
二、填空题(共4题;共27分)
10.某课外研究小组,用含有较多杂质的铜粉,通过不同的化学的反应制取胆矾.其设计的实验过程为:
(1)铜中含有大量的有机物,可采用灼烧的方法除去有机物,灼烧时将瓷坩埚置于________ 上(用以下所给仪器的编号填入,下同),取用坩埚应使________ ,灼烧后的坩埚应放在________ 上,不能直接放在桌面上.
实验所用仪器:
a.蒸发皿 b.石棉网 c.泥三角 d.表面皿 e.坩埚钳 f.试管夹
(2)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物,用以制取胆矾.灼烧后含有少量铜的可能原因是 ________ .
a.灼烧过程中部分氧化铜被还原 b.灼烧不充分铜未被完全氧化
c.氧化铜在加热过程中分解生成铜 d.该条件下铜无法被氧气氧化
(3)通过途径II实现用粗制氧化铜制取胆矾,必须进行的实验操作步骤:
酸溶、加热通氧气、过滤、________ 、冷却结晶、________ 、自然干燥.
(4)由粗制氧化铜通过两种斜径制取胆矾,与途径I相比,途径II有明显的两个优点是:
________ 、________ .
(5)在测定所得胆矾(CuSO4•xH2O)中结晶水x值的实验过程中,若测定结果x值偏高,可能的原因是________ .
a.加热温度过高 b.胆矾晶体的颗粒较大
c.加热后放在空气中冷却 d.胆矾晶体部分风化.
11.根据物质及其化合物的性质填空
Ⅰ为检验市售煤油中是否掺有水,可向煤油样品中加少许白色粉末________ (填试剂化学式),
若观察到________ 现象,就说明煤油中掺有水;也可向煤油样品中加入一小块金属钠,若观察到________ 现象,就可说明煤油中掺有水,反应的化学方程式是________ .
Ⅱ镁着火不能用二氧化碳来灭火,理由是________ (用化学方程式表示);
Ⅲ铝是应用最广泛的金属之一,铝的化合物在生产和生活中也有许多用途.
(1)铝离子的结构示意图是 ________ .
(2)铝是一种既能与酸反应又能与碱反应的金属,请写出铝与氢氧化钠溶液反应的化学方程式:
________ .
(3)将7.8g过氧化钠投入500ml1mol•L﹣1氯化铝溶液中,可观察到的现象是( ________ )
A.放出无色无味的气体,生成大量白色沉淀
B.放出无色无味的气体,生成白色沉淀后恰好溶解
C.放出无色无味的气体,生成白色沉淀后部分溶解
C.放出无色无味的气体,生成白色沉淀后部分溶解.
12.硫酸亚铁铵(NH4)2Fe(SO4)2•6H2O是一种浅绿色晶体,在水中的溶解度较小,不溶于乙醇.某实验小组利用镀锌铁片来制备硫酸亚铁铵的过程如下:
(1)加入盐酸是为了除去锌镀层,判断锌镀层已被除去的现象是________.
(2)A物质可以是 ________ (选填序号).
a.CuCl2 b.CuSO4 c.Cu(NO3)2
加入少量A物质发生的反应化学方程式为________ .
(3)操作Ⅱ的名称为________ .
(4)采用晾干而不用加热烘干晶体的原因是________.
(5)工业上常用K2Cr2O7溶液测定硫酸亚铁铵的纯度,反应中Cr2O72﹣被还原成Cr3+.写出硫酸亚铁铵溶液与酸性K2Cr2O7溶液反应的离子方程式 ________ .
13.氢化亚铜(CuH)是一种难溶物质,用CuSO4溶液和“另一物质”在40﹣50℃时反应可生成它.CuH具有的性质有:
不稳定,易分解,在氯气中能燃烧;与稀盐酸反应能生成气体:
Cu+在酸性条件下发生的反应是:
2Cu+=Cu2++Cu.
根据以上信息,结合自己所掌握的化学知识,回答下列问题:
(1)在CuSO4溶液和“另一物质”制CuH的反应中,用氧化还原观点分析,这“另一物质”在反应中所起的作用是________ (填氧化剂或还原剂).
(2)写出CuH在氯气中燃烧的化学反应方程式 ________
(3)CuH溶解在稀盐酸中生成的气体是________ (填化学式)
(4)如果把CuH溶解在足量的稀硝酸中生成的气体只有NO,请写出CuH溶解在足量稀硝酸中反应的离子方程式 ________ .
三、综合题(共2题;共10分)
14.在如图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备Fe(OH)2.
(1)在试管I中加入的试剂是________.
(2)为了制得Fe(OH)2白色沉淀,在试管I和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后观察到试管I产生大量气体.一段时间后,检验到试管Ⅱ支管出口的气体只有一种时,再进行的操作是________,使试管I中的溶液进入到试管Ⅱ中溶液底部,产生Fe(OH)2.
(3)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是________.
(4)反应结束后,将Fe(OH)2沉淀倒出,在空气中迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,其原因是________(用化学方程式表示).
15.黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料.
(1)其中一个反应为3FeS2+8O2=6SO2+Fe3O4,则氧化产物为________,若有3molFeS2参加反应,则转移________mol电子.
(2)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂,反应的离子方程式为________.
(3)与明矾相似,硫酸铁也可用作净水剂,其原理是________(用离子方程式表示).
(4)铁红是一种红色颜料,其成分是Fe2O3,将一定量的铁红溶于160ml5molL盐酸中,再加入一定量铁粉,两者恰好完全溶解,并收集到2.24L(标准状况)H2,经检测,溶液中无Fe3+,则参加反应的铁粉的质量为________g
(5)FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质,该反应的离子方程式为________.
四、实验探究题(共1题;共11分)
16.完成下列列习题
(1)取少量Fe2O3粉末(红棕色)加入适量盐酸,发生反应的化学方程式为________,反应后得到的溶液呈________色.用此溶液分别做如下实验:
取少量溶液置于试管中,滴入几滴NaOH溶液,可观察到有红褐色沉淀生成,反应的化学方程式为________,此反应属于________.
(2)在小烧杯中加入20mL蒸馏水,加热至沸腾后,向沸水中滴入几滴饱和FeCl3溶液,继续煮沸至溶液呈________色,即制得Fe(OH)3胶体.
(3)取另一只小烧杯也加入20mL蒸馏水,向烧杯中加入1mLFeCl3溶液,振荡均匀后,将此烧杯(编号甲)与盛有Fe(OH)3胶体的烧杯(编号乙)一起放置于暗处,分别用激光笔照射烧杯中的液体,可以看到________烧杯中的液体产生丁达尔效应.这个实验可以用来区别________.
(4)取乙烧杯中少量Fe(OH)3胶体置于试管中,向试管中滴加一定量的稀HI溶液,边滴加边振荡,会出现一系列变化.①先出现红褐色沉淀,原因是________.
②随后沉淀溶解,溶液呈黄色,写出此反应的离子方程式:
________.
③最后溶液颜色加深,原因是________.(用离子方程式表示).
④用稀盐酸代替稀HI溶液,能出现上述哪些相同的变化现象________(写序号).
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】B
【解析】【解答】把X浸入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出,说明金属X可以把金属Z从其盐中置换出来,所以活泼性X>Z,Z、Y组成原电池时,Z电池的负极,所以活泼性Z>Y,X、Y、Z三种金属的活动性顺序为X>Z>Y.
故选B.
【分析】活泼性强的金属可以把活泼性弱的金属从其盐中置换出来,原电池中,负极金属的活泼性强于正极金属的活泼性.
2.【答案】D
【解析】【解答】A、因在该反应中,铜的化合价降,则“某物质”中元素的化合价必升高,体现了还原性,故A正确;
B、因CuH中﹣1价的H可以与盐酸中+1价氢发生归中反应:
CuH+HCl═CuCl+H2↑,故B正确;
C、因CuH具有还原性,与硝酸发生氧化还原反应:
CuH+3HNO3=Cu(NO3)2+NO↑+2H2O,离子方程式:
CuH+3H++NO3﹣=Cu2++NO↑+2H2O,故C正确;
D、因氯气具有强氧化性,能够将+1价的铜氧化成+2价:
2CuH+3Cl2=2CuCl2+2HCl,故D错误;
故选:
D.
【分析】A、根据在该反应中,铜的化合价降低,“某物质”中元素的化合价必升高;
B、CuH中﹣1价的H可以与盐酸中+1价氢发生归中反应;
C、根据CuH具有还原性,与硝酸发生氧化还原反应;
D、根据氯气的强氧化性;
3.【答案】B
【解析】【解答】解:
若a、b相连时a为负极,则活动性顺序a>b;
c、d相连时电流由d→c,说明c是负极,则活动性顺序c>d;
a、c相连时c极上产生大量气泡,说明c是正极,则活动性顺序a>c;
b、d相连时b上有大量气泡产生,说明b是正极,则活动性顺序d>b,
故活动性顺序是a>c>d>b,
故选:
B.
【分析】原电池中,一般来说,较活泼的金属作负极;还可以根据电子、电流的流向及电极反应现象判断正负极,据此分析解答.
4.【答案】B
【解析】【解答】A、铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,不生成Fe2O3,故A正确;
B、稀硫酸是弱氧化剂,与铜不反应,硝酸是强氧化剂与铜发生氧化还原反应,故B错误;
C、AlCl3可以铝在氯气中燃烧,FeCl2可由氯化铁与铁粉发生归中反应,CuCl2由铜在氯气中燃烧制得,故C正确;
D、饱和碳酸钠溶液中通人足量二氧化碳,生成溶解度较小的碳酸氢钠,溶液变浑浊,故D正确;
故选:
B;
【分析】A、铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和H2;
B、稀硫酸是弱氧化剂,与铜不反应,硝酸是强氧化剂与铜发生氧化还原反应;
C、AlCl3可以铝在氯气中燃烧,FeCl2可由氯化铁与铁粉发生归中反应,CuCl2由铜在氯气中燃烧制得;
D、饱和碳酸钠溶液中通人足量二氧化碳,生成溶解度较小的碳酸氢钠;
5.【答案】D
【解析】【解答】A、将过量的稀盐酸加入铝灰中,充分反应后过滤得到溶液甲和固体乙,Al、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO溶于盐酸,但是SiO2、MnO2不溶,铝灰中一定含有SiO2或是MnO2中的一种,故A错误;
B、取少量溶液甲滴加AgNO3溶液,生成白色沉淀,即氯化银沉淀,过量的盐酸中含有氯离子,铝灰中不一定含有KCl,故B错误;
C、取少量溶液甲分成两等份,向其中一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,则含有亚铁离子;向另一份滴加KSCN溶液,溶液变成血红色,则含有铁离子,但是铁离子可能是亚铁离子被氧化的产物,不一定含有氧化铁,故C错误;
D、取少量溶液甲加入过量NaOH溶液,并置于空气中,充分反应后经过滤、洗涤、灼烧得到1.60g固体丙,将固体丙置于氢气流中加热充分反应后得到1.12g固体丁,则根据氢氧化铁灼烧可以得到氧化铁,氢气还原氧化铁可以得到金属铁,根据Fe元素守恒,1.60g氧化铁置于氢气流中加热充分反应后得到1.12g固体正好是Fe,则一定不含有MgO,故D正确.
故选D.
【分析】①将过量的稀盐酸加入铝灰中,充分反应后过滤得到溶液甲和固体乙,Al、Al2O3、FeO、Fe2O3、MgO溶于盐酸,但是SiO2、MnO2不溶;
②取少量溶液甲滴加AgNO3溶液,生成白色沉淀,即氯化银沉淀,过量的盐酸中含有氯离子;
③取少量溶液甲分成两等份,向其中一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,则含有亚铁离子;向另一份滴加KSCN溶液,溶液变成血红色,则含有铁离子;
④取少量溶液甲加入过量NaOH溶液,并置于空气中.充分反应后经过滤、洗涤、灼烧得到1.60g固体丙,将固体丙置于氢气流中加热充分反应后得到1.12g固体丁,则根据氢氧化铁灼烧可以得到氧化铁,氢气还原氧化铁可以得到金属铁来判断即可.
6.【答案】A
【解析】【解答】碲锌镉晶体是由Te、Zn、Cd按一定比例熔合而成的具有金属特性的合金,只要比例确定,其组成就固定,因而有固定的熔沸点;合金具有比成分金属低的熔沸点、高的硬度和强度。
【分析】本题考查合金的性质,利用合金具有的性质进行判断。
7.【答案】B
【解析】【解答】解:
在空气中,氧气能够把+2价铁氧化成+3价;而加入维生素C则能防止这种氧化,说明维生素C具有还原性,与三价铁发生氧化还原反应,故选B.
【分析】根据苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,可知铁元素的化合价升高被氧化,而加入维生素C,能使铁元素的化合价降低,并利用氧化还原反应来分析.
8.【答案】D
【解析】【分析】2Fe3++Fe=3Fe2+,因为铁粉少量,所以Fe3+不能全部被还原,所以溶液质量增加。
答案选D。
【点评】亚铁离子与三价铁离子的转化非常重要,尤其在离子共存中经常的出现。
9.【答案】C
【解析】【解答】解:
A.氧化铝、氧化铜、氧化铜都不溶于水,故A错误;B.Fe还可以形成复杂的氢氧化物,Cu可以形成碱式碳酸铜等,故B错误;
C.因为AlCl3、FeCl3、CuCl2的溶液加热时都水解生成沉淀和HCl气体了,HCl挥发了,所以得到的是各自的沉淀物,制备AlCl3、FeCl3、CuCl2均不能采用将溶液直接蒸干的方法,故C正确;
D.根据电解原理,阴极上离子的放电顺序是:
Cu2+>H+>Fe2+>Al3+,Fe2+和Al3+不放电,Fe3+得电子成为Fe2+,不会析出铁,所以铁和Al不可以析出,因为它们比H活泼,只有Cu可以,故D错误;
故选:
C.
【分析】A.依据氧化铝、氧化铜、氧化铜水溶性解答;
B.根据Al、Fe、Cu三者放在空气中所发生的反应来回答;
C.氯化铝、氯化铁和氯化铜都是强酸弱碱盐易水解;
D.根据电解原理,阴极上析出的金属应按照其对应的阳离子的放电顺序来析出;
二、填空题
10.【答案】c;e;b;ab;蒸发;过滤;产生等量胆矾途径II消耗硫酸少;途径II不会产生污染大气的气体;a
【解析】【解答】
(1)用坩埚加热固体时应将坩埚放在泥三角上加热,加热时用坩埚钳夹持坩埚,加热后放在石棉网上冷却,故答案为:
c;e;b;
(2)铜在加热条件下易生成氧化铜,氧化铜稳定,难以分解,故答案为:
a、b;
(3)由硫酸铜溶液制得硫酸铜晶体,经过滤后加热蒸发硫酸铜溶液,冷却结晶后、过滤、干燥后可得纯净的硫酸铜晶体,故答案为:
蒸发;过滤;
(4)比较反应的两个途径,途径Ⅰ有浓硫酸参加反应,消耗较多硫酸,并产生污染性二氧化硫气体,
故答案为:
产生等量胆矾途径II消耗硫酸少;途径II不会产生污染大气的气体;
(5)a.加热温度过高,会导致硫酸铜分解,质量变化较大,导致结果偏大,故a正确;
b.胆矾晶体的颗粒较大,会导致晶体解热分解不完全,质量变化偏小,结果偏小,故b错误;
c.加热后放在空气中冷却,会吸收空气中的水重新形成晶体,结果偏小,故c错误;
d.胆矾晶体部分风化,会使水的含量较小,结果偏小,故d错误.
故答案为a
【分析】
(1)根据固体加热分析,用坩埚加热固体时应将坩埚放在泥三角上加热,加热时用坩埚钳夹持坩埚,加热后放在石棉网上冷却;
(2)根据氧化铜和铜的性质分析,铜在加热条件下易生成氧化铜,氧化铜稳定,难以分解;
(3)由硫酸铜溶液制得硫酸铜晶体,经过滤后加热蒸发硫酸铜溶液,冷却结晶后、过滤、干燥后可得纯净的硫酸铜晶体;
(4)途径Ⅰ有浓硫酸参加反应,消耗较多硫酸,并产生污染性二氧化硫气体;
(5)a.加热温度过高,会导致硫酸铜分解,质量变化较大;
b.胆矾晶体的颗粒较大,会导致晶体解热分解不完全,质量变化偏小,结果偏小,;
c.加热后放在空气中冷却,会吸收空气中的水重新形成晶体,结果偏小;
d.胆矾晶体部分风化,会使水的含量较小,结果偏小.
11.【答案】CuSO4;白色粉末变蓝;有气泡生成;2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;2Mg+CO2
2MgO+C;
;2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;B
【解析】【解答】Ⅰ.无水硫酸铜与水反应生成五水硫酸铜的,反应中由白色粉末变为蓝色,反应方程式为:
CuSO4+5H2O=CuSO4•5H2O,故可用CuSO4检验煤油中是否含有水;钠能够与水反应生成氢氧化钠和氢气,反应方程式为:
2Na+2H2O=2NaOH+H2↑,向煤油样品中加入一小块金属钠,若观察到有气泡生成,说明煤油中含有水,
故答案为:
CuSO4;白色粉末变蓝;有气泡生成;2Na+2H2O=2NaOH+H2↑;
Ⅱ.镁着火不能用二氧化碳来灭火,方程式为:
2Mg+CO2
2MgO+C,故答案为:
2Mg+CO2
2MgO+C;
Ⅲ.
(1)铝离子的核电荷数为13,核外电子总数为10,铝离子结构示意图为:
,故答案为:
;
(2)铝与氢氧化钠反应生成偏铝酸钠与氢气,铝被腐蚀,反应方程式为:
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑,
故答案为:
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑;
(3)解:
7.8g过氧化钠的物质的量为:
n=
=0.1mol,500mL1mol•L﹣1氯化铝溶液中含氯化铝的物质的量为:
0.5L×1mol•L﹣1=0.5mol,将7.8g过氧化钠投入500mL1mol•L﹣1氯化铝溶液中,过氧化钠与水反应生成氢氧化钠和氧气,所以会放出无色无味的气体,根据关系式Na2O2~2NaOH可知,0.1mol过氧化钠反应生成0.2mol氢氧化钠,
Al3++4OH﹣=AlO2﹣+2H2O,
1 4
0.5mol0.2mol,
铝离子与氢氧根离子恰好反应生成偏铝酸根离子,
所以现象为:
放出无色无味的气体,白色沉淀恰好溶解,
故答案为:
B.
【分析】Ⅰ.根据反应CuSO4+5H2O=CuSO4•5H2O及颜色变化解答;根据反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑的现象解答;
Ⅱ.金属镁能够在二氧化碳气体中燃烧生成氧化镁和C;
Ⅲ.
(1)铝离子的核电荷数为13,核外电子总数为10,最外层为8个电子;
(2)铝能够与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气;
(3)过氧化钠投入到氯化铝溶液中,先与水反应生成氢氧化钠和氧气,生成的氢氧化钠与氯化铝发生反应,依据生成氢氧化钠和铝离子的物质的量判断反应产物,据此解答.
12.【答案】反应速率突然减小(或铁片表面生成的气泡突然减少);b;Fe+CuSO4=FeSO4+Cu;过滤;避免加热过程中晶体受热分解失去结晶水或被空
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