专题9　金属与人类文明 阶段重点突破练(六)（原卷版+解析版）2024-2025学年高一化学必修2（苏教版2019）

专题9　金属与人类文明 阶段重点突破练(六)
一、金属的冶炼
1．西汉刘安编撰的《淮南万毕术》中，有“曾青得铁则化为铜”的记载。说明西汉时期，我国劳动人民就已经发现铁能从某些含铜(＋2价)化合物的溶液中置换出铜，这个方法是现代湿法冶金的基础，下列说法不正确的是(　　)
A．该反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
B．该反应属于氧化还原反应，反应中铁被氧化
C．该反应说明金属单质都能与盐发生反应
D．该反应说明铁的金属性比铜的强
2．下列说法不正确的是(　　)
A．有些活泼金属如铝可作高温还原法的还原剂
B．用电解熔融NaCl的方法来冶炼金属钠
C．可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D．回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
3．下列化工生产原理错误的是(　　)
①铝热反应需用镁条和氯酸钾作引燃剂，但铝热反应是一个放热反应
②可以将钠加入到氯化镁饱和溶液中制取镁
③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝
④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热
A．②③ B．①③ C．①②③ D．②③④
4．工业上制汞的方法是焙烧辰砂(主要含HgS)，发生反应的化学方程式为HgS＋O2Hg＋SO2，还原出的汞呈气态，冷凝得液态汞。其流程如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．洗涤粗汞时可用5%的盐酸代替5%的硝酸
B．HgS＋O2Hg＋SO2属于置换反应
C．含汞烟气必须处理达标后才能排放
D．流程中加入氧化钙的目的是减少SO2的排放
5．金属与人类生活和社会发展的关系非常密切。
(1)如图表示金属活动性顺序表中铜、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。
图中信息可以说明：铜、铁和铝的金属活动性强弱与人类开发、利用它们的时间先后的关系是______。金属铬(Cr)能溶解在热的盐酸中，放出H2，同时生成CrCl2，预测：铬________(填“能”或“不能”)与硫酸铜溶液反应，理由是___________________________________。
(2)炼铁的原理是高温下，利用一氧化碳与氧化铁的反应，其反应的化学方程式为Fe2O3＋3CO2Fe＋3X，则X的化学式是________。
(3)工业上，采用电解熔融氧化铝(Al2O3)的方法冶炼铝，电解熔融氧化铝生成铝和氧气，写出反应的化学方程式：___________________________________________________________。
二、Fe3＋与Fe2＋相互转化时反应条件的控制
6．向氧化铁、氧化铜、铁、铜的混合粉末中加入过量的稀硫酸，充分反应后，仍有红色粉末存在，则关于所得溶液中阳离子的判断正确的是(　　)
A．只有Fe2＋和Cu2＋
B．一定有Fe2＋、Cu2＋，可能有Fe3＋
C．一定有Fe2＋，可能有Cu2＋
D．只有Fe2＋
7．(2023·上海市第四中学高一期中)实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁，下列说法错误的是(　　)
A．实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理
B．实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开
C．一段时间后，关闭弹簧夹C和D，在B中生成白色絮状沉淀
D．实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁
8．铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：
Fe2＋Fe3＋FeO
回答下列有关问题：
(1)Fe与过量盐酸反应可以制取FeCl2，若用反应所得的酸性溶液，实现上述①④的转化，要求产物纯净，可分别选用________(填字母)。
a．Cl2 b．Fe c．Cu d．KMnO4
(2)Fe2O3＋3NaClO＋4KOH2K2FeO4(高铁酸钾)＋3NaCl＋2H2O
①还原剂是________。
②用单线桥表示该反应的电子转移情况：_______________________________________。
三、Fe3＋的检验
9．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成血红色，则下列结论错误的是(　　)
A．该溶液中一定含有SCN－
B．氧化性：Fe3＋>Cl2
C．Fe2＋与SCN－不能形成血红色物质
D．Fe2＋被氧化为Fe3＋
10．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是(　　)
A．② B．③⑤ C．③④ D．①②③④⑤
11．某同学很喜欢化学实验课，今天要学习“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”。
(1)实验前该同学预测说：Fe2＋肯定既有还原性又有氧化性。你认为他预测的依据是_______________________________________________________________________________。
(2)该同学欲用实验证明他的预测。实验室提供了下列试剂：3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、0.1 mol·L－1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。
①对于证明Fe2＋具有氧化性，该同学认为金属单质都具有还原性，并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中，结果铜片没变化，锌粒逐渐变小。由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为________。
②若该同学计划在0.1 mol·L－1 FeCl2溶液中滴入新制氯水，探究Fe2＋的还原性，你预计可能发生的反应是__________________________________________________(写离子方程式)，溶液由浅绿色变为________色。
③实验中，该同学发现现象不太明显，老师分析可能是产物的含量太低，建议可以通过检验Fe2＋被氧化的产物Fe3＋的存在以获取证据。你认为可选______________滴入该同学所得的混合液中，并通过溶液出现_____________色的现象，证明该同学的观点和实验方案都是正确的。
(3)该同学分析H2O2中氧元素显－1价(中间价)，并提出疑问：H2O2与FeCl2反应时，Fe2＋还作氧化剂吗？
①请你为该同学梳理相关问题：若Fe2＋在反应中表现出氧化性应转化成_______________(填化学符号，下同)，若Fe2＋在反应中表现出还原性应转化成__________________。
②实际上Fe2＋的还原性较强，实验室中的FeCl2溶液常因氧化而变质。除杂的方法是________________________________________________________________________。
四、食品中的铁元素
12．茶是中国人喜爱的一种饮品，茶叶中含有铁元素，可以用以下实验操作检验茶叶中的铁元素：
A．取少量茶叶
B．检验滤液中的Fe3＋
C．过滤得到滤液
D．将茶叶灼烧为茶叶灰
E．用足量稀盐酸溶解茶叶灰，并加蒸馏水稀释
请回答下列问题。
(1)上述实验操作的正确顺序是______________(填字母)。
(2)操作D所用仪器有：酒精灯、三脚架、泥三角、______、________。
(3)检验滤液中的Fe3＋的方法是___________________________________________________，观察到的现象是______________________________________________________________。
(4)越来越多的人喜欢用铁壶泡茶，铁壶泡茶时壶中的铁与茶水中的 Fe3＋能发生反应，有关的离子方程式是______________________________________________________。
13．下图是某儿童微量元素体检报告单的部分数据：
根据以上数据，回答下列问题：
(1)该儿童________元素含量偏低。
(2)报告单中“μmol·L－1”是________(填“质量”“体积”或“浓度”)的单位。
(3)服用维生素C可使食物中的Fe3＋转化为Fe2＋。在这个过程中体现维生素C的______(填“氧化性”或“还原性”)。
(4)缺铁性贫血患者应补充Fe2＋。一些补铁剂以硫酸亚铁为主要成分，将硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣，推测糖衣的作用是______________________。
14．卫生部、农业部等部门联合公布了包含硫酸亚铁在内的22种“易滥用食品添加剂”名单。某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的食品情况，设计了如下实验方案：
→……→淡血红色溶液
(1)试剂1的主要成分的化学式是____________________________________________。
(2)加入新制氯水后溶液血红色加深的原因是____________________________________(用离子方程式表示)。
(3)该同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深血红色褪去，现对褪色原因进行探究。
①提出假设
假设1　溶液中的＋3价铁被氧化为更高价态的铁；
假设2　_____________________________________________________。
②设计方案
为了对你所提出的假设2进行验证，请写出一种实验方案：___________________________。
(4)应用拓展
写出一种保存FeSO4固体的方法：_______________________________________________。
阶段重点突破练(六)
一、金属的冶炼
1．西汉刘安编撰的《淮南万毕术》中，有“曾青得铁则化为铜”的记载。说明西汉时期，我国劳动人民就已经发现铁能从某些含铜(＋2价)化合物的溶液中置换出铜，这个方法是现代湿法冶金的基础，下列说法不正确的是(　　)
A．该反应的离子方程式：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
B．该反应属于氧化还原反应，反应中铁被氧化
C．该反应说明金属单质都能与盐发生反应
D．该反应说明铁的金属性比铜的强
答案　C
解析　铁能从某些含铜离子(＋2价)化合物的溶液中置换出铜，反应的离子方程式为Fe＋
Cu2＋===Cu＋Fe2＋，故A正确；该反应属于氧化还原反应，反应中铁被氧化，铜离子被还原，故B正确；Na、K等活泼性很强的金属，能与水反应，不能与盐反应，故C错误；铁能从某些含铜(＋2价)化合物的溶液中置换出铜，活泼性强的金属能置换活泼性弱的金属，则该反应Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋说明铁的金属活动性比铜的强，故D正确。
2．下列说法不正确的是(　　)
A．有些活泼金属如铝可作高温还原法的还原剂
B．用电解熔融NaCl的方法来冶炼金属钠
C．可用焦炭或一氧化碳还原氧化铝的方法来冶炼铝
D．回收废旧金属可以重新制成金属或它们的化合物
答案　C
解析　铝可以作还原剂冶炼一些高熔点的金属，如2Al＋Fe2O32Fe＋Al2O3；金属钠是用电解熔融NaCl的方法制取；铝是活泼金属，很难用还原剂把它还原出来。
3．下列化工生产原理错误的是(　　)
①铝热反应需用镁条和氯酸钾作引燃剂，但铝热反应是一个放热反应
②可以将钠加入到氯化镁饱和溶液中制取镁
③用电解法冶炼铝时，原料是氯化铝
④炼铁高炉中所发生的反应都是放热的，故无需加热
A．②③ B．①③ C．①②③ D．②③④
答案　D
解析　②钠可以和氯化镁饱和溶液中的水反应，故不能将镁置换出来；③电解法冶炼铝所用的原料为氧化铝；④炼铁高炉中所发生的反应CO2＋C2CO属于吸热反应。
4．工业上制汞的方法是焙烧辰砂(主要含HgS)，发生反应的化学方程式为HgS＋O2Hg＋SO2，还原出的汞呈气态，冷凝得液态汞。其流程如图所示，下列说法不正确的是(　　)
A．洗涤粗汞时可用5%的盐酸代替5%的硝酸
B．HgS＋O2Hg＋SO2属于置换反应
C．含汞烟气必须处理达标后才能排放
D．流程中加入氧化钙的目的是减少SO2的排放
答案　A
解析　5%的硝酸的作用是除去铅、铜等杂质，而盐酸不与铜等杂质反应，因此不能用5%的盐酸代替5%的硝酸，A错误；由化学方程式知，该反应属于置换反应，B正确；Hg对环境有危害，含汞烟气必须经过处理达标后才能排放，C正确；加入CaO可与SO2、O2反应生成CaSO4等，减少了SO2的排放，D正确。
5．金属与人类生活和社会发展的关系非常密切。
(1)如图表示金属活动性顺序表中铜、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。
图中信息可以说明：铜、铁和铝的金属活动性强弱与人类开发、利用它们的时间先后的关系是______。金属铬(Cr)能溶解在热的盐酸中，放出H2，同时生成CrCl2，预测：铬________(填“能”或“不能”)与硫酸铜溶液反应，理由是___________________________________。
(2)炼铁的原理是高温下，利用一氧化碳与氧化铁的反应，其反应的化学方程式为Fe2O3＋3CO2Fe＋3X，则X的化学式是________。
(3)工业上，采用电解熔融氧化铝(Al2O3)的方法冶炼铝，电解熔融氧化铝生成铝和氧气，写出反应的化学方程式：___________________________________________________________。
答案　(1)金属的活动性越弱，人类开发利用它的时间越早　能　铬排在氢前，而铜排在氢后，铬的活动性大于铜　(2)CO2　(3)2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
二、Fe3＋与Fe2＋相互转化时反应条件的控制
6．向氧化铁、氧化铜、铁、铜的混合粉末中加入过量的稀硫酸，充分反应后，仍有红色粉末存在，则关于所得溶液中阳离子的判断正确的是(　　)
A．只有Fe2＋和Cu2＋
B．一定有Fe2＋、Cu2＋，可能有Fe3＋
C．一定有Fe2＋，可能有Cu2＋
D．只有Fe2＋
答案　C
解析　混合粉末中加入过量的稀硫酸反应后，仍有红色固体铜存在，说明所得溶液中一定有Fe2＋，一定没有Fe3＋，可能有Cu2＋，C项正确。
7．(2023·上海市第四中学高一期中)实验室可以用如图所示装置制备氢氧化亚铁，下列说法错误的是(　　)
A．实验前应把稀硫酸和氢氧化钠溶液均煮沸处理
B．实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开
C．一段时间后，关闭弹簧夹C和D，在B中生成白色絮状沉淀
D．实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁
答案　C
解析　氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，所以制备氢氧化亚铁时应将稀硫酸和氢氧化钠溶液预先煮沸，使溶解的空气逸出，故A正确；氢氧化亚铁具有强还原性，易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁，故实验开始阶段，应把弹簧夹C和D都打开，A中反应产生氢气，排尽空气，防止亚铁离子被氧气氧化，故B正确；一段时间后，关闭弹簧夹C，但不能关闭弹簧夹D，可利用生成的氢气把装置A中的硫酸亚铁溶液压入装置B中，反应生成氢氧化亚铁白色沉淀，故C错误；本实验利用反应生成的氢气排尽装置中的空气，使装置处于无氧环境，故实验结束后关闭弹簧夹D，可以长时间保存氢氧化亚铁，故D正确。
8．铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：
Fe2＋Fe3＋FeO
回答下列有关问题：
(1)Fe与过量盐酸反应可以制取FeCl2，若用反应所得的酸性溶液，实现上述①④的转化，要求产物纯净，可分别选用________(填字母)。
a．Cl2 b．Fe c．Cu d．KMnO4
(2)Fe2O3＋3NaClO＋4KOH2K2FeO4(高铁酸钾)＋3NaCl＋2H2O
①还原剂是________。
②用单线桥表示该反应的电子转移情况：_______________________________________。
答案　(1)ab　(2)①Fe2O3
②
三、Fe3＋的检验
9．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成血红色，则下列结论错误的是(　　)
A．该溶液中一定含有SCN－
B．氧化性：Fe3＋>Cl2
C．Fe2＋与SCN－不能形成血红色物质
D．Fe2＋被氧化为Fe3＋
答案　B
解析　溶液中的Fe2＋与加入的新制氯水发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故氧化性：Fe3＋10．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是(　　)
A．② B．③⑤ C．③④ D．①②③④⑤
答案　C
解析　铁离子与铁反应生成浅绿色的亚铁离子，①正确；铁离子与硫氰化钾溶液反应显血红色，据此能够检验铁离子，②正确；硫酸铜与氯化铁不发生反应，混合后溶液不会变成无色，③错误；氯化铁与硝酸银反应生成白色氯化银沉淀，该性质不是铁离子的性质，④错误；铁离子与氢氧化钠溶液反应生成红褐色的氢氧化铁沉淀，据此可以检验是否存在铁离子，⑤正确。
11．某同学很喜欢化学实验课，今天要学习“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”。
(1)实验前该同学预测说：Fe2＋肯定既有还原性又有氧化性。你认为他预测的依据是_______________________________________________________________________________。
(2)该同学欲用实验证明他的预测。实验室提供了下列试剂：3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、0.1 mol·L－1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水。
①对于证明Fe2＋具有氧化性，该同学认为金属单质都具有还原性，并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中，结果铜片没变化，锌粒逐渐变小。由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为________。
②若该同学计划在0.1 mol·L－1 FeCl2溶液中滴入新制氯水，探究Fe2＋的还原性，你预计可能发生的反应是__________________________________________________(写离子方程式)，溶液由浅绿色变为________色。
③实验中，该同学发现现象不太明显，老师分析可能是产物的含量太低，建议可以通过检验Fe2＋被氧化的产物Fe3＋的存在以获取证据。你认为可选______________滴入该同学所得的混合液中，并通过溶液出现_____________色的现象，证明该同学的观点和实验方案都是正确的。
(3)该同学分析H2O2中氧元素显－1价(中间价)，并提出疑问：H2O2与FeCl2反应时，Fe2＋还作氧化剂吗？
①请你为该同学梳理相关问题：若Fe2＋在反应中表现出氧化性应转化成_______________(填化学符号，下同)，若Fe2＋在反应中表现出还原性应转化成__________________。
②实际上Fe2＋的还原性较强，实验室中的FeCl2溶液常因氧化而变质。除杂的方法是________________________________________________________________________。
答案　(1)Fe2＋中铁元素的化合价处于中间价态，既可以升高也可以降低
(2)①Zn＞Fe＞Cu　②Cl2＋2Fe2＋===2Cl－＋2Fe3＋　棕黄　③KSCN溶液　血红
(3)①Fe　Fe3＋　②加入适量铁粉
四、食品中的铁元素
12．茶是中国人喜爱的一种饮品，茶叶中含有铁元素，可以用以下实验操作检验茶叶中的铁元素：
A．取少量茶叶
B．检验滤液中的Fe3＋
C．过滤得到滤液
D．将茶叶灼烧为茶叶灰
E．用足量稀盐酸溶解茶叶灰，并加蒸馏水稀释
请回答下列问题。
(1)上述实验操作的正确顺序是______________(填字母)。
(2)操作D所用仪器有：酒精灯、三脚架、泥三角、______、________。
(3)检验滤液中的Fe3＋的方法是___________________________________________________，观察到的现象是______________________________________________________________。
(4)越来越多的人喜欢用铁壶泡茶，铁壶泡茶时壶中的铁与茶水中的 Fe3＋能发生反应，有关的离子方程式是______________________________________________________。
答案　(1)ADECB　(2)坩埚　玻璃棒　(3)取少量滤液于一洁净试管中，向其中滴加KSCN溶液　溶液变成血红色　(4)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
解析　(2)固体灼烧需要坩埚，同时需要玻璃棒搅拌，则操作D所用仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、玻璃棒。
(4)铁能与溶液中的Fe3＋发生反应生成亚铁离子，反应的离子方程式是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
13．下图是某儿童微量元素体检报告单的部分数据：
根据以上数据，回答下列问题：
(1)该儿童________元素含量偏低。
(2)报告单中“μmol·L－1”是________(填“质量”“体积”或“浓度”)的单位。
(3)服用维生素C可使食物中的Fe3＋转化为Fe2＋。在这个过程中体现维生素C的______(填“氧化性”或“还原性”)。
(4)缺铁性贫血患者应补充Fe2＋。一些补铁剂以硫酸亚铁为主要成分，将硫酸亚铁制成药片时外表包有一层特殊的糖衣，推测糖衣的作用是______________________。
答案　(1)铁(或Fe)　(2)浓度　(3)还原性　(4)防止Fe2＋被氧化
解析　(1)从检测结果与参考范围看，该儿童Fe元素的含量比参考范围略低。(2)μmol·L－1为浓度单位。(3)Fe3＋转化为Fe2＋，铁元素的化合价降低，发生还原反应，故维生素C体现还原性。(4)糖衣可以防止硫酸亚铁与空气接触，起到防止Fe2＋被氧化的作用。
14．卫生部、农业部等部门联合公布了包含硫酸亚铁在内的22种“易滥用食品添加剂”名单。某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的食品情况，设计了如下实验方案：
→……→淡血红色溶液
(1)试剂1的主要成分的化学式是____________________________________________。
(2)加入新制氯水后溶液血红色加深的原因是____________________________________(用离子方程式表示)。
(3)该同学在实验中加入了过量氯水，放置一段时间后，发现深血红色褪去，现对褪色原因进行探究。
①提出假设
假设1　溶液中的＋3价铁被氧化为更高价态的铁；
假设2　_____________________________________________________。
②设计方案
为了对你所提出的假设2进行验证，请写出一种实验方案：___________________________。
(4)应用拓展
写出一种保存FeSO4固体的方法：_______________________________________________。
答案　(1)KSCN
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
(3)①SCN－被过量的氯水氧化
②取少量褪色后的溶液，滴加过量KSCN溶液，若出现血红色，则说明假设2成立，若不出现血红色，则说明假设2不成立
(4)密封保存
解析　(1)向淡黄色溶液中加入试剂1生成了淡血红色溶液，说明食品中的FeSO4被空气中的O2氧化生成了Fe3＋，Fe3＋与KSCN溶液反应生成血红色Fe(SCN)3。(2)淡血红色溶液中还含有较多的Fe2＋，向其中加入新制氯水时，Cl2将Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液中Fe3＋浓度增大，生成的Fe(SCN)3浓度也增大，溶液颜色加深。(3)①实验中加入过量氯水，放置一段时间后，深血红色褪去，说明Fe(SCN)3逐渐消失，而Fe(SCN)3的生成与Fe3＋、SCN－有关，根据假设1，溶液中的＋3价铁被Cl2氧化为更高价态的铁，分析SCN－中各元素的化合价可知，S为
－2价，C为＋4价，N为－3价，所以SCN－也具有还原性，故也可能是SCN－被过量的氯水氧化导致深血红色褪去。②假设Fe3＋没有被氧化，而是SCN－被氧化，只要向褪色后的溶液中补充SCN－，若出现血红色，说明假设2成立；若不出现血红色，说明假设2不成立。(4)由于FeSO4易被空气中的O2氧化，所以FeSO4应密封保存。