1、專題15 鐵、銅的制取及應用高考化學高考化學 (江蘇省專用)A A組組 自主命題自主命題江蘇卷題組江蘇卷題組五年高考考點一鐵、銅單質的性質考點一鐵、銅單質的性質1.(2018江蘇單科,6,2分)下列有關物質性質的敘述一定不正確的是()A.向FeCl2溶液中滴加NH4SCN 溶液,溶液顯紅色B.KAl(SO4)212H2O 溶于水可形成Al(OH)3膠體C.NH4Cl 與Ca(OH)2 混合加熱可生成NH3D.Cu與FeCl3 溶液反應可生成CuCl2 答案答案A本題考查元素化合物的性質。向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液不顯紅色,A項錯誤;KAl(SO4)212H2O溶于水,電離出的

2、Al3+發生水解可形成Al(OH)3膠體,B項正確;實驗室常用NH4Cl固體與Ca(OH)2固體混合加熱制NH3,C項正確;Cu與FeCl3溶液反應可生成CuCl2和FeCl2,D項正確。易錯易混易錯易混 SCN-與Fe3+可結合形成Fe(SCN)3使溶液顯紅色,而SCN-與Fe2+不能。2.(2016江蘇單科,5,2分)下列指定反應的離子方程式正確的是()A.將銅絲插入稀硝酸中:Cu+4H+2NCu2+2NO2+H2OB.向Fe2(SO4)3溶液中加入過量鐵粉:Fe3+Fe2Fe2+C.向Al2(SO4)3溶液中加入過量氨水:Al3+3NH3H2OAl(OH)3+3ND.向Na2SiO3溶液

3、中滴加稀鹽酸:Na2SiO3+2H+H2SiO3+2Na+ 3O4H答案答案CA項,銅與稀硝酸反應生成NO,故錯誤;B項,電荷不守恒、得失電子不守恒,故錯誤;C項,Al(OH)3不溶于氨水,故正確;D項,Na2SiO3能溶于水且完全電離,應拆開,故錯誤。疑難突破疑難突破 離子方程式的正誤判斷是歷年必考題,牢記常見反應的離子方程式是解此類題的關鍵。方法總結方法總結 在離子方程式的正誤判斷中除了注意得失電子守恒、原子守恒和電荷守恒外,還要注意離子方程式是否符合客觀事實、物質的拆分是否合理、是否遺漏部分反應;同時需要關注反應物“過量”或“少量”等因素的變化而導致的離子方程式的差異。3.2017江蘇單

4、科,18(1),4分堿式氯化銅是重要的無機殺菌劑。(1)堿式氯化銅有多種制備方法方法1:4550 時,向CuCl懸濁液中持續通入空氣得到Cu2(OH)2Cl23H2O,該反應的化學方程式為 。方法2:先制得CuCl2,再與石灰乳反應生成堿式氯化銅。Cu與稀鹽酸在持續通入空氣的條件下反應生成CuCl2,Fe3+對該反應有催化作用,其催化原理如圖所示。M的化學式為 。答案答案 (1)4CuCl+O2+8H2O2Cu2(OH)2Cl23H2OFe2+ 解析解析本題以堿式氯化銅為載體考查化學方程式的書寫。(1)書寫化學方程式時,注意配平并標注反應條件。將Cu氧化為Cu2+的微粒應是Fe3+,所以M是F

5、e3+,則M是Fe2+。審題方法審題方法 在解答時要注意CuCl和Cu2(OH)2Cl23H2O中銅元素的化合價是不同的。4.2012江蘇單科,19(1)(2),9分廢棄物的綜合利用既有利于節約資源,又有利于保護環境。實驗室利用廢舊電池的銅帽(Cu、Zn總含量約為99%)回收Cu并制備ZnO的部分實驗過程如下:(1)銅帽溶解時加入H2O2的目的是 (用化學方程式表示)。銅帽溶解完全后,需將溶液中過量的H2O2除去。除去H2O2的簡便方法是 。(2)為確定加入鋅灰(主要成分為Zn、ZnO,雜質為鐵及其氧化物)的量,實驗中需測定除去H2O2后溶液中Cu2+的含量。實驗操作為:準確量取一定體積的含有

6、Cu2+的溶液于帶塞錐形瓶中,加適量水稀釋,調節溶液pH=34,加入過量的KI,用Na2S2O3標準溶液滴定至終點。上述過程中反應的離子方程式如下:2Cu2+4I-2CuI(白色)+I22S2+I22I-+S4滴定選用的指示劑為 ,滴定終點觀察到的現象為 。23O26O若滴定前溶液中的H2O2沒有除盡,所測定的Cu2+含量將會 (填“偏高”“偏低”或“不變”)。答案答案(1)Cu+H2O2+H2SO4CuSO4+2H2O 加熱(至沸)(2)淀粉溶液藍色褪去偏高解析解析(1)稀硫酸不能溶解銅,H2O2有較強的氧化性,在酸性條件下能氧化銅,使銅溶解。(2)殘余的H2O2也能把I-氧化成I2,消耗N

7、a2S2O3標準溶液的量增多,導致測定結果偏高?？键c二鐵、銅化合物的性質考點二鐵、銅化合物的性質5.(2011江蘇單科,13,4分)下列有關實驗原理、方法和結論都正確的是()A.向飽和FeCl3溶液中滴加過量氨水,可制取Fe(OH)3膠體B.取少量溶液X,向其中加入適量新制的氯水,再加幾滴KSCN溶液,溶液變紅,說明X溶液中一定含有Fe2+C.室溫下向苯和少量苯酚的混合溶液中加入適量NaOH溶液,振蕩、靜置后分液,可除去苯中的少量苯酚D.已知I2+I-,向盛有KI3溶液的試管中加入適量CCl4,振蕩靜置后CCl4層顯紫色,說明KI3在CCl4中的溶解度比在水中的大3I答案答案CA項生成Fe(O

8、H)3沉淀;B項溶液X中若含Fe3+,也會產生題中現象;D項說明I2在CCl4中的溶解度比在水中大。6.(2010江蘇單科,6,2分)常溫下,下列各組離子在指定溶液中能大量共存的是()A.pH=1的溶液中:Fe2+、N、S、Na+B.由水電離的c(H+)=110-14 molL-1的溶液中:Ca2+、K+、Cl-、HCC.c(H+)/c(OH-)=1012的溶液中:N、Al3+、N、Cl-D.c(Fe3+)=0.1 molL-1的溶液中:K+、ClO-、S、SCN- 3O24O3O4H3O24O答案答案CA項,酸性溶液中Fe2+可被N氧化;B項,該溶液無論呈強酸性還是呈強堿性,HC都不能大量存

9、在;D項,Fe3+與SCN-不能大量共存。3O3O7.(2014江蘇單科,13,4分)在探究新制飽和氯水成分的實驗中,下列根據實驗現象得出的結論不正確的是()A.氯水的顏色呈淺黃綠色,說明氯水中含有Cl2 B.向氯水中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液,產生白色沉淀,說明氯水中含有Cl-C.向氯水中加入NaHCO3粉末,有氣泡產生,說明氯水中含有H+D.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液顏色變成棕黃色,說明氯水中含有HClO答案答案D氯水中含有“三分四離”Cl2、HClO、H2O、H+、Cl-、ClO-、OH-(少),含Cl2,溶液呈淺黃綠色,A項正確;含Cl-,加入AgNO3溶液反應生成AgCl沉淀

10、,B項正確;能與NaHCO3反應生成CO2,說明有H+,C項正確;氯水中Cl2可以將Fe2+氧化為Fe3+,D項錯誤。解題關鍵解題關鍵 注意反應現象和結論是否具有邏輯聯系。8.2019江蘇單科,18(1),4分聚合硫酸鐵Fe2(OH)6-2n(SO4)nm廣泛用于水的凈化。以FeSO47H2O為原料,經溶解、氧化、水解聚合等步驟,可制備聚合硫酸鐵。(1)將一定量的FeSO47H2O溶于稀硫酸,在約70 下邊攪拌邊緩慢加入一定量的H2O2溶液,繼續反應一段時間,得到紅棕色黏稠液體。 H2O2氧化Fe2+的離子方程式為 ;水解聚合反應會導致溶液的pH 。答案答案(1)2Fe2+H2O2+2H+ 2

11、Fe3+2H2O減小解析解析(1)依氧化還原反應原理可以寫出H2O2氧化Fe2+的離子方程式,水解聚合反應消耗了溶液中的OH-,導致溶液中H+濃度增大,所以溶液的pH減小。9.2015江蘇單科,18(2)(3),4分軟錳礦(主要成分MnO2,雜質金屬元素Fe、Al、Mg等)的水懸濁液與煙氣中SO2反應可制備MnSO4H2O,反應的化學方程式為:MnO2+SO2MnSO4。(2)已知:KspAl(OH)3=110-33,KspFe(OH)3=310-39,pH=7.1時Mn(OH)2開始沉淀。室溫下,除去MnSO4溶液中的Fe3+、Al3+(使其濃度均小于110-6 molL-1),需調節溶液p

12、H范圍為 。(3)由下圖可以看出,從MnSO4和MgSO4混合溶液中結晶MnSO4H2O晶體,需控制的結晶溫度范圍為 。 答案答案(2)5.0pHmolL-1=10-9 molL-1,即pH5.0,結合題給信息“pH=7.1時Mn(OH)2開始沉淀”,除去Al3+、Fe3+而不影響Mn2+的pH范圍是5.0pH7.1。(3)溫度高于60 后,隨溫度升高,MnSO4H2O溶解度減小,MgSO46H2O溶解度增大,可采取蒸發結晶、趁熱過濾的方法從混合液中得到MnSO4H2O晶體。33361 1010解題技巧解題技巧Fe(OH)3、Al(OH)3同屬AB3型化合物,且KspFe(OH)3I2C將溴乙

13、烷和NaOH的乙醇溶液混合加熱,將產生的氣體通入酸性KMnO4溶液酸性KMnO4溶液褪色產生了乙烯D向滴有酚酞的Na2CO3溶液中,逐滴加入BaCl2溶液溶液紅色逐漸褪去BaCl2溶液呈酸性答案答案ABA項,膠體具有丁達爾效應,故正確;B項,根據實驗操作和現象,可知Fe3+和I-發生氧化還原反應生成Fe2+和I2,故正確;C項,揮發出來的乙醇蒸氣也能使酸性KMnO4溶液褪色,不能說明產生了乙烯,故錯誤;D項,BaCl2溶液呈中性,故錯誤。易錯警示易錯警示 能使淀粉溶液變藍的物質是I2。審題技巧審題技巧 有很明顯科學性錯誤的結論可直接判錯,如該題D選項的結論,這樣可以節省答題時間。11.2019

14、南京、鹽城二模,20(5)(2分)H2O2在Fe2+、Cu2+的存在下生成具有強氧化性的OH(羥基自由基),OH可將有機物氧化降解。(5)SCOD是指溶解性化學需氧量,是衡量水中有機物含量多少的指標。水體中的SCOD越大,說明其有機物含量越高。用Fe2+-H2O2法氧化破解啤酒工業污泥中的微生物,釋放出有機物和氮等。測得不同初始pH下污泥經氧化破解后上層清液中的SCOD及總氮濃度如圖所示。當二、非選擇題(共50分)pH2.5時,總氮濃度、SCOD均降低,其原因可能是 。答案答案(5)Fe2+、Fe3+轉化為Fe(OH)3 解析解析(5)由圖可知,當pH2.5時,總氮濃度、SCOD均降低,其原因

15、可能是pH增大,Fe2+、Fe3+轉化為Fe(OH)3,Fe2+-H2O2法氧化破解啤酒工業污泥中的微生物的催化效率降低。解題關鍵解題關鍵 對于陌生的化學用語,要注意從題干中仔細搜尋新化學用語的確切含義,才能準確解答相關問題。如(5)中SCOD,是衡量水中有機物含量多少的指標,用Fe2+-H2O2法氧化破解啤酒工業污泥中的微生物,會釋放出有機物和氮等。找到SCOD與pH、總氮濃度的聯系,才能解釋當pH2.5時,總氮濃度、SCOD均降低的原因。12.2019揚州一模,16(4)(2分)以高鈦渣(主要成分為Ti3O5,含少量SiO2、FeO、Fe2O3)為原料制備白色顏料TiO2的一種工藝流程如下

16、:已知:Na2TiO3難溶于堿性溶液;H2TiO3中的雜質Fe2+比Fe3+更易水洗除去。(4)脫色H2TiO3中因存在少量Fe(OH)3而影響TiO2產品的顏色,“脫色”步驟中Ti2(SO4)3的作用是 。答案答案(4)將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,以便除去雜質鐵,提高H2TiO3的純度解析解析(4)根據題給信息可知,“脫色”步驟中加入有還原性的Ti2(SO4)3,是為了將溶液中的Fe3+還原為Fe2+,以便除去雜質鐵,提高H2TiO3的純度,且不引入新的雜質。13.2019南通一模,16(2)(4分)以粉煤灰(主要成分為Al2O3、SiO2,還含少量Fe2O3等)為原料制取氧化鋁的部分

17、工藝流程如下:(2)“除鐵”生成Fe(OH)3的離子方程式為 ,檢驗溶液中鐵元素已經除盡的方法是 。答案答案(2)Fe3+3HC Fe(OH)3+3CO2靜置,取少量上層清液于試管中,滴入KSCN溶液,溶液不變紅色3O解析解析粉煤灰的主要成分為Al2O3、SiO2,還含有少量Fe2O3,加濃鹽酸Al2O3、Fe2O3轉化為離子,SiO2不溶于鹽酸,過濾,濾渣為SiO2,濾液中含有Al3+、Fe3+,加入適量碳酸氫銨,Fe3+轉化為沉淀從而達到除鐵的目的,濾液中氯化鋁在氯化氫的氛圍中加熱結晶得AlCl36H2O晶體,AlCl36H2O晶體煅燒得到Al2O3以及副產物氯化氫。(2)“除鐵”生成Fe

18、(OH)3,具體反應是氯化鐵與碳酸氫銨發生反應生成氫氧化鐵、氯化銨和二氧化碳,反應的離子方程式為Fe3+3HC Fe(OH)3+3CO2;檢驗溶液中鐵元素已經除盡的方法是:靜置,取少量上層清液于試管中,滴入KSCN溶液,溶液不變紅色。3O知識拓展知識拓展 Fe3+的檢驗方法有多種,其中用KSCN溶液(或者NH4SCN溶液)來檢驗的方法最常用,也最靈敏。14.2019無錫期中,16(1)(2)(4分)工業上以碳酸錳礦(主要成分為MnCO3,另含FeO、Fe2O3、CaO等雜質)為主要原料生產錳酸鋰(LiMn2O4)的工藝流程如下:(1)為了提高碳酸錳礦浸出的速率,在“酸浸”時可采取的措施有:適當

19、升高溫度;攪拌; 等。(2)“除鐵”時,加入CaO的目的是 。答案答案(1)增大硫酸的濃度(或將碳酸錳礦研成粉末等)(2)調節溶液的pH,使Fe3+完全轉化為Fe(OH)3沉淀而除去解析解析(1)為了提高浸出速率,可以增大硫酸的濃度,也可以將礦石研成粉末以增大接觸面積。(2)除鐵的原理是:Fe3+3H2O Fe(OH)3+3H+,加入CaO可調節溶液的pH,促進Fe3+水解為Fe(OH)3沉淀而除去?？键c分析考點分析 浸取礦石時,為了提高浸出速率,通常采取的措施有將礦石粉碎、攪拌、適當升溫、增大浸取液的濃度等。知識拓展知識拓展 混合溶液中除鐵的原理:由于Fe3+較易水解,即Fe3+3H2O F

20、e(OH)3+3H+,所以在金屬離子的混合溶液中,通?？梢约尤肽承┠芘cH+反應的物質,促使上述水解平衡正向移動,使Fe3+水解為Fe(OH)3沉淀而除去,如Cu2+與Fe3+的混合溶液中可加入氧化銅、氫氧化銅等物質調節溶液的pH,除去Fe3+。15.2019南京、鹽城二模,16(1)(3)(5分)以硫鐵礦燒渣(主要成分Fe2O3、SiO2,少量的Fe3O4、Al2O3、MgO)生產安全高效的水處理劑高鐵酸鉀(K2FeO4)的工藝流程如下:已知:Fe在強堿性溶液中穩定,但在Fe(OH)3催化作用下會發生分解。(1)“酸浸”時加入硫酸的量不宜過多的原因是 。(3)在控制其他條件不變的情況下,探究保

21、持Fe2(SO4)3和NaOH總質量不變,改變其質量比對K2FeO4產率的影響,實驗結果如圖所示,當質量比大于0.58時K2FeO4的產率下降的原因可能是 。24O 答案答案(1)可以減少“氧化”步驟中NaOH溶液的用量(3)當硫酸鐵跟氫氧化鈉的質量比增大到一定程度時,過多的Fe3+與NaOH反應生成Fe(OH)3,Fe(OH)3可以加快K2FeO4的分解,從而使K2FeO4的產率下降解析解析(1)Fe在強堿性溶液中穩定,后續的“氧化”等步驟中都需要強堿性的環境,因此“酸浸”時加入硫酸的量不宜過多。(3)保持Fe2(SO4)3和NaOH總質量不變,當其質量比大于0.58時,由于Fe3+增多,就

22、會和NaOH反應生成Fe(OH)3,Fe(OH)3可以加快K2FeO4的分解,從而使K2FeO4的產率下降。24O16.2019徐州、淮安、連云港調研,16(2)(4)(5)(6分)以硫酸渣(含Fe2O3、SiO2等)為原料制備鐵黃(FeOOH)的一種工藝流程如下:(2)“還原”過程中的離子方程式為 。(4)“氧化”時,用NaNO2濃溶液代替空氣氧化Fe(OH)2漿液,能縮短氧化時間,但缺點是 。(5)焦炭還原硫酸渣煉鐵能充分利用鐵資源,在1 225 、n(C)/n(O)=1.2時,焙燒時間與金屬產率的關系如圖所示,時間超過15 min金屬產率下降的原因是 。 答案答案(2)Fe+2Fe3+

23、3Fe2+(4)NaNO2被還原為氮氧化物,污染空氣(5)還原劑消耗完,空氣進入使鐵再次被氧化解析解析(2)加入鐵粉的目的是將Fe3+還原為Fe2+,故離子方程式為Fe+2Fe3+ 3Fe2+。(4)NaNO2氧化Fe(OH)2時,自身被還原為低價態的氮氧化物,污染空氣。(5)隨著反應的進行,還原劑焦炭不斷減少,當焙燒時間超過15 min后,還原劑消耗完,空氣進入使鐵再次被氧化。17.2019常州教育學會學業水平監測,16(1)(3)(6分)金屬加工前常用鹽酸對金屬表面氧化物進行清洗,會產生酸洗廢水。pH在2左右的某酸性廢水含鐵元素質量分數約3%,其他金屬元素如銅、鎳、鋅濃度較低,綜合利用酸洗

24、廢水可制備三氯化鐵。制備過程如下:相關金屬離子生成氫氧化物沉淀的pH如下表: Fe(OH)3Cu(OH)2Ni(OH)2Zn(OH)2開始沉淀的pH1.54.27.15.4沉淀完全的pH3.76.79.28.0回答下列問題:(1)“中和”時調節pH至 ,有利于后續制備純度較高的產品。(2)處理酸洗廢水中和后的濾渣,使鐵元素浸出。按照不同的固液比投入“過濾”后濾渣和工業鹽酸進行反應的鐵浸出率如圖所示,實際生產中固液比選擇1.5 1的原因是 。(3)寫出“氧化”中發生反應的離子方程式: 。答案答案(1)3.74.2(2)固液比太大,則鐵浸出率低;固液比太小,則過稀的FeCl3溶液蒸發濃縮需消耗過多

25、的能量,提高了成本(3)2Fe2+H2O2+2H+ 2Fe3+2H2O解析解析(1)“中和”時需讓Fe3+完全沉淀,其他金屬元素幾乎不沉淀,結合相關金屬離子沉淀的pH,可知調節pH為3.74.2。(2)結合題圖可知,固液比為2 1時鐵的浸出率低,固液比為1 1時鐵的浸出率高,但是后續會得到太稀的FeCl3溶液,蒸發濃縮時就會消耗過多的能量,提高了成本。(3)根據流程圖可知,“氧化”時發生的是FeCl2與H2O2的反應。解題關鍵解題關鍵 第(1)題“中和”時調節pH的判斷,要考慮工業流程的最終目的。從題目可知要制備含鐵化合物,同時去除雜質。再結合流程步驟可知,“中和”后鐵元素存在于濾渣中,故“中

26、和”的目的是使鐵元素完全沉淀而雜質金屬元素不沉淀。18.(2018南京、鹽城、連云港二模,16)(14分)聚合硫酸鐵鋁、聚合氯化鋁是高效水處理劑。以廢鐵屑、廢鋁質易拉罐及硫酸為原料,制備聚合硫酸鐵鋁的工藝流程如下:(1)為提高反應、金屬元素的浸出率,可以采取的措施有 。(2)反應中FeSO4轉化為Fe2(SO4)3的化學方程式為 。(3)反應的溫度應控制在5070 ,原因是 。反應中往往加入硝酸鋁,反應轉化過程如圖甲,轉化的離子方程式是 。(4)寫出Fe2(SO4)3水解生成Fe2(OH)n(SO4的離子方程式: 。(5)利用圖乙所示電解裝置可制備凈水劑聚合氯化鋁。實際生產中,陽極附近因為發生副反應而產生的氣體可能有 。32)n答案答案(1)適當增大硫酸濃度(或適當提高反應溫度等)(2)4FeSO4+O2+2H2SO42Fe2(SO4