2021届一轮复习苏教版专题3第一单元　铁、铜的获取及应用学案（江苏专用）

2021届一轮复习苏教版专题3第一单元　铁、铜的获取及应用学案（江苏专用）

第一单元　铁、铜的获取及应用 学习任务 1　铁及其重要化合物的性质 一、铁元素及其原子结构 1．铁位于周期表中第 4 周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种 典型的变价金属元素。 2．原子结构 Fe 二、单质铁 1.物理性质： 纯铁具有金属的共性，如具有银白色金属光泽，具有导电性、导热性和延展性，具有能 被磁铁吸引的特性。 2.化学性质 (1)与非金属单质的反应 (2)与水蒸气的反应 3Fe＋4H2O(g) =====高温 Fe3O4＋4H2 (3)与酸、盐的反应 3．用途：用量最大、用途最广泛的合金是铁合金——钢，可用于制造不锈钢、特种钢、 钢板、钢管等。 三、铁的冶炼 1．铁元素的存在 铁元素在自然界主要以化合态的形式存在，常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为 Fe3O4)、 赤铁矿(主要成分为 Fe2O3)。 2．炼铁原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。 3．完成下列化学方程式 (1)一氧化碳的生成：C＋O2 =====点燃 CO2、CO2＋C =====△ 2CO。 (2)铁矿石被还原：Fe2O3＋3CO =====高温 2Fe＋3CO2。 (3)石灰石的作用：CaCO3 =====高温 CaO＋CO2↑、CaO＋SiO2 =====高温 CaSiO3。 四、铁的氧化物 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 — 铁红 磁性氧化铁 颜色状态 黑色 粉末 红棕色 粉末 黑色晶体 (有磁性) 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 铁的化 合价 ＋2 ＋3 ＋2，＋3 稳定性 不稳定 稳定 稳定 与盐酸反 应的离子 方程式 FeO＋2H＋ ===Fe2＋ ＋H2O Fe2O3＋6H＋ ===2Fe3＋ ＋3H2O Fe3O4＋8H＋ ===Fe2＋＋ 2Fe3＋＋4H2O 五、铁的氢氧化物 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 色态 白色固体 红褐色固体 与盐酸反应的 离子方程式 Fe(OH)2＋2H＋ ===Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋ ===Fe3＋＋3H2O 受热分解 — 2Fe(OH)3 =====△ Fe2O3＋3H2O 制法 可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2 ＋＋2OH－===Fe(OH)2↓ 可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH －===Fe(OH)3↓　 二者的关系 空气中，Fe(OH)2 能够非常迅速地被氧气氧化成 Fe(OH)3，现象是白色沉淀 迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为 4Fe(OH)2＋O2＋ 2H2O=== 4Fe(OH)3 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)铁位于元素周期表中第 4 周期第ⅧB 族。(　　) (2)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。(　　) (3)将一定量的铁、铜的混合物加入 100 mL 0.1 mol·L－1 的 FeCl3 溶液中，充分反应后， 溶液中有固体剩余，则剩余的固体中一定含有铜，可能含有铁。(　　) (4)Fe 分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。(　　) (5)氢氧化铁与 HI 溶液仅发生中和反应。(　　) 答案：(1)×　(2)√　(3)√　(4)×　(5)× 2．将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。 (1)Fe2O3　　　 a．红褐色 (2)Fe(OH)2 B．红棕色 (3)Fe(OH)3 c．白色 (4)Fe2＋ D．棕黄色 (5)Fe3＋ e．浅绿色　 　 A．具有较强的还原性 B．易被氧化成灰绿色， 最终变成红褐色 C．制作红色油漆、涂料 D．受热分解成红棕色 粉末 E．具有较强的氧化性 答案：(1)－b－C　(2)－c－B　(3)－a－D　(4)－e－A (5)－d－E 3．(双选)下列物质反应后一定有＋3 价铁生成的是(　　) A．过量的 Fe 与 Cl2 加热时发生反应 B．Fe 与过量稀 H2SO4 反应后，再向其中加 KNO3 C．Fe 与过量的 S 加热时发生反应 D．Fe 和 Fe2O3 的混合物溶于盐酸中 解析：选 AB。Fe 与 Cl2 反应只生成 FeCl3；Fe ― ― →过量稀H2SO4 Fe2＋ ― ― →H＋、NO Fe3＋；Fe 与 S 反 应只生成 FeS；Fe2O3 溶于盐酸生成 Fe3＋，当混合物中 Fe 不足时，溶液中仍有 Fe3＋，当 Fe 足量时，溶液中无 Fe3＋。 分析铁的化合物时的“两分清” 1．价态要分清 (1)要注意单质铁被不同氧化剂氧化时，产物不同。 (2)要注意不同价态的化合物所表现的不同的化学性质，如 Fe3＋以氧化性为主，Fe2＋以 还原性为主。 2．颜色要分清 铁的化合物“五颜六色”，一定要记牢：Fe2＋溶液为浅绿色，Fe3＋溶液为棕黄色，Fe(SCN)3 溶液为血红色，Fe(OH)3 胶体为红褐色，Fe(OH)2 沉淀在空气中的颜色变化为白色→灰绿色→ 红褐色，Fe(OH)3 沉淀为红褐色固体，Fe2O3 为红棕色，Fe3O4、FeO、FeS 均为黑色。 提升一　铁及其化合物的性质与计算 1．下列叙述正确的是(　　) A．Fe 与稀 HNO3、稀 H2SO4 反应均有气泡产生，说明 Fe 与两种酸均发生置换反应 B．足量的 Fe 在 Cl2 中燃烧生成 FeCl2 和 FeCl3 C．Fe 和 Fe2O3 等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出 D．Fe2O3 ― ― →HCl（aq） FeCl3(aq) ― ― →△ 无水 FeCl3，在给定的条件下能实现转化 解析：选 C。HNO3 具有强氧化性，与 Fe 发生氧化还原反应，产生的气体为 NO，A 项 错；铁与 Cl2 反应无论量的多少产物都是 FeCl3，B 项错；Fe2O3 溶解产生 Fe3＋恰好将等物质 的量的铁单质氧化，因而不能置换出 H2，C 项正确；FeCl3 溶液加热时易水解，D 项错。 2．(2020·营口质检)有一块铁的氧化物样品，用 140 mL 5.0 mol·L－1 盐酸恰好将其完全 溶解，所得溶液还能吸收 0.025 mol Cl2，恰好使其中的 Fe2＋全部转变为 Fe3＋，则该样品可 能的化学式为(　　) A．Fe2O3　　 B．Fe3O4 C．Fe4O5 D．Fe5O7 解析：选 D。根据 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－可知，铁的氧化物样品用盐酸溶解后所 得溶液中 n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得 2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)， 则 n(Fe3 ＋)＝0.2 mol，故 n(Fe 2 ＋)∶n(Fe 3 ＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为 FeO·2Fe2O3，即 Fe5O7。 确定铁的氧化物组成的基本方法 设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为 m∶n， 则氧化物中 n(Fe)∶n(O)＝ m 56∶ n 16＝a∶b， 若 a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为 FeO； 若 a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为 Fe2O3； 若 a∶b＝3∶4，则铁的氧化物为 Fe3O4 或 FeO 与 Fe2O3 按物质的量之比为 1∶1 的混合 物或 FeO、Fe2O3、Fe3O4 的混合物(其中 FeO、Fe2O3 的物质的量之比为 1∶1，Fe3O4 为任意 值)。　 提升二　有关铁及其化合物的实验探究 3．下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是(　　) 选项 实验 现象 结论 A 将稀硝酸加入过量铁粉中， 充分反应后滴加 KSCN 溶 液 有气体生成，溶液呈血红 色 稀硝酸将 Fe 氧化为 Fe3＋　 B 将铜粉加入 1.0 mol·L－1 Fe2(SO4)3 溶液中 溶液变蓝、有黑色固体出 现 金属铁比铜活泼 C 向 FeCl3、CuCl2 的混合溶 溶液中有固体存在 溶液中一定含有 Cu2＋ 液中加入铁粉，充分反应 D 相同质量、相同表面积的 纯铁和生铁分别与相同浓 度的盐酸反应 生铁的反应速率比纯铁快 原电池反应能加快化学反 应速率 解析：选 D。A.稀硝酸与过量铁粉发生的反应分两步进行，先发生反应：Fe＋ 4HNO3( 稀 )===Fe(NO3)3 ＋ NO↑ ＋ 2H2O ， 过 量 的 铁 粉 再 与 Fe(NO3)3 发 生 反 应 ： Fe ＋ 2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，充分反应后滴加 KSCN 溶液，溶液不会变为血红色，实验现象错 误，故 A 不正确。B.铜粉与 Fe2(SO4)3 溶液发生反应：Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4，实 验现象为溶液变蓝色，但是没有黑色固体出现，该实验能说明 Fe3＋的氧化性比 Cu2＋强，不 能说明金属铁比铜活泼，因为铁没有置换出铜单质，故 B 不正确。C.Fe3＋的氧化性比 Cu2＋ 的氧化性强，Fe 先与 Fe3＋反应生成 Fe2＋，再与 Cu2＋反应生成单质 Cu。固体一定含 Cu，可 能含 Fe；溶液中一定含 Fe2＋，可能含 Cu2＋，故 C 不正确。D.纯铁和稀盐酸不能构成原电 池，生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故 D 正确。 4．用下列方法可制得白色的 Fe(OH)2 沉淀：用不含 Fe3＋的 FeSO4 溶液与用不含 O2 的 蒸馏水配制的 NaOH 溶液反应制备。 (1)用硫酸亚铁晶体配制上述 FeSO4 溶液时还需加入__________。 (2)除去蒸馏水中溶解的 O2 常采用________的方法。 (3)生成白色 Fe(OH)2 沉淀的操作是用长滴管吸取不含 O2 的 NaOH 溶液，插入 FeSO4 溶 液液面下，再挤出 NaOH 溶液。这样操作的理由是__________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)下列各图示中，能较长时间观察到 Fe(OH)2 白色沉淀的是________。 解析：(1)Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空气中的 O2 氧化，要加 Fe 粉防止 Fe2＋被氧化。(2)气体的溶解度随温度升高而降低，所以煮沸后的水中溶解的 O2 较 少。(4)因为 Fe(OH)2 在空气中很容易被氧化为红褐色的 Fe(OH)3，即发生 4Fe(OH)2＋O2＋ 2H2O===4Fe(OH)3。因此要较长时间看到 Fe(OH)2 白色沉淀，就要排除装置中的氧气或空气。 ①、②原理相同，都是先用氢气将装置中的空气排尽，并使生成的 Fe(OH)2 处在氢气的保护 中；③的原理为铁做阳极产生 Fe2＋，与电解水产生的 OH－结合生成 Fe(OH)2，且液面用汽 油保护，能防止空气进入；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④由于带入空气中的氧气，能迅 速将 Fe(OH)2 氧化，因而不能较长时间观察到白色沉淀。 答案：(1)稀硫酸、铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的 Fe(OH)2 沉淀接触 O2 (4)①②③⑤ 制备 Fe(OH)2 的关键与方法 由于 Fe(OH)2 具有很强的还原性，易被氧化为 Fe(OH)3，在实验室中制备 Fe(OH)2，并 使 Fe(OH)2 长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。 制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。 (1)成功关键 ①溶液中不含 Fe3＋和 O2 等氧化性物质； ②制备过程中，保证生成的 Fe(OH)2 在密闭的隔绝空气的体系中。 (2)制备 Fe(OH)2 时常采用的方法 ①采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2＋易被空气中的氧气氧化成 Fe3＋)； ②将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)； ③将碱直接加到亚铁盐溶液的底部[使生成的 Fe(OH)2 与空气隔离]； ④在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。 学习任务 2　Fe2＋和 Fe3＋的性质及其检验方法 1．Fe2＋、Fe3＋的性质及相互转化 (1)Fe2＋的氧化性和还原性 Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。在中学阶段接触 Fe2＋的氧化还原 反应中其主要表现还原性，如 Fe2＋遇 Br2、Cl2、H2O2、NO－3 (H＋)等均表现还原性。 (2)Fe2＋可水解 Fe(OH)2 是弱碱，含 Fe2＋的盐(如硫酸亚铁)溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量 硫酸抑制 Fe2＋的水解，加少量铁粉防止 Fe2＋被氧化。 (3)Fe3＋的氧化性 Fe3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如它能氧化 Fe、Cu、HI、H2S 等。 (4)Fe3＋易水解 Fe(OH)3 是很弱的碱，且溶度积很小，因而 Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液 中。 ①利用 Fe3＋易水解的性质，实验室可将 FeCl3 滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化 学方程式为 FeCl3＋3H2O =====△ Fe(OH)3(胶体)＋3HCl。 ②利用 Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节 pH 的方法除去溶液中的铁离子。 ③利用 Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的 盐酸中，然后再稀释至所需浓度。 ④Fe3＋与 HCO－3 、AlO－2 、CO2－3 、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。 (5)Fe2＋与 Fe3＋的相互转化 用离子方程式表示下列转化： Fe2＋  ①Cl2、②NO（H＋） ③Fe、④Cu Fe3＋ ①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－； ②3Fe2＋＋4H＋＋NO－3 ===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑； ③2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋； ④Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。 2．Fe2＋、Fe3＋的检验 (1)Fe2＋的检验 ①取少量被检验的溶液，滴加 KSCN 溶液，无现象，再通入 Cl2，若变成血红色溶液， 说明有 Fe2＋存在(验证时不能先通氯气)。 反应方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血红色)。 ②取少量被检验的溶液，加入 NaOH 溶液，产生白色絮状沉淀，白色絮状沉淀迅速变 成灰绿色，最终变为红褐色，证明有 Fe2＋存在。 反应方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)， 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色沉淀)。 (2)Fe3＋的检验 ①取出少量被检验的溶液，加入 KSCN 溶液，溶液呈血红色，证明有 Fe3＋存在。 反应方程式：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血红色)。 ②取出少量被检验的溶液，加入 NaOH 溶液，产生红褐色沉淀，证明有 Fe3＋存在。 反应方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)。 1．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________。 解析：③CuSO4 与 FeCl3 不反应；④生成 AgCl 白色沉淀，与 Fe3＋无关。 答案：③④ 2．检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁，可使用的试剂是(　　) A．NaOH　　　　　　　　　　 B．KMnO4 C．KSCN D． 解析：选 B。A.若加入 NaOH，硫酸亚铁发生反应产生的白色 Fe(OH)2 会被硫酸铁发生 反应产生的红褐色的 Fe(OH)3 遮挡，不容易观察到，因此不能检验，错误。B.KMnO4 有氧 化性，硫酸亚铁有还原性，会发生氧化还原反应，使 KMnO4 的紫色褪去，而硫酸铁不能与 KMnO4 发生反应，因此可以作为检验试剂，正确。C.KSCN 与硫酸铁会发生反应，使溶液 变血红色，而硫酸亚铁不能反应，因此无论硫酸亚铁是否存在，溶液都变血红色，因此无法 检验，错误。D.苯酚与硫酸铁溶液发生显色反应，使溶液变为紫色，而与硫酸亚铁不能发生 反应，无论硫酸亚铁是否存在，溶液都变紫色，所以不能作为检验试剂，错误。 检验 Fe2＋和 Fe3＋时的注意事项 (1)检验 Fe2＋时不能先加氯水后加 KSCN 溶液，也不能将加 KSCN 后的混合溶液加入足 量的新制氯水中(新制氯水可以氧化 SCN－)。 (2)当溶液浓度较稀时，利用观察法或加 NaOH 溶液的方法都不宜检验 Fe2＋和 Fe3＋的存 在。 (3)Fe3＋ 、Fe2＋ 、Cl －同时存在时不能用酸性 KMnO4 溶液检验 Fe2＋ (Cl－能还原酸性 KMnO4，有干扰)。 (4)检验 Fe2＋、Fe3＋的其他方法 ①检验 Fe2 ＋ 最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾 K3[Fe(CN)6]：3Fe 2 ＋ ＋2[Fe(CN) 6]3 － ===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色)。 ②检验 Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，在 FeCl3 溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。 提升一　Fe2＋、Fe3＋的性质及相互转化 1．在含有 Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH ＋4 的稀溶液中加入足量 Na2O2 固体，充分作用后， 再加入过量稀盐酸，完全反应，则离子数目没有变化的是(　　) A．Fe3＋、Al3＋ B．Al3＋ C．Fe2＋、NH＋4 D．Fe3＋ 解析：选 B。2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，Fe2＋转变为 Fe3＋，Fe3＋转变为 Fe(OH)3 沉淀析出，Al3＋转变为 AlO－2 ，NH ＋4 转变为 NH3，NH ＋4 减少。没有过滤，再加入过量稀盐 酸，Fe(OH)3 沉淀转变为 Fe3＋，所以 Fe2＋减少，Fe3＋增多，AlO－2 再转变为 Al3＋，几乎不变。 2．下列除杂的操作不正确的是(　　) A．MgCl2 溶液中混有少量 FeCl3：加入足量 MgO 充分反应后过滤 B．FeCl2 溶液中混有少量 FeCl3：加入过量铁粉充分反应后过滤 C．CuCl2 溶液中混有少量 FeCl3：加入 NaOH 溶液充分反应后过滤 D．CuCl2 溶液中混有少量 FeCl2：先加入 H2O2 将 Fe2＋氧化成 Fe3＋，再加入 CuO 充分 反应后过滤 解析：选 C。FeCl3 溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入 MgO 与 H＋反应，上述平衡右移，使 Fe3＋转化成 Fe(OH)3 而除去，A 正确；加入过量铁粉，FeCl3 与 Fe 反应生成 FeCl2 而达到除杂的目的，B 正确；先用 H2O2 将 Fe2＋氧化成 Fe3＋，再利用 FeCl3 的水解，加入 CuO 与 H＋反应，将 Fe3＋转化成 Fe(OH)3 而除去，D 正确；C 项中加入 NaOH 溶液，Cu2＋、Fe3＋均转化成氢氧化物沉淀，不符合除杂要求。 提升二　Fe2＋、Fe3＋的检验 3．下列离子的检验方法合理的是(　　) A．向某溶液中滴入 KSCN 溶液，溶液呈血红色，说明原溶液中不含 Fe2＋ B．向某溶液中通入 Cl2，然后再加入 KSCN 溶液，溶液变血红色，说明原溶液中含有 Fe2 ＋ C．向某溶液中加入 NaOH 溶液，得红褐色沉淀，说明原溶液中含有 Fe3＋ D．向某溶液中加入 NaOH 溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶 液中只含有 Fe2＋，不含有 Mg2＋ 解析：选 C。A.原溶液 ― ― →KSCN 呈血红色，说明含 Fe3＋，无法判断是否含有 Fe2＋；B. 原溶液 ― ― →Cl2 ― ― →KSCN 呈血红色，说明反应后溶液中含 Fe3＋，但 Cl2 有氧化性，无法判 断原溶液中是含有 Fe2＋还是含有 Fe3＋；C.原溶液 ― ― →NaOH 红褐色沉淀，说明原溶液中含有 Fe3＋；D.原溶液 ― ― →NaOH 白色沉淀―→红褐色沉淀，说明原溶液中含有 Fe2＋，但由于红褐 色的掩盖，无法判断是否含有 Mg2＋。 4．工业上由黄铜矿(主要成分 CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下： (1)气体 A 中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。 a．浓 H2SO4 b．稀 HNO3 c．NaOH 溶液 d．氨水 (2)用稀 H2SO4 浸泡熔渣 B，取少量所得溶液，滴加 KSCN 溶液后呈血红色，说明溶液 中 存 在 ________( 填 离 子 符 号 ) ， 检 验 溶 液 中 还 存 在 Fe2 ＋ 的 方 法 是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________( 注 明试剂、现象)。 解析：(1)冰铜(mCu2S·nFeS)加入石英砂并通入空气焙烧生成泡铜(Cu2O、Cu)、熔渣和 SO2 气体(A)。SO2 是一种酸性氧化物，可用 NaOH 溶液或氨水吸收。(2)溶液中滴加 KSCN 溶液呈血红色，说明含有 Fe3＋。可利用 Fe2＋的还原性来检验溶液中是否存在 Fe2＋，加入酸 性 KMnO4 溶液，酸性 KMnO4 溶液褪色，说明还存在 Fe2＋。 答案：(1)cd　(2)Fe3＋　另取少量溶液，滴加酸性 KMnO4 溶液，酸性 KMnO4 溶液褪色， 说明还存在 Fe2＋ 1.含 Fe3＋、Fe2＋的混合溶液中 Fe3＋、Fe2＋的检验 （1）Fe3＋的检验 混合溶液 ― ― →滴加KSCN溶液 溶液变血红色，说明含有 Fe3＋混合溶液 ― ― →淀粉­KI试纸 试纸变蓝色，说 明含有 Fe3＋ (2)Fe2＋的检验 混合溶液 ― ― →滴加酸性 KMnO4溶液 KMnO4 溶液紫红色褪去，说明含有 Fe2＋ 混合溶液 ― ― →滴加溴水 溴水褪色，说明含有 Fe2＋ 2．Fe2＋、Fe3＋性质的应用 (1)判断离子共存 ①Fe3＋与 I－、S2－、SO 2－3 因发生氧化还原反应而不能大量共存。 ②Fe2＋与 ClO－、MnO－4 、NO－3 (H＋)等离子因发生氧化还原反应而不能大量共存。 (2)盐溶液的配制与保存 ①Fe2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止 Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，抑制 Fe2＋水解。 ②Fe3＋的盐溶液：加少量相应的酸抑制 Fe3＋水解。 学习任务 3　铜及其化合物的性质 1．单质铜 (1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。 (2)化学性质 写出图中有关反应的化学方程式或离子方程式： ①2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。 ②2Cu＋S =====△ Cu2S。 ③与氧化性酸反应 a．与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓) =====△ CuSO4＋SO2↑＋2H2O； b．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO－3 ===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。 ④与盐溶液反应(写离子方程式) a．与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋； b．与 FeCl3 溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。 2．氧化铜和氧化亚铜 名称 氧化铜 氧化亚铜 颜色 黑色 砖红色 与盐酸反应 CuO＋2H＋=== Cu2＋＋H2O Cu2O＋2H＋=== Cu2＋＋Cu＋H2O 与 H2 反应 CuO＋H2 =====△ Cu＋H2O Cu2O＋H2 =====△ 2Cu＋H2O 转化关系 4CuO =====高温 2Cu2O＋O2↑ 3.氢氧化铜 (1)物理性质：蓝色不溶于水的固体。 (2)化学性质及应用 4．CuSO4·5H2O CuSO4·5H2O 为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。无水 CuSO4 为白色粉末，遇水变蓝色(生 成 CuSO4·5H2O)，可作为检验水的依据。 1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物。(　　) (2)过量铜与浓硝酸反应，产生的气体中有 NO2、NO 和 H2。(　　) (3)CuO 是黑色固体，与水反应生成 Cu(OH)2。(　　) (4)用稀硝酸清除铜制品上的铜锈。(　　) (5)将 CuCl2 溶液在蒸发皿中加热蒸干，制得无水 CuCl2 固体。(　　) (6)(2018·高考江苏卷)Cu 与 FeCl3 溶液反应可生成 CuCl2。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)√ 2．为了比较铁和铜的金属活动性强弱，某化学研究小组的同学设计了如下方案，并将 实验结果记录如下： 方案 现象或产物 ①将铁片置于 CuSO4 溶液中 铁片上有亮红色物质析出 ②将铁丝和铜丝分别在氯气中燃烧 产物分别为 FeCl3 和 CuCl2 续　表 方案 现象或产物 ③将铁片和铜片分别放入热的浓硫酸中 产物分别为 Fe2(SO4)3 和 CuSO4 ④将铁片和铜片分别放入稀硫酸中 铁片上有气泡逸出，铜片上没有气泡逸出 ⑤将铁片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯 中，并用导线连接 铁片逐渐溶解，铜片上有气泡逸出 能根据上述现象或产物证明铁的金属活动性比铜强的方案一共有(　　) A．2 种　　 B．3 种 C．4 种 D．5 种 解析：选 B。①铁能置换出铜，可证明铁比铜活泼；④铁能置换出稀硫酸中的氢，而铜 不能，可证明铁比铜活泼；⑤铁、铜、稀硫酸形成原电池，铁做负极，铜做正极，可证明铁 比铜活泼，共有 3 种方案符合题意，选项 B 正确。 (1)通常利用反应：2Cu＋O2 =====△ 2CuO 除去混合气体中的少量 O2 或用于测定混合气 体中 O2 的含量。 (2)无水 CuSO4 常用作水的检验剂；由于其吸水效率低，一般不用作干燥剂。 (3)铜可在 O2 和 H＋共存环境中逐渐溶解，如 2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。 (4)溶液中的 Cu2＋常为蓝色(浓 CuCl2 溶液为蓝绿色，稀 CuCl2 溶液为蓝色)，可作为 Cu2 ＋的判定依据，如 CuSO4 溶液呈蓝色。 (5)Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀 Cu(OH)2，这是鉴定 Cu2＋的原理之一。 提升一　铜及其化合物的性质 1．现有下列五个转化，其中不能通过一步反应实现的是(　　) ①SiO2―→Na2SiO3 ②CuSO4―→CuCl2 ③SiO2―→H2SiO3 ④CuO―→Cu(OH)2 ⑤Na2O2―→Na2SO4 A．①②　　 B．③④ C．②③④ D．②③④⑤ 解析：选 B。①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；②CuSO4＋BaCl2===BaSO4↓＋CuCl2； ③SiO2 不溶于水，不能一步生成 H2SiO3；④CuO 不溶于水，不能一步生成 Cu(OH)2；⑤Na2O2 ＋SO2===Na2SO4。 2．(双选)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是(　　) 选项 陈述Ⅰ 陈述Ⅱ 判断 A 铜绿的主要成分是碱式碳酸铜 可用稀盐酸除铜器表面的铜绿 Ⅰ对；Ⅱ对；无 B 铜表面易形成致密的氧化膜 铜容器可以盛放浓硫酸 Ⅰ对；Ⅱ对；有 C 向硫酸铜溶液通入氨，有深蓝 色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣， 最后变成黑色固体 把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧， 铜丝表面变黑 Ⅰ对；Ⅱ对；无 D 蓝色硫酸铜晶体受热转化为白 色硫酸铜粉末是物理变化 硫酸铜溶液可用作游泳池的消 毒剂 Ⅰ错；Ⅱ对；无 解析：选 CD。稀盐酸可以与 Cu2(OH)2CO3 反应，而不能与 Cu 反应，所以可用稀盐酸 除铜器表面的铜绿 Cu2(OH)2CO3，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A 错误；铜表面不能形成致密的氧化 膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B 错误；硫酸 铜与氨水生成 Cu(OH)2，Cu(OH)2 受热分解生成黑色 CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系， C 正确；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末，有新物质生成，属于化学变化，CuSO4 可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D 正确。 提升二　铜及其化合物的制备 3．孔雀石的主要成分为 Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假 设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)： (1)反应①能观察到的现象是________________________________________________ ________________________________________________________________________， 有关反应的化学方程式为____________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2) 反 应 ② 加 入 的 金 属 可 能 是 ________ ， 有 关 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (3)操作 a 可能的方法是________，欲除掉的杂质为________________________；要从 操 作 a 所 得 到 的 溶 液 中 得 到 溶 质 的 晶 体 ， 需 要 进 行 的 操 作 是 ________________________________________________________________________。 解析：(1)孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，且有气 泡产生；反应的化学方程式为 Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。(2)～(3) 经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有 CuSO4，加入的金属粉末能将 Cu2 ＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是 Fe 或 Zn 等；要从滤液中得到 CuSO4 晶体，需进行 加热浓缩、冷却结晶等操作。 答案：(1)固体逐渐消失，溶液由无色变为蓝色，有气泡产生 Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O (2)铁粉　Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(答案合理即可) (3)过滤　难溶于水和稀硫酸的杂质　加热浓缩、冷却结晶 4．某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制 CuO，其设计 的实验过程为 (1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原 因是________。 A．灼烧过程中部分氧化铜被还原 B．灼烧不充分铜未被完全氧化 C．氧化铜在加热过程中分解生成铜 D．该条件下铜无法被氧气氧化 (2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净 CuO，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优 点是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)有同学指出，由 CuSO4 溶液到生成 CuO 少了一个环节，即应先生成 Cu(OH)2 沉淀， 过滤洗涤后再加热分解 Cu(OH)2 得 CuO。以下说法不可能成为减少该环节的理由的是 ________。 A．CuO 比 Cu(OH)2 颗粒粗大，更易于过滤从溶液中分离 B．Cu(OH)2 分解温度较低，加热其浊液即可使其分解 C．干态下分解 Cu(OH)2，温度难以控制，可能因温度过高导致 CuO 进一步分解生成 Cu2O D．过滤分离出的 CuO 不需洗涤就已非常纯净 答案：(1)AB　(2)耗酸少，无污染性气体 SO2 产生　(3)D 铜的冶炼“三方法” (1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。 (2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)： 2CuFeS2＋4O2 =====800 ℃ Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣) 2Cu2S＋3O2 =====1 200 ℃ 2Cu2O＋2SO2 2Cu2O＋Cu2S =====1 200 ℃ 6Cu＋SO2↑ 粗铜中铜的含量为 99.5%～99.7%，主要含有 Ag、Zn、Fe、Au 等杂质，粗铜通过电解 精炼可得到纯度达 99.95%～99.98%的铜。 电解精炼铜的原理是用粗铜做阳极，失电子变为 Cu2＋，用纯铜棒做阴极即可得到精铜。 (3)生物炼铜：“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化 铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。 生物炼铜的优点：①成本低；②污染小；③反应条件简单；④含量(品位)很低的矿石也 可以被利用。 1．(2017·高考江苏卷)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。碱式氯化铜有多种制备方法： (1)方法 1: 45～50 ℃时，向 CuCl 悬浊液中持续通入空气得到 Cu2 (OH)2 Cl2·3H2O, 该 反应的化学方程式为_______________________________________________________。 (2)方法 2: 先制得 CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu 与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成 CuCl2，Fe3＋对该反应 有催化作用，其催化原理如图所示。 M′的化学式为 ________________。 解析：(1)在 H2O 存在的条件下，CuCl 能被空气中的 O2 氧化生成 Cu2(OH)2Cl2·3H2O， 根据得失电子守恒配平反应的化学方程式。 (2)由题图知，O2 氧化 M′生成 M，根据题意“Fe3＋对该反应有催化作用”，则 M′为 Fe2 ＋。 答案：(1)4CuCl＋O2＋8H2O =====45～50 ℃ 2Cu2(OH)2Cl2·3H2O　(2)Fe2＋ 2．(2016·高考全国卷Ⅱ)某班同学用如下实验探究 Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题： (1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成 0.1 mol/L 的溶液。在 FeCl2 溶液中 需加入少量铁屑，其目的是__________________________________________________。 (2)甲组同学取 2 mL FeCl2 溶液，加入几滴氯水，再加入 1 滴 KSCN 溶液，溶液变红， 说 明 Cl2 可 将 Fe2 ＋ 氧 化 。 FeCl2 溶 液 与 氯 水 反 应 的 离 子 方 程 式 为 ___________________________ ________________________。 (3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在 2 mL FeCl2 溶液中先加入 0.5 mL 煤 油 ， 再 于 液 面 下 依 次 加 入 几 滴 氯 水 和 1 滴 KSCN 溶 液 ， 溶 液 变 红 ， 煤 油 的 作 用 是 ________________________。 (4)丙组同学取 10 mL 0.1 mol/L KI 溶液，加入 6 mL 0.1 mol/L FeCl3 溶液混合。分别取 2 mL 此溶液于 3 支试管中进行如下实验： ①第一支试管中加入 1 mL CCl4 充分振荡、静置，CCl4 层显紫色； ②第二支试管中加入 1 滴 K3[Fe(CN)6] 溶液，生成蓝色沉淀； ③第三支试管中加入 1 滴 KSCN 溶液，溶液变红。 实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在 I－过量的情况下，溶 液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________________。 解析：(1)Fe2＋具有还原性，FeCl2 溶液易被氧化而变质，配制 FeCl2 溶液时加入少量铁 屑，目的是防止 Fe2＋被氧化。(2)溶液变红，说明有 Fe3＋生成，则 FeCl2 溶液与氯水反应生 成 FeCl3，离子方程式为 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)甲组实验中，FeCl2 易被空气中的 O2 氧化，会生成 FeCl3，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔绝空 气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验②中 K3[Fe(CN)6]溶液的作用是检验 Fe2＋。 根据实验①，CCl4 层显紫色，说明有 I2 生成，根据实验②，生成蓝色沉淀，说明有 Fe2＋生 成，根据实验③，溶液变红，说明有 Fe3＋剩余，I－过量的情况下，溶液中仍含有 Fe3＋，由 此说明该反应为可逆反应。 答案：(1)防止 Fe2＋被氧化 (2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响) (4)Fe2＋　Fe3＋　可逆反应 3．(2019·高考全国卷Ⅰ)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资 源，变废为宝，在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵，具体流程如下： 回答下列问题： (1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污，方法是________________。 (2)步骤②需要加热的目的是________________，温度保持 80～95 ℃，采用的合适加热 方式是________。铁屑中含有少量硫化物，反应产生的气体需要净化处理，合适的装置为 ________(填标号)。 (3)步骤③中选用足量的 H2O2，理由是___________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 分批加入 H2O2，同时为了________________，溶液要保持 pH 小于 0.5。 (4)步骤⑤的具体实验操作有______________________________________， 经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 (5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数，将样品加热到 150 ℃时失掉 1.5 个结晶水，失重 5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为______________。 解析：(1)除去铁屑表面油污的方法是用热纯碱溶液清洗铁屑，再用水洗。(2)铁与稀硫 酸反应时加热，可提高反应速率。温度低于水的沸点，可以用热水浴加热，受热均匀且便于 控制。含少量硫化物的铁屑与稀硫酸反应有硫化氢生成。氢气不与碱溶液反应，而硫化氢能 与碱溶液反应，硫化氢在水中溶解度小，故氢气中混有的硫化氢用烧碱溶液除去，又因为硫 化氢与碱反应较快，容易引起倒吸，C 装置倒置漏斗能防倒吸。故宜选择 C 装置吸收硫化 氢。(3)铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，加入足量双氧水的目的是将 Fe2＋全部氧化为 Fe3＋，发生反应为 2Fe2＋＋H2O2 ＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，从生成物看，又不引入杂质。铁 离子对双氧水分解起催化作用，分批加入双氧水，避免反应过快、放出热量较多，减少双氧 水分解，以免造成氧化剂损失；铁离子易水解，保持溶液呈强酸性，避免铁离子发生水解反 应生成氢氧化铁。(4)步骤⑤是要从溶液中得到硫酸铁铵晶体，故实验操作有加热浓缩、冷 却结晶、过滤(洗涤)。(5)失重 5.6%是质量分数，设结晶水合物的化学式为 NH4Fe(SO4)2·xH2O， 由题意知 1.5 × 18 266＋18x ＝ 5.6 100，解得 x＝12。 答案：(1)碱煮水洗　 (2)加快反应　热水浴　C　 (3)将 Fe2＋全部氧化为 Fe3＋；不引入杂质　防止 Fe3＋水解 (4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)　 (5)NH4Fe(SO4)2·12H2O 一、单项选择题 1．(2020·淮北模拟)《天工开物》记载：“黄矾所出又奇甚，乃即炼皂矾炉侧土墙，刮 取 下 来 。 染 家 用 之 ， 金 色 淡 者 涂 炙 ， 立 成 紫 赤 也 。 ”[ 皂 矾 FeSO4 · 7H2O ； 黄 矾 Fe2(SO4)3·10H2O；赤矾 Fe2O3]下列有关说法正确的是(　　) A．皂矾可用于碱性花木土壤补铁 B．皂矾变为黄矾是受热脱水过程 C．黄矾受热分解可以获得赤矾 D．矾是含结晶水的硫酸盐矿石 解析：选 C。FeSO4 溶液呈酸性，不能用于碱性花木土壤补铁，故 A 错误；FeSO4·7H2O 变为 Fe2(SO4)3·10H2O 是氧化过程，故 B 错误；Fe2(SO4)3·10H2O 受热分解可以生成 Fe2O3、SO3、H2O，故 C 正确；赤矾 Fe2O3 不是硫酸盐，故 D 错误。 2．坦克、导弹的制造材料主要是金属合金，钢铁便是其中十分重要的一种。下列关于 铁的说法中正确的是(　　) A．铁元素属于过渡元素，其原子序数为 26 B．单质铁与浓硫酸在常温下不反应 C．铁单质只具有还原性，其阳离子只具有氧化性 D．与相同浓度的盐酸反应生成氢气的速率，纯铁反应速率比生铁快 解析：选 A。铁是 26 号元素，属于第Ⅷ族元素，为过渡元素，故 A 正确；常温下，铁 和浓硫酸反应生成一层致密的氧化物薄膜而阻止进一步反应，但并不是铁和浓硫酸不反应， 故 B 错误；亚铁离子既有还原性，又有氧化性，故 C 错误；纯铁和稀盐酸不能构成原电池， 生铁中铁、碳与盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故 D 错 误。 3．下列物质不能通过化合反应直接制得的是(　　) A．FeCl2　 B．NaHSO3 C．Cu(OH)2 D．Fe(OH)3 解析：选 C。C 项，氧化铜和水不能反应。D 项，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 4．(2020·沧州高三模拟)铁片投入下列溶液后，铁片质量减少，但无气体产生的是(　　) A．冷浓 HNO3 B．Cu(NO3)2 溶液 C．稀硫酸 D．Fe(NO3)3 溶液 解析：选 D。Fe 在冷浓硝酸中钝化，铁片质量增加；Fe 和 Cu(NO3)2 反应，在 Fe 片上 附有 Cu，铁片质量增加；Fe 和稀 H2SO4 反应有 H2 产生；Fe 与 Fe(NO3)3 反应无气体放出， 生成 Fe(NO3)2，铁片质量减少。 5．下列各组物质中，X 是主体物质，Y 是少量杂质，Z 是为除去杂质所要加入的试剂， 其中所加试剂正确的一组是(　　) 选项 A B C D X FeCl2 溶液 FeCl3 溶液 Fe FeSO4 溶液 Y FeCl3 CuCl2 Al Fe2(SO4)3 Z Cl2 Fe NaOH 溶液 Cu 解析：选 C。Cl2 与 FeCl2 反应，A 错误；Fe 与 FeCl3、CuCl2 均反应，B 错误；D 项有 新的杂质 CuSO4 生成，D 错误。 6．(2020·徐州模拟)已知 CuO 经高温灼烧生成 Cu2O，Cu2O 与 H＋发生反应：Cu2O＋2H ＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。将经高温灼烧后的 CuO 样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有 关说法中正确的是(　　) A．如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成了 Cu2O B．溶液中最终可能有紫红色固体出现 C．该实验的结果无法说明 CuO 分解的程度 D．如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明 CuO 没有分解 解析：选 C。解答此题的关键是明确稀硝酸具有酸性和强氧化性，能溶解 CuO、Cu2O 和单质 Cu，因而该实验的结果无法说明 CuO 分解的程度。 7．(2020·河北三市联考)化学美无处不在，如图是物质间发生化学反应的颜色变化，其 中物质 a、b、c、d 对应的物质正确的是(　　) 选项 物质 a 物质 b 物质 c 物质 d A Cu2(OH)2CO3 Ba(OH)2 Fe(OH)3 酚酞试液 B CuO AgNO3 Fe2O3 紫色石蕊试液 C Cu2O BaCl2 Fe2O3 和 Cu 酚酞试液 D Cu(OH)2 Ba(NO3)2 Fe(OH)2 紫色石蕊试液 解析：选 D。稀硫酸与 Fe(OH)3、Fe2O3 反应得到的 Fe2(SO4)3 溶液，呈棕黄色，稀硫酸 遇酚酞试液显无色，A、B、C 项均错误；稀硫酸与 Cu(OH)2 反应得到的 CuSO4 溶液呈蓝色， 稀硫酸与 Ba(NO3)2 反应得到的 BaSO4 是白色沉淀，稀硫酸与 Fe(OH)2 反应得到的 FeSO4 溶 液呈浅绿色，稀硫酸遇紫色石蕊试液变红，D 项正确。 8.在 Fe(NO3)3 和 Cu(NO3)2 的混合液中逐渐加入铁粉，溶液中 Fe2 ＋的物质的量浓度和加入铁粉的物质的量之间关系如图所示，则原混 合溶液中 Fe(NO3)3 与 Cu(NO3)2 的物质的量浓度之比为(　　) A．3∶1 B．1∶2 C．2∶1 D．1∶1 解析：选 C。由离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，结合图像 可知，c(Fe2＋)的大小范围在 0～3 mol·L－1 变化快，3 mol·L－1 是拐点，此前发生 2Fe3＋＋ Fe===3Fe2＋，在 3～4 mol·L－1 范围内变化时发生 Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，两阶段消耗 Fe 的 量相同。由化学方程式 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可得，n(Fe3＋)＝2n(Fe)，由化学方程式 Fe＋Cu2＋ ===Fe2＋＋Cu 可得，n(Cu2＋)＝n(Fe)，故原溶液中 c(Fe3＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1。 二、不定项选择题 9．将 1.12 g 铁粉加入 25 mL 2 mol·L－1 氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是(　　) A．铁有剩余，溶液呈浅绿色，Cl－浓度基本不变 B．向溶液中滴入无色 KSCN 溶液，显血红色 C．Fe2＋和 Fe3＋的物质的量之比为 5∶1 D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为 2∶5 解析：选 B。n(Fe)＝ 1.12 g 56 g·mol－1＝0.02 mol，n(Fe 3＋ )＝0.025 L×2 mol·L －1 ＝0.05 mol，由反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋可知 Fe3＋过量，加入 KSCN 显血红色，溶液中 n(Fe2＋)＝ 3n(Fe)＝0.06 mol，溶液中剩余 n(Fe3＋)＝0.05 mol－2n(Fe)＝0.01 mol，即 Fe2＋和 Fe3＋的物质 的量之比为 6∶1；氧化产物与还原产物的物质的量之比为 1∶2。 10．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列 实验事实的解释正确的是(　　) 选项 操作与现象 解释 A 向淀粉­KI 溶液中加入 FeCl3 溶液，溶液 变蓝 Fe3＋能与淀粉发生显色反应 B 把生铁置于潮湿的空气中，铁表面有一层 红棕色的斑点 铁在潮湿的空气中易生成 Fe(OH)3 C 向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生 说明 Fe 置换出硝酸中的氢，生成了氢气 D 新制 Fe(OH)2 露置于空气中一段时间，白 色物质变成了红褐色 说明 Fe(OH)2 易被 O2 氧化成 Fe(OH)3 解析：选 D。A 项中 Fe3＋将 I－氧化为 I2，淀粉遇碘变蓝；B 项中红棕色斑点是 Fe2O3； C 项中铁与稀硝酸反应产生的气体为 NO。 11．A、B、C 三种物质中均含有同一种元素 M，它们之间有如图所示的转化关系。A 为一种金属单质，其产量直接关系国民经济命脉。反应①②③均为化合反应，反应④为置换 反应。下列有关说法不正确的是(　　) A．反应①中所加试剂可能是氯气 B．反应③中需要加具有还原性的试剂 C．A 与稀硝酸反应一定能实现元素 M 在反应①中发生的价态变化 D．元素 M 在反应②中发生的价态变化也能通过加碘化钾溶液实现 解析：选 BC。根据转化关系可确定 A 为变价金属，应为 Fe，反应①加入氯气能实现， B 为 FeCl3，C 为 FeCl2，A 项正确；反应③是铁元素由＋2 价升高到＋3 价，需要加具有氧 化性的试剂，B 项错误；过量的铁与稀硝酸反应时，生成硝酸亚铁，不能实现 Fe→Fe3＋的 价态变化，C 项不正确；Fe3＋能将 I－氧化成 I2，自身被还原成 Fe2＋，D 项正确。 三、非选择题 12．根据下列转化关系，回答有关问题。 (1)浅绿色溶液 D 主要成分的化学式为________，试剂 1 是________。 (2)下列物质不能作为试剂 2 的是________(填序号)。 a．Cl2 B．新制氯水 c．浓硫酸 D．S e．硝酸 (3)固体 A 溶于稀盐酸的化学方程式为_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)溶液 C 到溶液 F 红色加深的原因是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)某同学在实验时向 E 中加入了过量的一种固体物质，发现棕黄色褪去，现对褪色原 因进行探究。提出你的假设：____________________；为了对你所提出的假设进行验证，你 设计的实验方案是___________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：从框图可知，Fe 和稀盐酸反应生成 FeCl2 溶液，为浅绿色，即 D 的主要成分为 FeCl2，加入试剂 2 后变为棕黄色溶液，联想最终变成深红色溶液 F(硫氰化铁溶液)，可以推 断溶液 E 的主要成分为 Fe3＋。Fe 与 H2O(g)反应生成固体 Fe3O4，Fe3O4 与盐酸反应的化学方 程式为 Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，所以溶液 B 为 FeCl3 和 FeCl2 的混合溶液， 加入试剂 1(KSCN 溶液)后，Fe3＋变成 Fe(SCN)3，加入试剂 2(强氧化剂)，Fe2＋被氧化为 Fe3 ＋，并进一步转化为 Fe(SCN)3，所以溶液红色加深。 答案：(1)FeCl2　KSCN 溶液 (2)d　(3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O (4)溶液中的 Fe2＋被氧化剂氧化成 Fe3＋，使 Fe3＋浓度增大，从而生成更多的硫氰化铁使 红色加深 (5)加入还原剂将 Fe3＋还原　用胶头滴管取少量棕黄色褪去后的溶液于试管中，滴加少 量 KSCN 溶液，再加入几滴氯水。如果溶液开始不出现血红色，加氯水后出现血红色，则 说明假设正确；若溶液不变血红色，则假设不正确 13．(2018·高考海南卷)铜是人类发现最早并广泛使用的一种金属。回答下列问题： (1) 实 验 室 使 用 稀 硫 酸 和 H2O2 溶 解 铜 片 ， 该 反 应 的 化 学 方 程 式 为 ________________________________________________________________________。 (2)电子工业使用 FeCl 3 溶液刻蚀印刷电路板铜箔，写出该过程的离子方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 配 制 的 FeCl3 溶 液 应 保 持 ________( 填 “ 酸 性 ”“ 碱 性 ” 或 “ 中 性 ”) ， 原 因 是 ________________________________________________________________________。 (3)溶液中 Cu2＋的浓度可采用碘量法测得： ①2Cu2＋＋5I－===2CuI↓＋I－3 ②I－3 ＋2S2O2－3 ===S4O2－6 ＋3I－ 反应①中的氧化剂为____________。现取 20.00 mL 含有 Cu2＋的溶液，加入足量的 KI 充分反应后，用 0.100 0 mol·L－1 的 Na2S2O3 标准溶液滴定至终点，消耗 Na2S2O3 溶液 25.00 mL，此溶液中 Cu2＋的浓度为________mol·L－1。 答案：(1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O (2)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋　酸性　防止 Fe3＋水解生成 Fe(OH)3 (3)Cu2＋　0.125 0 14．Fe3O4 是重要的化学试剂，铁粉在氧气中燃烧是制取它最为常见和快捷的方法。图 1 是制取四氧化三铁的系列装置，A 装置用于制取二氧化碳气体，并要求气流稳定，流速可 控。 请回答下列问题： (1)图 2 中仪器 a 的名称是________。 (2)根据题目要求，在图 2 中最好选择________(填序号)作为 A 装置。 (3)对图 2 中装置①进行气密性检查的方法是___________________________________ ____________________，向分液漏斗中加足量水，过一会，水不再下滴，说明装置①的 气密性良好。 (4)在 B 装置中发生的主要反应的化学方程式是______________________________ ____________________________。 (5)当产生的气体与事先预热的铁粉接触时，在硬质玻璃管中将观察到的明显现象是 ________________________________________________________________________。 (6)反应一段时间后，若将硬质玻璃管中的固体粉末用盐酸溶解，取少许溶液于试管中， 加 入 淀 粉 ­KI 溶 液 ， 没 有 蓝 色 出 现 ， 推 测 固 体 粉 末 中 除 Fe3O4 外 ， 一 定 有 ________________________________________________________________________。 (7)若铁粉被完全消耗，某同学为确定生成物中有＋2 价铁，取少量生成物于试管中，加 入适量的稀硫酸溶解。 ①写出溶解过程发生反应的离子方程式：_______________________________ ________________________________________________________________________。 ② 写 出 确 定 ＋ 2 价 铁 所 用 试 剂 名 称 、 操 作 步 骤 、 实 验 现 象 和 结 论 ： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)图 2 中仪器 a 为长颈漏斗。(2)图 2 中三个装置只有③可以达到气流稳定、流 速可控的目的。(3)检查装置①的气密性时需用止水夹夹住橡胶管，确保装置中密封住一定 体积的气体。(4)B 装置中 Na2O2 与 CO2 反应生成 Na2CO3 和 O2。(5)在硬质玻璃管中铁粉与 O2 剧烈反应，并有火星产生。(6)加入淀粉­KI 溶液没有出现蓝色，说明溶液中没有 Fe3＋，即 生成物中除了有 Fe3O4 外，还有铁粉剩余，Fe3O4 溶于盐酸生成的 Fe3＋被 Fe 还原为 Fe2＋。 (7)①Fe3O4 溶于稀硫酸生成 Fe3＋和 Fe2＋，其离子方程式为 Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋ 4H2O。②检验溶液中含有 Fe2＋，可用 K3[Fe(CN)6]溶液或酸性高锰酸钾溶液。 答案：(1)长颈漏斗　(2)③　(3)用止水夹夹紧橡胶管 (4)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2 (5)铁粉剧烈燃烧，火星四射　(6)铁粉　(7)①Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O　② 用小试管取少量溶液，向其中逐滴加入 K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀，说明有＋2 价 铁存在(或用小试管取少量酸性高锰酸钾溶液，滴入几滴题述溶液，若紫红色变浅，说明有 ＋2 价铁存在)