第10講 鐵、銅的獲取及應(yīng)用1．(2021·江西萍鄉(xiāng)質(zhì)檢)《唐本草》記載“本來(lái)綠色，新出窟未見風(fēng)者，正如琉璃。陶及今人謂之石膽，燒之赤色，故名絳礬矣”。文中“絳礬”為(　　)A．FeSO4·7H2O　　　　　    B．CuSO4·5H2OC．Na2SO4·10H2O         D．KAl(SO4)2·12H2O解析：根據(jù)題中描述，晶體本來(lái)為綠色，加熱后得到紅色固體，所以該晶體為FeSO4·7H2O。答案：A2．某學(xué)生以鐵絲和Cl2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)①、③反應(yīng)制得的物質(zhì)均為純凈物B．實(shí)驗(yàn)②、③均未發(fā)生氧化還原反應(yīng)C．實(shí)驗(yàn)①、③均為放熱反應(yīng)D．實(shí)驗(yàn)①、②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：B3．為了驗(yàn)證Fe3＋的性質(zhì)，某化學(xué)興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的一組實(shí)驗(yàn)，其中實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)錯(cuò)誤的是(　　)A．只有④　　　　　　　    B．只有③C．③和④均錯(cuò)          D．全部錯(cuò)誤解析：實(shí)驗(yàn)③中溶液應(yīng)變?yōu)闇\藍(lán)色；實(shí)驗(yàn)④與Fe3＋的性質(zhì)無(wú)關(guān)。答案：C4．鐵屑溶于過(guò)量稀硫酸，過(guò)濾后向?yàn)V液中加入過(guò)量氨水，有白色沉淀生成，過(guò)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?jiān)?/span>，上述沉淀和殘?jiān)謩e是(　　)A．Fe(OH)3　Fe2O3         B．Fe(OH)2　Fe2O3C．Fe(OH)2　Fe(OH)3        D．Fe(OH)2　FeO解析：鐵與稀硫酸反應(yīng)生成FeSO4，再與過(guò)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(jià)，最后所得紅棕色殘?jiān)鼮镕e2O3。答案：B5．(2021·江蘇省鹽城檢測(cè))下列有關(guān)物質(zhì)的性質(zhì)與用途具有對(duì)應(yīng)關(guān)系的是(　　)A．FeSO4易溶于水，可用于制造紅色顏料B．FeS是黑色粉末，可用于去除水體中Cu2＋等重金屬C．Fe2(SO4)3水溶液顯酸性，可用于去除天然氣中的H2SD．Fe在冷的濃硫酸中鈍化，可用于制造貯存濃硫酸的貯罐解析：A.可用于制造紅色顏料的是Fe2O3，故A錯(cuò)誤；B.FeS可用于去除水體中Cu2＋等重金屬，是因?yàn)檗D(zhuǎn)化為更難溶的硫化物，與顏色無(wú)關(guān)，故B錯(cuò)誤；C.Fe2(SO4)3可用于去除天然氣中的H2S，是因?yàn)槿齼r(jià)鐵離子具有氧化性，能氧化硫化氫中的硫元素，與其水溶液顯酸性無(wú)關(guān)，故C錯(cuò)誤；D.Fe在冷的濃硫酸中鈍化，生成致密的氧化物薄膜，所以可用于制造貯存濃硫酸的貯罐，故D正確。答案：D6．從酸性蝕刻廢液(含F(xiàn)e3＋、Cu2＋、Fe2＋、H＋及Cl－)中回收Cu并制取FeCl3·6H2O，下列圖示裝置和原理不能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖?　　)A．用裝置甲從廢液中還原出CuB．用裝置乙進(jìn)行固液分離C．用裝置丙將Fe2＋氧化為Fe3＋D.用裝置丁將丙中反應(yīng)后的溶液蒸干制取FeCl3·6H2O解析：A.從廢液中還原出Cu，要加入鐵粉，可以用裝置甲實(shí)現(xiàn)，故A正確；B.固液分離用過(guò)濾裝置，裝置乙為過(guò)濾裝置，故B正確；C.氯氣能將亞鐵離子氧化為鐵離子，所以用裝置丙將Fe2＋氧化為Fe3＋，故C正確；D.FeCl3·6H2O應(yīng)用蒸發(fā)濃縮，降溫結(jié)晶的方式制得，故D錯(cuò)誤。答案：D7．(雙選)向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入鐵粉，充分反應(yīng)后仍有固體存在，則下列判斷不正確的是(已知氧化性：Fe3＋>Cu2＋)(　　)  A．溶液中一定含有Cu2＋  B．加入KSCN溶液一定不變紅色  C．溶液中一定含有Fe2＋  D．剩余固體中可能含銅解析：①當(dāng)固體為鐵、銅時(shí)，溶液中的Fe3＋、Cu2＋全部參加反應(yīng)生成Fe2＋和Cu，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeCl3＋Fe===3FeCl2、CuCl2＋Fe===Cu＋FeCl2，所以溶液中一定沒有Fe3＋、Cu2＋，一定含有Fe2＋；②當(dāng)固體為銅時(shí)，溶液中一定沒有Fe3＋，Cu2＋恰好全部參加反應(yīng)或部分反應(yīng)生成Fe2＋和Cu，所以溶液中一定沒有Fe3＋，可能含有Cu2＋，一定含有Fe2＋。若加入的鐵粉足量，則溶液中一定不含銅離子，選A；根據(jù)以上分析可知，溶液中一定存在亞鐵離子，不選C；反應(yīng)后有固體剩余，由于還原性：Fe>Cu，則剩余的金屬中一定含有銅，選D；根據(jù)以上分析可知，反應(yīng)后的溶液中一定不存在鐵離子，所以加入KSCN溶液一定不變紅色，不選B。答案：AD8．(2021·福建省福州月考)合金就是不同種金屬(也包括一些非金屬)在熔化狀態(tài)下形成的一種熔合物，根據(jù)下列四種金屬的熔、沸點(diǎn)： NaCuAlFe熔點(diǎn)/℃97.51 0836601 535沸點(diǎn)/℃8832 5952 2003 000其中不能形成合金的是(　　)A．Cu和Al            B．Fe和CuC．Fe和Na            D．Al和Na解析：A.銅的熔點(diǎn)低于鋁的沸點(diǎn)，兩種金屬能夠形成合金，不選A;  B．鐵的熔點(diǎn)低于銅的沸點(diǎn)，兩種金屬能夠形成合金，不選B；C.鐵的熔點(diǎn)高于鈉的沸點(diǎn)，兩種金屬不能形成合金，選C；D.鋁的熔點(diǎn)低于鈉的沸點(diǎn)，兩種金屬能夠形成合金，不選D。答案：C9．向氧化鐵、氧化銅、鐵、銅的混合粉末中加入過(guò)量的稀鹽酸，充分反應(yīng)后，仍有紅色粉末存在。則關(guān)于溶液中陽(yáng)離子的判斷正確的是(　　)A．只有Fe2＋和Cu2＋B．一定有Fe2＋、Cu2＋，可能有Fe3＋C．一定有Fe2＋，可能有Cu2＋D．只有Fe2＋解析：混合粉末中加入過(guò)量的稀鹽酸反應(yīng)后，仍有紅色固體銅存在，溶液中一定有Fe2＋，一定不可能有Fe3＋，可能有Cu2＋。答案：C10．(雙選)向盛有2 mL FeCl3溶液的試管中加入少量鐵粉，如圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。下列分析錯(cuò)誤的是(　　)A.操作①為萃取B．步驟Ⅰ中的離子方程式為2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋C．若步驟Ⅱ溶液變紅色，說(shuō)明Fe2＋能用KSCN檢驗(yàn)D．步驟Ⅲ中Fe2＋被氧化為Fe3＋解析：A.操作①為振蕩操作，故A錯(cuò)誤；B.步驟Ⅰ中是鐵和鐵離子反應(yīng)生成亞鐵離子，反應(yīng)的離子反應(yīng)為2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，故B正確；C.若步驟Ⅱ溶液變紅色，可能是反應(yīng)后有剩余鐵離子，不能說(shuō)明Fe2＋能用KSCN檢驗(yàn)，故C錯(cuò)誤；D.步驟Ⅲ中氯氣具有強(qiáng)氧化性能氧化亞鐵離子，Fe2＋被氧化為Fe3＋，故D正確。答案：AC11．將下列物質(zhì)的顏色和用途或性質(zhì)用短線連接起來(lái)。①Fe2O3　　　a．紅褐色　A．具有較強(qiáng)的還原性②Fe(OH)2    b．紅棕色    B．易被氧化成灰綠色最終變成紅褐色③Fe(OH)3    c．白色    C．紅色油漆、涂料④Fe2＋    d．棕黃色    D．受熱分解成紅棕色粉末⑤Fe3＋    e．淺綠色    E．具有較強(qiáng)的氧化性答案：①—b—C?、凇猚—B?、邸猘—D?、堋猠—A　⑤—d—E12．用不含F(xiàn)e3＋的FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備Fe(OH)2。(1)用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時(shí)還需加入________。(2)除去蒸餾水中溶解的O2常采用________的方法。(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長(zhǎng)滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是_____________________________________________________________________________________________。答案：(1)稀硫酸、鐵屑　(2)加熱煮沸(3)避免生成的Fe(OH)2與氧氣接觸而被氧化13．FeCl3具有凈水作用，但腐蝕設(shè)備，而聚合氯化鐵是一種新型的絮凝劑，處理污水比FeCl3高效，且腐蝕性小。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)FeCl3凈水的原理是_____________________________________________。FeCl3溶液腐蝕鋼鐵設(shè)備，除H＋作用外，另一主要原因是________________________________________________________(用離子方程式表示)。(2)為節(jié)約成本，工業(yè)上用NaClO3氧化酸性FeCl2廢液得到FeCl3。①若酸性FeCl2廢液中c(Fe2＋)＝2.0×10－2 mol·L－1，c(Fe3＋)＝1.0×10－3 mol·L－1，c(Cl－)＝5.3×10－2 mol·L－1，則該溶液的pH約為________。②完成NaClO3氧化FeCl2的離子方程式：ClO＋Fe2＋＋________===Cl－＋Fe3＋＋________解析：(1)氯化鐵凈水的原理為Fe3＋＋3H2O?Fe(OH)3(膠體)＋3H＋，Fe3＋可與Fe反應(yīng)，腐蝕鋼鐵。(2)①由電荷守恒：2c(Fe2＋)＋3c(Fe3＋)＋c(H＋)＝c(Cl－)(OH－濃度很小，忽略不計(jì))可求得溶液中c(H＋)＝1.0×10－2 mol/L。②由題意ClO(Cl為＋5價(jià))→Cl－得到6e－，Fe2＋→Fe3＋失去1e－，由電子得失相等，原子守恒配平離子方程式。答案：(1)Fe3＋水解產(chǎn)生的Fe(OH)3膠體粒子能吸附水中懸浮的雜質(zhì)　2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋(2)①2?、?　6　6　H＋　1　6　3　H2O14．(2021·福建省福清月考)某礦渣的成分為Cu2O、Al2O3、Fe2O3、FeO、SiO2, 工業(yè)上用該礦渣獲取銅和膽礬的操作流程如圖：已知：①Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。②部分陽(yáng)離子以氫氧化物形式沉淀時(shí)溶液的pH如下表所示：沉淀物Cu(OH)2Al(OH)3Fe(OH)3Fe(OH)2開始沉淀pH5.44.02.75.8沉淀完全pH6.75.23.78.8(1)為了加快反應(yīng) Ⅰ 的速率，可以采取的措施是________________________________(任寫1條)。(2)固體混合物A中的成分是________。(3)操作Ⅰ主要包括：________、________、________。洗滌CuSO4·5H2O粗產(chǎn)品不能用大量水洗，而用冰水洗滌。原因是______________________________。(4)用NaClO調(diào)pH可以生成沉淀B，利用題中所給信息分析沉淀B為________，該反應(yīng)中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為________。(5)用NaOH調(diào)pH可以生成沉淀C，利用題中所給信息分析y的范圍為________。解析：(1)礦渣為固體，為了加快反應(yīng)的速率，可以將固體粉碎，也可以適當(dāng)升高反應(yīng)的溫度，或適當(dāng)增大反應(yīng)物H2SO4的濃度，不斷攪拌等。(2)根據(jù)題給已知①和固體A為混合物，加入稀硫酸發(fā)生的反應(yīng)有：Cu2O＋H2SO4===Cu＋CuSO4＋H2O、Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、FeO＋H2SO4===FeSO4＋H2O、Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4，SiO2是酸性氧化物，不能與硫酸發(fā)生反應(yīng)，因此發(fā)生反應(yīng)Ⅰ后過(guò)濾出的固體混合物A中的成分是SiO2和Cu。(3)從硫酸銅溶液中制取硫酸銅晶體的操作主要包括：蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾等；由于CuSO4溶于水，且溫度越高，溶解度越大，若用冰水既可以洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，又可以減少晶體的損失。(4)NaClO具有強(qiáng)氧化性，Fe2＋具有還原性，發(fā)生氧化還原反應(yīng)，NaClO可將Fe2＋氧化為Fe3＋并調(diào)節(jié)pH至3.7≤pH<4.0，將Fe3＋沉淀，故生成沉淀B為Fe(OH)3；該反應(yīng)中Fe元素的化合價(jià)由＋2價(jià)升至＋3價(jià)，Fe2＋為還原劑，ClO－為氧化劑，Cl元素的化合價(jià)由＋1價(jià)降至－1價(jià)，根據(jù)得失電子守恒，氧化劑與還原劑物質(zhì)的量之比為1∶2。(5)結(jié)合表格數(shù)據(jù)，Al3＋完全沉淀時(shí)的pH為5.2，而Cu2＋開始沉淀的pH為5.4，加入NaOH調(diào)節(jié)pH至5.2≤pH<5.4，將Al3＋沉淀，而Cu2＋不沉淀。答案：(1)適當(dāng)升高溫度；不斷攪拌；將礦渣粉碎；適當(dāng)增大硫酸的濃度等(2)SiO2、Cu(3)蒸發(fā)濃縮　冷卻結(jié)晶　過(guò)濾　冰水既可以洗去晶體表面的雜質(zhì)離子，又可以減少晶體的損失(4)Fe(OH)3　1∶2(5)5.2～5.4或5.2≤pH<5.415．鐵及其化合物在日常生產(chǎn)生活中用途廣泛，利用FeSO4制備還原鐵粉的工業(yè)流程如下：實(shí)驗(yàn)室中可用FeSO4(用鐵粉和稀硫酸反應(yīng)制得)和NH4HCO3在如下裝置模擬上述流程中的“轉(zhuǎn)化”環(huán)節(jié)。(1)裝置A的名稱是________，裝置B中盛放的藥品是________，NH4HCO3盛放在裝置________中。(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，欲將生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是___________________________________________________________________，發(fā)生主要反應(yīng)的離子方程式為____________________________________________________________________________________________________________。FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配制的原因是______________________________________，檢驗(yàn)久置的FeSO4是否變質(zhì)的方法是______________________________________________________________________________________________________。(3)干燥過(guò)程的主要目的是脫去游離水，該過(guò)程中會(huì)有少量FeCO3在空氣中被氧化為FeOOH，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________，取干燥后的FeCO3樣品12.49 g，與炭混合后焙燒，最終得到還原鐵粉6.16 g，計(jì)算樣品中雜質(zhì)FeOOH的質(zhì)量：________g。解析：(1)裝置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，裝置B中盛放鐵粉，稀硫酸與鐵粉反應(yīng)生成H2和FeSO4。  裝置C中盛放NH4HCO3。(2)檢驗(yàn)D處氫氣已純凈時(shí)，表明裝置中空氣已排盡，關(guān)閉活塞3，打開活塞2，在氫氣作用下將FeSO4溶液壓入C中發(fā)生反應(yīng)。FeSO4具有還原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要現(xiàn)用現(xiàn)配。用KSCN溶液檢驗(yàn)久置的FeSO4是否變質(zhì)。  (3)FeCO3、H2O、O2反應(yīng)生成FeOOH和CO2。設(shè)干燥后的FeCO3樣品中FeCO3、FeOOH的物質(zhì)的量分別為x、y，則x×116 g·mol－1＋y×89 g·mol－1＝12.49 g，56 g·mol－1×(x＋y)＝6.16 g，解得：x＝0.1 mol，y＝0.01 mol。故m(FeOOH)＝0.89 g。答案：(1)分液漏斗　鐵粉　C(2)(待D處的氫氣純凈后)關(guān)閉活塞3，打開活塞2Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Fe2＋＋HCO===FeCO3↓＋H＋、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O)　亞鐵離子易被氧化　取樣品配成溶液，取少量溶液于試管中，再向試管中加入KSCN溶液，觀察是否顯紅色(3)4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2　0.89  

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