第一部分 专题十四铁、铜及其化合物一、选择题1．(2022福建泉州3月质检)探究浓硫酸和铜的反应，下列装置或操作正确的是( )A．用装置甲进行铜和浓硫酸的反应B．用装置乙收集二氧化硫并吸收尾气C．用装置丙稀释反应后的混合液D．用装置丁测定余酸的浓度解析：铜与浓硫酸反应需加热，甲图中无加热装置，A项错误；二氧化硫密度比空气大，应该长管进、短管出，B项错误；稀释浓硫酸，将浓硫酸沿烧杯内壁缓慢倒入水中，并不断搅拌，C项正确；氢氧化钠溶液应用碱式滴定管取用，D项错误。答案：C2．(2022·河北石家庄二中一模)某学生鉴定甲盐的流程如图所示，下列说法正确的是( )A．如果甲中含有S2－，则乙是硫黄沉淀B．如果乙是AgCl沉淀，那么甲是FeCl3C．丙中肯定含有Fe3＋，所以甲是FeBr2D．甲中含铁元素，可能显示＋2或者＋3价解析：如果甲中含有S2－，则乙应为Ag2S沉淀，A项错误；AgCl是白色沉淀，与题意不符，B项错误；丙与KSCN溶液反应后溶液显红色，则丙中一定含有Fe3＋，又因为甲中滴加酸性AgNO3溶液后得到丙，故甲中一定含有铁元素，可能为＋2价，也可能为＋3价，C项错误，D项正确。答案：D3．(2022·陕西宝鸡九校联考)某混合物X由Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2中的一种或几种物质组成。进行如下实验：9．4gX6.4g固体蓝色溶液1.92g固体\n下列有关说法正确的是( )A．步骤Ⅰ中减少的3g固体一定是混合物B．步骤Ⅱ中质量减少的物质一定是CuC．根据步骤Ⅰ、Ⅱ可以判断混合物X的成分为Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2D．根据步骤Ⅱ可以得出，m(Fe2O3)∶m(Cu)＝1∶1解析：步骤Ⅰ中，加入过量氢氧化钠溶液固体质量减少了3g，溶解的物质可能是Al2O3和SiO2中的一种或两种，故A项和C项错误；步骤Ⅱ中加入过量盐酸，Fe2O3溶解后又和Cu发生反应，故减少的固体是Fe2O3和Cu，B项错误；步骤Ⅱ中发生的总反应为Fe2O3＋Cu＋6HCl===2FeCl2＋CuCl2＋3H2O，溶解的固体(6.4－1.92＝4.48g)中，Fe2O3和Cu的物质的量相等，又因为盐酸过量，Fe2O3完全溶解，剩余的固体为Cu，可计算出Fe2O3和Cu的质量相等，D项正确。答案：D4．(2022·河南商丘一模)Cu2S与一定浓度的HNO3反应，生成Cu(NO3)2、CuSO4、NO2、NO和H2O。当产物n(NO2)∶n(NO)＝1∶1时，下列说法不正确的是( )A．反应中Cu2S是还原剂，Cu(NO3)2、CuSO4是氧化产物B．参加反应的n(Cu2S)∶n(HNO3)＝1∶7C．产物n[Cu(NO3)2]∶n[CuSO4]＝1∶2D．1molCu2S参加反应时有10mol电子转移解析：根据元素化合价的变化配平化学方程式为：2Cu2S＋14HNO3===2Cu(NO3)2＋2CuSO4＋5NO2↑＋5NO↑＋7H2O，硫化亚铜做还原剂，硝酸铜和硫酸铜是氧化产物，A项正确；参加反应的n(Cu2S)∶n(HNO3)＝2∶14＝1∶7，B项正确；产物n[Cu(NO3)2]∶n[CuSO4]＝1∶1，C项错误；每摩尔硫化亚铜反应，铜失去2mol电子，硫失去8mol电子，共10mol电子，D项正确。答案：C5．(2022·安徽六校联考)下列有关物质的性质及应用说法正确的是( )A．过量的铜与浓硝酸反应可生成NOB．Fe在O2中的燃烧产物可用于制红色涂料C．Na、Al、Cu可以分别用电解冶炼法、热还原法和热分解法得到D．Fe2＋、SO2都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，前者表现出还原性，后者表现出漂白性解析：开始时铜与浓硝酸反应可生成NO2，随着反应的进行，硝酸变稀，这时稀硝酸与Cu发生反应产生NO气体，A项正确；Fe与O2在点燃时产生Fe3O4，B项错误；Na、Al用电解法冶炼，Cu可以用热还原法冶炼得到，C项错误；Fe2＋、SO2都有还原性，都能使酸性高锰酸钾溶液褪色，D项错误。答案：A\n6．(2022·江西八校联考)将三种黑色粉末组成的混合物加入到足量的某热浓酸中，充分反应后得到蓝绿色溶液和两种气体，将从蓝绿色溶液中分离得到的盐与0.15mol还原铁粉恰好反应完全，可得浅绿色溶液和6.4g红色沉淀；将上述生成的两种气体通入足量饱和NaHCO3溶液中，仍然收集到两种气体，据此推断黑色粉末可能为( )A．物质的量 FeS∶CuO∶Fe＝1∶1∶1B．物质的量 C∶CuO∶Fe＝3∶2∶2C．质量 MnO2∶CuO∶C＝5.5∶8∶12D．质量 Fe∶C∶CuO＝7∶5∶3解析：本题考查了元素化合物之间的反应与化学计算，意在考查考生对物质间反应的理解记忆能力和计算能力。由题给条件“三种黑色粉末”、“蓝绿色溶液”和选项可推出，黑色粉末中一定含有CuO，再由Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋可知，生成6.4g铜，需要0.1molFe参加反应，而实际参加反应的铁为0.15mol，再由“浅绿色溶液”可推出与还原铁粉反应的还有Fe3＋，由Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋得n(Fe3＋)＝0.1mol，则黑色粉末中铁元素的物质的量为0.1mol，氧化铜和铁元素的物质的量之比为1∶1，据此可排除A、C、D三项。注：根据“生成的两种气体通入足量饱和NaHCO3溶液中，仍然收集到两种气体”，结合选项知，题中所用浓酸为浓HNO3。答案：B7．(2022·浙江名校联考)取一定质量的Cu、Cu2O、CuO的固体混合物，将其分成两等份。其中一份通入足量的氢气充分反应后固体质量为25.6g，另一份加入500mL稀硝酸中固体恰好完全溶解并产生标准状况下的NO气体4.48L。已知Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。则稀硝酸的浓度为( )A．2mol/LB．1.6mol/LC．0.8mol/LD．0.4mol/L解析：本题考查了化学计算，意在考查考生的化学计算能力。25.6gCu的物质的量为0.4mol，故生成Cu(NO3)2所消耗的HNO3的物质的量为0.8mol，又标况下4.48LNO气体的物质的量为0.2mol，生成NO所消耗的HNO3的物质的量为0.2mol，故共消耗HNO3的物质的量为0.8mol＋0.2mol＝1mol，所以c(HNO3)＝1mol÷0.5L＝2mol/L。答案：A8．(2022·云南一检)1molX与足量Y在一定条件下充分反应，可生成0.5mol气体的是( )选项XYAAlNaOH溶液BNO2H2OCNa2O2CO2\nDFeH2O(g)解析：本题考查化学反应及相关计算，意在考查考生对基础知识的掌握情况。2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，1molAl对应生成1.5molH2，A项不符合题意；3NO2＋H2O===2HNO3＋NO,1molNO2对应生成molNO，B项不符合题意；2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2,1molNa2O2对应生成0.5molO2，C项符合题意；3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2,1molFe对应生成molH2，D项不符合题意。答案：C9．(2022·辽宁五校联考)现有16.8g由Fe、Fe2O3、Al、Al2O3组成的混合物，将它完全溶解在600mL2mol/L的H2SO4溶液中，收集到标准状况下的气体8.96L。已知混合物中Fe、Fe2O3、Al、Al2O3的质量分数分别为16.7%、16.1%、38.1%、29.1%，欲使溶液中的金属离子完全转化为沉淀，至少应加入3mol/LNaOH溶液的体积是( )A．600mLB．300mLC．800mLD．900mL解析：本题考查化学基本计算，意在考查考生根据化学反应进行计算的能力。根据金属离子完全转化为沉淀时溶液中存在的电荷守恒可得：n(Na＋)＝2n(SO)，设至少加入VL3mol/LNaOH溶液，则3mol/L×VL＝2×2mol/L×0.6L，解得V＝0.8。答案：C10．(2022·南昌零模)将镁、铝、铁合金投入300mL硝酸中，金属恰好溶解，转化成Mg2＋、Al3＋和Fe3＋；硝酸全部被还原为NO，且在标准状况下，体积为6.72L，当加入300mL某浓度NaOH溶液，金属阳离子恰好全部沉淀，干燥后测得质量为27.2g。下列有关推断正确的是( )A．参加反应的HNO3的物质的量为0.9molB．参加反应的金属的质量为11.9gC．HNO3的物质的量浓度为3mol/LD．NaOH的物质的量浓度为6mol/L解析：本题考查了金属的性质及相关计算，意在考查考生对金属性质的理解及计算能力。标准状况下，6.72LNO为0.3mol，则反应转移的电子为0.9mol，因参加反应的硝酸一部分生成NO(0.3mol)，另外一部分与阳离子形成盐，形成盐的NO的物质的量与反应中金属失去电子的物质的量相同，即0.9mol，故参加反应的硝酸为1.2mol，故硝酸的浓度为1.2mol÷0.3L＝4mol/L，A项和C项错误；生成沉淀消耗的OH－的物质的量与反应中金属失去电子的物质的量相同，即0.9mol，故参加反应的金属质量为27.2g－0.9mol×\n17g·mol－1＝11.9g，B项正确；NaOH的物质的量浓度为0.9mol÷0.3L＝3mol/L，D项错误。答案：B二、填空题11．(2022·日照调研)某化学兴趣小组为研究生铁(含碳)与浓硫酸的反应情况及产物性质，设计如下实验。请回答下列问题：(1)按上图所示装置进行实验(夹持装置及尾气处理装置未画出)。仪器b的名称为________；实验过程中，装置B中观察到的现象是______________________________；装置C中有白色沉淀生成，该沉淀是________(填化学式)。(2)装置A中还会产生CO2气体，请写出产生CO2的化学方程式：________________________________________________________________________。(3)为了验证装置A中产生的气体中含有CO2，应先从下列①～④中选出必要的装置连接A装置中c处管口，从左到右的顺序为________(填序号)；然后再进行的操作是从a处多次鼓入N2，其目的是______________________________。(4)某同学发现实验后期装置A中产生的气体中还含有H2，理由是______________________________(用离子方程式表示)。解析：本题考查了实验装置、实验方案的设计以及实验探究等，意在考查考生的设计能力和探究能力。(1)铁与浓硫酸在加热条件下发生反应生成SO2气体，SO2可使湿润的品红试纸褪色，使湿润的蓝色石蕊试纸变红，SO2通入Ba(NO3)2溶液中，SO2首先与水反应生成H2SO3，提供了酸性环境，而NO在酸性环境中具有强氧化性，能将H2SO3氧化为H2SO4，故可得到BaSO4沉淀。(2)生铁中含有碳，在加热条件下碳也可与浓硫酸反应生成CO2、SO2和H2O。(3)要验证CO2的存在，首先要排除SO2的干扰，可以使混合气体通过高锰酸钾溶液，除去SO2，然后用品红溶液确认SO2已被除尽，最后将剩余气体通入澄清石灰水中。证明含有CO2的实验现象是品红溶液不褪色，且澄清石灰水变浑浊。(4)随着反应的进行，硫酸浓度减小，稀硫酸与铁反应生成H2。\n答案：(1)分液漏斗 品红试纸褪色，石蕊试纸变红BaSO4(2)C＋2H2SO4(浓)CO2↑＋2SO2↑＋2H2O(3)③②④ 赶尽装置中的空气，防止空气中的CO2影响实验(4)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑12．(2022·陕西西安二模)某学校课外学习活动小组针对教材中铜与浓硫酸反应，提出了研究“能够与铜反应的硫酸的最低浓度是多少？”的问题，并设计了如下方案进行实验：实验试剂：18mol/L硫酸20mL，纯铜粉足量，足量2mol/LNaOH溶液。请根据实验回答问题：(1)首先根据上图所示，组装实验装置，并在加入试剂前先进行______________________________操作。(2)烧杯中用NaOH溶液吸收的物质是：________(填化学式)，利用倒置的漏斗而不是将导气管直接伸入烧杯中的目的是：______________________________________。(3)加热烧瓶20分钟，烧瓶中发生反应的化学方程式是：______________________________。待烧瓶中反应基本结束，撤去酒精灯，利用烧瓶中的余热使反应进行完全。然后由导管a通入足量的空气，以确保烧瓶中的SO2气体全部进入烧杯中。在该实验装置中的________(填仪器名称)起到了确保硫酸体积保持不变的作用。(4)将充分反应后的烧杯取下，向其中加入足量的酸化的双氧水，再加入足量的BaCl2溶液，再进行________、________、__________后称量硫酸钡的质量为13．98g，请计算能与铜反应的硫酸的浓度最低是________。(5)有的同学提出在上面(4)中可以不必加入酸化的双氧水，直接进行后面的实验，也能得到准确的数据，请结合你的理解分析：________(填“需要”或“不需要”)加入双氧水，原因是_________________________________________________________。解析：(4)加入足量的酸化的双氧水把Na2SO3氧化为Na2SO4，再加入足量的BaCl2溶液反应生成BaSO4沉淀，通过过滤、洗涤、干燥得到13.98gBaSO4沉淀，则n(BaSO4)＝＝0.06mol，依据硫原子守恒，被氧化的H2SO4为0.06\nmol，依据化学方程式Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O可知，反应的H2SO4的物质的量为0.12mol，剩余的H2SO4的物质的量为18mol/L×0.02L－0.12mol＝0.24mol，则与铜反应的硫酸的最低浓度为＝12mol/L。答案：(1)检验装置气密性(2)SO2 防倒吸(3)Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O 长导管(4)过滤 洗涤 干燥 12mol/L(5)需要 在烧杯中生成的Na2SO3可能被部分氧化为Na2SO4，如果不加入双氧水而直接测定沉淀质量则无法确定S元素的物质的量，从而使实验结果错误
