高考化學(xué)專題二第3講鐵銅的獲取及應(yīng)用學(xué)案

第3講鐵、銅的獲取及應(yīng)用【2020·備考】最新考綱：1.理解并能應(yīng)用常見金屬的活動(dòng)順序。2.了解Fe、Cu及其重要化合物的主要性質(zhì)和重要應(yīng)用。3.了解金屬材料在生產(chǎn)和生活中的重要應(yīng)用。4.認(rèn)識(shí)化學(xué)在金屬礦物等自然資源綜合利用和實(shí)現(xiàn)物質(zhì)間轉(zhuǎn)化等方面的實(shí)際應(yīng)用。新課標(biāo)要求：結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究，了解鐵及其重要化合物的主要性質(zhì)，了解這些物質(zhì)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。能從物質(zhì)類別、元素價(jià)態(tài)的角度，依據(jù)復(fù)分解反應(yīng)和氧化還原原理，預(yù)測(cè)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和變化，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行初步驗(yàn)證，并能分析、解釋有關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。能利用典型代表物的性質(zhì)和反應(yīng)，設(shè)計(jì)常見物質(zhì)制備、分離、提純、檢驗(yàn)等簡(jiǎn)單任務(wù)的方案。能從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)變化的視角說明物質(zhì)的轉(zhuǎn)化途徑。最新考情：鐵及其化合物涉及Fe、鐵的氧化物、氫氧化物、鐵鹽、亞鐵鹽等，一是在選擇題中考查鐵及其化合物的性質(zhì)和轉(zhuǎn)化，二是考查Fe2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)，三是考查工業(yè)上鐵及其化合物的工藝流程，如2018年第16題。考點(diǎn)一鐵及其重要化合物的性質(zhì)[知識(shí)梳理](1)物理性質(zhì)顏色、狀態(tài)導(dǎo)電、導(dǎo)熱性、延展性特性地殼含量銀白色固體良好被磁鐵吸引占第四位(2)化學(xué)性質(zhì)鐵單質(zhì)性質(zhì)活潑，有較強(qiáng)的還原性，主要化合價(jià)為＋2價(jià)和＋3價(jià)。①與非金屬單質(zhì)反應(yīng)：Fe與S反應(yīng)：Fe＋SFeS。②與酸的反應(yīng)：a.與非氧化性酸反應(yīng)的離子方程式：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。b.與氧化性酸反應(yīng)：遇冷的濃硫酸或濃硝酸鈍化，與稀硝酸或在加熱條件下與濃硫酸、濃硝酸反應(yīng)，但無H2產(chǎn)生。③與某些鹽溶液的反應(yīng)：4溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。3溶液反應(yīng)的離子方程式：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋。名師助學(xué)：①鐵分別與氯氣和鹽酸反應(yīng)所得的產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài)不同，F(xiàn)e與Cl2反應(yīng)生成FeCl3，而Fe與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2。②鐵在潮濕的空氣中生成的鐵銹的主要成分是Fe2O3，而鐵在純氧中燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4。③鐵與硫蒸氣反應(yīng)生成的是FeS而不是Fe2S3；鐵與碘蒸氣反應(yīng)生成的是FeI2而不是FeI3。(1)原料：鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石。(2)設(shè)備：煉鐵高爐。(3)主要反應(yīng)①還原劑的生成：C＋O2CO2，CO2＋C2CO；②鐵的還原：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2；③造渣反應(yīng)：CaCO3CaO＋CO2↑，CaO＋SiO2CaSiO3。(1)鐵的氧化物化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗名鐵紅磁性氧化鐵顏色狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體(有磁性)溶解性難溶于水難溶于水難溶于水鐵的化合價(jià)＋2＋3＋2、＋3與H＋反應(yīng)的離子方程式FeO＋2H＋=Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋=Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O(2)鐵的氫氧化物化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3色態(tài)白色固體紅褐色固體與鹽酸反應(yīng)Fe(OH)2＋2H＋=Fe2＋＋2H2OFe(OH)3＋3H＋=Fe3＋＋3H2O受熱分解2Fe(OH)3eq\o(=,\s\up7(△))Fe2O3＋3H2O制法可溶性亞鐵鹽與堿反應(yīng)：Fe2＋＋2OH－=Fe(OH)2↓可溶性鐵鹽與堿反應(yīng)：Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓二者的關(guān)系空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，化學(xué)方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3名師助學(xué)：①FeO和Fe3O4與足量HNO3反應(yīng)時(shí)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e2＋被HNO3氧化生成Fe3＋。②Fe2O3和Fe3O4與足量HI反應(yīng)時(shí)，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e3＋被I－還原生成Fe2＋。[題組診斷]鐵及其化合物的性質(zhì)1.下列敘述正確的是()3、稀H2SO4反應(yīng)均有氣泡產(chǎn)生，說明Fe與兩種酸均發(fā)生置換反應(yīng)2中燃燒只生成FeCl32O3等物質(zhì)的量混合物溶于稀鹽酸時(shí)無氣體放出2O3eq\o(→,\s\up7(HCl（aq）))FeCl3(aq)eq\o(→,\s\up7(△))無水FeCl3，在給定的條件下能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化解析HNO3具有強(qiáng)氧化性，與Fe反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為NO，F(xiàn)e與稀HNO3反應(yīng)不是置換反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵與Cl2反應(yīng)無論量的多少產(chǎn)物都是FeCl3，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)中Fe2O3溶解產(chǎn)生Fe3＋恰好將鐵單質(zhì)氧化，因而不能置換出H2，C項(xiàng)正確；FeCl3溶液加熱時(shí)易水解，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案BC3中慢慢加入鐵粉，得到的Fe2＋的物質(zhì)的量(縱坐標(biāo))與所加鐵粉的物質(zhì)的量(橫坐標(biāo))的關(guān)系如圖所示。請(qǐng)將正確答案的序號(hào)填在相應(yīng)的橫線上。①Fe3＋②Fe2＋③Fe、Fe2＋④Fe2＋、Fe3＋(1)AB段鐵元素以________形式存在。(2)BC段鐵元素以________形式存在。(3)CD段鐵元素以________形式存在。解析向稀HNO3中加入鐵粉，開始時(shí)稀HNO3過量應(yīng)生成Fe3＋，隨加入鐵粉量的增加，HNO3反應(yīng)完全后，發(fā)生反應(yīng)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋，最后全部轉(zhuǎn)化為Fe2＋。答案(1)①(2)④(3)③3溶液蝕刻銅箔制造電路板的工藝中，廢液處理和資源回收的過程簡(jiǎn)述如下：Ⅰ：向廢液中投入過量鐵屑，充分反應(yīng)后分離出固體和濾液；Ⅱ：向?yàn)V液中加入一定量石灰水，調(diào)節(jié)溶液pH，同時(shí)鼓入足量的空氣。已知：Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38回答下列問題：(1)FeCl3蝕刻銅箔反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)過程Ⅰ加入鐵屑的主要作用是________，分離得到固體的主要成分是________________，從固體中分離出銅需采用的方法是_____________________________________________________________________。(3)過程Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)過程Ⅱ中調(diào)節(jié)溶液的pH為5，金屬離子濃度為___________________________________________________________________________________________________________________________________________(列式計(jì)算)。解析(1)FeCl3能將銅氧化成Cu2＋，本身被還原為Fe2＋。(2)先用過量鐵置換出銅，固體為鐵與銅的混合物，再分離銅應(yīng)加入鹽酸；(3)過程Ⅱ是亞鐵離子生成Fe(OH)2，鼓入空氣轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3；(4)Ksp＝c(Fe3＋)·c3(OH－)，c(OH－)＝Kw/c(H＋)，可求c(Fe3＋)。答案(1)2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋(2)回收銅Cu和Fe加鹽酸反應(yīng)后過濾(3)FeCl2＋Ca(OH)2=Fe(OH)2↓＋CaCl2、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3(4)c(Fe3＋)＝4.0×10－38÷(10－9)3mol·L－1＝4.0×10－11mol/L【總結(jié)歸納】(1)當(dāng)HNO3過量時(shí)：反應(yīng)原理：Fe＋4HNO3(稀)=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，鐵元素的存在形式為Fe3＋，鐵元素的價(jià)態(tài)為＋3價(jià)。(2)當(dāng)Fe過量時(shí)：鐵被硝酸氧化為Fe3＋，然后Fe3＋被剩余的鐵還原為Fe2＋，也就是說最終得到亞鐵鹽，總方程式：3Fe＋8HNO3(稀)=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。(3)當(dāng)eq\f(1,4)＜eq\f(n（Fe）,n（HNO3）)＜eq\f(3,8)時(shí)：鐵元素的存在形式為Fe2＋和Fe3＋，鐵元素的價(jià)態(tài)為＋2、＋3價(jià)。(4)用數(shù)軸法表示，鐵與硝酸的用量比與反應(yīng)產(chǎn)物的關(guān)系：2.鐵與硫酸、硝酸的混酸反應(yīng)順序總結(jié)足量鐵與稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反應(yīng)，則可利用離子反應(yīng)分析，依次發(fā)生反應(yīng)：Fe＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，該反應(yīng)不再發(fā)生)。有關(guān)鐵及其化合物的實(shí)驗(yàn)探究4.某同學(xué)欲探究鐵及其化合物的性質(zhì)，下列實(shí)驗(yàn)方案可行的是()A.將鐵粉加入熱的濃硫酸中：探究鐵的活潑性3溶液中：制備Fe(OH)3膠體4溶液：制備FeSO4·6H2O晶體3溶液中：驗(yàn)證Fe3＋的氧化性強(qiáng)于Cu2＋解析由于濃硫酸具有強(qiáng)氧化性，鐵與其反應(yīng)生成Fe2(SO4)3和SO2，無法說明鐵的活潑性，故A方案不可行；將NaOH加入FeCl3溶液中，得到Fe(OH)3沉淀，無法得到Fe(OH)3膠體，B項(xiàng)方案不可行；在蒸發(fā)皿中加熱蒸干FeSO4溶液，一方面氧氣可將FeSO4氧化，另一方面會(huì)得到不含結(jié)晶水的化合物，故C項(xiàng)方案不可行；將銅粉加入FeCl3溶液中，發(fā)生反應(yīng)：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，該反應(yīng)說明Fe3＋的氧化性強(qiáng)于Cu2＋，故D項(xiàng)方案可行。答案D5.下列各圖示中，不能較長(zhǎng)時(shí)間觀察到Fe(OH)2白色沉淀的是()解析因?yàn)镕e(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即發(fā)生4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。因此要較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的氧氣或空氣。A、B原理相同，都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡，并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中；C的原理為鐵作陽(yáng)極產(chǎn)生Fe2＋，與電解水產(chǎn)生的OH－結(jié)合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保護(hù)，能防止空氣進(jìn)入；D由于帶入空氣中的氧氣，能迅速將Fe(OH)2氧化，因而不能較長(zhǎng)時(shí)間看到白色沉淀。答案D【總結(jié)歸納】防止Fe(OH)2氧化的方法(1)將配制溶液的蒸餾水煮沸，驅(qū)除溶液中的氧氣。(2)將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入試管的亞鐵鹽溶液底部，并慢慢擠出NaOH溶液。(3)在亞鐵鹽溶液上面充入保護(hù)氣，如H2、N2、稀有氣體等。(4)在亞鐵鹽溶液上面加保護(hù)層，如苯、植物油等。(5)用Fe作陽(yáng)極，石墨作陰極，電解NaCl溶液，利用新產(chǎn)生的Fe2＋與OH－反應(yīng)制取?？键c(diǎn)二Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)及檢驗(yàn)[知識(shí)梳理]1.亞鐵鹽(1)Fe2＋的氧化性和還原性含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，F(xiàn)e2＋處于鐵的中間價(jià)態(tài)，既有氧化性，又有還原性，其中以還原性為主，如：遇Br2、Cl2、H2O2、NOeq\o\al(－,3)(H＋)等均表現(xiàn)為還原性。Fe2＋的酸性溶液與H2O2反應(yīng)的離子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。(2)可水解Fe(OH)2是弱堿，含F(xiàn)e2＋的鹽(如硫酸亞鐵)溶液呈酸性。配制硫酸亞鐵溶液時(shí)常加少量硫酸抑制Fe2＋的水解，加少量鐵屑防止Fe2＋被氧化。(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黃色，F(xiàn)e3＋處于鐵的高價(jià)態(tài)，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表現(xiàn)為氧化性。①Fe3＋與S2－、I－、HS－、SOeq\o\al(2－,3)等具有較強(qiáng)還原性離子不能大量共存。②Fe3＋可腐蝕印刷電路板上的銅箔，反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋Cu=Cu2＋＋2Fe2＋。(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的堿，且溶度積很小，因而Fe3＋極易水解，只能存在于酸性較強(qiáng)的溶液中。①利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)室可用FeCl3滴入沸水中制取氫氧化鐵膠體，反應(yīng)的化學(xué)方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(膠體)＋3HCl。②利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，工業(yè)上常用調(diào)節(jié)pH方法除去溶液中的鐵離子。③利用Fe3＋易水解的性質(zhì)，實(shí)驗(yàn)室配制氯化鐵溶液，通常將氯化鐵固體先溶于較濃的鹽酸中，然后再稀釋至所需濃度。④Fe3＋與HCOeq\o\al(－,3)、AlOeq\o\al(－,2)、COeq\o\al(2－,3)、ClO－等水解呈堿性的離子不能大量共存。2＋、Fe3＋的檢驗(yàn)方法eq\a\vs4\al(溶,液)eq\f(加KSCN,溶液)eq\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(→無明顯現(xiàn)象\o(→,\s\up7(加氯水),\s\do5())溶液變紅色說明含有Fe2＋,→溶液變紅色說明含有Fe3＋))(2)用NaOH溶液eq\a\vs4\al(溶,液)eq\f(加NaOH溶液,)eq\b\lc\|(\a\vs4\al\co1(→白色沉淀→灰綠色→紅褐色說明含有Fe2＋,→紅褐色沉淀說明含有Fe3＋))(3)含F(xiàn)e2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的檢驗(yàn)eq\x(混合溶液)eq\o(→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液變紅色，說明含有Fe3＋eq\x(混合溶液)eq\f(滴加酸性,KMnO4)KMnO4溶液紫紅色褪去，說明含有Fe2＋(4)Fe2＋的特征檢驗(yàn)方法溶液eq\o(→,\s\up7(K3[Fe（CN）6]溶液))產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，說明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－=Fe3[Fe(CN)6]2↓2＋、Fe3＋的除雜問題主要成分雜質(zhì)除雜方法FeCl3(aq)FeCl2(aq)加入氯水或H2O2FeCl2(aq)FeCl3(aq)加過量鐵粉后過濾FeCl2(aq)CuCl2(aq)加過量鐵粉后過濾[題組診斷]Fe2＋、Fe3＋的性質(zhì)與轉(zhuǎn)化1.下列試劑中，不能使Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋的是()①氯氣；②NaCl溶液；③酸性KMnO4溶液；④稀硝酸；⑤鹽酸；⑥NaNO3溶液A.①②③ B.①③④C.②④⑤ D.②⑤⑥解析Cl2、酸性KMnO4、稀HNO3都有強(qiáng)氧化性，能將Fe2＋氧化成Fe3＋，而NaCl溶液、鹽酸、NaNO3溶液不能將Fe2＋氧化成Fe3＋。答案D3＋、Fe2＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)的稀溶液中加入足量Na2O2固體，充分作用后，再加入過量稀鹽酸，完全反應(yīng)，則離子數(shù)目沒有變化的是()3＋、Al3＋3＋2＋、NHeq\o\al(＋,4)3＋解析2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑，F(xiàn)e2＋轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3＋，F(xiàn)e3＋轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)3沉淀析出，Al3＋轉(zhuǎn)變?yōu)锳lOeq\o\al(－,2)，NHeq\o\al(＋,4)轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3氣體，NHeq\o\al(＋,4)減少。沒有過濾，再加入過量稀鹽酸，F(xiàn)e(OH)3沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3＋，所以Fe2＋減少，F(xiàn)e3＋增多，AlOeq\o\al(－,2)再轉(zhuǎn)變?yōu)锳l3＋，幾乎不變。答案B3.將金屬銅、鐵置于氯化鐵溶液中充分反應(yīng)，下列對(duì)反應(yīng)情況設(shè)想的評(píng)價(jià)正確的是()選項(xiàng)反應(yīng)情況設(shè)想評(píng)價(jià)A當(dāng)鐵、銅均不剩余時(shí)，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，一定無Fe3＋正確，F(xiàn)e3＋和Fe、Cu均可反應(yīng)B當(dāng)鐵、銅均有剩余時(shí)，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋，無Fe3＋正確，F(xiàn)e和Cu與Fe3＋都反應(yīng)，故有Fe2＋和Cu2＋，無Fe3＋C當(dāng)銅有剩余，鐵無剩余時(shí)，溶液中一定只有Fe2＋，無Cu2＋正確，Cu有剩余，故無Cu2＋D當(dāng)鐵有剩余，銅無剩余時(shí)，溶液中一定有Fe2＋、Cu2＋不正確，不可能有Fe剩余而無Cu剩余，因?yàn)镕e比Cu優(yōu)先與Fe3＋反應(yīng)解析當(dāng)鐵、銅均不剩余時(shí)溶液中可能有Fe3＋存在，A項(xiàng)錯(cuò)誤；當(dāng)鐵過量時(shí)，銅不與Fe3＋反應(yīng)，無Cu2＋生成，此時(shí)溶液中不存在Cu2＋和Fe3＋，B項(xiàng)錯(cuò)誤；銅有剩余則溶液中一定無Fe3＋，可能有Cu2＋，C項(xiàng)錯(cuò)誤；鐵比銅活潑，不可能鐵剩余而銅無剩余，D項(xiàng)正確。答案D【歸納總結(jié)】“鐵三角”轉(zhuǎn)化上述轉(zhuǎn)化關(guān)系中標(biāo)號(hào)反應(yīng)的離子方程式：①2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋；②2Fe3＋＋H2S=2Fe2＋＋S↓＋2H＋；③2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O；④3Fe2＋＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。Fe2＋和Fe3＋的檢驗(yàn)4.下列有關(guān)物質(zhì)檢驗(yàn)方法不合理的是()A.向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯血紅色，該溶液中一定含有Fe2＋4溶液檢驗(yàn)FeCl3溶液中是否含有FeCl2體是否已氧化變質(zhì)，可將綠礬晶體溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再觀察溶液是否變紅色D.向某溶液中加入NaOH溶液產(chǎn)生紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3＋解析B項(xiàng)中的Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色。答案B3＋、Fe2＋性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的說法錯(cuò)誤的是()置可以制備沉淀Fe(OH)23溶液時(shí)，先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中，再加水稀釋到所需要的濃度C.FeCl3溶液中滴加KSCN溶液會(huì)生成紅色沉淀2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2＋被氧化解析A項(xiàng)，打開止水夾，左邊錐形瓶中發(fā)生反應(yīng)：Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑，H2排出反應(yīng)體系內(nèi)的空氣，使體系保持H2氛圍，關(guān)閉止水夾，生成的FeSO4被壓到右邊錐形瓶中生成Fe(OH)2沉淀，正確；C項(xiàng)，生成配合物血紅色Fe(SCN)3，不是沉淀，錯(cuò)誤。答案C2＋、Fe3＋的性質(zhì)?；卮鹣铝袉栴}：(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑，其目的是_____________________________________________________________________。(2)甲組同學(xué)取2mLFeCl2溶液，加入幾滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明Cl2可將Fe2＋氧化。FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________________________。(3)乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn)，該組同學(xué)在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油，再于液面下依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液變紅，煤油的作用是________________________________________________________________________________________________________________________。(4)丙組同學(xué)取10mL0.1mol·L－1KI溶液，加入6mL0.1mol·L－1FeCl3溶液混合。分別取2mL此溶液于3支試管中進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①第一支試管中加入1mLCCl4充分振蕩、靜置，CCl4層顯紫色；②第二支試管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成藍(lán)色沉淀；③第三支試管中加入1滴KSCN溶液，溶液變紅。實(shí)驗(yàn)②檢驗(yàn)的離子是________(填離子符號(hào))；實(shí)驗(yàn)①和③說明：在I－過量的情況下，溶液中仍含有________(填離子符號(hào))，由此可以證明該氧化還原反應(yīng)為_____________________________________________________________________。(5)丁組同學(xué)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液，溶液變成棕黃色，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為________；一段時(shí)間后，溶液中有氣泡出現(xiàn)，并放熱，隨后有紅褐色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是_____________________________________________________________________；生成沉淀的原因是___________________________________________________(用平衡移動(dòng)原理解釋)。解析(1)Fe2＋具有很強(qiáng)的還原性，易被空氣中的O2氧化為Fe3＋，在FeCl2溶液中加入少量鐵屑，可防止Fe2＋被氧化。(2)Fe2＋被氧化為Fe3＋，Cl2被還原為Cl－，反應(yīng)的離子方程式為2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－。(3)O2難溶于煤油，加入煤油能隔絕空氣，排除O2對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。(4)KI溶液與FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式為2I－＋2Fe3＋=I2＋2Fe2＋。K3[Fe(CN)6]是檢驗(yàn)Fe2＋的試劑。實(shí)驗(yàn)③溶液變紅，說明溶液中仍存在Fe3＋，由此可說明該氧化還原反應(yīng)為可逆反應(yīng)。(5)酸化的FeCl2溶液與H2O2反應(yīng)，F(xiàn)e2＋被氧化為Fe3＋，H2O2被還原為H2O，反應(yīng)的離子方程式為H2O2＋2Fe2＋＋2H＋=2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋對(duì)H2O2的分解起催化作用，當(dāng)反應(yīng)一段時(shí)間后，會(huì)發(fā)生反應(yīng)：2H2O2eq\o(=,\s\up7(Fe3＋))2H2O＋O2↑，故溶液中產(chǎn)生氣泡。由于H2O2分解反應(yīng)放熱，促使Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋平衡右移，最終出現(xiàn)Fe(OH)3紅褐色沉淀。答案(1)防止Fe2＋被氧化(2)2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl－(3)隔絕空氣(排除氧氣對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響)(4)Fe2＋Fe3＋可逆反應(yīng)(5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋=2Fe3＋＋2H2OFe3＋催化H2O2分解產(chǎn)生O2H2O2分解反應(yīng)放熱，促進(jìn)Fe3＋的水解平衡正向移動(dòng)考點(diǎn)三銅及其化合物[知識(shí)梳理](1)物理性質(zhì)：銅是紫紅色金屬，具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和延展性。(2)化學(xué)性質(zhì)寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式：①2Cu＋O2＋CO2＋H2O=Cu2(OH)2CO3②2Cu＋SCu2S③Cu＋eq\b\lc\[(\a\vs4\al\co1(H2SO4（濃）：Cu＋2H2SO4（濃）\o(=,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑,＋2H2O,HNO3（?。?Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=3Cu2＋＋2NO↑,＋4H2O,HNO3（濃）：Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑,＋2H2O))④Cu＋eq\b\lc\[(\a\vs4\al\co1(Ag＋：Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋,Fe3＋：Cu＋2Fe3＋=2Fe2＋＋Cu2＋))名稱氧化銅氧化亞銅顏色黑色磚紅色與酸反應(yīng)(H＋)CuO＋2H＋=Cu2＋＋H2OCu2O＋2H＋=Cu2＋＋Cu＋H2O與H2反應(yīng)CuO＋H2eq\o(=,\s\up7(△))Cu＋H2OCu2O＋H2eq\o(=,\s\up7(△))2Cu＋H2O轉(zhuǎn)化關(guān)系4CuOeq\o(=,\s\up7(高溫))2Cu2O＋O2↑(1)物理性質(zhì)：藍(lán)色不溶于水的固體。(2)化學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用4.CuSO4·5H2OCuSO4·5H2O為藍(lán)色晶體，俗稱藍(lán)礬、膽礬。無水CuSO4為白色粉末，遇水變藍(lán)色(生成CuSO4·5H2O)，可作為水的檢驗(yàn)依據(jù)。提醒：①無水CuSO4只能作為水的檢驗(yàn)試劑，但不能作為水蒸氣的吸收試劑而用于除雜。②常見銅及其化合物的顏色物質(zhì)顏色物質(zhì)顏色Cu紫紅色CuSO4白色CuO黑色CuSO4·5H2O藍(lán)色Cu2O磚紅色Cu2(OH)2CO3綠色Cu2S黑色Cu(OH)2藍(lán)色[題組診斷]銅及其化合物的性質(zhì)1.判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”(1)CuO是黑色固體，與水反應(yīng)可生成Cu(OH)2(×)(2)Cu2O遇硝酸會(huì)被氧化成Cu2＋(√)(3)Cu2(OH)2CO3是銅銹的主要成分，在干燥的空氣中不易生成(√)(4)過量的銅與濃硝酸反應(yīng)一定沒有一氧化氮生成(×)(5)利用無水硫酸銅遇水變成藍(lán)色這一性質(zhì)，來檢驗(yàn)水的存在(√)(6)將鐵片置于CuSO4溶液中，鐵片上有紅色物質(zhì)析出，說明鐵比銅活潑(√)2.某同學(xué)通過系列實(shí)驗(yàn)，探究Cu及其化合物的性質(zhì)，下列操作正確且能達(dá)到目的的是()B.將Cu片放入過量濃硫酸中，一段時(shí)間后加水以觀察CuSO4溶液的顏色4溶液中加入NaOH溶液，過濾洗滌并收集沉淀，加熱以制取CuOD.設(shè)計(jì)Cu－Al－濃硝酸原電池，以證明金屬活動(dòng)性：Cu<Al解析銅粉和硫粉反應(yīng)生成Cu2S，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；Cu與濃硫酸的反應(yīng)需要加熱，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，故在Cu－Al－濃硝酸原電池中，Cu發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，不能證明金屬活動(dòng)性：Cu<Al，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案C銅的冶煉及含銅化合物3.工業(yè)上用黃銅礦冶煉銅并對(duì)爐渣進(jìn)行綜合利用的一種工藝流程如圖所示：(1)冶煉過程中得到的Cu2O和Cu的混合物稱為“泡銅”，Cu2O與金屬Al在高溫條件下混合反應(yīng)可得粗銅，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________。粗銅精煉時(shí)應(yīng)將粗銅連接在直流電源的________極，可在________極得到純度較高的精銅。(2)傳統(tǒng)煉銅的方法主要是火法煉銅，主要反應(yīng)如下所示：①2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO②2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2③2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑每生成1molCu，共消耗________molO2。反應(yīng)③中的氧化劑是________。(3)用煉銅產(chǎn)生的爐渣(含F(xiàn)e2O3、FeO、SiO2、Al2O3)可制備Fe2O3。根據(jù)流程回答下列問題：①加入適量NaClO溶液的目的是___________________________________________________________________________________________________________________________________________(用離子方程式表示)。②除去Al3＋發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是__________________________________________________________________________________________________________。③選用提供的試劑，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證爐渣中含有FeO。提供的試劑有：稀鹽酸、稀硫酸、KSCN溶液、高錳酸鉀溶液、NaOH溶液、碘水。所選試劑是________。實(shí)驗(yàn)方案：___________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析(1)Cu2O與Al發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Al2O3與Cu：3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu；粗銅精煉的目的是使粗銅溶解，精銅析出，所以粗銅作陽(yáng)極，精銅在陰極產(chǎn)生。(2)根據(jù)反應(yīng)①②③可知，利用火法煉銅，CuFeS2中的銅元素、鐵元素、硫元素最終分別轉(zhuǎn)化為Cu、FeO、SO2，由此可寫出總反應(yīng)化學(xué)方程式：2CuFeS2＋5O22Cu＋2FeO＋4SO2，則由總反應(yīng)化學(xué)方程式可以看出每生成1molCu，共消耗2.5molO2。反應(yīng)③的反應(yīng)物Cu2O、Cu2S中銅元素的化合價(jià)都降低，二者均為氧化劑。(3)①NaClO溶液具有氧化性，將Fe2＋氧化成Fe3＋：2Fe2＋＋ClO－＋2H＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O。②除去Al3＋發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O。③檢驗(yàn)FeO，需要將FeO溶解，再利用Fe2＋的還原性檢驗(yàn)Fe2＋，所選的試劑是稀硫酸、高錳酸鉀溶液，實(shí)驗(yàn)方案是取少量高錳酸鉀溶液于試管中，滴加用稀硫酸溶解爐渣得到的溶液，若高錳酸鉀溶液的紫色褪去，證明溶液中含有Fe2＋，從而證明爐渣中含有FeO。答案(1)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu正陰(2)2.5Cu2O、Cu2S(3)①2Fe2＋＋ClO－＋2H＋=2Fe3＋＋Cl－＋H2O②Al3＋＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O③稀硫酸、高錳酸鉀溶液取少量高錳酸鉀溶液于試管中，滴加用稀硫酸溶解爐渣得到的溶液，若高錳酸鉀溶液的紫色褪去，證明溶液中含有Fe2＋，從而證明爐渣中含有FeO4.(2017·南京學(xué)情調(diào)研)工業(yè)上由含銅廢料(含有Cu、CuS、CuSO4等)制備硝酸銅晶體的流程如下：(1)“焙燒”在600℃時(shí)進(jìn)行，寫出CuS轉(zhuǎn)化為CuO和SO2的化學(xué)方程式：_____________________________________________________________________。(2)“過濾”所得濾液中溶質(zhì)的主要成分為______________________________________________________________________(填化學(xué)式)。(3)“淘洗”所用的溶液A可以是____________________________________(填序號(hào))。(4)“反應(yīng)”一步所用的試劑是20%HNO3和10%H2O2，反應(yīng)過程中無紅棕色氣體生成。①理論上消耗HNO3和H2O2的物質(zhì)的量之比為________。②若不加10%H2O2，只用20%HNO3，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溫度上升，出現(xiàn)大量紅棕色氣體，該反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________________________。(5)從“反應(yīng)”所得溶液中析出Cu(NO3)2·3H2O的方法是_____________________________________________________________________。解析(1)反應(yīng)物為CuS、O2，生成物為CuO、SO2，銅元素的化合價(jià)沒有變化，根據(jù)電子守恒配平，注意反應(yīng)條件。(2)焙燒后得CuO，溶于H2SO4生成CuSO4，F(xiàn)e置換出Cu，濾液為FeSO4。(3)過濾所得濾渣主要成分為Cu和過量的Fe，溶液A“淘洗”的目的是除去Fe，但不與Cu反應(yīng)，選用稀硫酸。(4)①1molCu→1molCu2＋→1molCu(NO3)2，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2e－，需要1molH2O2，2molHNO3。(根據(jù)信息寫出反應(yīng)方程式：Cu＋2HNO3＋H2O2=Cu(NO3)2＋H2O)。②Cu和HNO3反應(yīng)，生成Cu2＋和NO2(大量紅棕色氣體)，配平。(5)從溶液中獲得結(jié)晶水合物的方法是蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶，由圖可知當(dāng)冷卻溫度低于26.4℃時(shí)會(huì)析出Cu(NO3)2·6H2O，因此冷卻溫度不低于26.4℃。答案(1)2CuS＋3O2eq\o(=,\s\up7(600℃))2CuO＋2SO2(2)FeSO4(3)a(4)①2∶1②Cu＋4H＋＋2NOeq\o\al(－,3)=Cu2＋＋2NO2↑＋2H2O(5)蒸發(fā)濃縮，降溫至溫度略高于26.4℃結(jié)晶【思維建模】廢銅綜合利用的常見流程框圖模式【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)回顧】1.下列關(guān)于鐵及其化合物的說法中正確的是()A.氯化亞鐵溶液保存時(shí)加少量鹽酸，是為了抑制亞鐵離子水解氯化鐵溶液直接蒸干可得到無水氯化鐵C.通入氯氣可除去硫酸鐵中少量硫酸亞鐵雜質(zhì)解析B項(xiàng)應(yīng)該在HCl氣流中蒸干，錯(cuò)誤；C項(xiàng)通入氯氣會(huì)引入新雜質(zhì)，錯(cuò)誤。答案AD3溶液滴入不同試劑中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，所得結(jié)論不正確的是()試劑現(xiàn)象結(jié)論AH2S溶液溶液變渾濁Fe3＋有氧化性BNH4SCN溶液溶液變紅色NHeq\o\al(＋,4)抑制了Fe3＋水解CAgNO3溶液產(chǎn)生白色沉淀發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)D沸水沸水變紅褐色有氫氧化鐵膠體生成解析加入NH4SCN變紅色，是因?yàn)镕e3＋與SCN－生成血紅色的Fe(SCN)3，B項(xiàng)錯(cuò)誤。答案B作不正確的是()2溶液中混有少量FeCl3：加入足量鎂充分反應(yīng)后過濾2溶液中混有少量FeCl3：加入過量鐵粉充分反應(yīng)后過濾2溶液中混有少量FeCl3：加入NaOH溶液充分反應(yīng)后過濾2溶液中混有少量FeCl2：先加入H2O2將Fe2＋氧化成Fe3＋，再加入CuO充分反應(yīng)后過濾解析FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入Mg與H＋反應(yīng)，上述平衡右移，使Fe3＋轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3而除去，A正確；加入過量鐵粉，F(xiàn)eCl3與Fe反應(yīng)生成FeCl2而達(dá)到除雜的目的，B正確；先用H2O2將Fe2＋氧化成Fe3＋，再利用FeCl3的水解，加入的CuO與H＋反應(yīng)將Fe3＋轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3而除去，D正確；C項(xiàng)中加入NaOH溶液，Cu2＋、Fe3＋均轉(zhuǎn)化成氫氧化物沉淀，不符合除雜要求。答案C4.(2018·南京、鹽城一模)聚硅酸鐵是目前無機(jī)高分子絮凝劑研究的熱點(diǎn)，一種用鋼管廠的廢鐵渣(主要成分Fe3O4，少量碳及二氧化硅)為原料制備的流程如下：(1)廢鐵渣進(jìn)行“粉碎”的目的是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)“酸浸”需適宜的酸濃度、液固比、酸浸溫度、氧流量等，其中酸浸溫度對(duì)鐵浸取率的影響如圖所示：①加熱條件下酸浸時(shí)，F(xiàn)e3O4與硫酸反應(yīng)的化學(xué)方程式為_________________________________________________________________。②酸浸時(shí)，通入O2的目的是______________。③當(dāng)酸浸溫度超過100℃時(shí)，鐵浸取率反而減小，其原因是____________________________________________________________________。(3)濾渣的主要成分為__________(填化學(xué)式)。(4)“Fe3＋濃度檢測(cè)”是先用SnCl2將Fe3＋還原為Fe2＋；在酸性條件下，再用K2Cr2O7標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定Fe2＋(Cr2Oeq\o\al(2－,7)被還原為Cr3＋)，該滴定反應(yīng)的離子方程式為___________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)減小顆粒直徑，增大浸取時(shí)的反應(yīng)速率和提高鐵浸取率(2)①Fe3O4＋4H2SO4FeSO4＋Fe2(SO4)3＋4H2O②將FeSO4氧化為Fe2(SO4)3③溫度超過100℃明顯加快了Fe3＋水解反應(yīng)的速率，導(dǎo)致Fe3＋濃度降低(3)C和SiO2(4)6Fe2＋＋Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋14H＋=6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O一、選擇題1.下列檢驗(yàn)試劑選用正確的是()A.用氯水、KSCN溶液檢驗(yàn)FeCl3中是否有FeCl24溶液檢驗(yàn)FeCl3中是否有FeCl22中是否有FeCl2解析A項(xiàng)中的Fe3＋產(chǎn)生的干擾無法消除；B項(xiàng)中酸性KMnO4還能氧化Cl－；C項(xiàng)中雖然Mg2＋也能形成白色沉淀，但若有Fe2＋，則生成的白色沉淀顏色會(huì)發(fā)生變化；D項(xiàng)中純銅和黃銅均能溶解在硝酸中。答案C2.下列物質(zhì)不能通過化合反應(yīng)直接制得的是()23C.Cu(OH)2 D.Fe(OH)3解析A項(xiàng)，2FeCl3＋Fe=3FeCl2；B項(xiàng)，NaOH＋SO2=NaHSO3或Na2SO3＋SO2＋H2O=2NaHSO3；C項(xiàng)，氧化銅和水不能反應(yīng)；D項(xiàng)，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3。答案C3.下列各組物質(zhì)中，X是主體物質(zhì)，Y是少量雜質(zhì)，Z是為除去雜質(zhì)所要加入的試劑，其中所加試劑正確的一組是()ABCDXFeCl2溶液FeCl3溶液FeFeSO4溶液YFeCl3CuCl2AlFe2(SO4)3ZCl2FeNaOH溶液Cu解析Cl2與FeCl2反應(yīng)，A錯(cuò)誤；Fe與FeCl3、CuCl2均反應(yīng)，B錯(cuò)誤；D有新的雜質(zhì)CuSO4生成。答案C2為原料進(jìn)行下列三個(gè)實(shí)驗(yàn)。下列從分類角度分析正確的是()A.實(shí)驗(yàn)①③反應(yīng)制得的物質(zhì)均為純凈物B.實(shí)驗(yàn)②③均未發(fā)生氧化還原反應(yīng)C.實(shí)驗(yàn)①③均為放熱反應(yīng)D.實(shí)驗(yàn)①②所涉及的物質(zhì)均為電解質(zhì)解析實(shí)驗(yàn)③制得的是Fe(OH)3膠體，屬于混合物，且屬于吸熱反應(yīng)，選項(xiàng)A、C錯(cuò)誤；實(shí)驗(yàn)①中涉及的物質(zhì)Cl2、鐵絲均為單質(zhì)，既不屬于電解質(zhì)，也不屬于非電解質(zhì)，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。答案B5.Fe、Cu都是重要的金屬元素。下列說法正確的是()C.常溫條件下，兩種金屬都能溶解于濃硝酸中3、CuCl2，均不能采用將其溶液直接蒸干的方法解析Cu放置在潮濕的空氣中可生成Cu2(OH)2CO3，A項(xiàng)錯(cuò)誤；銅為不活潑金屬，不能與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，B項(xiàng)錯(cuò)誤；常溫下，濃硝酸能夠使鐵鈍化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；直接蒸干FeCl3、CuCl2溶液得到的固體分別是Fe(OH)3、Cu(OH)2，D項(xiàng)正確。答案D6.將1.12g鐵粉加入25mL2mol·L－1氯化鐵溶液中，充分反應(yīng)后，其結(jié)果是()A.鐵有剩余，溶液呈淺綠色，Cl－濃度基本不變B.往溶液中滴入無色KSCN溶液，顯紅色C.Fe2＋和Fe3＋的物質(zhì)的量之比為6∶1D.氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為2∶5解析n(Fe)＝eq\f(1.12g,56g·mol－1)＝0.02mol，n(Fe3＋)＝0.025L×2mol·L－1＝0.05mol，由反應(yīng)：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋可知Fe3＋過量，加入KSCN顯血紅色，溶液中n(Fe2＋)＝3n(Fe)＝0.06mol，溶液中剩余n(Fe3＋)＝0.05mol－2n(Fe)＝0.01mol，即Fe2＋和Fe3＋的物質(zhì)的量之比為6∶1；氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1∶2。答案BC3溶液生產(chǎn)銅制印刷線路板后所得的廢液成分的實(shí)驗(yàn)中，下列根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象得出的結(jié)論不正確的是()A.向廢液中加入少量的葡萄糖溶液，無磚紅色沉淀產(chǎn)生，說明廢液中不含Cu2＋3溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明廢液中含有Cl－C.向廢液中加少量鐵粉，充分反應(yīng)后無固體剩余，說明廢液中含有Fe3＋D.向廢液中滴加KSCN溶液，無現(xiàn)象，再加入氯水后溶液呈紅色，說明廢液中含有Fe2＋解析A項(xiàng)，葡萄糖在堿性條件下加熱能與新制Cu(OH)2反應(yīng)生成磚紅色Cu2O沉淀，廢液為酸性，不能生成Cu(OH)2，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，若無Fe3＋，F(xiàn)e與Cu2＋反應(yīng)則會(huì)有銅生成，正確。答案A3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的鐵屑，反應(yīng)完全后將固體濾出，下列說法中正確的是()A.若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽(yáng)離子是Fe2＋，一定不含Cu2＋B.若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽(yáng)離子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋C.若濾出的固體中只有銅，則溶液中一定含有的陽(yáng)離子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋D.若濾出的固體中含有鐵和銅，則溶液中一定含有的陽(yáng)離子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋解析氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入鐵粉后有固體剩余，F(xiàn)e3＋一定不存在；若剩余固體全部都是Cu，溶液中還可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置換；若剩余固體是Cu和Fe，則溶液中不可能有Cu2＋。答案D的觀察、分析推理得出正確的結(jié)論是化學(xué)學(xué)習(xí)的方法之一。對(duì)下列實(shí)驗(yàn)事實(shí)的解釋正確的是()選項(xiàng)操作、現(xiàn)象解釋A向KI-淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液變藍(lán)Fe3＋能與淀粉發(fā)生顯色反應(yīng)B把生鐵放置于潮濕的空氣中，鐵表面有一層紅棕色的斑點(diǎn)鐵在潮濕的空氣中易生成Fe(OH)3C向稀硝酸中加入少量鐵粉，有氣泡產(chǎn)生說明Fe與硝酸反應(yīng)，生成了NOD新制Fe(OH)2露置于空氣中一段時(shí)間，白色物質(zhì)變成了紅褐色說明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3解析A項(xiàng)中Fe3＋將I－氧化為I2，淀粉遇碘變藍(lán)；B項(xiàng)中紅棕色的斑點(diǎn)是Fe2O3。C、D正確。答案CD焙燒取硫后的燒渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3，不考慮其他雜質(zhì))制備七水合硫酸亞鐵(FeSO4·7H2O)，設(shè)計(jì)了如下流程：下列說法不正確的是()A.溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X選用鐵粉2，控制pH是為了使Al3＋轉(zhuǎn)化為Al(OH)3進(jìn)入固體24·7H2O產(chǎn)品的過程中，須控制條件防止其氧化和分解D.若改變方案，在溶液1中直接加NaOH至過量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO4·7H2O解析根據(jù)題意，分析得出以下流程：A項(xiàng)，溶解燒渣選用足量硫酸，試劑X選用鐵粉，正確；B項(xiàng)，由于SiO2不溶于硫酸，則固體1中一定含有SiO2，為了使溶液中的Al3＋轉(zhuǎn)化成Al(OH)3沉淀，故用NaOH溶液控制pH，得固體2為Al(OH)3，正確；C項(xiàng)，由于Fe2＋易被氧化、FeSO4·7H2O易分解，故在從FeSO4溶液中得到FeSO4·7H2O產(chǎn)品過程中，須控制條件防止其氧化和分解，正確；D項(xiàng)，若在溶液1[Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3溶液]中直接加NaOH至過量，得到的為Fe(OH)3，用硫酸溶解得到Fe2(SO4)3溶液，故經(jīng)結(jié)晶不能得到FeSO4·7H2O，錯(cuò)誤。答案D4是一種重要的化工原料，其有關(guān)制備途徑及性質(zhì)如下圖所示。下列說法正確的是()A.相對(duì)于途徑②，途徑①更好地體現(xiàn)了綠色化學(xué)思想2和SO3的混合氣體4溶液蒸發(fā)，利用余熱蒸干，可制得膽礬晶體解析途徑①中會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì)SO2而途徑②不會(huì)，A錯(cuò)誤；CuSO4與過量NaOH溶液反應(yīng)會(huì)生成新制Cu(OH)2懸濁液，葡萄糖溶液能還原新制Cu(OH)2懸濁液生成Cu2O，B正確；CuSO4熱分解過程中，銅元素價(jià)態(tài)降低，故必有化合價(jià)升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合價(jià)能升高，故X中必有O2，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)操作會(huì)導(dǎo)致開始得到的膽礬晶體失去結(jié)晶水，D錯(cuò)誤。答案B二、填空題12.堿式硫酸鐵[Fe(OH)SO4]是一種用于污水處理的新型高效絮凝劑，在醫(yī)藥上也可用于治療消化性潰瘍出血。工業(yè)上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產(chǎn)堿式硫酸鐵的工藝流程如下：已知：部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH見下表：沉淀物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3開始沉淀完全沉淀回答下列問題：(1)加入少量NaHCO3的目的是調(diào)節(jié)pH，使溶液中的________沉淀，該工藝中“攪拌”的作用是________________________________________________________。(2)在實(shí)際生產(chǎn)中，反應(yīng)Ⅱ常同時(shí)通入O2以減少NaNO2的用量，O2與NaNO2在反應(yīng)中均作________。若參與反應(yīng)的O2有11.2L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，則相當(dāng)于節(jié)約NaNO2的物質(zhì)的量為________。(3)堿式硫酸鐵溶于水后產(chǎn)生的Fe(OH)2＋離子，可部分水解生成Fe2(OH)eq\o\al(2＋,4)聚合離子。該水解反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)在醫(yī)藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應(yīng)制備堿式硫酸鐵。根據(jù)我國(guó)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品中不得含有Fe2＋及NOeq\o\al(－,3)。為檢驗(yàn)所得產(chǎn)品中是否含有Fe2＋，應(yīng)使用的試劑為________。4溶液解析(1)過量的鐵使Fe3＋轉(zhuǎn)化成Fe2＋，這樣通過調(diào)節(jié)pH在4.4～7.5，可以使Al3＋全部沉淀，而Fe2＋未沉淀?！皵嚢琛笔沟梅磻?yīng)物增大接觸面積，反應(yīng)速率加快。(2)從反應(yīng)Ⅱ知，NaNO2轉(zhuǎn)化為NO，NaNO2作氧化劑，增加O2的量，以減少NaNO2，說明O2也作氧化劑。根據(jù)電子轉(zhuǎn)移總數(shù)知，NaNO2中N的化合價(jià)變化1，而O2的化合價(jià)變化4，相當(dāng)于節(jié)約NaNO2的物質(zhì)的量為eq\f(11.2L,22.4L·mol－1)×4＝2mol。(3)由Fe(OH)2＋離子水解生成Fe2(OH)eq\o\al(2＋,4)，由鐵守恒可知，多出的OH－應(yīng)由水提供。(4)要檢驗(yàn)是否存在Fe2＋，必須排除Fe3＋的干擾，應(yīng)利用Fe2＋的還原性，故應(yīng)選擇酸性KMnO4溶液作試劑。答案(1)Al3＋加快反應(yīng)速率(2)氧化劑2mol(3)2Fe(OH)2＋＋2H2OFe2(OH)eq\o\al(2＋,4)＋2H＋(4)D13.(2017·徐連宿三模)從含銅豐富的自然資源黃銅礦(CuFeS2)冶煉銅的工藝流程如下：已知：CuFeS2＋3CuCl2=4CuCl↓＋FeCl2＋2S↓(1)浸取時(shí)，若改用FeCl3溶液，也能生成CuCl和S，該反應(yīng)化學(xué)方程式為___________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)若過濾1所得濾液中只含F(xiàn)eCl2，則將其在空氣中加熱蒸干、灼燒后，所得固體的化學(xué)式為________。(3)調(diào)節(jié)溶液的pH后，除生成Cu外，還能產(chǎn)生一種金屬離子，此金屬離子是________。(填離子符號(hào))(4)過濾3所得濾液中可以循環(huán)使用的物質(zhì)有________，為保持流程持續(xù)循環(huán)，每生成1molCu，理論上需補(bǔ)充CuCl2的物質(zhì)的量為________。(5)冶煉工藝還可以將精選后的黃銅礦砂與空氣在高溫下煅燒，使其轉(zhuǎn)變?yōu)殂~，化學(xué)方程式為：6CuFeS2＋13O2eq\o(=,\s\up7(高溫))3Cu2S＋2Fe3O4＋9SO2Cu2S＋O22Cu＋SO2此工藝與前一工藝相比主要缺點(diǎn)有________。解析(1)反應(yīng)物為CuFeS2、FeCl3，生成物有CuCl、S及FeCl2，1份CuFeS2反應(yīng)，S共升高4價(jià)，Cu降低1價(jià)，1份CuFeS2反應(yīng)共升高3價(jià)，根據(jù)電子守恒配平。(2)FeCl2溶液加熱蒸干、灼燒過程中，F(xiàn)e2＋水解且被氧化，最終得Fe2O3固體。(3)[CuCl2]－中銅顯＋1價(jià)，調(diào)節(jié)pH發(fā)生歧化反應(yīng)生成Cu和Cu2＋。(4)由(3)分析可知濾液中有CuCl2及過量的鹽酸。1molCuFeS2溶解需要3molCuCl2，生成4molCuCl，4molCuCl最終歧化生成2molCu和2molCuCl2，此時(shí)還需要補(bǔ)充1molCuCl2。生成1molCu需要補(bǔ)充0.5molCuCl2。(5)高溫需要消耗能量，生成SO2會(huì)染污大氣。答案(1)CuFeS2＋3FeCl3=CuCl↓＋4FeCl2＋2S↓(2)Fe2O3(3)Cu2＋(4)HCl和CuCl20.5mol(5)會(huì)產(chǎn)生污染環(huán)境的氣體SO2(能耗高等)(其他合理答案可以得分)14.(2019·徐州考前模擬)活性ZnO在橡膠、塑料等工業(yè)中有重要應(yīng)用，某工廠以含鉛鋅煙氣(主要成分是ZnO、PbO，還有少量FeO、CuO)制備活性ZnO的工藝流程如下：(1)下圖為溫度與Zn、Pb元素浸出率的關(guān)系圖，“酸浸”時(shí)采用30℃而不是更高的溫度的原因是：①減少鹽酸揮發(fā)；②________。(2)“氧化”的目的是除去酸浸液中的Fe2＋，在pH約為5.1的溶液中，加入高錳酸鉀溶液，生成MnO2和Fe(OH)3沉淀，該反應(yīng)的離子方程式為__