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1铁、铜的获取及应用1.如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是()A.Fe+4H++NFe3++NO↑+2H2OB.Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2OC.Fe(OH)3+3H+Fe3++3H2OD.3Fe(OH)2+10H++N3Fe3++NO↑+8H2O【解析】选B。Fe3O4与稀硝酸反应时,Fe2+会被氧化为Fe3+,正确的离子方程式为3Fe3O4+28H++N9Fe3++NO↑+14H2O。【方法技巧】(1)若酸为氧化性酸,则Fe2+可被氧化生成Fe3+,如3FeO+10HNO3(稀)3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O,3Fe3O4+28HNO3(稀)9Fe(NO3)3+NO↑+14H2O。(2)若酸为还原性酸,则Fe3+可被还原为Fe2+,如Fe2O3+6HI2FeI2+I2+3H2O。2.下列说法正确的是()①氢气通过灼热的CuO粉末,反应后固体物质增重②用CuCl2溶液做导电实验,灯泡发光是因为CuCl2Cu2++2Cl-③Cu溶于稀HNO3:3Cu+8H++2N3Cu2++2NO↑+4H2O④常温下,Cu既能与FeCl3溶液反应又能与浓硝酸反应2A.①②B.①③C.②④D.③④【解析】选D。①中,CuO(s)Cu(s),固体物质减重,错误;②中,CuCl2溶液导电实验,实质是电解CuCl2溶液,其电解化学方程式为CuCl2Cu+Cl2↑,错误。【加固训练】某孔雀石的主要成分为Cu(OH)2·CuCO3,可用来冶炼铜。孔雀石与焦炭混合加热时,可生成铜、二氧化碳和水。下列说法不正确的是()A.将孔雀石粉碎后与焦炭混合加热,是为了加快反应速率B.1molCu(OH)2·CuCO3与足量焦炭反应转移2mol电子C.1molCu(OH)2·CuCO3最多能与2molH2SO4反应D.根据孔雀石样品的质量和其与足量硫酸反应产生CO2的体积(标准状况),即可测得样品中Cu的质量分数(假定其他成分不与酸反应)【解析】选B。孔雀石受热发生分解Cu(OH)2·CuCO32CuO+CO2↑+H2O,由CuO炼铜,用焦炭还原发生:2CuO+C2Cu+CO2↑。将孔雀石粉碎,可增大固体的表面积,加快反应速率,故A正确;1molCuCO3·Cu(OH)2反应生成2molCuO,得到4mol电子生成铜,故B错误;1molCu(OH)2·CuCO3与硫酸反应生成CuSO4,由铜原子守恒可知最多与2molH2SO4反应,故C正确;根据产生CO2的体积可确定CuCO3的质量,结合孔雀石样品的质量可确定Cu(OH)2的质量,则可测得样品中Cu的质量分数,故D正确。3.以下实验能证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+的是()A.滴入KSCN溶液,不显红色B.滴加足量氯水,再加KSCN溶液,显红色C.滴入KSCN溶液,不显红色,再加氯水,溶液变红D.滴入KSCN溶液,不显红色,再加足量高锰酸钾溶液,溶液变红【解析】选C。A项,只滴加KSCN溶液,根据溶液是否显红色,能检验出溶液中是否含有Fe3+,无法验证Fe2+是否存在,错误;B项,若原溶液中含Fe3+,滴加氯水后再滴加KSCN溶液后也显红色,无法证明原溶液中含有的是Fe3+还是Fe2+,错误;C项,先滴加KSCN溶液,不显红色,说明原溶液不含Fe3+,再滴加氯水后显红色,说明滴加氯水后溶液中有Fe3+,证明原溶液中含有Fe2+,正确;D项,滴入KSCN溶液,不显红色,证明不含Fe3+,再加足量高锰酸钾溶液(高锰酸钾溶液是紫红色溶液),溶液变红无法证明原溶液中含有Fe2+,错误。4.(2019·泉州模拟)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3一。对下列实验事实的解释正确的是()选项操作、现象解释A向KI-淀粉溶液中加入FeCl3溶液,溶液变蓝Fe3+能与淀粉发生显色反应B把生铁放置于潮湿的空气中,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)3C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·xH2O;C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。5.有一块铁的“氧化物”样品,用140mL5.0mol·L-1盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收0.025molCl2,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.Fe2O3B.Fe3O4C.Fe4O5D.Fe5O7【解析】选D。根据2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2+)=0.025mol×2=0.05mol,根据电荷守恒得2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-),则n(Fe3+)=0.2mol,故n(Fe2+)∶n(Fe3+)=0.05∶0.2=1∶4,故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3,即Fe5O7。6.(2017·浙江11月选考真题)为了探究铁、铜及其化合物的性质,某同学设计并进行了下列实验。已知:3Fe(s)+4H2O(g)Fe3O4(s)+4H2(g)。4请回答:(1)虚线框处宜选择的装置是________(填“甲”或“乙”);实验时应先将螺旋状铜丝加热,变黑后再趁热迅速伸入所制得的纯净氢气中,观察到的实验现象是________。(2)实验后,取硬质玻璃管中适量的固体,用一定浓度的盐酸溶解,滴加KSCN溶液,没有出现红色,说明该固体中没有+3价的铁,判断结论是否正确并说明理由________。【解析】(1)氢气密度小于空气密度,选用乙装置能够使氢气与铜丝充分接触。(2)铁过量时会发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,因此不合理。答案:(1)乙铜丝由黑变红(2)不正确,因为铁过量时会发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+1.将金属铜、铁置于氯化铁溶液中充分反应,下列对反应情况设想的评价正确的是()选项反应情况设想评价A当铁、铜均不剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,一定无Fe3+正确,Fe3+和Fe、Cu均可反应B当铁、铜均有剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+,无Fe3+正确,Fe和Cu与Fe3+都反应,故有Fe2+和Cu2+,无Fe3+C当铜有剩余,铁无剩余时,溶液中一定只有Fe2+,无Cu2+正确,Cu有剩余,故无Cu2+D当铁有剩余,铜无剩余时,溶液中一定有Fe2+、Cu2+不正确,不可能有Fe剩余而无Cu剩余,因为Fe比Cu优先与Fe3+反应【解析】选D。当铁、铜均不剩余时溶液中可能有Fe3+存在,A项错误;当铁过量时,铜不与Fe3+反应,无Cu2+生成,此时溶液中不存在Cu2+和Fe3+,B项错误;铜有剩余则溶液中一定无Fe3+,可能有Cu2+,C项错误;铁比铜活泼,不可能铁剩余而铜无剩余,D项正确。2.(2017·浙江4月选考真题)由硫铁矿烧渣(主要成分:Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O),再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下:烧渣溶液绿矾铁黄已知:FeS2和铁黄均难溶于水下列说法不正确的是()A.步骤①,最好用硫酸来溶解烧渣5B.步骤②,涉及的离子方程式为FeS2+14Fe3++8H2O15Fe2++2S+16H+C.步骤③,将溶液加热到有较多固体析出,再用余热将液体蒸干,可得纯净绿矾D.步骤④,反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3【解析】选C。因为要制备FeSO4·7H2O,所以步骤①最好用硫酸来溶解烧渣,A选项正确;步骤②反应方程式符合元素守恒、电子守恒和电荷守恒,B选项正确;制备FeSO4·7H2O应该采用加热浓缩、冷却结晶、过滤的方法,C选项错误;步骤④,若氨水的量过多,则可能生成Fe(OH)3沉淀,D选项正确。3.(2020·余姚模拟)下列中学常见实验的现象或表述正确的是()A.过量的铁投入一定量的稀硝酸中,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液,溶液显红色B.制备氢氧化亚铁时,向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液,边加边搅拌,即可制得白色的氢氧化亚铁C.检验红砖中的氧化铁成分,向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加KSCN溶液2～3滴,溶液显红色即可证明D.向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后,将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会,然后冷却、过滤,滤纸上的物体为“蓝色固体”【解析】选C。过量的铁粉与一定量的稀硝酸反应最终生成的是Fe2+,A错误;制备氢氧化亚铁应避免被氧气氧化,向硫酸亚铁溶液中加氢氧化钠溶液时应把长胶头滴管的下端插入液面以下且不能搅拌,B错误;CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后生成Cu(OH)2沉淀,加热后过滤,滤纸上的物质是CuO(黑色),D错误。4.从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下:则下列说法正确的是()A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+6【解析】选C。由最终要得到的氯化铁及流程图知b是盐酸,A错误;操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤,操作Ⅲ为蒸发结晶,所用仪器有差异,B错误;滤液Z和X中均含有氯化亚铁,因此c为氯气,C正确;高锰酸钾能氧化氯离子而褪色,因此不能用于检验是否含有亚铁离子,D错误。5.某同学为了验证Fe3+是否能将H2SO3氧化成S,用50mL0.1mol·L-1FeCl3溶液吸收制取SO2气体的尾气后,进行以下实验:(1)检验吸收液中S的操作为_____________________________,证明Fe3+能够把H2SO3氧化成S。(2)请配平并完成上述反应中的化学方程式:2FeCl3+SO2+______________+H2SO4+________,反应中的氧化产物是________(写化学式)。(3)吸收液中除了含有H+、Cl-、S以外,对其他成分(Fe3+、Fe2+、H2SO3)的可能组合进行探究:①提出假设。假设1:溶液中存在Fe2+;假设2:溶液中存在Fe3+、Fe2+;假设3:溶液中存在_______________________________。②设计方案,进行实验,验证假设。请写出实验步骤以及预期现象和结论(可不填满)。限选实验试剂和仪器:试管、滴管、0.1mol·L-1KMnO4溶液、0.1mol·L-1KSCN溶液、品红稀溶液。实验步骤预期现象和结论步骤1:用试管取样品溶液2～3mL,并滴入______若出现红色,则假设2成立,1、3不成立;若未出现红色,则假设2不成立(或假设1或3成立)步骤2:步骤3:【解析】(1)检验S常用稀盐酸和BaCl2溶液。7(2)SO2被氧化成了H2SO4,则FeCl3被还原成FeCl2。(3)对于溶液中三种微粒可能存在的情况:假设1,若Fe3+与H2SO3正好反应则只存在Fe2+;假设2,若Fe3+过量则存在Fe3+与Fe2+;假设3,若Fe3+不足,则存在Fe2+与H2SO3;区别三种假设的不同之处在于假设2中含有Fe3+,假设3中含有H2SO3,可通过设计实验方案进行探究。答案:(1)取少量样品溶液于试管中,先滴入足量的稀盐酸无现象,再滴入氯化钡溶液,如果有白色沉淀生成则证明吸收液中有S(2)2H2O2FeCl22HClH2SO4(3)①Fe2+、H2SO3②实验步骤预期现象和结论步骤1:1～2滴0.1mol·L-1KSCN溶液步骤2:另取2～3mL样品溶液于试管中,滴入1～2mL品红稀溶液若品红溶液红色褪去,则假设3成立;若品红溶液不褪色,则假设3不成立(或假设1成立)