第3講鐵、銅的獲取及應用[考綱要求]1.了解鐵、銅及其重要化合物的主要性質及其應用。2.以Fe2＋、Fe3＋的相互轉化為例，理解變價金屬元素的氧化還原反應。3.能鑒別溶液中的Fe2＋、Fe3＋。考點一用物質分類思想認識鐵及其重要化合物1．鐵的存在2．鐵的性質(1)物理性質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)化學性質：鐵是較活潑的金屬，發生化學反應時可生成＋2、＋3兩種價態的化合物。用化學方程式或離子方程式表示下列變化Fe＋eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—O2\o(――→,\s\up7(①))3Fe＋2O2\o(=====,\s\up7(點燃))Fe3O4,—Cl2\o(――→,\s\up7(②))2Fe＋3Cl2\o(=====,\s\up7(點燃))2FeCl3,—S\o(――→,\s\up7(③))Fe＋S\o(=====,\s\up7(△))FeS))Fe＋H2O(g)eq\o(――→,\s\up7(④))3Fe＋4H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2Fe—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(\o(――→,\s\up7(⑤))Fe2＋Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑、,Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋,\o(――→,\s\up7(⑥))Fe3＋Fe＋4H＋＋NO\o\al(－,3)===Fe3＋＋NO↑＋2H2O))3．鐵的氧化物和氫氧化物(1)鐵的氧化物化學式FeOFe2O3Fe3O4俗名鐵紅磁性氧化鐵顏色狀態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穩定性不穩定穩定穩定與H＋反應的離子方程式FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OFe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2OFe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O(2)鐵的氫氧化物化學式Fe(OH)2Fe(OH)3色態白色固體紅褐色固體與鹽酸反應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溶液反應Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓可溶性鐵鹽與堿溶液反應Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓二者的關系在空氣中，Fe(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3，現象是白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色，反應方程式為4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)34.亞鐵鹽和鐵鹽(1)亞鐵鹽：含有Fe2＋的溶液呈淺綠色，Fe2＋既有__________性，又有__________性，Fe2＋與Zn、Cl2反應的離子方程式分別為______________________，________________________________________________________________________。(2)鐵鹽：①氧化性：含有Fe3＋的溶液呈______色，Fe3＋具有氧化性，Fe3＋與Fe、Cu反應的離子方程式分別為______________________________，__________________________。②特性：含有Fe3＋的鹽溶液遇到________時變成血紅色。③易水解：FeCl3滴入沸水中的離子方程式：_____________________________________。答案(1)氧化還原Zn＋Fe2＋===Zn2＋＋Fe2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－(2)①棕黃2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋②KSCN③Fe3＋＋3H2Oeq\o(=====,\s\up7(△))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，當這些鐵制品在潮濕的空氣中或接觸到電解質溶液(如食鹽水)時會發生電化學腐蝕。2．鐵、鋁遇冷的濃硫酸或濃硝酸發生鈍化，是物理變化還是化學變化？答案常溫下鐵、鋁遇冷的濃H2SO4、濃HNO3時表面會生成一層致密的氧化物薄膜，化學上稱為鈍化，屬于化學變化。3．FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通過化合反應制取？答案都可以。2Fe＋3Cl2eq\o(=====,\s\up7(點燃))2FeCl32FeCl3＋Fe===3FeCl24Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)34．鐵元素是典型的變價金屬元素，它在化合物中主要表現為＋2價和＋3價，請歸納總結：(1)Fe單質通常與哪些氧化劑反應生成＋2價？寫出有關反應的化學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(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，都可實現這種轉化。如：Fe＋Seq\o(=====,\s\up7(△))FeS,2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑，Cu2＋＋Fe===Fe2＋＋Cu。(2)Fe單質通常與哪些氧化劑反應生成＋3價？寫出有關反應的化學方程式。答案Fe→Fe3＋：鐵與強氧化劑(如Cl2、HNO3、濃硫酸)在一定條件下反應都會實現這種轉化。例如：2Fe＋3Cl2eq\o(=====,\s\up7(點燃))2FeCl3，Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O,2Fe＋6H2SO4(濃)eq\o(=====,\s\up7(△))Fe2(SO4)3＋3SO2↑＋6H2O。題組一鐵及其化合物的反應產物判斷1．下列關于鐵的說法正確的是()A．純鐵為灰黑色，所以鐵屬于黑色金屬B．鐵在硫蒸氣中燃燒生成Fe2S3C．純鐵的抗腐蝕能力非常強，鐵在干燥的空氣里不易被氧化D．鐵的化學性質比較活潑，它能和水蒸氣反應生成H2和Fe(OH)3答案C解析純鐵為銀白色，A錯；鐵在硫蒸氣中燃燒生成FeS，B錯；3Fe＋4H2O(g)eq\o(=====,\s\up7(高溫))Fe3O4＋4H2，D錯。2．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量不再發生變化為止，得到紅棕色殘渣，上述沉淀和殘渣分別是()A．Fe(OH)3Fe2O3 B．Fe(OH)2Fe2O3C．Fe(OH)2Fe(OH)3 D．Fe(OH)2Fe3O4答案B解析鐵與稀硫酸反應生成FeSO4，再與過量氨水反應生成白色沉淀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。3．下列敘述正確的是()A．Fe與稀HNO3、稀H2SO4反應均有氣泡產生，說明Fe與兩種酸均發生置換反應B．足量的Fe在Cl2中燃燒生成FeCl2和FeCl3C．Fe和Fe2O3等物質的量混合物溶于稀鹽酸時無氣體放出D．Fe2O3eq\o(――→,\s\up7(HClaq))FeCl3(aq)eq\o(――→,\s\up7(△))無水FeCl3，在給定的條件下能實現轉化答案C解析HNO3具有強氧化性，與Fe反應產生的氣體為NO，A項錯；鐵與Cl2反應無論量的多少產物都是FeCl3，B項錯；C項中Fe2O3溶解產生Fe3＋恰好將鐵單質氧化，因而不能置換出H2，正確；FeCl3溶液加熱時易水解，D項錯。4．在一定量的稀HNO3中慢慢加入鐵粉，得到的Fe2＋的物質的量(縱坐標)與所加鐵粉的物質的量(橫坐標)的關系如圖所示。請將正確答案的序號填在相應的橫線上。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。答案(1)①(2)④(3)③解析向稀HNO3中加入鐵粉，開始時稀HNO3過量應生成Fe3＋，隨加入鐵粉量的增加，HNO3反應完全后，發生反應2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部轉化為Fe2＋。1．鐵元素有＋2、＋3等多種價態，反應環境不同，可能反應產物不同，鐵與非氧化性酸生成Fe2＋。少量的Fe與氧化性酸反應生成Fe3＋，過量的Fe與氧化性酸反應生成Fe2＋。2．許多題目將Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋設置為隱含反應，如Fe與Fe2O3的混合物溶于鹽酸時，需要注意生成的Fe3＋還能氧化單質鐵。題組二Fe2＋、Fe3＋的檢驗5．下列離子的檢驗方法合理的是()A．向某溶液中滴入KSCN溶液呈血紅色，說明不含Fe2＋B．用酸性KMnO4溶液檢驗FeCl3溶液中是否含有FeCl2C．向某溶液中加入NaOH溶液，得紅褐色沉淀，說明溶液中含有Fe3＋D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又觀察到顏色逐漸變為紅褐色，說明該溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋答案C解析A項中只能說明含有Fe3＋，不能說明不含Fe2＋，不合理；B項中Cl－也能使KMnO4溶液褪色，不合理；D項中氧化后生成的紅褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩蓋了白色沉淀Mg(OH)2，不合理。6．要證明某溶液中不含Fe3＋而可能含有Fe2＋進行如下實驗操作時，最佳順序為()①加入足量氯水②加入足量酸性KMnO4溶液③加入少量NH4SCN溶液A．①③B．③②C．③①D．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，證明無Fe3＋存在，再加入氯水，將Fe2＋氧化成Fe3＋，溶液變為血紅色。KMnO4溶液呈紫紅色，溶液顏色變化不明顯，所以不能用酸性KMnO4溶液。檢驗Fe2＋、Fe3＋的常用方法1．根據溶液顏色含有Fe2＋的溶液顯淺綠色含有Fe3＋的溶液顯棕黃色2．用KSCN溶液和氯水(1)流程：溶液eq\f(加KSCN溶液,)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(→無明顯現象\o(――→,\s\up7(加氯水))溶液變血紅色―→Fe2＋,→溶液變血紅色―→Fe3＋))(2)有關反應：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(血紅色)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－3．用NaOH溶液(1)流程：溶液eq\f(加NaOH溶液,)eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(→白色沉淀→灰綠色→紅褐色→Fe2＋,→紅褐色沉淀→Fe3＋))(2)有關反應：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題組三有關鐵及其化合物的實驗探究7．關于FeCl3進行的實驗，下列預測正確的是()選項實驗預測A蒸發FeCl3溶液得到FeCl3固體B在FeCl3、CuCl2混合液中，加入少量Fe粉一定有H2產生且有Cu析出C用FeCl3固體溶于水配制飽和溶液會有Fe(OH)3沉淀產生D在FeCl3溶液中加入KHCO3溶液有CO2產生，但無Fe(OH)3沉淀生成答案C解析蒸發FeCl3溶液可促進Fe3＋水解，由于HCl易揮發，最后得到Fe(OH)3，A錯；混合液中加入Fe粉時，不會有H2產生且Fe應先和Fe3＋反應，再與Cu2＋反應，B錯；FeCl3易水解生成Fe(OH)3沉淀，C對；D中Fe3＋與HCOeq\o\al(－,3)發生雙水解反應，有CO2和Fe(OH)3沉淀生成，D錯。8．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處在氫氣的保護中；③的原理為鐵作陽極產生Fe2＋，與電解水產生的OH－結合生成Fe(OH)2，且液面用汽油保護，能防止空氣進入；⑤中液面加苯阻止了空氣進入；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。成功制備Fe(OH)2的關鍵由于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，成為物質制備實驗探究的熱點。制備原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓成功關鍵：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物質；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”轉化中的氧化還原反應“鐵三角”的轉化關系深度思考1．用離子方程式實現下列轉化：Fe2＋eq\o(,\s\up7(①Cl2、②NO\o\al(－,3)H＋),\s\do5(③Fe、④Cu))Fe3＋①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；②3Fe2＋＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；③2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；④Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。2．如何除去括號中的雜質(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。題組一Fe2＋與Fe3＋的轉化及應用1．下列試劑中，不能使Fe2＋轉化為Fe3＋的是()①氯氣②NaCl溶液③KMnO4溶液④稀硝酸⑤鹽酸⑥NaNO3溶液A．①②③B．①③④C．②④⑤D．②⑤⑥答案D解析要實現Fe2＋轉化為Fe3＋，必須加強氧化性物質，②NaCl、⑤HCl均沒有強氧化性，⑥NOeq\o\al(－,3)在酸性條件下才表現強氧化性。2．在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的鐵屑，反應完全后將固體濾出，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，Fe3＋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＋。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，充分反應后分離出固體和濾液；Ⅱ.向濾液中加入一定量石灰水，調節溶液pH，同時鼓入足量的空氣。(1)FeCl3蝕刻銅箔反應的離子方程式為_____________________________________。(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中發生反應的化學方程式為________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2)反應掉FeCl3、CuCl2Fe、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。

題組二鐵及其化合物轉化中的離子反應4．下列各離子組能大量共存的是()A．Fe3＋、NHeq\o\al(＋,4)、H＋、SOeq\o\al(2－,4)B．Fe3＋、Br－、Na＋、I－C．Fe2＋、AlOeq\o\al(－,2)、Na＋、NOeq\o\al(－,3)D．Fe3＋、HCOeq\o\al(－,3)、NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)答案A解析B項中Fe3＋與I－易發生氧化還原反應不能大量共存；C項中Fe2＋與AlOeq\o\al(－,2)發生雙水解反應不能大量共存；D項中Fe3＋與HCOeq\o\al(－,3)發生雙水解反應不能大量共存。5．下列離子在指定溶液中能大量共存的是()A．1.0mol·L－1的KNO3溶液：H＋、Fe2＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)B．1.0mol·L－1的FeCl2溶液：NOeq\o\al(－,3)、Na＋、K＋、ClO－C．使酚酞變紅的溶液中：Na＋、Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、Fe3＋D．酸性溶液中：NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)、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。6．下列離子方程式書寫正確的是()A．FeO固體放入稀硝酸中：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2OB．過量的鐵粉與稀硝酸反應：Fe＋4H＋＋NOeq\o\al(－,3)===Fe3＋＋NO↑＋2H2OC．向氫氧化亞鐵中加入足量的稀硝酸：Fe(OH)2＋2H＋===Fe2＋＋2H2OD．向Fe(OH)3中加入氫碘酸：2Fe(OH)3＋6H＋＋2I－===2Fe2＋＋I2＋6H2O答案D解析稀硝酸為氧化性酸，FeO、Fe(OH)2中＋2價的Fe被氧化為Fe3＋，A、C錯誤；鐵粉過量時，生成的Fe3＋與Fe繼續反應生成Fe2＋，B錯誤；I－具有較強的還原性，因而氫碘酸可把Fe(OH)3還原為Fe2＋，D正確。Fe2＋、Fe3＋性質的常見考查形式總結1．＋2價為鐵元素的中間價態，Fe2＋既有氧化性，又有還原性，但以還原性為主，常見的考查形式：(1)酸性條件下，MnOeq\o\al(－,4)、ClO－、NOeq\o\al(－,3)等氧化性離子與Fe2＋不能大量共存。(2)Fe(OH)2的制備。(3)亞鐵鹽在空氣中易變質及其溶液的保存(加入鐵粉)。2．(1)＋3價為鐵元素的最高價態，Fe3＋具有較強的氧化性，常見的考查形式：①I－、S2－、SOeq\o\al(2－,3)等還原性離子與Fe3＋不能大量共存；②Fe3＋與Fe、Cu、H2S等發生反應。(2)Fe3＋等易水解，常涉及以下幾種考查形式：①Fe3＋與HCOeq\o\al(－,3)、AlOeq\o\al(－,2)等易水解離子的共存問題；②FeCl3、Fe2(SO4)3溶液蒸干產物的判定；③MgCl2溶液中Fe2＋、Fe3＋的除雜[H2O2或Cl2氧化，MgO、Mg(OH)2調pH，使Fe3＋水解生成Fe(OH)3沉淀]。考點三守恒思想在鐵及其化合物計算中的應用“守恒法”是中學化學中一種常用的解題方法，它利用物質變化過程中某一特定的量固定不變來列式求解，即找到起始和終止反應時某一特定量的對應關系，建立方程。1．現有CuO和Fe2O3組成的混合物ag，向其中加入2mol·L－1的硫酸溶液50mL，恰好完全反應。若將ag該混合物在足量H2中加熱，使其充分反應，冷卻后剩余固體質量為()A．1.6ag B．(a－1.6)gC．(a－3.2)g D．1.6g答案B解析金屬氧化物與硫酸恰好完全反應，生成硫酸鹽和水，n(H2SO4)＝50×10－3L×2mol·L－1＝0.1mol。由氫、氧原子守恒知：H2SO4～H2O，生成n(H2O)＝0.1mol，n(O)＝0.1mol，m(O)＝1.6g，ag金屬氧化物中金屬質量為(a－1.6)g。2．有一塊鐵的“氧化物”樣品，用140mL5.0mol·L－1鹽酸恰好將之完全溶解，所得溶液還能吸收0.025molCl2，恰好使其中的Fe2＋全部轉變為Fe3＋，則該樣品可能的化學式為()A．Fe2O3B．Fe3O4C．Fe4O5D．Fe5O7答案D解析根據2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知鐵的“氧化物”樣品用鹽酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025mol×2＝0.05mol，根據電荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，則n(Fe3＋)＝0.2mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故該氧化物可表示為FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。3．向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入150mL4mol·L－1的稀硝酸恰好使混合物完全溶解，放出2.24LNO(標準狀況)，往所得溶液中加入KSCN溶液，無血紅色出現。若用足量的H2在加熱條件下還原相同質量的混合物，所得到的鐵的物質的量為()A．0.21mol B．0.25molC．0.3mol D．0.35mol答案B解析n(HNO3)＝0.6mol，n(NO)＝0.1mol，反應后鐵元素的存在形式為Fe(NO3)2，根據元素守恒，可知反應后溶液中的n(NOeq\o\al(－,3))＝0.5mol，n(Fe2＋)＝0.25mol，即n(Fe)＝0.25mol。4．[2012·新課標全國卷，26(1)(2)]鐵是應用最廣泛的金屬，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的化學式，可用離子交換和滴定的方法。實驗中稱取0.54g的FeClx樣品，溶解后先進行陽離子交換預處理，再通過含有飽和OH－的陰離子交換柱，使Cl－和OH－發生交換。交換完成后，流出溶液的OH－用0.40mol·L－1的鹽酸滴定，滴至終點時消耗鹽酸25.0mL。計算該樣品中氯的物質的量，并求出FeClx中x的值：__________________(列出計算過程)。(2)現有一含有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的物質的量分數為__________。在實驗室中，FeCl2可用鐵粉和__________反應制備，FeCl3可用鐵粉和__________反應制備。答案(1)n(Cl)＝0.0250L×0.40mol·L－1＝0.010mol0．54g－0.010mol×35.5g·mol－1＝0.185gn(Fe)＝0.185g/56g·mol－1≈0.0033moln(Fe)∶n(Cl)＝0.0033∶0.010≈1∶3，x＝3(2)0.10鹽酸氯氣解析解答此題的關鍵是明確陰離子交換柱交換出的OH－的物質的量等于Cl－的物質的量，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，根據離子等量交換，溶液中OH－的物質的量等于FeClx中Cl－的物質的量。通過中和滴定知n(OH－)＝n(H＋)＝0.40mol·L－1×25.0×10－3L＝0.010mol，故n(Cl－)＝0.010mol。FeClx中Fe元素的質量為0.54g－35.5g·mol－1×0.010mol＝0.185gFeClx中Fe元素與Cl元素的物質的量之比為eq\f(0.185g,56g·mol－1)∶0.010mol≈1∶3，故x＝3。(2)根據題意可設該混合物的組成為FeCl2.1，利用十字交叉法可得樣品中FeCl3的物質的量分數為0.10。注意制備FeCl2選用弱氧化劑，制備FeCl3選用強氧化劑。解此類問題的關鍵是從諸多變化和繁雜的數據中尋找恒量關系。如第1題，找到金屬氧化物被H2還原后失去的氧與該金屬氧化物和H2SO4反應時H＋結合生成水所需氧相同，是解決問題的“牛鼻子”。第3題找到終態產物Fe(NO3)2，以及原硝酸中“N”原子反應后有兩種存在形式：“NOeq\o\al(－,3)”和“NO”，問題就會迎刃而解。考點四銅及其化合物1．單質銅(1)物理性質：紫紅色固體，具有良好的延展性、導熱性和導電性。(2)化學性質寫出圖中有關反應的化學方程式或離子方程式：①化學方程式：2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(綠色固體)。②化學方程式：2Cu＋Seq\o(=====,\s\up7(△))Cu2S。③與氧化性酸反應a．與濃硫酸共熱的化學方程式：Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=====,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O；b．與稀硝酸反應的離子方程式：3Cu＋8H＋＋2NOeq\o\al(－,3)===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。④與鹽溶液反應(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(H＋)CuO＋2H＋===Cu2＋＋H2OCu2O＋2H＋===Cu2＋＋Cu＋H2O與H2反應CuO＋H2eq\o(=====,\s\up7(△))Cu＋H2OCu2O＋H2eq\o(=====,\s\up7(△))2Cu＋H2O轉化關系4CuOeq\o(=====,\s\up7(高溫))2Cu2O＋O2↑3.氫氧化銅(1)物理性質：藍色不溶于水的固體。(2)化學性質及應用4．CuSO4·5H2OCuSO4·5H2O為藍色晶體，俗稱藍礬、膽礬。無水CuSO4為白色粉末，遇水變藍色(生成CuSO4·5H2O)，可作為水的檢驗依據。題組一銅及其化合物的性質1．下列有關銅的化合物的性質的敘述中正確的是()A．CuSO4變成CuSO4·5H2O是物理變化B．一定條件下，新制的Cu(OH)2懸濁液能與乙醛反應但不能與乙酸反應C．CuO是黑色固體，與水反應可生成Cu(OH)2D．Cu2O遇硝酸可能會被氧化成Cu2＋答案D解析CuSO4變成CuSO4·5H2O屬于化學變化，A錯；Cu(OH)2是堿，能與酸反應，B錯；CuO不能與水反應，C錯；Cu2O中銅處于低價態，能被強氧化劑硝酸氧化。2．(2014·成都診斷)下表中，對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及其有無因果關系的判斷都正確的是()選項陳述Ⅰ陳述Ⅱ判斷A銅綠的主要成分是堿式碳酸銅可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠Ⅰ對；Ⅱ對；無B銅表面易形成致密的氧化膜銅制容器可以盛放濃硫酸Ⅰ對；Ⅱ對；有C向硫酸銅溶液中通入氨氣，有深藍色沉淀產生，過濾后灼燒濾渣，最后變成黑色固體把銅絲放在酒精燈火焰上灼燒，銅絲表面變黑Ⅰ對；Ⅱ對；有D藍色硫酸銅晶體受熱轉化為白色硫酸銅粉末是物理變化硫酸銅溶液可用作游泳池的消毒劑Ⅰ錯；Ⅱ對；無答案D解析稀鹽酸可以與Cu2(OH)2CO3反應，而且稀鹽酸不能與Cu反應，所以可用稀鹽酸除銅器表面的銅綠Cu2(OH)2CO3，Ⅰ、Ⅱ有因果關系，A錯誤；銅表面不能形成致密的氧化膜，銅與濃硫酸在一定溫度下能發生反應，所以不能用銅制容器盛裝濃硫酸，B錯誤；硫酸銅與氨水生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受熱分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正確，但沒有因果關系，C錯誤；藍色硫酸銅晶體受熱轉化為白色硫酸銅粉末有新物質生成，屬于化學變化，CuSO4可用作消毒劑，但與前者沒有因果關系，D正確。3.某研究小組通過實驗探究Cu及其化合物的性質，操作正確且能達到實驗目的的是()A．將銅絲插入濃硫酸中并加熱，反應后再加入水，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，應該是把反應后的溶液倒入水中，故該項錯誤；B項需要先加熱銅才能與氯氣發生反應，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，只有銅綠[Cu2(OH)2CO3]與鹽酸反應，故該項正確。熟記銅及其化合物的顏色物質顏色物質顏色Cu紫紅色CuSO4白色CuO黑色CuSO4·5H2O藍色Cu2O磚紅色Cu2(OH)2CO3綠色Cu2S黑色Cu(OH)2藍色題組二銅及其化合物轉化關系的應用4．某課外研究小組用含有較多雜質的銅粉，通過不同的化學反應精制CuO，其設計的實驗過程為(1)雜銅經灼燒后得到的產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)。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有明顯的兩個優點是________________________________________________________________________。答案(1)ab(2)耗酸少；無污染性氣體SO2產生解析(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)根據途徑Ⅰ的反應方程式Cu＋2H2SO4(濃)eq\o(=====,\s\up7(△))CuSO4＋SO2↑＋2H2O和途徑Ⅱ的反應方程式2Cu＋O2＋2H2SO4eq\o(=====,\s\up7(△))2CuSO4＋2H2O，可以看出途徑Ⅱ的優點是①產生等量的CuSO4，比途徑Ⅰ消耗硫酸少；②途徑Ⅱ不產生污染大氣的氣體SO2。廢銅綜合利用的常見流程框圖模式考點五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的形式存在于隕鐵中。自然界中也存在少量的單質銅。2．鐵的冶煉(1)原料：鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等。(2)設備：煉鐵高爐。(3)反應原理：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產生CO2并放出大量的熱量；CO2再與灼熱的焦炭反應，生成CO；CO在高溫下將氧化鐵還原為鐵。有關反應化學方程式：C＋O2eq\o(=====,\s\up7(點燃))CO2；C＋CO2eq\o(=====,\s\up7(△))2CO；3CO＋Fe2O3eq\o(=====,\s\up7(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生成爐渣，有關反應化學方程式：CaCO3eq\o(=====,\s\up7(高溫))CaO＋CO2↑；CaO＋SiO2eq\o(=====,\s\up7(高溫))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。要達到電氣工業生產用銅的要求，這種由黃銅礦高溫冶煉得到的銅還必須經過電解精煉，電解精煉得到的銅，含銅量高達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模開發、利用的大致年限。根據上圖回答下列問題。(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，在自然界中以穩定的化合態存在，難冶煉，古代人們的技術條件達不到，不能冶煉鋁，故鋁的發現和大量使用比鐵、銅晚得多。(2)寫出以NaCl、Al2O3、MgCl2、CuO、CuSO4、Ag2O為原料制備Na、Al、Mg、Cu、Ag的化學方程式，并寫出它們的制備方法。答案2NaCl(熔融)eq\o(=====,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑電解法2Al2O3(熔融)eq\o(=====,\s\up7(通電))4Al＋3O2↑電解法MgCl2(熔融)eq\o(=====,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑電解法2CuO＋Ceq\o(=====,\s\up7(△))2Cu＋CO2或CuO＋H2eq\o(=====,\s\up7(△))Cu＋H2O熱還原法CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4濕法煉銅2Ag2Oeq\o(=====,\s\up7(△))4Ag＋O2↑熱分解法題組一鐵的冶煉及應用1．鐵的氧化物有多種用途。請解答下面有關問題：(1)赤鐵礦的主要成分是Fe2O3，是工業煉鐵的主要原料之一。寫出由Fe2O3制得單質鐵的化學方程式______。某赤鐵礦除了含Fe2O3之外，還含有少量的SiO2和Al2O3。將試樣溶于NaOH溶液，充分反應后過濾，即可得到較純凈的Fe2O3。該過程中發生反應的離子方程式是____________________________________________________________。(2)Fe2O3可以與鋁粉組成鋁熱劑用于焊接鋼軌或定向爆破。某同學猜測，該反應所得熔融物中含有Fe2O3。他設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，若出現血紅色，證明含有Fe2O3。否則，不含有Fe2O3。你認為該方案合理嗎？為什么？答案(1)Fe2O3＋3COeq\o(=====,\s\up7(高溫))2Fe＋3CO2(合理即可)SiO2＋2OH－===SiOeq\o\al(2－,3)＋H2O、Al2O3＋2OH－===2AlOeq\o\al(－,2)＋H2O(2)不合理。因為Fe3＋能跟鋁熱反應生成的Fe反應生成Fe2＋，Fe＋2與SCN－反應時不會出現血紅色(答案合理即可)解析(1)工業冶煉鐵是用CO作還原劑，SiO2、Al2O3與NaOH溶液發生反應。(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CuFeS2Cu5FeS4Cu2SCuCO3·Cu(OH)2請回答下列問題：(1)上表所列銅化合物中，銅的質量百分含量最高的是________________________________________________________________________。(2)工業上以黃銅礦為原料，采用火法熔煉工藝生產銅。該工藝的中間過程會發生反應：2Cu2O＋Cu2Seq\o(=====,\s\up7(高溫))6Cu＋SO2↑，反應的氧化劑是______________。(3)SO2尾氣直接排放到大氣中造成環境污染的后果是__________________；處理該尾氣可得到有價值的化學品，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，需進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，電解質為硫酸銅溶液。陽極上發生氧化反應，Cu失去電子，使Cu單質變為Cu2＋進入溶液中，Cu－2e－===Cu2＋；陰極上發生還原反應，Cu2＋得到電子在陰極上析出Cu單質，Cu2＋＋2e－===Cu，從而達到精制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尾氣一般為循環制備硫酸，或用氨水吸收，最后可得到(NH4)2SO4等化學品。銅的冶煉1．粗煉(1)火法煉銅(以CuFeS2為例)：2CuFeS2＋O2eq\o(=====,\s\up7(高溫))Cu2S＋2FeS＋SO2↑、2Cu2S＋3O2eq\o(=====,\s\up7(高溫))2Cu2O＋2SO2↑、2Cu2O＋Cu2Seq\o(=====,\s\up7(高溫))6Cu＋SO2↑(2)濕法煉銅：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO42．電解精煉電解時，以CuSO4作電解液，粗銅作陽極，純銅作陰極。探究高考明確考向1．(高考選項組合題)下列關于鐵及其化合物的說法正確的是()A．將Fe(NO3)2樣品溶于稀H2SO4后，滴加KSCN溶液，觀察溶液是否變紅，可以檢驗Fe(NO3)2晶體是否已氧化變質(2014·四川理綜，4B)B．濃氨水中滴加FeCl3飽和溶液可制得Fe(OH)3膠體(2014·重慶理綜，3A)C．1molFeI2與足量氯氣反應時轉移的電子數為2NA(2014·大綱全國卷，7A)D．水溶液中Fe2＋、H＋、SOeq\o\al(2－,3)、ClO－不能大量共存(2014·廣東理綜，8B)答案D解析A項，酸性條件下，NOeq\o\al(－,3)能將Fe2＋氧化為Fe3＋，無法檢驗；B項，濃氨水與FeCl3飽和溶液會生成Fe(OH)3沉淀；足量氯氣將Fe2＋和I－全部氧化，1molFeI2應轉移3NA的電子。2．(高考選項組合題)下列說法錯誤的是()A．工業上電解熔融狀態的Al2O3制備Al涉及氧化還原反應(2012·廣東理綜，10B)B．四川災區重建使用了大量鋼材，鋼材是合金(2009·廣東，5②)C．金屬材料都是導體，非金屬材料都是絕緣體(2008·山東理綜，9A)D．合金材料中可能含有非金屬元素(2009·山東理綜，9A)答案C3．(2014·山東理綜，9)等質量的下列物質與足量稀硝酸反應，放出NO物質的量最多的是()A．FeO B．Fe2O3C．FeSO4 D．Fe3O4答案A解析根據得失電子守恒，還原劑提供的電子越多，氧化劑硝酸生成的NO的物質的量就越多。1g題述四種物質能提供的電子的物質的量為A.eq\f(1,56＋16)×1mol；B.0；C.eq\f(1,56＋32＋16×4)×1mol；D.eq\f(1,56×3＋16×4)×1mol(Fe3O4也可以寫為Fe2O3·FeO)，等質量時提供電子的物質的量最多的為FeO。4．(2013·上海，26)用鋁和金屬氧化物反應制備金屬單質是工業上較常用的方法。如：2Al＋4BaOeq\o(――→,\s\up7(高溫))3Ba↑＋BaO·Al2O3常溫下Al的金屬性比Ba的金屬性______(選填“強”、“弱”)。利用上述方法可制取Ba的主要原因是______。A．高溫時Al的活潑性大于BaB．高溫有利于BaO分解C．高溫時BaO·Al2O3比Al2O3穩定D．Ba的沸點比Al的低答案弱D5．[2013·山東理綜，28(1)(2)]金屬冶煉與處理常涉及氧化還原反應。(1)由下列物質冶煉相應金屬時采用電解法的是________________________________。a．Fe2O3b．NaClc．Cu2Sd．Al2O3(2)輝銅礦(Cu2S)可發生反應：2Cu2S＋2H2SO4＋5O2===4CuSO4＋2H2O，該反應的還原劑是________。當1molO2發生反應時，還原劑所失電子的物質的量為________mol。向CuSO4溶液中加入鎂條時有氣體生成，該氣體是__________________________。答案(1)bd(2)Cu2S4H2解析(1)Na、K、Mg、Al等活潑金屬的冶煉均采用電解法，Fe、Cu的冶煉采用熱還原法。(2)在輝銅礦和H2SO4、O2的反應中，O2作氧化劑，所以1molO2得到4mole－，還原劑失去4mole－，Cu2＋＋2H2O===Cu(OH)2＋2H＋，Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，所以放出的氣體應為H2。6．(2013·廣東理綜，32)銀銅合金廣泛用于航空工業，從切割廢料中回收銀并制備銅化工產品的工藝如下：(1)電解精煉銀時，陰極反應式為_______________________________；濾渣A與稀HNO3反應，產生的氣體在空氣中迅速變為紅棕色，該氣體變色的化學反應方程式為____________。(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的離子方程式為____________。(3)完成煅燒過程中一個反應的化學方程式：____CuO＋____Al2O3eq\o(=====,\s\up7(高溫))____CuAlO2＋________↑。(4)若銀銅合金中銅的質量分數為63.5%，理論上5.0kg廢料中的銅可完全轉化為________molCuAlO2，至少需要1.0mol·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－===Ag2NO＋O2===2NO2(2)Al(OH)3、Cu(OH)2Al(OH)3＋OH－===AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O(3)424O2(4)5025(5)蒸發結晶解析根據電解原理、物質的性質及工藝流程、氧化還原反應、守恒計算等分析。(1)電解精煉銀時，陰極反應式為Ag＋＋e－===Ag。氣體變色發生的反應為2NO＋O2===2NO2。(2)固體B含有Cu(OH)2、Al(OH)3。若NaOH過量，則Al(OH)3會轉化為NaAlO2。(3)該反應為氧化還原反應，根據得失電子守恒、原子守恒確定缺項物質，然后配平化學方程式。(4)生成CuAlO2的物質的量為eq\f(5000g×63.5%,63.5g·mol－1)＝50mol，據Al元素守恒可知，至少需要Al2(SO4)3的物質的量為25mol，則需溶液體積為25L。(5)CuSO4從飽和溶液中結晶生成CuSO4·5H2O(膽礬)，由CuSO4溶液制備膽礬需要的操作為蒸發結晶、過濾、洗滌和干燥。7．[2014·福建理綜，24(2)]鐵及其化合物與生產、生活關系密切。用廢鐵皮制取鐵紅(Fe2O3)的部分流程示意圖如下：①步驟Ⅰ若溫度過高，將導致硝酸分解。硝酸分解的化學方程式為___________________。②步驟Ⅱ中發生反應：4Fe(NO3)2＋O2＋(2n＋4)H2O===2Fe2O3·nH2O＋8HNO3，反應產生的HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉化為Fe(NO3)2，該反應的化學方程式為________________________________________________________________________。③上述生產流程中，能體現“綠色化學”思想的是______(任寫一項)。答案①4HNO3eq\o(=====,\s\up7(△))4NO2↑＋O2↑＋2H2O②4Fe＋10HNO3===4Fe(NO3)2＋NH4NO3＋3H2O③氮氧化物排放少(污染少)解析①硝酸分解生成NO2、H2O和O2。②根據圖示可知Fe和HNO3反應生成Fe(NO3)2和NH4NO3，結合電子守恒可寫出化學方程式。③因為HNO3的還原產物主要是NH4NO3,1molHNO3作氧化劑轉移8mol電子，故產生的氮氧化物較少，節約原料。8．[2013·天津理綜，9節選]FeCl3在現代工業生產中應用廣泛。某化學研究性學習小組模擬工業流程制備無水FeCl3，再用副產品FeCl3溶液吸收有毒的H2S。Ⅰ.經查閱資料得知：無水FeCl3在空氣中易潮解，加熱易升華。他們設計了制備無水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；②通入干燥的Cl2，趕盡裝置中的空氣；③用酒精燈在鐵屑下方加熱至反應完成；④……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中反應的化學方程式為_________________________。(2)第③步加熱后，生成的煙狀FeCl3大部分進入收集器，少量沉積在反應管A右端。要使沉積的FeCl3進入收集器，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.該組同學用裝置D中的副產品FeCl3溶液吸收H2S，得到單質硫；過濾后，再以石墨為電極，在一定條件下電解濾液。(6)FeCl3與H2S反應的離子方程式為___________________________。(7)電解池中H＋在陰極放電產生H2，陽極的電極反應式為____________________________。(8)綜合分析實驗Ⅱ的兩個反應，可知該實驗有兩個顯著優點：①H2S的原子利用率為100%；②________________________________________________________________________。答案(1)2Fe＋3Cl2eq\o(=====,\s\up7(△))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得到循環利用解析(1)裝置A中進行的是Fe與Cl2制取FeCl3，反應的化學方程式為2Fe＋3Cl2eq\o(=====,\s\up7(△))2FeCl3。(2)由于FeCl3沉積在反應管A右端，時間長了會堵塞，所以應在此處進一步加熱使FeCl3再次升華進入收集裝置。(3)通入干燥氯氣可排出空氣以及其中所含的水蒸氣，反應完畢后將多余Cl2趕出，將收集器密封以防吸收空氣中的水蒸氣從而避免了FeCl3的潮解。(4)通過冷水浴將升華的FeCl3冷卻收集，Fe2＋的檢驗可通過與赤鐵鹽(K3[Fe(CN)6])生成藍色沉淀(騰化鹽)的方法來完成。(6)Fe3＋與H2S的氧化還原反應的離子方程式的書寫應注意得失電子守恒與電荷守恒。(7)、(8)電解FeCl2溶液，通過陰極：2H＋＋2e－===H2↑陽極：Fe2＋－e－===Fe3＋來完成溶液中FeCl3的循環利用。練出高分1．鐵是人類應用較早，當前應用量最大的金屬元素。下列有關鐵及其化合物的有關說法中正確的是()A．赤鐵礦的主要成分是Fe3O4B．鐵與水蒸氣在高溫下的反應產物為Fe2O3和H2C．除去FeCl2溶液中的FeCl3雜質可以向溶液中加入鐵粉，然后過濾D．Fe3＋與KSCN產生血紅色沉淀答案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產物為Fe3O4和H2；＋3價鐵離子遇KSCN溶液變為血紅色，但沒有沉淀產生，一般可以用此方法檢驗＋3價鐵離子的存在。2．金屬材料在日常生活以及生產中有著廣泛的應用。下列關于金屬的一些說法不正確的是()A．合金的性質與其成分金屬的性質不完全相同B．工業上金屬Mg、Cu都是用熱還原法制得的C．金屬冶煉的本質是金屬陽離子得到電子變成金屬原子D．越活潑的金屬越難冶煉答案B解析合金的化學性質與成分金屬的化學性質相似，物理性質略有不同，A正確；Mg在工業上用電解法冶煉，Cu用熱還原法冶煉，B錯誤；金屬冶煉的實質是Mn＋＋ne－===M，C正確；金屬越活潑，則金屬離子的氧化性越弱，越難被還原，D正確。3．下列中學常見實驗的現象或表述正確的是()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溶液充分反應后，將混合液體倒入蒸發皿中加熱煮沸一會，然后冷卻、過濾，濾紙上的物體為“藍色固體”答案C解析過量的鐵粉與一定量的稀硝酸反應最終生成的是Fe2＋，A錯誤；制備氫氧化亞鐵應避免被氧氣氧化，向硫酸亞鐵溶液中加氫氧化鈉溶液時應把長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溶液充分反應后生成Cu(OH)2沉淀，加熱后過濾，濾紙上留有的是CuO(黑色)，D錯誤。4．在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)的稀溶液中加入足量Na2O2固體，充分反應后，再加入過量稀鹽酸，完全反應，則離子數目沒有變化的是()A．Fe3＋、Al3＋ B．Al3＋C．Fe2＋、NHeq\o\al(＋,4) D．Fe3＋答案B解析2Na2O2＋2H2O===4NaOH＋O2↑，Fe2＋轉變為Fe3＋，Fe3＋轉變為Fe(OH)3沉淀析出，Al3＋轉變為AlOeq\o\al(－,2)，NHeq\o\al(＋,4)轉變為NH3氣體，NHeq\o\al(＋,4)減少；沒有過濾，再加入過量稀鹽酸，Fe(OH)3沉淀轉變為Fe3＋，所以Fe2＋減少，Fe3＋增多，AlOeq\o\al(－,2)再轉變為Al3＋，幾乎不變。5．下列說法正確的是()A．Fe在一定條件下與水反應生成H2和Fe(OH)3B．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，D項錯誤。6．鐵及其化合物是中學化學中的一類重要物質，下列關于鐵元素的敘述中正確的是()A．2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋成立說明氧化性：Fe3＋＞Fe2＋B．25℃，pH＝0的溶液中，Al3＋、NHeq\o\al(＋,4)、NOeq\o\al(－,3)、Fe2＋可以大量共存C．5.6g鐵與足量的氯氣反應失去電子為0.2molD．硫酸亞鐵溶液中加入過氧化氫溶液：Fe2＋＋2H2O2＋4H＋===Fe3＋＋4H2O答案A解析B項pH＝0的溶液呈強酸性，Fe2＋、NOeq\o\al(－,3)、H＋不能大量共存，不正確；C項應為0.3mol，不正確；D項電荷不守恒，不正確。7．將3.48g四氧化三鐵完全溶解在100mL1mol·L－1的硫酸中，然后加入K2Cr2O7溶液25mL，恰好使溶液中的Fe2＋全部轉化為Fe3＋，Cr2Oeq\o\al(2－,7)全部轉化為Cr3＋，則K2Cr2O7溶液的物質的量濃度是()A．0.05mol·L－1 B．0.1mol·L－1C．0.2mol·L－1 D．0.3mol·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，在反應中Fe2＋eq\o(――→,\s\up7(－e－))Fe3＋，Cr2Oeq\o\al(2－,7)eq\o(――→,\s\up7(＋2×3e－))2Cr3＋，若設K2Cr2O7溶液的物質的量濃度為c，則根據得失電子守恒有：eq\f(3.48g,232g·mol－1)×1＝c×0.025L×6，解得c＝0.1mol·L－1。8．釣魚島群島的東海海域及部分太平洋海域探明為海底熱水礦床。海底熱水礦床是沉積著由巖漿熱氣從地底噴出的金、銅、鋅、稀有金屬等區域。下列說法正確的是()A．金不溶于任何溶液B．銅、鋅在空氣中均能被氧化成對應的氧化物C．銅鋅合金的熔點低于銅或鋅的熔點D.eq\o\al(63,29)Cu的質子數和中子數之差為34答案C解析金能夠溶于王水，A項錯誤；銅在空氣中被腐蝕生成銅綠，主要成分是Cu2(OH)2CO3，B項錯誤；合金的熔點一般比成分金屬的都低，C項正確，eq\o\al(63,29)Cu的質子數和中子數之差為(63－29)－29＝5，D項錯誤。9．氧化還原反應廣泛應用于金屬的冶煉。下列說法不正確的是()A．冶煉鐵的主要原料有鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石等，其中石灰石的作用是除去鐵礦石中的脈石(二氧化硅)B．濕法煉銅與火法煉銅的反應中，銅元素都發生還原反應C．工業上Mg可由電解熔融的MgO制取，Na也可由電解熔融的NaCl制取D．鋁熱法還原鐵的反應中，放出的熱量能使鐵熔化答案C解析工業上用電解熔融MgCl2的方法冶煉金屬鎂。10．某化學小組為測定一定質量的某銅鋁混合物中銅的質量分數，設計了如下實驗方案：方案Ⅰ：銅鋁混合物eq\o(――→,\s\up7(足量溶液A),\s\do5(充分反應))測定生成氣體的體積方案Ⅱ：銅鋁混合物eq\o(――→,\s\up7(足量溶液B),\s\do5(充分反應))測定剩余固體的質量下列有關判斷中不正確的是()A．溶液A和B均可以是鹽酸或NaOH溶液B．溶液A和B均可以選用稀硝酸C．若溶液B選用濃硝酸，則測得銅的質量分數偏小D．實驗方案Ⅱ更便于實施答案B解析銅鋁混合物與鹽酸或NaOH溶液反應時，均只有Al參加反應，因此A正確；若A、B均選用稀HNO3，則兩種金屬均可反應，方案Ⅱ中無固體剩余，B錯誤；當B選用濃HNO3時，鋁鈍化生成氧化膜，所測鋁的質量偏大，則銅的質量分數偏小，C正確；方案Ⅰ需收集氣體，并需要將其轉化為標準狀況，不如方案Ⅱ稱固體質量方便，D正確。11．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，在醫藥上也可用于治療消化性潰瘍出血。工業上利用廢鐵屑(含少量氧化鋁、氧化鐵等)生產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)3Fe(OH)2Al(OH)3開始沉淀2.37.53.4完全沉淀3.29.74.4回答下列問題。(1)加入少量NaHCO3的目的是調節pH，使溶液中的______沉淀，該工藝中“攪拌”的作用是__________。(2)在實際生產中，反應Ⅱ中常同時通入O2以減少NaNO2的用量，O2與NaNO2在反應中均作________。若參與反應的O2有11.2L(標準狀況)，則相當于節約NaNO2的物質的量為________。(3)堿式硫酸鐵溶于水后產生的Fe(OH)2＋可部分水解生成聚合離子Fe2(OH)eq\o\al(2＋,4)。該水解反應的離子方程式為__________________。(4)在醫藥上常用硫酸亞鐵與硫酸、硝酸的混合液反應制備堿式硫酸鐵。根據我國質量標準，產品中不得含有Fe2＋及NOeq\o\al(－,3)。為檢驗所得產品中是否含有Fe2＋，應使用的試劑為________(填字母)。A．氯水 B．KSCN溶液C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液答