2019版高考化学一轮复习(江苏专用)：专题2 第3讲 铁、铜的获取及应用

第3讲铁、铜的获取及应用
【2019·备考】
最新考纲：1.理解并能应用常见金属的活动顺序。

2.了解Fe、Cu及其重要化合物的主要性质和重要应用。

3.了解金属材料在生产和生活中的重要应用。

4.认识化学在金属矿物等自然资源综合利用和实现物质间转化等方面的实际应用。

最新考情：铁及其化合物涉及Fe、铁的氧化物、氢氧化物、铁盐、亚铁盐等，一是在选择题中考查铁及其化合物的性质和转化，二是考查Fe2＋、Fe3＋的检验，三是考查工业上铁及其化合物的工业流程。

考点一铁及其重要化合物的性质
[知识梳理]
1．铁元素的存在形式
2．铁的性质
(1)物理性质
(2)化学性质
铁单质性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。

①与非金属单质反应：
Fe 与S 反应：Fe ＋S=====△
FeS 。

②与酸的反应：
a ．与非氧化性酸反应的离子方程式：Fe ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2↑。

b ．与氧化性酸反应：遇冷的浓硫酸或浓硝酸钝化，与稀硝酸或在加热条件下与浓硫酸、浓硝酸反应，但无H 2产生。

③与某些盐溶液的反应：
a ．与CuSO 4溶液反应的离子方程式：Fe ＋Cu 2＋===Fe 2＋＋Cu 。

b ．与FeCl 3溶液反应的离子方程式：Fe ＋2Fe 3＋===3Fe 2＋。

名师助学：①铁分别与氯气和盐酸反应所得的产物中铁元素的价态不同，Fe 与Cl 2反应生成FeCl 3，而Fe 与盐酸反应生成FeCl 2。

②铁在潮湿的空气中生成的铁锈的主要成分是Fe 2O 3，而铁在纯氧中燃烧的产物是Fe 3O 4。

③铁与硫蒸气反应生成的是FeS 而不是Fe 2S 3；铁与碘蒸气反应生成的是FeI 2而不是FeI 3。

3．铁的常见化合物 (1)铁的氧化物
(2)铁的氢氧化物
名师助学：①FeO 和Fe 3O 4与足量HNO 3反应时，发生氧化还原反应，Fe 2＋被HNO 3氧化生成Fe 3＋。

②Fe 2O 3和Fe 3O 4与足量HI 反应时，发生氧化还原反应，Fe 3＋被I －还原生成Fe 2＋。

[题组诊断]
铁及其化合物的性质
1．下列叙述正确的是( )
A ．Fe 与稀HNO 3、稀H 2SO 4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Cl 2中燃烧只生成FeCl 3
C ．Fe 和Fe 2O 3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出
D ．Fe 2O 3――→HCl （aq ）FeCl 3(aq)――→△
无水FeCl 3，在给定的条件下能实现转化
解析 HNO 3具有强氧化性，与Fe 反应产生的气体为NO ，A 项错误；铁与Cl 2反应无论量的多少产物都是FeCl 3，B 项正确；C 项中Fe 2O 3溶解产生Fe 3＋恰好将铁单质氧化，因而不能置换出H 2，C 项正确；FeCl 3溶液加热时易水解，D 项错误。

答案BC
2．在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉，得到的Fe2＋的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。

请将正确答案的序号填在相应的横线上。

①Fe3＋②Fe2＋③Fe、Fe2＋④Fe2＋、Fe3＋
(1)AB段铁元素以________形式存在。

(2)BC段铁元素以________形式存在。

(3)CD段铁元素以________形式存在。

解析向稀HNO3中加入铁粉，开始时稀HNO3过量应生成Fe3＋，随加入铁粉量的增加，HNO3反应完全后，发生反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为
Fe2＋。

答案(1)①(2)④(3)③
3．在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下：
Ⅰ：向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液；
Ⅱ：向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。

已知：K sp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38
回答下列问题：
(1)FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为__________________________________
________________________________________________________________。

(2)过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是________，分离得到固体的主要成分是________________，从固体中分离出铜需采用的方法是__________________________________________________________________。

(3)过程Ⅱ中发生反应的化学方程式为___________________________________
__________________________________________________________________。

(4)过程Ⅱ中调节溶液的pH 为5，金属离子浓度为
___________________________________________________________________ _________________________________________________________(列式计算)。

解析 (1)FeCl 3能将铜氧化成Cu 2＋，本身被还原为Fe 2＋。

(2)先用过量铁置换出铜，固体为铁与铜的混合物，再分离铜应加入盐酸；(3)过程Ⅱ是亚铁离子生成Fe(OH)2，鼓入空气转化成Fe(OH)3；(4)K sp ＝c(Fe 3
＋)·c 3(OH －)，c(OH －)＝K w /c(H ＋)，可求
c(Fe 3＋)。

答案 (1)2Fe 3＋＋Cu===2Fe 2＋＋Cu 2＋ (2)回收铜 Cu 和Fe 加盐酸反应后过滤 (3)FeCl 2＋Ca(OH)2===Fe(OH)2↓＋CaCl 2、 4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O===4Fe(OH)3
(4)c(Fe 3＋)＝4.0×10－38÷(10－9)3＝4.0×10－11(mol/L) 【总结归纳】
1．铁与稀硝酸反应产物中铁元素价态的判断方法 (1)当HNO 3过量时：
反应原理：Fe ＋4HNO 3===Fe(NO 3)3＋NO ↑＋2H 2O ，铁元素的存在形式为Fe 3＋，铁元素的价态为＋3价。

(2)当Fe 过量时：铁被硝酸氧化为Fe 3＋，然后Fe 3＋被剩余的铁还原为Fe 2＋，也就是说最终得到亚铁盐，总方程式：3Fe ＋8HNO 3===3Fe(NO 3)2＋2NO ↑＋4H 2O 。

(3)当14＜n （Fe ）n （HNO 3）＜38
时：
铁元素的存在形式为Fe 2＋和Fe 3＋，铁元素的价态为＋2、＋3价。

(4)用数轴法表示，铁与硝酸的用量比与反应产物的关系：
2．铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结
足量铁与稀硫酸、稀硝酸的混合溶液反应，则可利用离子反应分析，依次发生反应：Fe ＋NO －3＋4H ＋===Fe 3＋＋NO ↑＋2H 2O 、2Fe 3＋＋Fe===3Fe 2＋、Fe ＋2H ＋===Fe 2＋＋H 2↑(若
H ＋量不足，该反应不再发生)。

有关铁及其化合物的实验探究
4．某同学欲探究铁及其化合物的性质，下列实验方案可行的是( )
A．将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性
B．将热的NaOH溶液滴入FeCl3溶液中：制备Fe(OH)3胶体
C．在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液：制备FeSO4·6H2O晶体
D．将铜粉加入FeCl3溶液中：验证Fe3＋的氧化性强于Cu2＋
解析由于浓硫酸具有强氧化性，铁与其反应生成Fe2(SO4)3和SO2，无法说明铁的活泼性，故A方案不可行；将NaOH加入FeCl3溶液中，得到Fe(OH)3沉淀，无法得到Fe(OH)3胶体，B项方案不可行；在蒸发皿中加热蒸干FeSO4溶液，一方面氧气可将FeSO4氧化，另一方面会得到不含结晶水的化合物，故C 项方案不可行；将铜粉加入FeCl3溶液中，发生反应：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，该反应说明Fe3＋的氧化性强于Cu2＋，故D项方案可行。

答案 D
5．下列各图示中，不能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
解析因为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。

A、B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；C的原理为铁作阳极产生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；D由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。

答案 D 【总结归纳】
防止Fe(OH)2氧化的方法
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸，驱除溶液中的氧气。

(2)将盛有NaOH 溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部，并慢慢挤出NaOH 溶液。

(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H 2、N 2、稀有气体等。

(4)在亚铁盐溶液上面加保护层，如苯、植物油等。

(5)用Fe 作阳极，石墨作阴极，电解NaCl 溶液，利用新产生的Fe 2＋与OH －反应制取。

考点二 Fe 2＋、Fe 3＋的性质及检验
[知识梳理]
1．亚铁盐
(1)Fe 2＋的氧化性和还原性
含有Fe 2＋的溶液呈浅绿色，Fe 2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性，其中以还原性为主，如：
遇Br 2、Cl 2、H 2O 2、NO －3
(H ＋)等均表现为还原性。

Fe 2＋的酸性溶液与H 2O 2反应的离子方程式：2Fe 2＋＋H 2O 2＋2H ＋===2Fe 3＋＋2H 2O 。

(2)可水解
Fe(OH)2是弱碱，含Fe 2＋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Fe 2＋的水解，加少量铁屑防止Fe 2＋被氧化。

2．铁盐的性质及应用
(1)氧化性：含有Fe 3＋的溶液呈棕黄色，Fe 3＋处于铁的高价态，遇Fe 、Cu 、HI 、H 2S 等均表现为氧化性。

①Fe 3＋与S 2－、I －、HS －、SO 2－3等具有较强还原性离子不能大量共存。

②Fe 3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe 3＋＋Cu===Cu 2＋＋2Fe 2＋。

(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe 3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。

①利用Fe 3＋易水解的性质，实验室可用FeCl 3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl 3＋3H 2O=====△
Fe(OH)3(胶体)＋3HCl 。

②利用Fe 3＋易水解的性质，工业上常用调节pH 方法除去溶液中的铁离子。

③利用Fe 3＋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。

④Fe 3＋与HCO －3、AlO －2、CO 2－3、ClO －等水解呈碱性的离子不能大量共存。

3．Fe 2＋、Fe 3＋的检验方法
溶液加KSCN 溶液
⎪
⎪⎪→无明显现象――→加氯水
溶液变红色说明含有Fe 2＋
→溶液变红色说明含有Fe 3＋
(2)用NaOH 溶液
溶液
加NaOH 溶液
⎪
⎪⎪
⎪→白色沉淀→灰绿色→红褐色说明含有Fe 2＋→红褐色沉淀说明含有Fe 3＋
(3)含Fe 2＋、Fe 3＋的混合溶液中Fe 3＋、Fe 2＋的检验 混合溶液
――→滴加KSCN 溶液
溶液变红色，说明含有Fe 3＋
混合溶液滴加酸性
KMnO 4KMnO 4溶液紫红色褪去，说明含有Fe 2＋
(4)Fe 2＋的特征检验方法
溶液――→K 3[Fe （CN ）6]溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe 2＋，3Fe 2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe 3[Fe(CN)6]2↓ 4．含Fe 2＋、Fe 3＋的除杂问题
[题组诊断]
Fe 2＋、Fe 3＋的性质与转化
1．下列试剂中，不能使Fe 2＋转化为Fe 3＋的是( )
①氯气；②NaCl 溶液；③酸性KMnO 4溶液；④稀硝酸；⑤盐酸；⑥NaNO 3溶液
A.①②③
B.①③④
C.②④⑤
D.②⑤⑥
解析Cl2、酸性KMnO4、稀HNO3都有强氧化性，能将Fe2＋氧化成Fe3＋，而NaCl溶液、盐酸、NaNO3溶液不能将Fe2＋氧化成Fe3＋。

答案 D
2.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气体，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。

答案 B
3.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( )
解析当铁、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。

答案 D
【归纳总结】
“铁三角”转化
上述转化关系中标号反应的离子方程式：
①2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；
②2Fe3＋＋H2S===2Fe2＋＋S↓＋2H＋；
③2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O；
④3Fe2＋＋NO－3＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。

Fe2＋和Fe3＋的检验
4.下列有关物质检验方法不合理的是( )
A.向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加氯水后溶液显血红色，该溶液中一定含有Fe2＋
B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2
C.检验绿矾晶体是否已氧化变质，可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液，再观察溶液是否变血红
D.向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀，说明溶液中含有Fe3＋
解析B项中的Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色。

答案 B
5.检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁，可选用的试剂是( )
A.NaOH
B.KMnO4
C.KSCN
D.苯酚
解析Fe3＋溶液中检验Fe2＋利用Fe2＋的还原性检验，加入KMnO4溶液，若KMnO4溶液褪色说明含有Fe2＋。

答案 B
6.下列关于Fe3＋、Fe2＋性质实验的说法错误的是( )
A.用上图装置可以制备沉淀Fe(OH)2
B.配制FeCl3溶液时，先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中，再加水稀释到所需要的浓度
C.FeCl3溶液中滴加KSCN溶液会生成红色沉淀
D.向FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止Fe2＋被氧化
解析A项，打开止水夹，左边锥形瓶中发生反应：Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，H2排出反应体系内的空气，使体系保持H2氛围，关闭止水夹，生成的FeSO4被压到右边锥形瓶中生成Fe(OH)2沉淀，正确；C项，生成配合物Fe(SCN)3，不是沉淀，错误。

答案 C
考点三铜及其化合物
[知识梳理]
1.铜的性质
(1)物理性质：铜是紫红色金属，具有良好的导电性、导热性和延展性。

(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 ＋O 2＋CO 2＋H 2O===Cu 2(OH)2CO 3 ②2Cu ＋S=====△
Cu 2S
③Cu ＋
⎣⎢⎢⎢⎢⎡
H 2SO 4（浓）：Cu ＋2H 2SO 4（浓）=====△
CuSO 4＋SO 2↑
＋2H 2
O
HNO 3
（稀）：3Cu ＋8H ＋
＋2NO －3
===3Cu 2＋
＋2NO ↑ ＋4H 2
O
HNO 3
（浓）：Cu ＋4H ＋
＋2NO －3
===Cu 2＋
＋2NO 2
↑ ＋2H 2
O
④Cu ＋⎣⎢⎢⎡Ag ＋：Cu ＋2Ag ＋===2Ag ＋Cu 2＋Fe 3＋：Cu ＋2Fe 3＋===2Fe 2＋＋Cu
2＋
2.氧化铜和氧化亚铜
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.CuSO 4·5H 2O
CuSO 4·5H 2O 为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。

无水CuSO 4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO 4·5H 2O)，
可作为水的检验依据。

提醒：①无水CuSO4只能作为水的检验试剂，但不能作为水蒸气的吸收试剂而用于除杂。

②常见铜及其化合物的颜色
[题组诊断]
铜及其化合物的性质
1.判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)CuO是黑色固体，与水反应可生成Cu(OH)2(×)
(2)Cu2O遇硝酸会被氧化成Cu2＋(√)
(3)Cu2(OH)2CO3是铜锈的主要成分，在干燥的空气中不易生成(√)
(4)过量的铜与浓硝酸反应一定没有一氧化氮生成(×)
(5)利用无水硫酸铜遇水变成蓝色这一性质，来检验水的存在(√)
(6)将铁片置于CuSO4溶液中，铁片上有红色物质析出，说明铁比铜活泼(√)
2.某同学通过系列实验，探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到目的的是( )
A.将铜粉和硫粉混合均匀并加热以制取CuS
B.将Cu片放入过量浓硫酸中，一段时间后加水以观察CuSO4溶液的颜色
C.向CuSO4溶液中加入NaOH溶液，过滤洗涤并收集沉淀，加热以制取CuO
D.设计Cu－Al－浓硝酸原电池，以证明金属活动性：Cu<Al
解析铜粉和硫粉反应生成Cu2S，故A项错误；Cu与浓硫酸的反应需要加热，故B项错误；Al在浓硝酸中发生钝化，故在Cu－Al－浓硝酸原电池中，Cu发生氧化反应，作负极，不能证明金属活动性：Cu<Al，
故D 项错误。

答案 C
铜的冶炼
3.工业上用黄铜矿冶炼铜并对炉渣进行综合利用的一种工艺流程如图所示：
(1)冶炼过程中得到的Cu 2O 和Cu 的混合物称为“泡铜”，Cu 2O 与金属Al 在高温条件下混合反应可得粗铜，反应的化学方程式为__________________________。

粗铜精炼时应将粗铜连接在直流电源的________极，可在________极得到纯度较高的精铜。

(2)传统炼铜的方法主要是火法炼铜，主要反应如下所示： ①2CuFeS 2＋4O 2=====高温
Cu 2S ＋3SO 2＋2FeO ②2Cu 2S ＋3O 2=====高温
2Cu 2O ＋2SO 2 ③2Cu 2O ＋Cu 2S=====高温
6Cu ＋SO 2↑
每生成1 mol Cu ，共消耗________ mol O 2。

反应③中的氧化剂是________。

(3)用炼铜产生的炉渣(含Fe 2O 3、FeO 、SiO 2、Al 2O 3)可制备Fe 2O 3。

根据流程回答下列问题： ①加入适量NaClO 溶液的目的是______________________________________ ___________________________________________(用离子方程式表示)。

②除去Al 3＋发生反应的离子方程式是________________________________ _______________________________________________________________。

③选用提供的试剂，设计实验验证炉渣中含有FeO 。

提供的试剂有：稀盐酸、稀硫酸、KSCN 溶液、高锰酸钾溶液、NaOH 溶液、碘水。

所选试剂是________。

实验方案：____________________________________ ______________________________________________________________。

解析 (1)Cu 2O 与Al 发生氧化还原反应生成Al 2O 3与Cu ：3Cu 2O ＋2Al=====高温
Al 2O 3＋6Cu ；粗铜精炼的目
的是使粗铜溶解，精铜析出，所以粗铜作阳极，精铜在阴极产生。

(2)根据反应①②③可知，利用火法炼铜，CuFeS 2中的铜元素、铁元素、硫元素最终分别转化为Cu 、FeO 、SO 2，由此可写出总反应化学方程式：2CuFeS 2＋5O 2=====高温
2Cu ＋2FeO ＋4SO 2，则由总反应化学方程式可以看出每生成1 mol Cu ，共消耗2.5 mol O 2。

反应③的反应物Cu 2O 、Cu 2S 中铜元素的化合价都降低，二者均为氧化剂。

(3)①NaClO 溶液具有氧化性，将Fe 2＋氧化成Fe 3＋：2Fe 2＋＋
ClO －＋2H ＋===2Fe 3＋＋Cl －＋H 2O 。

②除去Al 3＋发生反应的离子方程式为Al 3＋＋4OH －===AlO －2＋2H 2O 。

③检验FeO ，需要将FeO 溶解，再利用Fe 2＋的还原性检验Fe 2＋，所选的试剂是稀硫酸、高锰酸钾溶液，实验方案是取少量高锰酸钾溶液于试管中，滴加用稀硫酸溶解炉渣得到的溶液，若高锰酸钾溶液的紫色褪去，证明溶液中含有Fe 2＋，从而证明炉渣中含有FeO 。

答案 (1)3Cu 2O ＋2Al=====高温
Al 2O 3＋6Cu 正 阴
(2)2.5 Cu 2O 、Cu 2S (3)①2Fe 2＋＋ClO －＋2H ＋===2Fe 3＋＋Cl －＋H 2O ②Al 3＋＋4OH －===AlO －2＋2H 2O ③稀硫酸、高锰酸钾溶液 取少量高锰酸钾溶液于试管中，滴加用稀硫酸溶解炉渣得到的溶液，若高锰酸钾溶液的紫色褪去，证明溶液中含有Fe 2＋，从而证明炉渣中含有FeO 【思维建模】
废铜综合利用的常见流程框图模式
【知识网络回顾】
1.下列关于铁及其化合物的说法中正确的是( )
A.氯化亚铁溶液保存时加少量盐酸，是为了抑制亚铁离子水解
B.将氯化铁溶液直接蒸干可得到无水氯化铁
C.通入氯气可除去硫酸铁中少量硫酸亚铁杂质
D.用磁铁吸引可分离铁粉和铜粉
解析B项应该在HCl气流中蒸干，错误；C项通入氯气会引入新杂质，错误。

答案AD
2.下列除杂的操作不正确的是( )
A.MgCl2溶液中混有少量FeCl3：加入足量镁充分反应后过滤
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FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2O Fe(OH)3＋3HCl，加入Mg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，加入的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。

答案 C
3.(2018·南京、盐城一模)聚硅酸铁是目前无机高分子絮凝剂研究的热点，一种用钢管厂的废铁渣(主要成分Fe 3O 4，少量碳及二氧化硅)为原料制备的流程如下：
(1)废铁渣进行“粉碎”的目的是______________________________________ ________________________________________________________________。

(2)“酸浸”需适宜的酸浓度、液固比、酸浸温度、氧流量等，其中酸浸温度对铁浸取率的影响如图所示：
①加热条件下酸浸时，Fe 3O 4与硫酸反应的化学方程式
为_______________________________________________________________。

②酸浸时，通入O 2的目的是______________。

③当酸浸温度超过
100
℃时，铁浸取率反而减小，其原因是
________________________________________________________________。

(3)滤渣的主要成分为__________(填化学式)。

(4)“Fe 3＋浓度检测”是先用SnCl 2将Fe 3＋还原为Fe 2＋；在酸性条件下，再用K 2Cr 2O 7标准溶液滴定Fe 2
＋
(Cr 2O 2
－7被还原为Cr 3
＋
)，该滴定反应的离子方程式为
___________________________________________________________________ __________________________________________________________________。

答案 (1)减小颗粒直径，增大浸取时的反应速率和提高铁浸取率 (2)①Fe 3O 4＋4H 2SO 4=====△
FeSO 4＋Fe 2(SO 4)3＋4H 2O ②将FeSO 4氧化为Fe 2(SO 4)3
③温度超过100 ℃明显加快了Fe3＋水解反应的速率，导致Fe3＋浓度降低
(3)C和SiO2
(4)6Fe2＋＋Cr2O2－7＋14H＋===6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O
1.下列检验试剂选用正确的是( )
A.用氯水、KSCN溶液检验FeCl3中是否有FeCl2
B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3中是否有FeCl2
C.用NaOH溶液检验MgCl2中是否有FeCl2
D.用硝酸检验某黄色固体是纯铜还是黄铜
解析A项中的Fe3＋产生的干扰无法消除；B项中酸性KMnO4还能氧化Cl－；C项中虽然Mg2＋也能形成白色沉淀，但若有Fe2＋，则生成的白色沉淀颜色会发生变化；D项中纯铜和黄铜均能溶解在硝酸中。

答案 C
2.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A项，2FeCl3＋Fe===3FeCl2；B项，NaOH＋SO2===NaHSO3或Na2SO3＋SO2＋H2O===2NaHSO3；C项，氧化铜和水不能反应；D项，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。

答案 C
3.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( )
解析Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；D有新的杂质CuSO4生成。

答案 C
4.某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列三个实验。

下列从分类角度分析正确的是( )
A.实验①③反应制得的物质均为纯净物
B.实验②③均未发生氧化还原反应
C.实验①③均为放热反应
D.实验①②所涉及的物质均为电解质
解析实验③制得的是Fe(OH)3胶体，属于混合物，且属于吸热反应，选项A、C错误；实验①中涉及的物质Cl2、铁丝均为单质，既不属于电解质，也不属于非电解质，选项D错误。

答案 B
5.Fe、Cu都是重要的金属元素。

下列说法正确的是( )
A.两者的单质放置在空气中均只生成氧化物
B.两者的单质都能与稀硫酸反应产生氢气
C.常温条件下，两种金属都能溶解于浓硝酸中
D.制备FeCl3、CuCl2，均不能采用将其溶液直接蒸干的方法
解析Cu放置在空气中可生成Cu2(OH)2CO3，A项错误；铜为不活泼金属，不能与稀硫酸反应生成氢气，B项错误；常温下，浓硝酸能够使铁钝化，C项错误；直接蒸干FeCl3、CuCl2溶液得到的固体分别是Fe(OH)3、Cu(OH)2，D项正确。

答案 D
6.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.往溶液中滴入无色KSCN溶液，显血红色
C.Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为6∶1
D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
解析n(Fe)＝1.12 g
56 g·mol－1
＝0.02 mol，n(Fe3＋)＝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。

答案BC
7.在检验用FeCl3溶液生产铜制印刷线路板后所得的废液成分的实验中，下列根据实验现象得出的结论不正确的是( )
A.向废液中加入少量的葡萄糖溶液，无红色沉淀产生，说明废液中不含Cu2＋
B.向废液中滴加硝酸酸化的AgNO3溶液，产生白色沉淀，说明废液中含有Cl－
C.向废液中加少量铁粉，充分反应后无固体剩余，说明废液中含有Fe3＋
D.向废液中滴加KSCN溶液，无现象，再加入氯水后溶液呈血红色，说明废液中含有Fe2＋
解析A项，葡萄糖在碱性条件下加热能与新制Cu(OH)2反应生成红色Cu2O沉淀，废液为酸性，不能生成Cu(OH)2，错误；C项，若无Fe3＋，Fe与Cu2＋反应则会有铜生成，正确。

答案 A
8.在FeCl3、CuCl2混合溶液中，加入一定量的铁屑，反应完全后将固体滤出，下列说法中正确的是( )
A.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋
B.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，可能含Cu2＋和Fe3＋
C.若滤出的固体中只有铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe3＋和Fe2＋，一定不含Cu2＋
D.若滤出的固体中含有铁和铜，则溶液中一定含有的阳离子是Fe2＋，一定不含Cu2＋和Fe3＋
解析氧化性Fe3＋＞Cu2＋＞Fe2＋，加入铁粉后有固体剩余，Fe3＋一定不存在；若剩余固体全部都是Cu，溶液中还可能有Cu2＋，也可能恰好被完全置换；若剩余固体是Cu和Fe，则溶液中不可能有Cu2＋。

答案 D
9.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( )
解析 A 项中Fe 3＋将I －氧化为I 2，淀粉遇碘变蓝；B 项中红棕色的斑点是Fe 2O 3。

C 、D 正确。

答案 CD
10.某同学采用硫铁矿焙烧取硫后的烧渣(主要成分为Fe 2O 3、SiO 2、Al 2O 3，不考虑其他杂质)制备七水合硫酸亚铁(FeSO 4·7H 2O)，设计了如下流程： 烧渣足量酸 ⎪⎪⎪⎪→固体1
→溶液1――→试剂X NaOH 溶液控制pH ⎪⎪⎪→固体2→溶液2→FeSO 4·7H 2
O 下列说法不正确的是( )
A.溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X 选用铁粉
B.固体1中一定有SiO 2，控制pH 是为了使Al 3＋转化为Al(OH)3进入固体2
C.从溶液2得到FeSO 4·7H 2O 产品的过程中，须控制条件防止其氧化和分解
D.若改变方案，在溶液1中直接加NaOH 至过量，得到的沉淀用硫酸溶解，其溶液经结晶分离也可得到FeSO 4·7H 2O
解析 根据题意，分析得出以下流程：
Fe2O3 SiO2 Al2O3足量
硫酸
⎪
⎪
⎪
⎪
⎪→SiO2
→
Fe2（SO4）3
Al2（SO4）3
――→
Fe
NaOH溶液
控制pH
⎪
⎪
⎪→Al（OH）3
→
FeSO4
溶液
→FeSO4·7H2O
A项，溶解烧渣选用足量硫酸，试剂X选用铁粉，正确；B项，由于SiO2不溶于硫酸，则固体1中一定含有SiO2，为了使溶液中的Al3＋转化成Al(OH)3沉淀，故用NaOH溶液控制pH，得固体2为Al(OH)3，正确；C项，由于Fe2＋易被氧化、FeSO4·7H2O易分解，故在从FeSO4溶液中得到FeSO4·7H2O产品过程中，须控制条件防止其氧化和分解，正确；D项，若在溶液1[Fe2(SO4)3和Al2(SO4)3溶液]中直接加
NaOH至过量，得到的为Fe(OH)3，用硫酸溶解得到Fe2(SO4)3溶液，故经结晶不能得到
FeSO4·7H2O，
错误。

答案 D
11.CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径及性质如下图所示。

下列说法正确的是( )
A.相对于途径②，途径①更好地体现了绿色化学思想
B.Y可以是葡萄糖溶液
C.X可能是SO2和SO3的混合气体
D.将CuSO4溶液蒸发，利用余热蒸干，可制得胆矾晶体
解析途径①中会产生有毒物质SO2而途径②不会，A错误；CuSO4与过量NaOH溶液反应会生成新制Cu(OH)2悬浊液，葡萄糖溶液能还原新制Cu(OH)2悬浊液生成Cu2O，B正确；CuSO4热分解过程中，铜元素价态降低，故必有化合价升高的元素，CuSO4中只有氧元素的化合价能升高，故X中必有O2，C错误；D项操作会导致开始得到的胆矾晶体失去结晶水，D错误。

答案 B
12.碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]是一种用于污水处理的新型高效絮凝剂，在医药上也可用于治疗消化性溃疡出血。

工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁的工艺流程如下：
已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH见下表：
回答下列问题：
(1)加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的________沉淀，该工艺中“搅拌”的作用是___________________________________________________。

(2)在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作________。

若参与反应的O2有11.2 L(标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为________。

(3)碱式硫酸铁溶于水后产生的Fe(OH)2＋离子，可部分水解生成Fe2(OH)2＋4聚合离子。

该水解反应的离子方程式为______________________________________
__________________________________________________________________。

(4)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。

根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2＋及NO－3。

为检验所得产品中是否含有Fe2＋，应使用的试剂为________。

A.氯水
B.KSCN溶液
C.NaOH溶液
D.酸性KMnO4溶液
解析(1)过量的铁使Fe3＋转化成Fe2＋，这样通过调节pH在4.4～7.5，可以使Al3＋全部沉淀，而Fe2＋未沉淀。

“搅拌”使得反应物增大接触面积，反应速率加快。

(2)从反应Ⅱ知，NaNO2转化为NO，NaNO2作氧化剂，增加O2的量，以减少NaNO2，说明O2也作氧化剂。

根据电子转移总数知，NaNO2中N的化
合价变化1，而O2的化合价变化4，相当于节约NaNO2的物质的量为11.2 L
22.4 L·mol－1
×4＝2 mol。

(3)由Fe(OH)2＋离子水解生成Fe2(OH)2＋4，由铁守恒可知，多出的OH－应由水提供。

(4)要检验是否存在Fe2＋，
必须排除Fe 3＋的干扰，应利用Fe 2＋的还原性，故应选择酸性KMnO 4溶液作试剂。

答案 (1)Al 3＋ 加快反应速率 (2)氧化剂 2 mol
(3)2Fe(OH)2＋＋2H 2O Fe 2(OH)2＋4＋2H ＋ (4)D
13.(2017·徐连宿三模)从含铜丰富的自然资源黄铜矿(CuFeS 2)冶炼铜的工艺流程如下：
已知：CuFeS 2＋3CuCl 2===4CuCl ↓＋FeCl 2＋2S ↓
(1)浸取时，若改用FeCl 3溶液，也能生成CuCl 和S ，该反应化学方程式为__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。

(2)若过滤1所得滤液中只含FeCl 2，则将其在空气中加热蒸干、灼烧后，所得固体的化学式为________。

(3)调节溶液的pH 后，除生成Cu 外，还能产生一种金属离子，此金属离子是________。

(填离子符号)
(4)过滤3所得滤液中可以循环使用的物质有________，为保持流程持续循环，每生成1 mol Cu ，理论上需补充CuCl 2的物质的量为________。

(5)冶炼工艺还可以将精选后的黄铜矿砂与空气在高温下煅烧，使其转变为铜，化学方程式为：6CuFeS 2
＋13O 2=====高温3Cu 2S ＋2Fe 3O 4＋9SO 2 Cu 2S ＋O 2=====高温2Cu ＋SO 2
此工艺与前一工艺相比主要缺点有________。

解析 (1)反应物为CuFeS 2、FeCl 3，生成物有CuCl 、S 及FeCl 2，1份CuFeS 2反应，S 共升高4价，Cu 降低1价，1份CuFeS 2反应共升高3价，根据电子守恒配平。

(2)FeCl 2溶液加热蒸干、灼烧过程中，Fe 2＋水解且被氧化，最终得Fe 2O 3固体。

(3)[CuCl 2]－中铜显＋1价，调节pH 发生歧化反应生成Cu 和Cu 2＋。

(4)由(3)分析可知滤液中有CuCl 2及过量的盐酸。

1 mol CuFeS 2溶解需要 3 mol CuCl 2，生成4 mol CuCl ，4 mol CuCl 最终歧化生成2 mol Cu 和2 mol CuCl 2，此时还需要补充1 mol CuCl 2。

生成1 mol Cu 需要补充0.5 mol CuCl 2。

(5)高温需要消耗能量，生成SO 2会染污大气。

答案 (1)CuFeS 2＋3FeCl 3===CuCl ＋4FeCl 2＋2S (2)Fe 2O 3
(3)Cu 2＋ (4)HCl 和CuCl 2 0.5 mol。