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新教材适用高考化学第一部分专题十四 铁、铜及其化合物一、选择题1(2015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(2015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(2015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：94 g X6.4 g 固体蓝色溶液1.92 g固体下列有关说法正确的是()A步骤中减少的3 g固体一定是混合物B步骤中质量减少的物质一定是CuC根据步骤、可以判断混合物X的成分为Al2O3、Fe2O3、Cu、SiO2D根据步骤可以得出，m(Fe2O3)m(Cu)11解析：步骤中，加入过量氢氧化钠溶液固体质量减少了3 g，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；步骤中发生的总反应为Fe2O3Cu6HCl=2FeCl2CuCl23H2O，溶解的固体(6.41.924.48 g)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(2015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)11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)17C产物nCu(NO3)2nCuSO412D1 mol Cu2S参加反应时有10 mol电子转移解析：根据元素化合价的变化配平化学方程式为：2Cu2S14HNO3=2Cu(NO3)22CuSO45NO25NO7H2O，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)21417，B项正确；产物nCu(NO3)2nCuSO411，C项错误；每摩尔硫化亚铜反应，铜失去2 mol电子，硫失去8 mol电子，共10 mol电子，D项正确。答案：C5(2015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NOBFe在O2中的燃烧产物可用于制红色涂料CNa、Al、Cu可以分别用电解冶炼法、热还原法和热分解法得到DFe2、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：A6(2015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0.15 mol还原铁粉恰好反应完全，可得浅绿色溶液和6.4 g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FeSCuOFe111B物质的量CCuOFe322C质量MnO2CuOC5.5812D质量FeCCuO753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FeCu2=CuFe2可知，生成6.4 g铜，需要0.1 mol Fe参加反应，而实际参加反应的铁为0.15 mol，再由“浅绿色溶液”可推出与还原铁粉反应的还有Fe3，由Fe2Fe3=3Fe2得n(Fe3)0.1 mol，则黑色粉末中铁元素的物质的量为0.1 mol，氧化铜和铁元素的物质的量之比为11，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(2014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25.6 g，另一份加入500 mL稀硝酸中固体恰好完全溶解并产生标准状况下的NO气体4.48 L。已知Cu2O2H=CuCu2H2O。则稀硝酸的浓度为()A2 mol/L B1.6 mol/LC0.8 mol/L D0.4 mol/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。25.6 g Cu的物质的量为0.4 mol，故生成Cu(NO3)2所消耗的HNO3的物质的量为0.8 mol，又标况下4.48 L NO气体的物质的量为0.2 mol，生成NO所消耗的HNO3的物质的量为0.2 mol，故共消耗HNO3的物质的量为0.8 mol0.2 mol1 mol，所以c(HNO3)1 mol0.5 L2 mol/L。答案：A8(2015云南一检)1 mol X与足量Y在一定条件下充分反应，可生成0.5 mol气体的是()选项XYAAlNaOH溶液BNO2H2OCNa2O2CO2DFeH2O(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。2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，1 mol Al对应生成1.5 mol H2，A项不符合题意；3NO2H2O=2HNO3NO,1 mol NO2对应生成mol NO，B项不符合题意；2Na2O22CO2=2Na2CO3O2,1 mol Na2O2对应生成0.5 mol O2，C项符合题意；3Fe4H2O(g)Fe3O44H2,1 mol Fe对应生成 mol H2，D项不符合题意。答案：C9(2015辽宁五校联考)现有16.8 g由Fe、Fe2O3、Al、Al2O3组成的混合物，将它完全溶解在600 mL 2 mol/L的H2SO4溶液中，收集到标准状况下的气体8.96 L。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3 mol/L NaOH溶液的体积是()A600 mL B300 mLC800 mL D900 mL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V L 3 mol/L NaOH溶液，则3 mol/LV L22 mol/L0.6 L，解得V0.8。答案：C10(2014南昌零模)将镁、铝、铁合金投入300 mL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6.72 L，当加入300 mL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27.2 g。下列有关推断正确的是()A参加反应的HNO3的物质的量为0.9 molB参加反应的金属的质量为11.9 gCHNO3的物质的量浓度为3 mol/LDNaOH的物质的量浓度为6 mol/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，6.72 L NO为0.3 mol，则反应转移的电子为0.9 mol，因参加反应的硝酸一部分生成NO(0.3 mol)，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0.9 mol，故参加反应的硝酸为1.2 mol，故硝酸的浓度为1.2 mol0.3 L4 mol/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0.9 mol，故参加反应的金属质量为27.2 g0.9 mol17 gmol111.9 g，B项正确；NaOH的物质的量浓度为0.9 mol0.3 L3 mol/L，D项错误。答案：B二、填空题11(2015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。答案：(1)分液漏斗品红试纸褪色，石蕊试纸变红BaSO4(2)C2H2SO4(浓)CO22SO22H2O(3)赶尽装置中的空气，防止空气中的CO2影响实验(4)Fe2H=Fe2H212(2015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：18 mol/L硫酸20 mL，纯铜粉足量，足量2 mol/L NaOH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1398 g，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13.98 g BaSO4沉淀，则n(BaSO4)0.06 mol，依据硫原子守恒，被氧化的H2SO4为0.06 mol，依据化学方程式Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O可知，反应的H2SO4的物质的量为0.12 mol，剩余的H2SO4的物质的量为18 mol/L0.02 L0.12 mol0.24 mol，则与铜反应的硫酸的最低浓度为12 mol/L。答案：(1)检验装置气密性(2)SO2防倒吸(3)Cu2H2SO4(浓)CuSO4SO22H2O长导管(4)过滤洗涤干燥12 mol/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
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