第3講 鐵、銅的獲取及應(yīng)用
[考綱要求] 1.了解鐵、銅及其重要化合物的主要性質(zhì)及其應(yīng)用。2.以Fe2＋、Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化為例，理解變價金屬元素的氧化還原反應(yīng)。3.能鑒別溶液中的Fe2＋、Fe3＋。
考點一 用物質(zhì)分類思想認(rèn)識鐵及其重要化合物
1．鐵的存在
2．鐵的性質(zhì)
(1)物理性質(zhì)
純鐵具有金屬的共性，如具有銀白色金屬光澤和良好的延展性，是電和熱的良導(dǎo)體，具有能被磁鐵吸引的特性，純鐵有很強的抗腐蝕能力。
(2)化學(xué)性質(zhì)：鐵是較活潑的金屬，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時可生成＋2、＋3兩種價態(tài)的化合物。
用化學(xué)方程式或離子方程式表示下列變化
Fe＋H2O(g)④(④g)3Fe＋4H2O(g)高溫(高溫))Fe3O4＋4H2
3．鐵的氧化物和氫氧化物
(1)鐵的氧化物
化學(xué)式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
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
＋2
＋3
＋2，＋3
穩(wěn)定性
不穩(wěn)定
穩(wěn)定
穩(wěn)定
與H＋反應(yīng)的離子方程式
FeO＋2H＋===
Fe2＋＋H2O
Fe2O3＋6H＋===
2Fe3＋＋3H2O
Fe3O4＋8H＋===
Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O
(2)鐵的氫氧化物
化學(xué)式
Fe(OH)2
Fe(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＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋===
Fe3＋＋3H2O
受熱分解
2Fe(OH)3△(△e)Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亞鐵鹽與堿溶液反應(yīng)
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
可溶性鐵鹽與堿溶液反應(yīng)
Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
二者的關(guān)系
在空氣中，F(xiàn)e(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現(xiàn)象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應(yīng)方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
4. 亞鐵鹽和鐵鹽
(1)亞鐵鹽：
含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，F(xiàn)e2＋既有________性，又有________性，F(xiàn)e2＋與Zn、Cl2反應(yīng)的離子方程式分別為________________，_______________________。
(2)鐵鹽：
①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈______色，F(xiàn)e3＋具有氧化性，F(xiàn)e3＋與Fe、Cu反應(yīng)的離子方程式分別為______________________________，______________________________。
?、谔匦裕汉蠪e3＋的鹽溶液遇到________時變成血紅色。
?、垡姿猓篎eCl3滴入沸水中的離子方程式：_________________________________。
答案 (1)氧化 還原 Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe 2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(2)①棕黃色 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ 2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋?、贙SCN?、跢e3＋＋3H2O△(△C)Fe(OH)3(膠體)＋3H＋
深度思考
1．鐵有很強的抗腐蝕能力，為什么日常生活中的鐵制品容易生銹？
答案 主要因為鐵不純，往往含有碳等雜質(zhì)，當(dāng)這些鐵制品在潮濕的空氣中或接觸到電解質(zhì)溶液(如食鹽水)時會發(fā)生電化學(xué)腐蝕。
2．鐵、鋁遇冷的濃硫酸或濃硝酸發(fā)生鈍化，是物理變化還是化學(xué)變化？
答案 常溫下鐵、鋁遇冷的濃HNO3、濃H2SO4時表面會生成一層致密的氧化物薄膜，化學(xué)上稱為鈍化，屬于化學(xué)變化。
3．FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通過化合反應(yīng)制?。?
答案 都可以。2Fe＋3Cl2點燃(點燃以)2FeCl3
2FeCl3＋Fe===3FeCl2
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
4．鐵元素是典型的變價金屬元素，它在化合物中主要表現(xiàn)為＋2價和＋3價，請歸納總結(jié)：
(1)Fe單質(zhì)通常與哪些氧化劑反應(yīng)生成＋2價？寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方 程式。
答案 Fe→Fe2＋：鐵與氧化性比較弱的非金屬單質(zhì)(如S、I2)，非氧化性酸(如鹽酸、稀硫酸)，不活潑金屬的鹽溶液(如CuSO4溶液)反應(yīng)，都可實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化。如：Fe＋S△(△，)FeS,2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu。
(2)Fe單質(zhì)通常與哪些氧化劑反應(yīng)生成＋3價？寫出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。
答案 Fe→Fe3＋：鐵與強氧化劑(如Cl2、HNO3、濃硫酸)在一定條件下反應(yīng)都會實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化。例如：2Fe＋3Cl2點燃(點燃條)2FeCl3，F(xiàn)e＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O,2Fe＋6H2SO4(濃)△(△2)Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。
題組一 鐵及其化合物的性質(zhì)
1．鐵屑溶于過量稀硫酸，過濾后向濾液中加入過量氨水，有白色沉淀生成，過濾，在空氣中加熱沉淀至質(zhì)量不再發(fā)生變化為止，得到紅棕色殘渣，上述沉淀和殘渣分別是( )
A．Fe(OH)3 Fe2O3 B．Fe(OH)2 Fe2O3
C．Fe(OH)2 Fe(OH)3 D．Fe(OH)2 Fe3O4
答案 B
解析 鐵與稀硫酸反應(yīng)生成FeSO4，再與過量氨水反應(yīng)生成白色沉淀Fe(OH)2，在空氣中加熱Fe(OH)2，鐵元素被氧化為＋3價，最后所得紅棕色殘渣為Fe2O3。
2．在高溫條件下鐵與水能發(fā)生反應(yīng)。資料顯示，在不同溫度下，還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的產(chǎn)物是不同的，溫度低于570 ℃時，生成FeO，高于570 ℃時，生成Fe3O4。老師用右圖所示實驗裝置，完成還原鐵粉與水蒸氣反應(yīng)的演示實驗。
(1)實驗中使用肥皂液的作用是___________________________________________。
(2)某同學(xué)設(shè)計下列實驗方案以確定實驗后試管內(nèi)的固體是否存在Fe3O4。
確定是否存在Fe3O4需要測定并記錄的實驗數(shù)據(jù)是___________________________。
答案 (1)檢驗反應(yīng)中生成的H2
(2)固體樣品質(zhì)量和紅棕色固體的質(zhì)量
解析 本題主要考查實驗設(shè)計與探究，意在考查學(xué)生分析處理實驗數(shù)據(jù)并得出合理結(jié)論的能力。為了確定實驗后試管內(nèi)的固體是否存在Fe3O4，必須測定實驗后固體中鐵與氧的物質(zhì)的量之比，因黑色粉末溶解時有少量氣泡產(chǎn)生，故一定含有金屬鐵，只有當(dāng)黑色粉末中≤1時，才一定含有Fe3O4，因此該同學(xué)實驗中必須測定固體樣品質(zhì)量和紅棕色固體(Fe2O3)的質(zhì)量，以確定鐵與氧的物質(zhì)的量之比。
題組二 鐵及其化合物的定量計算
3．在一定量的稀HNO3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。請將正確答案的序號填在相應(yīng)的橫線上。
①Fe3＋?、贔e2＋ 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。
答案 (1)① (2)④ (3)③
解析 向稀HNO3中加入鐵粉，開始時稀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＋。
4．由FeO、Fe2O3和Fe3O4組成的混合物，測得其中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為21∶8，則這種混合物中FeO、Fe2O3和Fe3O4的物質(zhì)的量之比是 ( )
A．1∶2∶1 B．2∶1∶1
C．1∶3∶1 D．1∶1∶3
答案 D
解析 可用平均組成法來求解：在混合物中鐵原子和氧原子物質(zhì)的量之比為(21/56)∶(8/16)＝3∶4，則混合物的平均組成為Fe3O4，在三種組合中Fe3O4則不必多考慮，應(yīng)注意FeO和Fe2O3混合后也應(yīng)符合n(Fe)∶n(O)＝3∶4，所以在混合物中它們的物質(zhì)的量之比必須是1∶1。
5．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150 mL 4 mol·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24 L NO(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，往所得溶液中加入KSCN溶液，無血紅色出現(xiàn)。若用足量的H2在加熱條件下還原相同質(zhì)量的混合物，所得到的鐵的物質(zhì)的量 為 ( )
A．0.21 mol B．0.25 mol C．0.3 mol D．0.35 mol
答案 B
解析
n(HNO3)＝0.6 mol，n(NO)＝0.1 mol，反應(yīng)后鐵元素的存在形式為Fe(NO3)2，根據(jù)元素守恒，可知反應(yīng)后溶液中的n(NO)＝0.5 mol，n(Fe2＋)＝0.25 mol，即n(Fe)＝0.25 mol。
歸納總結(jié)
1．分析鐵與稀HNO3反應(yīng)的關(guān)鍵
一是明確哪種物質(zhì)過量，二是根據(jù)兩種物質(zhì)的量分析討論判斷，根據(jù)反應(yīng)方程式：
HNO3過量：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，
Fe過量時：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，兩者相加得總方程式：3Fe＋8HNO3(稀)
===3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O。
2．在鐵及其化合物的計算中能用"守恒法"的很多，常用到的有質(zhì)量守恒、電子守恒等。如第5題中用到N原子守恒、Fe原子守恒以及溶液中Fe2＋、NO的電荷守恒。
題組三 有關(guān)鐵及其化合物的實驗探究
6．下列各圖示中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序號)。
答案 ①②③⑤
解析 因為Fe(OH)2在空氣中很容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3，即4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此要較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除裝置中的氧氣或空氣。①、②原理一樣，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；③的原理為鐵作陽極產(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；⑤中液面加苯阻止了空氣進(jìn)入；④由于帶入空氣中的氧氣，能迅速將Fe(OH)2氧化，因而不能較長時間看到白色沉淀。
反思?xì)w納
成功制備Fe(OH)2的關(guān)鍵
由于Fe(OH)2具有很強的還原性，易被氧化為Fe(OH)3，在實驗室中制備Fe(OH)2，并使Fe(OH)2長時間保持白色沉淀狀態(tài)，成為物質(zhì)制備實驗探究的熱點。
制備原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
成功關(guān)鍵：①溶液中不含F(xiàn)e3＋和O2等氧化性物質(zhì)；
②制備過程中，保證生成的Fe(OH)2在密閉的隔絕空氣的體系中。
考點二 "鐵三角"的轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用
"鐵三角"的轉(zhuǎn)化關(guān)系
深度思考
1．用離子方程式實現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化：Fe2＋①Cl2、②NO\o\al(－,3③Fe、④CuFe3＋
①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
?、?Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；
?、?Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；
?、蹸u＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
2．如何除去括號中的雜質(zhì)
(1)Fe2＋(Fe3＋)：加過量鐵粉，過濾；
(2)FeCl3(FeCl2)：加氯水或H2O2；
(3)FeCl2(CuCl2)：加過量鐵粉，過濾；
(4)Fe(Al)：加過量強堿溶液，過濾；
(5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：加過量強堿溶液過濾。
3．(1)Fe2O3加入到足量的氫碘酸中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式(用兩個表示)為__________，
________________________________________________________________________。
(2)Fe(OH)3加入到足量的氫碘酸中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式(用一個表示)為__________。
答案 (1)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O 2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋
(2)2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I(xiàn)2＋6H2O
題組一 Fe2＋與Fe3＋的轉(zhuǎn)化及應(yīng)用
1．下列試劑中，不能使Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋的是 ( )
?、俾葰狻、贜aCl溶液?、跭MnO4溶液?、芟∠跛帷、蓰}酸?、轓aNO3溶液
A．①②③ B．①③④ C．②④⑤ D．②⑤⑥
答案 D
解析 要實現(xiàn)Fe2＋轉(zhuǎn)化為Fe3＋，必須加強氧化性物質(zhì)，②NaCl、⑤HCl均沒有強氧化性，⑥NO在酸性條件下才表現(xiàn)強氧化性。
2．在FeCl3、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離子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋
答案 D
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＋。不論哪種情況，F(xiàn)e3＋和Fe都會轉(zhuǎn)化為Fe2＋。
3．在FeCl3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；
?、?向濾液中加入一定量石灰水，調(diào)節(jié)溶液pH，同時鼓入足量的空氣。
(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__________________，分離得到的固體主要成分是______________，
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___________。
答案 (1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
(2)反應(yīng)掉FeCl3、CuCl2 Fe、Cu 加入足量稀鹽酸后過濾
(3)4FeCl2＋4Ca(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3＋4CaCl2
解析 FeCl3溶液蝕刻銅箔的離子方程式為2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，得到的廢液中含有FeCl3、CuCl2、FeCl2。
題組二 Fe3＋、Fe2＋的檢驗
4．為了驗證Fe3＋的性質(zhì)，某化學(xué)興趣小組設(shè)計了下圖所示的一組實驗，其中實驗方案設(shè)計錯誤的是 ( )
A．④ B．③ C．③④ D．①②③④⑤
答案 C
解析?、鄄环磻?yīng)，實驗方案及現(xiàn)象均錯；④檢驗的是Cl－，與Fe3＋的性質(zhì)無關(guān)。
5．要證明某溶液中不含F(xiàn)e3＋而可能含有Fe2＋進(jìn)行如下實驗操作時，最佳順序為 ( )
?、偌尤胱懔柯人、诩尤胱懔縆MnO4溶液?、奂尤肷倭縉H4SCN溶液
A．①③ B．③② C．③① D．①②③
答案 C
解析 在該溶液中先加入少量NH4SCN溶液，溶液不變血紅色，無Fe3＋存在，再加入氯水，將Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液變?yōu)檠t色。KMnO4溶液呈紫紅色，溶液顏色變化不明顯，所以不用KMnO4溶液。
反思?xì)w納
檢驗Fe2＋、Fe3＋的常用方法
1．根據(jù)溶液顏色
含有Fe2＋的溶液顯淺綠色
含有Fe3＋的溶液顯黃色
2．用KSCN溶液和氯水
(1)流程：
(2)有關(guān)反應(yīng)：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(血紅色)
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
3．用NaOH溶液
(1)流程：
(2)有關(guān)反應(yīng)：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(紅褐色沉淀)
Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
題組三 涉及Fe2＋、Fe3＋的離子共存問題
6．下列各離子組能大量共存的是 ( )
A．Fe3＋、NH、H＋、SO
B．Fe3＋、Br－、Na＋、I－
C．Fe2＋、AlO、Na＋、NO
D．Fe3＋、HCO、NH、NO
答案 A
解析 B項中Fe3＋與I－易發(fā)生氧化還原反應(yīng)；C項中Fe2＋與AlO發(fā)生雙水解反應(yīng)不能大量共存；D項中，F(xiàn)e3＋與HCO發(fā)生雙水解反應(yīng)不能大量共存。
7．下列離子在指定溶液中能大量共存的是 ( )
A．1.0 mol·L－1的KNO3溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SO
B．1.0 mol·L－1的FeCl2溶液：NO、Na＋、K＋、ClO－
C．使酚酞變紅的溶液中：Na＋、Cl－、SO、Fe3＋
D．酸性溶液中：NO、SO、Fe3＋、Mg2＋
答案 D
解析 A項中KNO3在酸性條件下能氧化Fe2＋；B項中ClO－能氧化Fe2＋；C項中Fe3＋在堿性條件下易水解，只能存在于酸性溶液中。
反思?xì)w納
Fe3＋、Fe2＋的離子共存問題
(1)Fe2＋、Fe3＋均水解，與HCO、AlO、CO等因水解相互促進(jìn)，在溶液中不能大量 共存。
(2)Fe3＋與S2－、I－、HS－、SO，F(xiàn)e2＋與NO(H＋)、ClO－、MnO(H＋)在溶液中因發(fā)生氧化還原反應(yīng)不能大量共存。
(3)Fe3＋與SCN－發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)不能大量共存。
考點三 銅及其化合物
1．單質(zhì)銅
(1)物理性質(zhì)：紫紅色固體，具有良好的延展性、導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。
(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：
?、倩瘜W(xué)方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(綠色固體)。
②化學(xué)方程式：2Cu＋S△(△u)Cu2S。
③與氧化性酸
a．與濃硫酸共熱的化學(xué)方程式：Cu＋2H2SO4(濃)△(△濃)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
b．與稀硝酸反應(yīng)的離子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
?、芘c鹽溶液反應(yīng)(寫離子方程式)
a．與硝酸銀溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；
b．與FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
2．氧化銅和氧化亞銅
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＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O
與H2反應(yīng)
CuO＋H2△(△O)Cu＋H2O
Cu2O＋H2△(△O)2Cu＋H2O
轉(zhuǎn)化關(guān)系
4CuO高溫(高溫O)2Cu2O＋O2↑
3. 氫氧化銅
(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．CuSO4·5H2O
CuSO4·5H2O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)，可作為水的檢驗依據(jù)。
題組一 銅及其化合物的性質(zhì)
1．某研究小組通過實驗探究Cu及其化合物的性質(zhì)，操作正確且能達(dá)到實驗?zāi)康牡氖? )
A．將銅絲插入濃硫酸中并加熱，反應(yīng)后再加入水，觀察硫酸銅溶液的顏色
B．常溫下將銅絲伸入盛滿氯氣的集氣瓶中，觀察CuCl2的生成
C．將CuCl2溶液在蒸發(fā)皿中加熱蒸干，得到無水CuCl2固體
D．將表面有銅綠[Cu2(OH)2CO3]的銅器放入鹽酸中浸泡，除去銅綠
答案 D
解析 A項濃硫酸溶于水時放熱，應(yīng)該是把反應(yīng)后的溶液倒入水中，故該項錯誤；B項需要先加熱銅才與氯氣發(fā)生反應(yīng)，故該項錯誤；C項氯化銅溶液中存在水解平衡，加熱蒸干最終得到的是氫氧化銅，故該項錯誤；D項銅和鹽酸不反應(yīng)，只有銅綠[Cu2(OH)2CO3]與鹽酸反應(yīng)，故該項正確。
2．銅是生命必需的元素，也是人類最早使用的金屬之一，銅的生產(chǎn)和使用對國計民生各個方面都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，請完成(1)～(3)題：
(1)在西漢古籍中曾有記載：曾青得鐵則化為銅[即曾青(CuSO4)跟鐵反應(yīng)生成銅]。試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：
________________________________________________________________________。
(2)銅器表面有時會生成銅綠，請寫出生成銅綠的化學(xué)方程式：____________________，
這層銅綠可以用化學(xué)方法除去。試寫出除去銅綠而不損傷器物的化學(xué)方程式：________________________________________________________________________。
(3)銅錢在歷史上曾經(jīng)是一種廣泛流通的貨幣。試從物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的角度分析為什么銅常用于制造貨幣：___________________________________________________。
(銅的熔點是1 183.4 ℃，鐵的熔點是1 534.8 ℃)
答案 (1)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu
(2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3
Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O
(3)選擇銅做貨幣是因為銅的熔點比較低，容易冶煉鑄造成型；銅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被腐蝕
解析 (2)2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3；要除去銅器表面的銅綠，考慮選擇鹽酸，因鹽酸不和銅反應(yīng)，且鹽酸具有揮發(fā)性?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下：
Cu2(OH)2CO3＋4HCl===2CuCl2＋CO2↑＋3H2O。
(3)根據(jù)題給信息以及做貨幣的實際要求，選擇銅做貨幣是因為銅的熔點比較低，容易冶煉鑄造成型；銅的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，不易被腐蝕。
題組二 廢銅的利用
3．某課外研究小組，用含有較多雜質(zhì)的銅粉，通過不同的化學(xué)反應(yīng)精制CuO，其設(shè)計的實驗過程為
(1)雜銅經(jīng)灼燒后得到的產(chǎn)物是氧化銅及少量銅的混合物，灼燒后含有少量銅的可能原因是________(填字母序號)。
a．灼燒過程中部分氧化銅被還原
b．灼燒不充分銅未被完全氧化
c．氧化銅在加熱過程中分解生成銅
d．該條件下銅無法被氧氣氧化
(2)由粗制氧化銅通過兩種途徑制取純凈CuO，與途徑Ⅰ相比，途徑Ⅱ有明顯的兩個優(yōu)點是________________________________________________________________________。
答案 (1)ab
(2)耗酸少；無污染性氣體SO2產(chǎn)生
解析 (1)灼燒后含有少量銅，其原因可能是灼燒不充分，銅未被完全氧化，也可能是灼燒過程中部分氧化銅被還原。
(2)根據(jù)途徑Ⅰ的反應(yīng)方程式Cu＋2H2SO4(濃)△(△應(yīng))CuSO4＋SO2↑＋2H2O和途徑Ⅱ的反應(yīng)方程式2Cu＋O2＋2H2SO4△(△u)2CuSO4＋2H2O，可以看出途徑Ⅱ的優(yōu)點是①產(chǎn)生等量的CuSO4，比途徑Ⅰ消耗硫酸少；②途徑Ⅱ不產(chǎn)生污染大氣的氣體SO2。
反思?xì)w納
廢銅綜合利用的常見流程框圖模式
考點四 從自然界獲取鐵和銅
1．鐵、銅在自然界中的存在
鐵和銅在自然界中主要以化合態(tài)的形式存在。常見的鐵礦有磁鐵礦(主要成分為Fe3O4)、赤鐵礦(主要成分為Fe2O3)等；常見的銅礦有黃銅礦(主要成分為CuFeS2)、孔雀石[主要成分為CuCO3·Cu(OH)2]等。此外鐵在自然界中還以游離態(tài)的形式存在于隕鐵中。自然界中也存在少量的單質(zhì)銅。
2．鐵的冶煉
(1)原料：鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等。
(2)設(shè)備：煉鐵高爐。
(3)反應(yīng)原理：用還原劑將鐵從其化合物中還原出來。
(4)工藝流程：從高爐下方鼓入空氣與焦炭反應(yīng)產(chǎn)生CO2并放出大量的熱量；CO2再與灼熱的焦炭反應(yīng)，生成CO；CO在高溫下將氧化鐵還原為鐵。有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式：C＋O2點燃(點燃下)CO2；C＋CO2△(△燃)2CO；3CO＋Fe2O3高溫(高溫))2Fe＋3CO2。
特別提醒 鐵礦石中含有SiO2需除去：石灰石在高溫下分解生成氧化鈣和二氧化碳，氧化鈣與鐵礦石中的二氧化硅等反應(yīng)生成爐渣，有關(guān)化學(xué)反應(yīng)方程式：CaCO3高溫(高溫O)CaO＋CO2↑；CaO＋SiO2高溫(高溫O)CaSiO3(爐渣)。爐渣的密度比鐵水小，故浮在鐵水上面，從而分離出去。
3．銅的制備與精煉
工業(yè)上主要采用高溫冶煉黃銅礦(主要成分是CuFeS2)的方法獲得銅。用這種方法冶煉得到的銅，含銅量為99.5%～99.7%，還含有Ag、Au、Fe、Zn等雜質(zhì)。要達(dá)到電氣工業(yè)生產(chǎn)用銅的要求，這種由黃銅礦高溫冶煉得到的銅還必須經(jīng)過電解精煉，電解精煉得到的銅，含銅量高達(dá)99.95%～99.98%。
深度思考
下圖表示金屬活動性順序表中銅、錫、鐵和鋁元素被人類大規(guī)模開發(fā)、利用的大致年限。
根據(jù)上圖回答下列問題。
(1)鋁是地殼中含量最高的金屬元素，為什么人類對鋁的使用比鐵、銅晚得多？
答案 鋁的金屬活動性比鐵、銅強，在自然界中以穩(wěn)定的化合態(tài)存在，難冶煉，古代人們的技術(shù)條件達(dá)不到，不能冶煉鋁，故鋁的發(fā)現(xiàn)和大量使用比鐵、銅晚得多。
(2)寫出以NaCl、Al2O3、MgCl2、CuO、CuSO4、Ag2O為原料制備Na、Al、Mg、Cu、Ag的化學(xué)方程式，并說明它們的制備方法。
答案 2NaCl(熔融)通電(通電C)2Na＋Cl2↑ 電解法
2Al2O3(熔融)通電(通電法)4Al＋3O2↑ 電解法
MgCl2(熔融)通電(通電l)Mg＋Cl2↑ 電解法
2CuO＋C△(△u)2Cu＋CO2或
CuO＋H2△(△O)Cu＋H2O 熱還原法
CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4 濕法煉銅
2Ag2O△(△g)4Ag＋O2↑ 熱分解法
題組一 鐵的冶煉及應(yīng)用
1．鐵的氧化物有多種用途。請解答下面有關(guān)問題：
(1)赤鐵礦的主要成分是Fe2O3，是工業(yè)煉鐵的主要原料之一。寫出由Fe2O3制得單質(zhì)鐵的化學(xué)方程式________。某赤鐵礦除了含F(xiàn)e2O3之外，還含有少量的SiO2和Al2O3。將試樣溶于NaOH溶液，充分反應(yīng)后過濾，即可得到較純凈的Fe2O3。該過程中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式是_________________________________________________________。
(2)Fe2O3可以與鋁粉組成鋁熱劑用于焊接鋼軌或定向爆破。某同學(xué)猜測，該反應(yīng)所得熔融物中含有Fe2O3。他設(shè)計如下實驗來驗證自己的猜想：取少量試樣，加入足量稀鹽酸，然后滴加KSCN溶液，若出現(xiàn)血紅色，證明含有Fe2O3。否則，不含有Fe2O3。你認(rèn)為該方案合理嗎？為什么？
答案 (1)Fe2O3＋3CO高溫(高溫F)2Fe＋3CO2(合理即可)
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
(2)不合理。因為Fe3＋能跟鋁熱反應(yīng)生成的Fe反應(yīng)生成Fe2＋，F(xiàn)e＋2與SCN－反應(yīng)時不會出現(xiàn)血紅色(其他答案合理即可)
解析 (1)工業(yè)冶煉鐵是用CO作還原劑，SiO2、Al2O3與NaOH溶液發(fā)生反應(yīng)。(2)由于2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋的干擾，該種方案不合理。
題組二 銅的冶煉及應(yīng)用
2．銅在自然界存在于多種礦石中，如：
礦石名稱
黃銅礦
斑銅礦
輝銅礦
孔雀石
主要成分
CuFeS2
Cu5FeS4
Cu2S
CuCO3·Cu(OH)2
請回答下列問題：
(1)上表所列銅化合物中，銅的質(zhì)量百分含量最高的是_________________________。
(2)工業(yè)上以黃銅礦為原料，采用火法熔煉工藝生產(chǎn)銅。該工藝的中間過程會發(fā)生反應(yīng)：2Cu2O＋Cu2S高溫(高溫以)6Cu＋SO2↑，反應(yīng)的氧化劑是______________。
(3)SO2尾氣直接排放到大氣中造成環(huán)境污染的后果是__________________；處理該尾氣可得到有價值的化學(xué)品，寫出其中1種酸和1種鹽的名稱____________。
(4)黃銅礦熔煉后得到的粗銅含少量Fe、Ag、Au等金屬雜質(zhì)，需進(jìn)一步采用電解法精制。請簡述粗銅電解得到精銅的原理：___________________________________________。
答案 (1)Cu2S (2)Cu2O和Cu2S
(3)形成酸雨 硫酸、硫酸銨
(4)電解池中，粗銅作陽極，純銅作陰極，電解質(zhì)為硫酸銅溶液。陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu失去電子，使Cu單質(zhì)變?yōu)镃u2＋進(jìn)入溶液中，Cu－2e－===Cu2＋；陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，Cu2＋得到電子在陰極上析出Cu單質(zhì)，Cu2＋＋2e－===Cu，從而達(dá)到精制Cu的目的
解析 (2)Cu2O、Cu2S的Cu由＋1價被還原為0價，作氧化劑；Cu2S的S由－2價被氧化為＋4價，作還原劑。
(3)處理SO2尾氣一般為循環(huán)制備硫酸，或用氨水吸收，最后可得到(NH4)2SO4等化學(xué)品。
反思?xì)w納
銅的冶煉
1．粗煉
(1)火法煉銅(以CuFeS2為例)：2CuFeS2＋O2高溫(高溫F)Cu2S＋2FeS＋SO2↑ 2Cu2S＋3O2高溫(高溫S)2Cu2O＋2SO2↑ 2Cu2O＋Cu2S高溫(高溫S)6Cu＋SO2↑
(2)濕法煉銅：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4
2．電解精煉
電解時，以CuSO4作電解液，粗銅為陽極，純銅為陰極。
探究高考 明確考向
1．判斷正誤，正確的劃"√"，錯誤的劃"×"
(1)向FeBr2溶液中通入足量氯氣：2Fe2＋＋4Br－＋3Cl2===2Fe3＋＋2Br2＋6Cl－ ( )
(2013·海南，10C)
(2)將水蒸氣通過灼熱的鐵粉，鐵與水在高溫下反應(yīng)，粉末變紅 ( )
(2013·廣東理綜，23D)
(3)向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不變色，滴加氯水后溶液顯紅色，該溶液中一定含有Fe2＋ ( )
(2013·江蘇，13D)
(4)Fe3＋有氧化性，所以FeCl3溶液可用于回收廢舊電路板中的銅 ( )
(2012·廣東理綜，12D)
(5)在"硫酸亞鐵銨的制備"實驗中，為了得到硫酸亞鐵銨晶體，應(yīng)小火加熱蒸發(fā)皿，直到有大量晶體析出時停止加熱 ( )
(2012·浙江理綜，8C)
(6)過量的Fe粉中加入稀HNO3，充分反應(yīng)后，滴入KSCN溶液，溶液呈血紅色，說明稀HNO3將Fe氧化為Fe3＋ ( )
(2011·安徽理綜，10A)
(7)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl2和FeCl3 ( )
(2012·天津理綜，2D)
(8)Fe分別與氯氣和稀鹽酸反應(yīng)所得氯化物相同 ( )
(2011·重慶理綜，7A)
(9)Fe與S混合加熱生成FeS2 ( )
(2012·重慶理綜，7A)
答案 (1)√ (2)× (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)× (9)×
2．[2012·新課標(biāo)全國卷，26(1)(2)]鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬，鐵的鹵化物、氧化物以及高價鐵的含氧酸鹽均為重要化合物。
(1)要確定鐵的某氯化物FeClx的化學(xué)式，可用離子交換和滴定的方法。實驗中稱取0.54 g的FeClx樣品，溶解后先進(jìn)行陽離子交換預(yù)處理，再通過含有飽和OH－的陰離子交換柱，使Cl－和OH－發(fā)生交換。交換完成后，流出溶液的OH－用0.40 mol·L－1的鹽酸滴定，滴至終點時消耗鹽酸25.0 mL。計算該樣品中氯的物質(zhì)的量，并求出FeClx中x的值：__________________(列出計算過程)。
(2)現(xiàn)有一含有FeCl2和FeCl3的混合物樣品，采用上述方法測得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，則該樣品中FeCl3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為__________。在實驗室中，F(xiàn)eCl2可用鐵粉和__________反應(yīng)制備，F(xiàn)eCl3可用鐵粉和__________反應(yīng)制備。
答案 (1)n(Cl)＝0.025 0 L×0.40 mol·L－1＝0.010 mol
0．54 g－0.010 mol×35.5 g·mol－1＝0.185 g
n(Fe)＝0.185 g/56 g·mol－1≈0.003 3 mol
n(Fe)∶n(Cl)＝0.003 3∶0.010≈1∶3，x＝3
(2)0.10 鹽酸 氯氣
解析 解答此題的關(guān)鍵是明確陰離子交換柱交換出的OH－的物質(zhì)的量等于Cl－的物質(zhì)的量，從而求出FeClx中x的值。
(1)首先明確陽離子交換柱和陰離子交換柱的作用,根據(jù)離子等量交換,溶液中OH－的物質(zhì)的量等于FeClx中Cl－的物質(zhì)的量。通過中和滴定知n(OH－)＝n(H＋)＝0.40 mol·L－1×
25.0×10－3 L＝0.010 mol，故n(Cl－)＝0.010 mol。
FeClx中Fe元素的質(zhì)量為0.54 g－35.5 g·mol－1×0.010 mol＝0.185 g
FeClx中Fe元素與Cl元素的物質(zhì)的量之比為∶0.010 mol≈1∶3，故x＝3。
(2)根據(jù)題意可設(shè)該混合物的組成為FeCl2.1，利用十字交叉法可得樣品中FeCl3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為0.10。注意制備FeCl2選用弱氧化劑，制備FeCl3選用強氧化劑。
3．[2013·天津理綜，9節(jié)選]FeCl3在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組模擬工業(yè)流程制備無水FeCl3，再用副產(chǎn)品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。
Ⅰ.經(jīng)查閱資料得知：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華。他們設(shè)計了制備無水FeCl3的實驗方案，裝置示意圖(加熱及夾持裝置略去)及操作步驟如下：
①檢驗裝置的氣密性；
?、谕ㄈ敫稍锏腃l2，趕盡裝置中的空氣；
?、塾镁凭珶粼阼F屑下方加熱至反應(yīng)完成；
?、?.....
⑤體系冷卻后，停止通入Cl2，并用干燥的N2趕盡Cl2，將收集器密封。
請回答下列問題：
(1)裝置A中反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________________。
(2)第③步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進(jìn)入收集器，少量沉積在反應(yīng)管A右端。要使沉積的FeCl3進(jìn)入收集器，第④步操作是_______________________________。
(3)操作步驟中，為防止FeCl3潮解所采取的措施有(填步驟序號)____________。
(4)裝置B中冷水浴的作用為______________________________________________；
裝置C的名稱為________；裝置D中FeCl2全部反應(yīng)后，因失去吸收Cl2的作用而失效，寫出檢驗FeCl2是否失效的試劑：__________________________________________。
Ⅱ.該組同學(xué)用裝置D中的副產(chǎn)品FeCl3溶液吸收H2S，得到單質(zhì)硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液。
(6)FeCl3與H2S反應(yīng)的離子方程式為________________________________________。
(7)電解池中H＋在陰極放電產(chǎn)生H2，陽極的電極反應(yīng)式為______________________。
(8)綜合分析實驗 Ⅱ 的兩個反應(yīng)，可知該實驗有兩個顯著優(yōu)點：
?、貶2S的原子利用率為100%；
?、赺_______________________________________________________________________。
答案 (1)2Fe＋3Cl2△(△l)2FeCl3
(2)在沉積的FeCl3固體下方加熱 (3)②⑤
(4)冷卻，使FeCl3沉積，便于收集產(chǎn)品 干燥管 K3[Fe(CN)6]溶液
(6)2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋
(7)Fe2＋－e－===Fe3＋ (8)FeCl3得到循環(huán)利用
4．(2013·廣東理綜，32)銀銅合金廣泛用于航空工業(yè)，從切割廢料中回收銀并制備銅化工產(chǎn)品的工藝如下
(1)電解精煉銀時，陰極反應(yīng)式為___________________________________________；
濾渣A與稀HNO3反應(yīng)，產(chǎn)生的氣體在空氣中迅速變?yōu)榧t棕色，該氣體變色的化學(xué)反應(yīng)方程式為________________。
(2)固體混合物B的組成為__________；在生成固體B的過程中，需控制NaOH的加入量，若NaOH過量，則因過量引起的反應(yīng)的離子方程式為____________。
(3)完成煅燒過程中一個反應(yīng)的化學(xué)方程式：____CuO＋____Al2O3高溫(高溫_)____CuAlO2＋________↑。
(4)若銀銅合金中銅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為63.5%，理論上5.0 kg廢料中的銅可完全轉(zhuǎn)化為________ mol CuAlO2，至少需要1.0 mol·L－1的Al2(SO4)3溶液________ L。
(5)CuSO4溶液也可用于制備膽礬，其基本操作是________、過濾、洗滌和干燥。
答案 (1)Ag＋＋e－===Ag 2NO＋O2===2NO2
(2)Al(OH)3、Cu(OH)2 Al(OH)3＋OH－===AlO＋2H2O (3)4 2 4 O2 (4)50 25 (5)蒸發(fā)結(jié)晶
解析 根據(jù)電解原理、物質(zhì)的性質(zhì)及工藝流程、氧化還原反應(yīng)、守恒計算等分析。
(1)電解精煉銀時，陰極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag。氣體變色發(fā)生的反應(yīng)為2NO＋O2===2NO2。(2)固體B含有Cu(OH)2、Al(OH)3。若NaOH過量，則Al(OH)3會轉(zhuǎn)化為NaAlO2。(3)該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒確定缺項物質(zhì)，然后配平化學(xué)方程式。(4)生成CuAlO2的物質(zhì)的量為＝50 mol，據(jù)Al元素守恒可知，至少需要Al2(SO4)3的物質(zhì)的量為25 mol，則需溶液體積為25 L。(5)CuSO4從飽和溶液中結(jié)晶生成CuSO4·5H2O(膽礬)，由CuSO4溶液制備膽礬需要的操作為蒸發(fā)結(jié)晶、過濾、洗滌和干燥。
練出高分
1．鐵是人類應(yīng)用較早，當(dāng)前應(yīng)用量最大的金屬元素。下列有關(guān)鐵及其化合物的有關(guān)說法中正確的是 ( )
A．赤鐵礦的主要成分是Fe3O4
B．鐵與水蒸氣在高溫下的反應(yīng)產(chǎn)物為Fe2O3和H2
C．除去FeCl2溶液中的FeCl3雜質(zhì)可以向溶液中加入鐵粉，然后過濾
D．Fe3＋與KSCN產(chǎn)生血紅色沉淀
答案 C
解析 赤鐵礦的主要成分是Fe2O3；鐵與水蒸氣在高溫下的反應(yīng)產(chǎn)物為Fe3O4和H2；＋3價鐵離子遇KSCN溶液變?yōu)檠t色，但沒有沉淀產(chǎn)生，一般可以用此方法檢驗＋3價鐵離子的存在。
2．下列中學(xué)常見實驗的現(xiàn)象或表述正確的是 ( )
A．過量的鐵投入到一定量的稀硝酸中，充分反應(yīng)后取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液，溶液顯血紅色
B．制備氫氧化亞鐵時，向硫酸亞鐵溶液中滴加氫氧化鈉溶液，邊加邊攪拌，即可制得白色的氫氧化亞鐵
C．檢驗紅磚中的氧化鐵成分，向紅磚粉末中加入鹽酸，充分反應(yīng)后取上層清液于試管中，滴加KSCN溶液2～3滴即可
D．向CuSO4溶液中滴入過量NaOH溶液充分反應(yīng)后，將混合液體倒入蒸發(fā)皿中加熱煮沸一會，然后冷卻、過濾，濾紙上的物體為"藍(lán)色固體"
答案 C
解析 過量的鐵粉與一定量的稀硝酸反應(yīng)最終生成的是Fe2＋，A錯誤；制備氫氧化亞鐵應(yīng)避免被氧氣氧化，向硫酸亞鐵溶液中加氫氧化鈉溶液時應(yīng)把膠頭滴管的下端插入液面以下且不能攪拌，B錯誤；CuSO4溶液中滴入過量NaOH溶液充分反應(yīng)后生成Cu(OH)2沉淀，加熱后過濾，濾紙上留有的是CuO，D錯誤。
3．在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH的稀溶液中加入足量Na2O2固體，充分反應(yīng)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 ( )
A．Fe3＋、Al3＋ B．Al3＋
C．Fe2＋、NH D．Fe3＋
答案 B
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lO，NH轉(zhuǎn)變?yōu)镹H3氣體，NH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，AlO再轉(zhuǎn)變?yōu)锳l3＋，幾乎不變。
4．下列說法正確的是 ( )
A．Fe在一定條件下與水反應(yīng)生成H2和Fe(OH)3
B．Fe3O4溶于鹽酸后加入幾滴KSCN溶液，溶液顯血紅色
C．FeCl2溶液蒸干灼燒后得到FeCl2固體
D．將FeCl3飽和溶液滴入NaOH溶液中可制備Fe(OH)3膠體
答案 B
解析 高溫下鐵與水蒸氣反應(yīng)生成Fe3O4和H2，A項錯；Fe3O4溶于鹽酸生成Fe3＋和 Fe2＋，B項正確；FeCl2易水解，在空氣中蒸干灼燒產(chǎn)物為Fe2O3，C項錯；將FeCl3飽和
溶液滴入NaOH溶液中，得到Fe(OH)3沉淀而不是膠體，故D錯誤。
5．在含有下列離子組的溶液中，加入Fe(NO3)2固體后，仍然能夠大量共存的離子組是( )
A．K＋、SO、NH、CO B．K＋、Ba2＋、OH－、Cl－
C．Na＋、H＋、Cl－、SO D．Na＋、Mg2＋、Cl－、NO
答案 D
解析 A中CO和Fe2＋不能大量共存；B中Fe2＋和OH－不能大量共存；C中H＋、NO和Fe2＋因發(fā)生氧化還原反應(yīng)而不能大量共存。
6．已知酸性條件下有如下反應(yīng)：2Cu＋===Cu2＋＋Cu。由于反應(yīng)溫度不同，用氫氣還原氧化銅時，可能產(chǎn)生Cu或Cu2O，兩者都是紅色固體。一同學(xué)對某次用氫氣還原氧化銅實驗所得的紅色固體產(chǎn)物做了驗證，實驗操作和實驗現(xiàn)象記錄如下：
加入試劑
稀硫酸
濃硫酸、加熱
稀硝酸
濃硝酸
實驗現(xiàn)象
紅色固體和
藍(lán)色溶液
無色氣體和
藍(lán)色溶液
無色氣體和
藍(lán)色溶液
紅棕色氣體和藍(lán)色溶液
由此推出本次氫氣還原氧化銅實驗的產(chǎn)物是 ( )
A．Cu B．Cu2O
C．一定有Cu，可能有Cu2O D．一定有Cu2O，可能有Cu
答案 D
解析 H2還原CuO生成紅色固體，可能是Cu和Cu2O中的一種或兩種，產(chǎn)物中加入稀H2SO4溶液變藍(lán)和得到紅色固體，證明產(chǎn)物中含Cu2O，在酸性條件下2Cu＋===Cu2＋＋Cu，故不能證明產(chǎn)物中是否含有Cu。
7．在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中，通入足量的SO2后有白色沉淀生成，過濾后，向溶液中滴加KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，下列敘述不正確的是 ( )
A．白色沉淀是BaSO4和BaSO3
B．溶液的酸性增強
C．白色沉淀是BaSO4
D．FeCl3全部被還原為FeCl2
答案 A
解析 Fe3＋具有氧化性，通入足量SO2后發(fā)生氧化還原反應(yīng)，F(xiàn)e3＋全部被還原為Fe2＋，所以向溶液中滴加KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，同時SO2被氧化為SO，白色沉淀是BaSO4。依據(jù)2Fe3＋＋SO2＋2H2O===2Fe2＋＋SO＋4H＋可知溶液酸性增強，B、C、D正確；因為溶液呈酸性，一定不會生成BaSO3沉淀，A錯誤。
8．通過對實驗現(xiàn)象的觀察、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。對下列實驗事實的解釋正確的是 ( )
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
鐵在潮濕的空氣中易生成Fe(OH)3
C
向稀硝酸中加入少量鐵粉，有氣泡產(chǎn)生
說明Fe置換出硝酸中的氫，生成了氫氣
D
新制Fe(OH)2露置于空氣中一段時間，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
答案 D
解析 A項中Fe3＋將I－氧化為I2，淀粉遇碘變藍(lán)；B項中紅棕色斑點是Fe2O3；C項中鐵與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)生的氣體為NO。
9．將3.48 g四氧化三鐵完全溶解在100 mL 1 mol·L－1的硫酸中，然后加入K2Cr2O7溶液 25 mL，恰好使溶液中的Fe2＋全部轉(zhuǎn)化為Fe3＋，Cr2O全部轉(zhuǎn)化為Cr3＋，則K2Cr2O7溶液的物質(zhì)的量濃度是 ( )
A．0.05 mol·L－1 B．0.1 mol·L－1
C．0.2 mol·L－1 D．0.3 mol·L－1
答案 B
解析 可以把Fe3O4看作FeO·Fe2O3，則n(Fe3O4)＝n(FeO)＝n(Fe2＋)，依次可知，在反應(yīng)中Fe2＋－e－(－e－知)Fe3＋，Cr2O＋2×3e－(＋2×3e－反)2Cr3＋，若設(shè)K2Cr2O7溶液的物質(zhì)的量濃度為c，則根據(jù)得失電子守恒有：×1＝c×0.025 L×6，解得c＝0.1 mol·L－1。
10．某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3，若向其中逐漸加入鐵粉，溶液中Fe2＋濃度和加入鐵粉的物質(zhì)的量之間的關(guān)系如下圖所示。則稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物質(zhì)的量濃度之比為 ( )
A．1∶1∶1 B．1∶3∶1
C．3∶3∶8 D．1∶1∶4
答案 D
解析 據(jù)氧化性由強到弱的順序HNO3>Fe3＋>Cu2＋，可知隨鐵粉的增加，反應(yīng)的方程式分別為
4HNO3(稀)＋Fe===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O
4 mol 1 mol 1 mol
2Fe(NO3)3＋Fe===3Fe(NO3)2
2 mol 1 mol 3 mol
Cu(NO3)2＋Fe===Fe(NO3)2＋Cu
1 mol 1 mol 1 mol
所以原溶液中，F(xiàn)e(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物質(zhì)的量之比為(2 mol－1 mol)∶1 mol∶
4 mol＝1∶1∶4。
11．根據(jù)下列框圖回答問題(答題時，方程式中的M、E用所對應(yīng)的元素符號表示)：
(1)寫出M溶于稀硫酸和H2O2混合液的化學(xué)方程式________________________。
(2)某同學(xué)取X的溶液，酸化后加入KI-淀粉溶液，變?yōu)樗{(lán)色。寫出與上述變化過程相關(guān)的離子方程式________________________、________________________。
(3)寫出Cl2將Z氧化為K2EO4的化學(xué)方程式_________________________________。
答案 (1)Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O
(2)4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I(xiàn)2
(3)10KOH＋3Cl2＋2Fe(OH)3===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O
解析 該題入手點是物質(zhì)的顏色，紅色金屬M與硫酸反應(yīng)生成藍(lán)色溶液，所以M為金屬銅。金屬E與CuSO4溶液發(fā)生置換反應(yīng)，所以金屬E的活動性強于Cu的，且根據(jù)圖示可知Y溶液與KSCN形成血紅色溶液，所以E為鐵。Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4，在酸性條件下，氧氣氧化Fe2＋生成Fe3＋。Y溶液中也含有Fe3＋，所以Z為Fe(OH)3，氯氣具有強氧化性，在堿性條件下＋3(＋3具) (OH)3被氧化成K2＋6(＋6成)O4。
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：部分陽離子以氫氧化物形式沉淀時溶液的pH如表所示。
沉淀物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Al(OH)3
開始沉淀
2.3
7.5
3.4
完全沉淀
3.2
9.7
4.4
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)在實際生產(chǎn)中，反應(yīng)Ⅱ中常同時通入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11.2 L(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＋可部分水解生成聚合離子Fe2(OH)。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)我國質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，產(chǎn)品中不得含有Fe2＋及NO。為檢驗所得產(chǎn)品中是否含有Fe2＋，應(yīng)使用的試劑為________(填字母序號)。
A．氯水 B．KSCN溶液
C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液
答案 (1)Al3＋ 加快反應(yīng)速率 (2)氧化劑 2 mol
(3)2Fe(OH)2＋＋2H2OFe2(OH)＋2H＋ (4)D
解析 (1)廢鐵屑中含有氧化鋁，反應(yīng)Ⅰ中引入了雜質(zhì)Al3＋，加入NaHCO3調(diào)節(jié)pH至4.4可使Al3＋完全沉淀。"攪拌"的目的是使反應(yīng)物充分接觸，從而加快化學(xué)反應(yīng)速率。 (2)硫酸亞鐵溶液中加入NaNO2得到Fe(OH)SO4，鐵的化合價升高而N的化合價降低，故NaNO2在反應(yīng)中作氧化劑。1 mol O2可得到4 mol電子，1 mol NaNO2可得到1 mol電子，標(biāo)況下11.2 L O2的得電子能力與2 mol NaNO2相當(dāng)。(4)Fe2＋能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，故可用酸性KMnO4溶液檢驗產(chǎn)品中是否含有Fe2＋。
13．某校探究性學(xué)習(xí)小組用已部分生銹的廢鐵屑制作印刷電路板的腐蝕劑，并回收銅。探究過程如下：
請回答下列問題：
(1)步驟①中先加入熱的Na2CO3溶液除油污，操作甲的名稱是________。
(2)步驟②中，除發(fā)生反應(yīng)Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑外，其他可能反應(yīng)的離子方程式為___________________。
(3)溶液C的顏色是________，溶液D中可能含有的金屬陽離子有________。
(4)可以驗證溶液B中是否含有Fe2＋的一種試劑是______(填選項序號)。
a．稀硫酸 b．鐵 c．硫氰化鉀 d．酸性高錳酸鉀溶液
(5)操作乙的名稱是________，步驟⑤產(chǎn)生金屬銅的化學(xué)方程式為______________。
答案 (1)過濾 (2)Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O、Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ (3)棕黃色 Fe2＋、Cu2＋、Fe3＋ (4)d (5)通電 CuCl2通電(通電l)Cu＋Cl2↑
14．某廢金屬屑中主要成分為Cu、Fe、Al，還含有少量的銅銹[Cu2(OH)2CO3]、少量的鐵銹和少量的氧化鋁，用上述廢金屬屑制取膽礬(CuSO4·5H2O)、無水AlCl3和鐵紅的過程如下圖所示：
請回答：
(1)在廢金屬屑粉末中加入試劑A，生成氣體1的反應(yīng)的離子方程式是_____________。
(2)溶液2中含有的金屬陽離子是__________；氣體2的成分是__________。 (3)溶液2轉(zhuǎn)化為固體3的反應(yīng)的離子方程式是___________________________。
(4)利用固體2制取CuSO4溶液有多種方法。
①在固體2中加入濃H2SO4并加熱，使固體2全部溶解得CuSO4溶液，反應(yīng)的化學(xué)方程式是______________________________________________________________________。
②在固體2中加入稀H2SO4后，通入O2并加熱，使固體2全部溶解得CuSO4溶液，反應(yīng)的離子方程式是______________________________________________________。
(5)溶液1轉(zhuǎn)化為溶液4過程中，不在溶液1中直接加入試劑C，理由是_____________。
(6)直接加熱AlCl3·6H2O不能得到無水AlCl3。SOCl2為無色液體，極易與水反應(yīng)生成HCl和一種具有漂白性的氣體。AlCl3·6H2O與SOCl2混合加熱制取無水AlCl3，反應(yīng)的化學(xué)方程式是_____________________________________________________________。
答案 (1)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(2)Fe2＋ CO2和H2
(3)4Fe2＋＋8OH－＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3↓
(4)①Cu＋2H2SO4(濃)△(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O
②2Cu＋4H＋＋O2△(△u)2Cu2＋＋2H2O
(5)若在溶液1中直接加入鹽酸，會使溶液4中混有試劑A中的陽離子(如Na＋等)，而不是純凈的AlCl3溶液
(6)AlCl3·6H2O＋6SOCl2△(△O)AlCl3＋12HCl↑＋6SO2↑
解析 由溶液1和CO2反應(yīng)可知試劑A為NaOH溶液；溶液1為NaAlO2，固體4為Al(OH)3，溶液4為AlCl3溶液；固體1為Cu、Fe、Cu2(OH)2CO3、鐵銹，由固體2最終到膽礬可知固體2為Cu，試劑B為非氧化性酸，溶液2為Fe2＋、氣體2為CO2[Cu2(OH)2CO3與酸反應(yīng)生成]和H2，溶液2到固體3有空氣存在所以應(yīng)該生成Fe(OH)3。
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