2017年化學(xué)高考題分類(lèi)解析考點(diǎn)12 鐵、銅元素單質(zhì)及其重要化合物

高考試題分類(lèi)解析PAGE考點(diǎn)12鐵、銅元素單質(zhì)及其重要化合物一、選擇題1.(2017·江蘇高考·7)在給定條件下,下列選項(xiàng)所示的物質(zhì)間轉(zhuǎn)化均能實(shí)現(xiàn)的是()A.FeFeCl2Fe(OH)2B.SSO3H2SO4C.CaCO3CaOCaSiO3D.NH3NOHNO3【命題意圖】本題考查物質(zhì)之間的相互轉(zhuǎn)化知識(shí),意在考查學(xué)生對(duì)物質(zhì)轉(zhuǎn)化關(guān)系的掌握程度?！窘馕觥窟xC。A項(xiàng),Fe與Cl2反應(yīng)生成FeCl3,錯(cuò)誤;B項(xiàng),S與O2反應(yīng)生成SO2,錯(cuò)誤;C項(xiàng),CaCO3高溫分解生成CaO,堿性氧化物CaO與酸性氧化物SiO2反應(yīng)生成CaSiO3,正確;D項(xiàng),NO與H2O不反應(yīng),錯(cuò)誤。二、非選擇題2.（2017?乙卷?27）Li4Ti5O12和LiFePO4都是鋰離子電池的電極材料,可利用鈦鐵礦(主要成分為FeTiO3,還含有少量MgO、SiO2等雜質(zhì))來(lái)制備。工藝流程如下:回答下列問(wèn)題:(1)“酸浸”實(shí)驗(yàn)中,鐵的浸出率結(jié)果如下圖所示。由圖可知,當(dāng)鐵的浸出率為70%時(shí),所采用的實(shí)驗(yàn)條件為_(kāi)_____________。(2)“酸浸”后,鈦主要以形式存在,寫(xiě)出相應(yīng)反應(yīng)的離子方程式__________________。(3)TiO2·xH2O沉淀與雙氧水、氨水反應(yīng)40min所得實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所示:溫度/℃3035404550TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率/%9295979388分析40℃時(shí)TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率最高的原因________________________(4)Li2Ti5O15中Ti的化合價(jià)為+4,其中過(guò)氧鍵的數(shù)目為_(kāi)_______________。(5)若“濾液②”中c(Mg2+)=0.02mol·L-1,加入雙氧水和磷酸(設(shè)溶液體積增加1倍),使Fe3+恰好沉淀完全即溶液中c(Fe3+)=1.0×10-5mol·L-1,此時(shí)是否有Mg3(PO4)2沉淀生成?________(列式計(jì)算)。(FePO4、Mg3(PO4)2的Ksp分別為1.3×10-22、1.0×10-24)(6)寫(xiě)出“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式________________?！久}意圖】本題考查元素及其化合物的知識(shí),意在考查學(xué)生對(duì)化工流程題的分析解決問(wèn)題的能力及對(duì)元素化合物知識(shí)的理解應(yīng)用能力?！窘馕觥?1)依題意,讀圖可得浸出率為70%的兩個(gè)條件為100℃,2h或90(2)根據(jù)流程可得所加酸為鹽酸,鐵元素價(jià)態(tài)應(yīng)保持不變,依然為+2價(jià),所以答案為FeTiO3+4H++4Cl-Fe2+++2H2O。(3)本題為40min內(nèi)轉(zhuǎn)化率,溫度過(guò)高時(shí)原料分解,即30~40℃,溫度升高,反應(yīng)速率加快,則40min所得轉(zhuǎn)化率提高。40℃以上,溫度過(guò)高,H2O2及NH3·H(4)以過(guò)氧化氫、過(guò)氧化鈉等化合物為例,過(guò)氧鍵存在于兩個(gè)-1價(jià)氧原子之間。設(shè)化合物中-2價(jià)氧為x個(gè),-1價(jià)氧為y個(gè),x+y=15,又根據(jù)化合價(jià)代數(shù)和為0得出2x+y=22,解得y=8,即4個(gè)過(guò)氧鍵。(5)先根據(jù)Fe3+完全沉淀計(jì)算出此時(shí)溶液中磷酸根濃度,進(jìn)而計(jì)算是否滿(mǎn)足Mg3(PO4)2開(kāi)始沉淀的條件。Fe3+完全沉淀時(shí)c()=Ksp/c(Fe3+)=1.3×10-17mol·L-1,此時(shí)溶液中c3(Mg2+)·c2()=(0.01)3×(1.3×10-17)2≈1.7×10-40<Ksp[Mg3(PO4)2],不會(huì)產(chǎn)生Mg3(PO4)2沉淀。(6)“高溫煅燒②”中由FePO4制備LiFePO4的化學(xué)方程式為2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O↑。答案:(1)100℃,2h或90(2)FeTiO3+4H++4Cl-Fe2+++2H2O(3)低于40℃,TiO2·xH2O轉(zhuǎn)化率隨溫度升高而增加;超過(guò)40℃,雙氧水分解與氨氣逸出導(dǎo)致TiO2·xH(4)4(5)Fe3+恰好沉淀完全時(shí)c()=mol·L-1=1.3×10-17mol·L-1,c3(Mg2+)·c2()=(0.01)3×(1.3×10-17)2≈1.7×10-40<Ksp[Mg3(PO4)2],因此不會(huì)生成Mg3(PO4)2沉淀(6)2FePO4+Li2CO3+H2C2O42LiFePO4+3CO2↑+H2O↑3.（2017·北京高考·28）某小組在驗(yàn)證反應(yīng)“Fe+2Ag+Fe2++2Ag”的實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到Fe3+,發(fā)現(xiàn)和探究過(guò)程如下。向硝酸酸化的0.05mol·L-1硝酸銀溶液(pH≈2)中加入過(guò)量鐵粉,攪拌后靜置,燒杯底部有黑色固體,溶液呈黃色。(1)檢驗(yàn)產(chǎn)物①取出少量黑色固體,洗滌后,______________(填操作和現(xiàn)象),證明黑色固體中含有Ag。②取上層清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,產(chǎn)生藍(lán)色沉淀,說(shuō)明溶液中含有______________。(2)針對(duì)“溶液呈黃色”,甲認(rèn)為溶液中有Fe3+,乙認(rèn)為鐵粉過(guò)量時(shí)不可能有Fe3+,乙依據(jù)的原理是______________(用離子方程式表示)。針對(duì)兩種觀點(diǎn)繼續(xù)實(shí)驗(yàn):①取上層清液,滴加KSCN溶液,溶液變紅,證實(shí)了甲的猜測(cè)。同時(shí)發(fā)現(xiàn)有白色沉淀產(chǎn)生,且溶液顏色深淺、沉淀量多少與取樣時(shí)間有關(guān),對(duì)比實(shí)驗(yàn)記錄如下:序號(hào)取樣時(shí)間/min現(xiàn)象ⅰ3產(chǎn)生大量白色沉淀;溶液呈紅色ⅱ30產(chǎn)生白色沉淀;較3min時(shí)量少;溶液紅色較3min時(shí)加深ⅲ120產(chǎn)生白色沉淀;較30min時(shí)量少;溶液紅色較30min時(shí)變淺(資料:Ag+與SCN-生成白色沉淀AgSCN)②對(duì)Fe3+產(chǎn)生的原因作出如下假設(shè):假設(shè)a:可能是鐵粉表面有氧化層,能產(chǎn)生Fe3+;假設(shè)b:空氣中存在O2,由于____________(用離子方程式表示),可產(chǎn)生Fe3+;假設(shè)c:酸性溶液中NO-3具有氧化性,可產(chǎn)生Fe3+;假設(shè)d:根據(jù)______________現(xiàn)象,判斷溶液中存在Ag+,可產(chǎn)生Fe3+。③下列實(shí)驗(yàn)Ⅰ可證實(shí)假設(shè)a、b、c不是產(chǎn)生Fe3+的主要原因。實(shí)驗(yàn)Ⅱ可證實(shí)假設(shè)d成立。實(shí)驗(yàn)Ⅰ:向硝酸酸化的________溶液(pH≈2)中加入過(guò)量鐵粉,攪拌后靜置,不同時(shí)間取上層清液滴加KSCN溶液,3min時(shí)溶液呈淺紅色,30min后溶液幾乎無(wú)色。實(shí)驗(yàn)Ⅱ:裝置如圖。其中甲溶液是________,操作及現(xiàn)象是__________________。(3)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,結(jié)合方程式推測(cè)實(shí)驗(yàn)ⅰ~ⅲ中Fe3+濃度變化的原因:________?！久}意圖】本題考查化學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)與評(píng)價(jià)、電化學(xué)知識(shí)。意在考查學(xué)生的探究能力、對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案的分析評(píng)價(jià)能力、利用電化學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。【解析】(1)①黑色固體中含有過(guò)量鐵,如果同時(shí)含有銀,則可以加入HCl或H2SO4溶解Fe,而銀不能溶解。②K3[Fe(CN)6]是檢驗(yàn)Fe2+的試劑,所以產(chǎn)生藍(lán)色沉淀說(shuō)明含有Fe2+。(2)②過(guò)量鐵粉與Fe3+反應(yīng)生成Fe2+,即Fe+2Fe3+3Fe2+。O2氧化Fe2+反應(yīng)為4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O。③實(shí)驗(yàn)Ⅰ的目的是證實(shí)假設(shè)a、b、c非主要原因,可以從后續(xù)現(xiàn)象中看出。Fe3+在30min時(shí)幾乎完全消失,故應(yīng)使a、b、c、中變量全部存在,即溶液中只需不存在Ag+,此時(shí)Fe3+可被過(guò)量鐵粉還原為Fe2+。故初始時(shí)加入Fe(NO3)3溶液,隨時(shí)間進(jìn)行,可看到Fe3+濃度逐漸降低的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)Ⅱ是為了證實(shí)Ag+可能將Fe2+氧化為Fe3+,故甲溶液必為Fe2+溶液。由于的影響已被實(shí)驗(yàn)Ⅰ排除,為了避免其他陰離子干擾,可選用Fe(NO3)2。在原電池結(jié)構(gòu)中,Ag+將Fe2+氧化為Fe3+,電流表應(yīng)有偏轉(zhuǎn)。為證實(shí)Fe3+產(chǎn)生,應(yīng)在電流表偏轉(zhuǎn)后向左池加入KSCN驗(yàn)證。(3)從(2)的三個(gè)時(shí)間取上層清液現(xiàn)象不同可以看出Ag+濃度逐漸降低,而Fe3+濃度先升高后降低。由于反應(yīng)中Fe3+生成的原因已由上述實(shí)驗(yàn)Ⅱ證實(shí)為Ag++Fe2+Ag+Fe3+,故3~30min內(nèi)應(yīng)是該反應(yīng)使Fe3+濃度上升,而Fe3+濃度下降則是由于2Fe3++Fe3Fe2+的存在導(dǎo)致的。由于此前Ag+濃度下降,Fe3+濃度上升,導(dǎo)致2Fe3++Fe3Fe2+的反應(yīng)速率超過(guò)Ag++Fe2+Ag+Fe3+,使Fe3+的消耗快于生成,從而導(dǎo)致30~120min內(nèi)Fe3+濃度下降。答案:(1)①加入足量稀鹽酸(或稀硫酸)酸化,固體未完全溶解②Fe2+(2)Fe+2Fe3+3Fe2+②4Fe2++O2+4H+4Fe3++2H2O生成白色沉淀③Fe(NO3)3Fe(NO3)2當(dāng)電流表指針偏轉(zhuǎn)時(shí),向左側(cè)甲溶液中加入KSCN溶液;溶液變紅(3)溶液中存在Ag++Fe2+Ag+Fe3+反應(yīng),在3~30min,Fe3+濃度增大,Ag+濃度減小,導(dǎo)致AgSCN白色沉淀減少;而Fe3++3SCN-Fe(SCN)3正向移動(dòng),紅色變深;隨時(shí)間進(jìn)行,Fe3+濃度增大,導(dǎo)致Fe+2Fe3+3Fe2+速率加快,于是30~120min,Fe3+濃度減小,紅色又變淺4.(2017?丙卷?27)重鉻酸鉀是一種重要的化工原料,一般由鉻鐵礦制備,鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3,還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示:回答下列問(wèn)題:(1)步驟①的主要反應(yīng)為:FeO·Cr2O3+Na2CO3+NaNO3Na2CrO4+Fe2O3+CO2+NaNO2上述反應(yīng)配平后FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為_(kāi)_____。該步驟不能使用陶瓷容器,原因是____________________________________________________。(2)濾渣1中含量最多的金屬元素是________,濾渣2的主要成分是________及含硅雜質(zhì)。(3)步驟④調(diào)濾液2的pH使之變________(填“大”或“小”),原因是____________________(用離子方程式表示)。(4)有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl,蒸發(fā)濃縮,冷卻結(jié)晶,過(guò)濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到________(填標(biāo)號(hào))得到的K2Cr2O7a.80℃b.60℃c.40步驟⑤的反應(yīng)類(lèi)型是________________。(5)某工廠用m1kg鉻鐵礦粉(含Cr2O340%)制備K2Cr2O7,最終得到產(chǎn)品m2kg,產(chǎn)率為【命題意圖】本題考查了物質(zhì)制備的流程分析判斷,物質(zhì)性質(zhì)和實(shí)驗(yàn)操作的分析應(yīng)用,把握晶體析出的原理和溶解度變化特征的分析是解題關(guān)鍵,題目難度中等,側(cè)重于考查學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、分析?wèn)題、解決問(wèn)題的能力?！窘馕觥?1)FeO·Cr2O3是還原劑,被完全氧化為Na2CrO4和Fe2O3,每摩爾FeO·Cr2O3被氧化轉(zhuǎn)移7mol電子,而NaNO3是氧化劑,氧化產(chǎn)物為NaNO3,每摩爾NaNO3被還原轉(zhuǎn)移2mol電子,根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒可知,FeO·Cr2O3與NaNO3的系數(shù)比為2∶7;陶瓷容器主要成分為二氧化硅,碳酸鈉與二氧化硅在高溫條件下反應(yīng)生成硅酸鈉和二氧化碳。(2)操作①中加入碳酸鈉熔融,二氧化硅與碳酸鈉高溫下生成硅酸鈉,硅酸鈉溶于水,而Fe2O3不溶于水,濾渣1的主要成分是Fe2O3,故濾渣1的主要金屬元素為鐵元素;濾液1中含有、、,調(diào)節(jié)濾液1的pH并過(guò)濾后得濾渣2為Al(OH)3。(3)調(diào)節(jié)濾液2的pH的目的是增大溶液的酸性,pH變小;因?yàn)槿芤褐写嬖?+2H++H2O,增大溶液中H+的濃度,可促進(jìn)平衡正向移動(dòng),提高的濃度。(4)由題干圖示可知,在10℃時(shí),得到K2Cr2O7的固體最多;2KCl+Na2Cr2O7K2Cr2O7+2NaCl的反應(yīng)類(lèi)型為復(fù)分解反應(yīng)。(5)樣品中Cr2O3的質(zhì)量為m1×40%kg,則生成K2Cr2O7的理論質(zhì)量為m1×40%×kg,則所得產(chǎn)品的產(chǎn)率為×100%=×100%。答案:(1)2∶7陶瓷在高溫下會(huì)與Na2CO3反應(yīng)(2)FeAl(OH)3(3)小2+2H++H2O(4)d復(fù)分解反應(yīng)(5)×100%【考場(chǎng)支招】工藝流程題注意:A.反應(yīng)物是什么,B.發(fā)生了什么反應(yīng),C.造成了什么后果。抓住一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),任何反應(yīng)或操作都是為獲得產(chǎn)品而服務(wù)。要獲得重鉻酸鉀,則原料中的鐵元素、鋁元素和硅元素均需通過(guò)反應(yīng)而除去。5.（2017?甲卷?26）水泥是重要的建筑材料。水泥熟料的主要成分為CaO、SiO2,并含有一定量的鐵、鋁和鎂等金屬的氧化物。實(shí)驗(yàn)室測(cè)定水泥樣品中鈣含量的過(guò)程如圖所示: 回答下列問(wèn)題:(1)在分解水泥樣品過(guò)程中,以鹽酸為溶劑,氯化銨為助溶劑,還需加入幾滴硝酸。加入硝酸的目的是__________,還可使用____________代替硝酸。(2)沉淀A的主要成分是____________________________,其不溶于強(qiáng)酸但可與一種弱酸反應(yīng),該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________。(3)加氨水過(guò)程中加熱的目的是______________。沉淀B的主要成分為_(kāi)___、__(填化學(xué)式)。(4)草酸鈣沉淀經(jīng)稀處理后,用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,通過(guò)測(cè)定草酸的量可間接獲知鈣的含量,滴定反應(yīng)為+H++H2C2O4Mn2++CO2+H2O。實(shí)驗(yàn)中稱(chēng)取0.400g水泥樣品,滴定時(shí)消耗了0.0500mol·L-1的KMnO4溶液36.00mL,則該水泥樣品中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______?！久}意圖】本題考查了元素化合物的基礎(chǔ)知識(shí),意在考查考生在化工流程中對(duì)元素化合物知識(shí)的應(yīng)用能力和分析問(wèn)題解決問(wèn)題的能力?！窘馕觥扛鶕?jù)題目給出的流程可以得出:水泥樣品中的SiO2在用氯化銨、鹽酸和硝酸的處理過(guò)程中以沉淀的形式除去,而所得濾液中含有Mg2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等,用氨水調(diào)節(jié)pH在4~5時(shí)Fe3+、Al3+將會(huì)轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀而除去,此時(shí)在濾液中加入草酸銨溶液會(huì)生成草酸鈣沉淀,草酸鈣沉淀經(jīng)稀硫酸處理后,用KMnO4標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定,從而根據(jù)KMnO4溶液的用量來(lái)計(jì)算水泥樣品中鈣的含量。(1)Fe2+和Fe3+相比較,Fe3+在溶液的pH較小時(shí)就能形成沉淀,因此需要將溶液中可能存在的Fe2+氧化為Fe3+,以便于以沉淀的形式除去。雙氧水在酸性條件下可以將Fe2+氧化為Fe3+且不會(huì)引入雜質(zhì)。(2)SiO2不溶于一般酸性溶液,所以沉淀A是SiO2,SiO2能與弱酸HF發(fā)生反應(yīng),其反應(yīng)的方程式為SiO2+4HFSiF4↑+2H2O。(3)濾液中含有Mg2+、Fe3+、Ca2+、Al3+等,用氨水調(diào)節(jié)pH在4~5時(shí)Fe3+、Al3+將會(huì)轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3、Al(OH)3沉淀,加熱可以促進(jìn)Fe3+、Al3+水解,防止生成二者的膠體,而膠體微粒能透過(guò)濾紙,從而影響分離效果。(4)將題目給出的方程式配平為2+6H++5H2C2O42Mn2++10CO2+8H2O。則有5Ca2+~5H2C2O4~2KMnO4,n(KMnO4)=0.0500mol·L-1×36.00mL×10-3L·mL-1=1.80×10-3mol,n(Ca2+)=4.50×10-3mol,水泥中鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為×100%=45.0%。答案:(1)將樣品中可能存在的Fe2+氧化為Fe3+雙氧水(或H2O2)(2)SiO2(或H2SiO3)SiO2+4HFSiF4↑+2H2O(或H2SiO3+4HFSiF4↑+3H2O)(3)防止膠體生成,易沉淀分離Fe(OH)3Al(OH)3(4)45.0%6.(2017·江蘇高考·18)堿式氯化銅是重要的無(wú)機(jī)殺菌劑。(1)堿式氯化銅有多種制備方法①方法1:45～50℃時(shí),向CuCl懸濁液中持續(xù)通入空氣得到Cu2(OH)2Cl2·3H2O,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________。②方法2:先制得CuCl2,再與石灰乳反應(yīng)生成堿式氯化銅。Cu與稀鹽酸在持續(xù)通入空氣的條件下反應(yīng)生成CuCl2,Fe3+對(duì)該反應(yīng)有催化作用,其催化原理如圖所示。M'的化學(xué)式為_(kāi)_______________________。(2)堿式氯化銅有多種組成,可表示為Cua(OH)bClc·xH2O。為測(cè)定某堿式氯化銅的組成,進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn):①稱(chēng)取樣品1.1160g,用少量稀HNO3溶解后配成100.00mL溶液A;②取25.00mL溶液A,加入足量AgNO3溶液,得AgCl0.1722g;③另取25.00mL溶液A,調(diào)節(jié)pH4~5,用濃度為0.08000mol·L-1的EDTA(Na2H2Y·2H2O)標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Cu2+(離子方程式為Cu2++H2Y2-CuY2-+2H+),滴定至終點(diǎn),