高中化学复习知识点FeCu与Fe3反应几种情况分析及判断.docx
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高中化学复习知识点FeCu与Fe3反应几种情况分析及判断
高中化学复习知识点:
Fe、Cu与Fe3反应几种情况分析及判断
一、单选题
1.下列有关实验说法,不正确的是()
A.沉淀的颗粒较大且易沉降时,也可用倾析的方法将固体与溶液分离
B.可用纸层析法分离含少量Fe3+和Cu2+的混合溶液,亲水性强的Cu2+在滤纸条的下方
C.在用简易量热计测定反应热时,可使用碎泡沫起隔热保温的作用、普通玻璃棒进行搅拌使酸和碱充分反应、准确读取实验时温度计最高温度
D.强碱腐蚀致伤时,应先用大量水冲洗,再用2%醋酸溶液或饱和硼酸溶液洗,最后用水冲洗
2.比较铁与铜的金属性,下列所选用试剂不合适的是
A.稀盐酸,铁片,铜片
B.氯化亚铁溶液,铜片
C.氯化铁溶液,铜片
D.氯化铜溶液,铁片
3.向80mL0.1mol•L-1稀HNO3溶液中加入铜粉和铁粉混合物,固体完全溶解,在反应后溶液中滴加硫氰化钾溶液,溶液没有出现血红色。
铜粉和铁粉混合物的质量可能是
A.0.168gB.0.184gC.0.192gD.0.200g
4.把铁与铜的混合物放入稀硝酸中,反应后过滤,把滤出的固体物质投入盐酸中无气体放出,则滤液中一定含有的金属盐是
A.Cu(NO3)2
B.Fe(NO3)2
C.Fe(NO3)3
D.Fe(NO3)2和Cu(NO3)2
5.当向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉,反应结束后,烧杯底部不可能出现的情况是( )
A.有铜无铁B.有铁无铜C.有铁有铜D.无铁无铜
6.将锌、铁、铜粉末按一定比例混合投入到一定量的硝酸中,微热,充分反应后过滤,弃去滤渣,滤液中金属阳离子情况不可能是()
A.只含Cu2+、Fe2+、Zn2+B.只含Zn2+
C.只含Fe2+、Zn2+D.只含Cu2+、Fe3+、Zn2+
7.下列实验操作能达到实验目的的是( )
选项
实验目的
实验操作
A
配制100mL浓度为0.10mol·L-1的KMnO4溶液
称取KMnO4固体1.58g,放入100mL容量瓶中,加水溶解并稀释至刻度线处
B
用废蚀刻液(含FeCl2、FeCl3、CuCl2、HCl)制备FeCl2溶液
向废蚀刻液中加入过量铁粉、充分搅拌、过滤
C
检验木炭与浓硫酸反应的气态产物中含SO2和CO2
将产生的气体依次通过澄清石灰水和品红溶液
D
检验乙醇中羟基氢的活泼性
将金属钠投入到盛有医用酒精的烧杯中
A.AB.BC.CD.D
8.18.4g由铁、铜组成的混合粉末加入100mL5.0mol•L﹣1FeCl3溶液中,充分反应后,剩余固体质量为3.2g。
下列说法正确的是()
A.原固体混合物中:
n(Cu):
n(Fe)=2:
1
B.反应后溶液中的溶质有FeCl2、FeCl3、CuCl2
C.反应后溶液中:
n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.8mol
D.剩余固体是铁
9.向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是
A.溶液中一定含有Cu2+
B.溶液中一定含有Fe2+
C.加入KSCN溶液一定不变红色
D.剩余固体中一定含铜
二、多选题
10.取铁和铜的混合粉末13.2g,加入100mL4mol/L的FeCl3溶液中,充分反应后剩余固体2.0g,则混合粉末中Fe的质量可能为
A.13gB.12gC.11gD.2g
三、综合题
11.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)应用传统蚀刻液(HCl-FeCl3)
①蚀刻铜板主要反应的离子方程式为_____。
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。
步骤I所加试剂和操作分别为______。
可实现步骤II转化的物质或方法是____(填一种即可)。
(2)应用酸性蚀刻液(HCl-H2O2),产生的蚀刻废液处理方法如图:
①蚀刻铜板主要反应的离子方程式为_____。
②回收微米级Cu2O过程中,加入的试剂A是____(填字母)。
a.Fe粉b.葡萄糖c.NaCl固体d.酸性KMnO4溶液
③回收Cu2(OH)2CO3的过程中需控制反应的温度,当温度高于80℃时,产品颜色发暗,其原因可能是_____。
(3)应用碱性蚀刻液(NH3•H2O–NH4Cl)蚀刻铜板,会有Cu(NH3)4Cl2和水生成。
蚀刻铜板主要反应的化学方程式为____。
12.铜、铁、铝是重要的金属材料,铜、铁、铝及其化合物有非常重要的用途。
(1)高铁酸钾(K2FeO4)是一种高效多功能水处理剂。
湿法制备高铁酸钾(K2FeO4)的反应体系中有六种微粒:
Fe(OH)3、ClO−、OH−、FeO42−、Cl−、H2O。
①写出并配平湿法制高铁酸钾的离子反应方程式:
________________________________。
②若反应过程中转移了0.3mol电子,则还原产物的物质的量为_______mol。
(2)以铝土矿(主要成分为Al2O3和Fe2O3、SiO2)为原料制备铝的一种工艺流程如下:
①滤渣主要成分为________。
②在实验室灼烧操作应选择的实验仪器为_________。
③反应II中,加入NaHCO3一段时间才有沉淀生成,写出加入少量NaHCO3时发生反应的离子方程式____________________________________。
(3)已知25℃时Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10−20,Ksp[Al(OH)3]=1.1×10−33。
在25℃下,向浓度均为0.1mol·L−1的AlCl3和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,先生成_________沉淀(填化学式)。
(4)以含有少量硫酸的硫酸铜溶液为原料制备铜:
ag铁粉与上述溶液完全反应后,得到ag铜,则参与反应的CuSO4与H2SO4的物质的量之比为___________。
参考答案
1.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.沉淀的颗粒较大且易沉降时,静止后容易沉降至容器底部,可用倾析的方法将固体与溶液分离,故A正确;
B.可用纸层析法分离含少量Fe3+和Cu2+的混合溶液,亲脂性强的Fe3+在流动相中分配的多一些,随流动相移动的速度就快一些,亲水性强的Cu2+在固定相中分配的多一些,随流动相移动的速度就慢一些,因此Cu2+在滤纸条的下方,故B正确;
C.要用环形玻璃搅拌棒进行搅拌,故C错误,
D.强碱腐蚀致伤时,应先用大量水冲洗,再用2%醋酸溶液或饱和硼酸溶液洗,最后用水冲洗或视情况去医院处理,故D正确。
综上所述,答案为C。
2.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.铜片、铁片放入稀盐酸中,铁周围有气泡生成,铜没有现象,故A可以得出铁与铜的金属性,故A不符合题意;
B.把铜片放入氯化亚铁溶液中,无任何现象,说明铁比铜活泼,故B可以得出铁与铜的金属性,故B不符合题意;
C.氯化铁溶液,铜片反应的离子方程式:
Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+,无法得出铁与铜的金属性,故C符合题意;
D..铁片放入氯化铜溶液中,铁片上生成红色的铜,发生置换反应,故D可以得出铁与铜的金属性,故D不符合题意;
答案选C。
【点睛】
比较金属性时,可以根据金属与非氧化性酸反应的快慢,还可以根据金属与盐反应,金属性强的金属置换出金属弱的金属,金属性弱的置换不出金属性强的金属。
3.B
【解析】
【分析】
【详解】
稀HNO3溶液中加入铜粉和铁粉混合物,固体完全溶解,在反应后溶液中滴加硫氰化钾溶液,溶液没有出现血红色,则反应生成Cu(NO3)2、Fe(NO3)3,由于硝酸可以氧化亚铁离子,故硝酸没有剩余,n(HNO3)=0.08L
0.1mol/L=0.008mol,由3A+8HNO3=3A(NO3)3+2NO↑+4H2O,则n(Cu)+n(Fe)=0.008mol
=0.003mol,全部为Cu时,金属质量最大,最大质量为0.003mol
64g/mol=0.192g;全部为Fe时,计算质量最小,最小质量为0.003mol
56g/mol=0.168g,故混合物质量介于0.168g~0.192g之间,所以B符合题意;
故答案:
B。
【点睛】
稀HNO3溶液中加入铜粉和铁粉混合物,固体完全溶解,在反应后溶液中滴加硫氰化钾溶液,溶液没有出现血红色,则反应生成Cu(NO3)2、Fe(NO3)3,由于硝酸可以氧化亚铁离子,故硝酸没有剩余,根据3A+8HNO3=3A(NO3)3+2NO↑+4H2O反应,用极值法进行分析解答。
4.B
【解析】
【分析】
【详解】
由于固体投入盐酸中无气体放出,则该固体一定为铜,由反应2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+可知,滤液中一定不含Fe3+,故一定含有Fe2+,由于铁的还原性比铜强,故在与稀HNO3反应时,首先反应的为铁,滤液中一定含有Fe(NO3)2,若Fe完全反应后还有HNO3剩余,其还可与Cu反应产生Cu(NO3)2,若Fe与HNO3恰好反应生成Fe(NO3)2后,无HNO3剩余,则无Cu(NO3)2生成,所以Cu(NO3)2可能有,也可能没有。
故选B。
5.B
【解析】
【详解】
铁和铜同时加进去,铁先和三价铁反应,如果铁离子还有多的,再和铜反应,
A.可能,铁离子的量较大,能和铁反应完毕,或剩余部分三价铁和部分铜反应,或者是铁和三价铁恰好反应,故A结果可能出现,故A不符合题意;
B.不可能,有金属铁时,一定将铜置换出来了,故B结果不可能出现,故B符合题意;
C.可能,铁离子量不足,只能和部分铁反应,故C不符合题意;
D.可能,铁离子量特别大,足够溶解所有铁和铜,故D不符合题意;
故选B。
6.D
【解析】
【详解】
A.将锌、铁、铜粉末按一定比例混合投入到一定量的硝酸中,按照Zn、Fe、Cu的顺序依次发生化学反应,有金属剩余,溶液中可以得到Cu2+、Fe2+、Zn2+离子,该情况可能,故A错误;
B.如果硝酸的量很少,则只有金属锌和之反应,此时溶液中只有锌离子,情况可能,故B错误;
C.如果只有金属铁和锌与硝酸之间参加反应,金属铁过量,此时得到的离子是Fe2+,情况可能,故C错误;
D.如果有金属剩余,溶液中不会出现Fe3+,情况不可能,故D正确;
故选D。
7.B
【解析】
【详解】
A.不能在容量瓶中进行溶解操作,故A错误;
B.Fe与FeCl3、CuCl2、HCl均反应生成氯化亚铁,反应后过滤可分离,故B正确;
C.SO2和CO2均与石灰水反应,应选通过品红,将二氧化硫除尽后通过石灰水,故C错误;
D.医用酒精是75%的酒精水溶液,将金属钠投入到盛有医用酒精的烧杯中,钠能够与水和酒精反应,无法检验乙醇中氢的活泼性,故D错误;
故答案为B。
8.A
【解析】
【分析】
铁比铜活泼,因此先发生反应:
Fe+2Fe3+=3Fe2+,再发生Cu+2Fe3+=3Fe2++Cu2+,原FeCl3溶液中FeCl3的物质的量n(FeCl3)=5.0mol•L﹣1×0.1L=0.5mol,结合方程式进行解答。
【详解】
设0.5molFe3+完全反应消耗铁的质量为xg,铜为yg,那么
Fe+2Fe3+=3Fe2+Cu+2Fe3+=3Fe2++Cu2+
56g2mol64g2mol
xg0.5molyg0.5mol
x=
=14g,y=
=16g,溶解的金属的质量为18.4-3.2=15.2g,且有14<15.2<16,说明铁完全反应反应而铜部分反应,有剩余;
A.根据分析可知,剩余的3.2g金属为Cu,物质的量为
=0.05mol,反应掉的铁和酮的质量为18.4-3.2=15.2g,56n(Fe)+64n(Cu)=15.2,2n(Fe)+2n(Cu)=0.5,解得n(Fe)=0.1mol,n(Cu)=0.15mol,因此铜的物质的量为0.15mol+0.05mol=0.2mol,原混合物中n(Cu):
n(Fe)=2:
1,A项正确;
B.由于铜有剩余,Fe3+完全反应,因此溶液中不存在Fe3+,B项错误;
C.根据方程式可知反应后溶液中n(Fe2+)=0.5+0.1=0.6mol,n(Cu2+)=0.15mol,因此n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.75mol,C项错误;
D.剩余的固体是铜,不是铁,D项错误;
答案选A。
9.A
【解析】
【详解】
①当固体为铁、铜时,溶液中的Fe3+、Cu2+全部参加反应生成Fe2+和Cu,反应的反应方程式为:
2FeCl3+Fe=3FeCl2、CuCl2+Fe=Cu+FeCl2,所以溶液中一定没有Fe3+、Cu2+,一定含有Fe2+;
②当固体为铜时,溶液中一定没有Fe3+,Cu2+恰好全部参加反应或部分反应生成Fe2+和Cu,所以溶液中一定没有Fe3+,可能含有Cu2+,一定含有Fe2+;
A.通过以上分析知,溶液中可能含有Cu2+,故A错误;
B.通过以上分析知,溶液中一定含有Fe2+,故B正确;
C.溶液中一定不含Fe3+,所以加入KSCN溶液不变红色,故C正确;
D.反应后有固体剩余,由于还原性Fe>Cu,则剩余的金属中一定含有铜,故D正确;
故答案为A。
10.AB
【解析】
【分析】
【详解】
n(FeCl3)=0.1L
4mol/L=0.4mol,假设FeCl3溶液全部与Fe反应,根据Fe+2FeCl3= 3FeCl2,此情况下消耗的铁的物质的量=
0.2mol,消耗铁的质量为m(Fe)=0.2mol
56g/mol=11.2g,此时剩余固体的质量为13.2g-11.2g=2.0g,证明假设成立;说明铜并没有和FeCl3溶液反应,混合粉末中铁的质量大于或等于11.2g,小于13.2g,故AB符合题意;故选AB。
11.2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+加入过量铁粉,过滤Cl2Cu+2H++H2O2=Cu2++2H2Ob温度高于80℃时,Cu2(OH)2CO3易分解生成黑色CuO,导致产品颜色发暗2Cu+4NH4Cl+4NH3•H2O+O2=2Cu(NH3)4Cl2+6H2O
【解析】
【分析】
(1)①传统蚀刻液(HCl-FeCl3)中Fe3+具有氧化性,可与Fe、Cu等反应,生成Fe2+;
②铁能将Cu2+从盐溶液中置换出来;Fe2+有还原性,能被氯气氧化成Fe3+;
(2)过氧化氢具有氧化性,酸性条件下可氧化铜生成铜离子,铜离子在碱性条件下生成氢氧化铜浊液,与具有还原性的葡萄糖等可生成氧化亚铜;温度升高反应速率加快,另外过氧化氢不稳定,受热易分解;
(3)用碱性蚀刻液(NH3•H2O–NH4Cl)溶解CU,生成Cu(NH3)4Cl2和水,结合原子守恒即可写出发生反应的化学方程式。
【详解】
(1)①Fe3+具有氧化性,可与铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,反应的离子方程式为2 Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+;
②废液中主要含有CuCl2和FeCl2,先加入过量Fe粉,将Cu2+还原为Cu,过滤后,向滤液中通入过量Cl2,即得FeCl3溶液;则步骤I所加试剂为过量铁粉,操作为过滤;实现步骤II转化的物质或方法是Cl2;
(2)①过氧化氢具有氧化性,酸性条件下可氧化铜生成铜离子,反应的离子方程式为Cu+2H++H2O2=Cu2++2H2O;
②铜离子在碱性条件下生成氢氧化铜浊液,与具有还原性的葡萄糖等可生成氧化亚铜,只有b符合,故答案为b;
③Cu2(OH)2CO3不稳定,制备过程中需控制反应的温度,当温度高于80℃时,Cu2(OH)2CO3易分解生成黑色CuO,产品颜色发暗;
(3)应用碱性蚀刻液(NH3•H2O–NH4Cl)蚀刻铜板,会有Cu(NH3)4Cl2和水生成,发生反应的化学方程式为2Cu+4NH4Cl+4NH3•H2O+O2=2Cu(NH3)4Cl2+6H2O。
12.2Fe(OH)3+3ClO−+4OH−=2FeO42−+3Cl−+5H2O0.15Fe2O3坩埚HCO3-+OH-=H2O+CO32-Al(OH)37:
1
【解析】
【详解】
(1)①湿法制备高铁酸钾(K2FeO4),则FeO42−为产物,Fe(OH)3为反应物,化合价升高总共3价,由电子转移守恒可知,ClO−为反应物,Cl−为生成物,化合价降低共2将,化合价升降最小公倍数为6,故Fe(OH)3的系数为2,FeO42−的系数为2,ClO−的系数为3,Cl−的系数为3,根据电荷守恒可知,OH−为反应物,系数为4,由元素守恒可知H2O为生成物,其系数为5,离子方程式为:
2Fe(OH)3+3ClO−+4OH−=2FeO42−+3Cl−+5H2O,
故答案为:
2Fe(OH)3+3ClO−+4OH−=2FeO42−+3Cl−+5H2O;
②反应中Fe元素化合价变化由+3价升高为+6,故每生成1molFeO42−转移电子1mol×(6−3)=3mol,由于还原产物为Cl−,若反应过程中转移了0.3mol电子,则还原产物的物质的量为
=0.15mol,
故答案为:
0.15mol.
(2)以铝土矿(主要成分为Al2O3和Fe2O3、SiO2)为原料制备铝,由流程可知,加NaOH溶解时Fe2O3不反应,由信息可知SiO2在“碱溶”时转化为铝硅酸钠沉淀,过滤得到的滤渣为Fe2O3;碳酸氢钠与偏铝酸钠反应生成Al(OH)3,过滤II得到Al(OH)3,灼烧生成氧化铝,电解I为电解氧化铝生成Al和氧气,电解II为电解Na2CO3溶液,结合图可知,阳极上碳酸根离子失去电子生成碳酸氢根离子和氧气,阴极上氢离子得到电子生成氢气,
①根据分析可知,滤渣的主要成分为Fe2O3,故答案为:
Fe2O3;
②灼烧氢氧化铝固体需要在坩埚中进行,故答案为:
坩埚;
③在溶解铝土矿时加入了过量的氢氧化钠溶液,则加入少量碳酸氢钠时,碳酸氢钠优先于氢氧化钠反应,该反应的离子方程式为:
HCO3-+OH-=H2O+CO32-,故答案为:
HCO3-+OH-=H2O+CO32-;
(3)在25℃下,向浓度均为0.1mo⋅L−1的AlCl3和CuCl2混合溶液中逐滴加入氨水,由Ksp[Cu(OH)2]=2.2×10−20,可知c(OH−)=
=4.47×10−10mol/L,由Ksp[Al(OH)3]
=1.1×10−33可知需要c(OH−)=
=2.2×10−11mol/L,铝离子转化为沉淀需要的c(OH−)小,则Al(OH)3先沉淀,故答案为:
Al(OH)3;
(4)得到Cu的质量与Fe的质量相等,说明Fe与硫酸铜反应中固体增重等于与硫酸反应的Fe的质量,令与硫酸反应的Fe的质量为56g,则:
Fe+CuSO4═FeSO4+Cu固体增重
1mol64g-56g=8g
n(CuSO4)56g
故n(CuSO4)=
=7mol
Fe+H2SO4═FeSO4+H2↑
56g1mol
故参加反应的硫酸铜与硫酸的物质的量之比=7mol:
1mol=7:
1;
答案为:
7:
1
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