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第12讲 铁铜及其化合物（强化训练）（解析版）
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这是一份第12讲 铁铜及其化合物（强化训练）（解析版），共10页。试卷主要包含了下列叙述正确的是，下列说法中正确的有，下列离子方程式书写正确的是，有关铁及其化合物的说法正确的是，球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X等内容，欢迎下载使用。
第12讲 铁铜及其化合物（强化训练）
1.我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝……日久起销，用刀刮其销……所刮下之销末，名铁线粉”。下列关于“铁线粉”的说法错误的是( )
A．铁线粉的主要成分为Fe2O3·xH2O
B．“用刀刮其销……所刮下之销末”指质地疏松
C．“铁线粉”易溶于水
D．“铁线粉”的形成是因为吸氧腐蚀
答案：C
【解析】“铁线粉”为铁锈，主要成分为Fe2O3·xH2O，A正确；“铁线粉”能够用刀刮下，说明其质地疏松，易脱落，B正确；氧化铁等大多数金属氧化物不溶于水，C错误；海水接近中性，铁易发生吸氧腐蚀形成“铁线粉”，D正确。
2.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤
D．Fe3＋与KSCN反应产生血红色沉淀
答案：C
【解析】赤铁矿的主要成分是Fe2O3，A错误；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，B错误；铁粉把FeCl3还原成FeCl2，从而除去FeCl3，C正确；Fe3＋与KSCN反应产生血红色络合物，不是沉淀，D错误。
3.下列叙述正确的是( )
A．Fe在稀硝酸中发生钝化(2019·江苏，6A)
B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可除去工业废气中的Cl2(2019·天津，3A)
C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色(2018·江苏，6A)
D．给定条件下，能实现转化：FeFeCl2Fe(OH)2(2017·江苏，7A)
答案：B
【解析】A项，常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化，稀硝酸中溶解，错误；B项，氯气将Fe2＋氧化为Fe3＋，铁屑再将Fe3＋还原为Fe2＋，从而除去废气中的Cl2，正确；C项，Fe2＋与SCN－不会显色，错误；D项，铁与氯气反应只能生成氯化铁，错误。
4.下列说法中正确的有( )
①稀硫酸和铜粉反应可制备硫酸铜
②铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝
③蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液,可制备无水AlCl3
④用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物
⑤氯化铁溶液可用于制作印刷铜电路板
⑥金属镁失火不可用水来灭火
⑦向2 mL 0.1 mol∙L-1的FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡,看到黄色逐渐消失,加1滴KSCN溶液,溶液颜色不变,证明还原性:Fe>Fe2+
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
答案：C
【解析】根据金属活动性顺序表,稀硫酸与铜不能发生反应,①错误;铝箔可以在氯气中燃烧生成三氯化铝,②正确;铝与盐酸反应生成氯化铝溶液,加热蒸发,氯化铝水解生成氢氧化铝,而无法得到AlCl3,化学方程式为AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl↑,③错误;铝盐和铁盐水解都可以生成对应的氢氧化物胶体,可以处理水中的悬浮物,④正确;氯化铁可以溶解铜从而制作电路板,⑤正确;镁与水在加热条件下反应生成可燃性气体氢气,所以不能用水灭火,⑥正确;根据实验现象说明2Fe3++Fe 3Fe2+,依据还原性:还原剂>还原产物,⑦正确。共有5项正确。
5.下列离子方程式书写正确的是 ( )
A.硫化亚铁与浓硫酸混合加热:2H++FeS H2S↑+Fe2+
B.向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液:2Al3++3CO32- Al2(CO3)3↓
C.酸性氯化亚铁溶液中加入双氧水:2Fe2++H2O2 2Fe3++O2↑+2H+
D.用氢氧化钠溶液除去镁粉中的杂质铝:2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑
答案：D
【解析】硫化亚铁具有还原性,浓硫酸具有强氧化性,二者应该发生氧化还原反应而不是复分解反应,A项错误;硫酸铝与碳酸钠发生相互促进的水解反应2Al3++3CO32-+3H2O 2Al(OH)3↓+3CO2↑,B项错误;氯化亚铁与H2O2发生氧化还原反应,H2O2为氧化剂,对应的还原产物应该为H2O,方程式为H2O2+2Fe2++2H+ 2Fe3++2H2O,C项错误。
6.有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A．将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中，制备Fe(OH)3胶体
B．FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，说明铁比铜金属性强
C．配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释
D．Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3
答案：C
【解析】A项，制备Fe(OH)3胶体，应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，错误；B项，铁离子与铜反应生成铜离子和亚铁离子说明铜的还原性比亚铁离子的还原性强，无法证明金属性的强弱，错误；C项，在溶液中铁离子极易发生水解反应，产生难溶性的氢氧化铁，为了抑制铁离子的水解，应该先将氯化铁溶解在较浓的盐酸中，然后再加水稀释到相应的浓度，正确；D项，因I2的氧化性较弱，故与铁反应生成FeI2，错误。
7.向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析错误的是( )
A．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生H2
B．A点溶液中的溶质为Fe(NO3)3和H2SO4
C．原混合酸中NO物质的量为0.2 mol
D．原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为2 mol·L－1
答案：B
【解析】分析图像中各阶段所发生的反应：
OA段：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；
AB段：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；
BC段：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
由此可知A正确；由OA段所发生的反应可知硝酸完全转化为NO，溶液中不存在NO，故A点溶质应该是Fe2(SO4)3和H2SO4，B错误；由OA段氧化还原反应中得失电子守恒可知，n(NO)＝n(Fe)＝＝0.2 mol，C正确；三个阶段共消耗铁为22.4 g，即＝0.4 mol，C点溶质为FeSO4，由溶液中的电荷守恒可知n(SO)＝n(Fe2＋)＝0.4 mol，由反应前后SO物质的量不变可知原混合酸中硫酸的物质的量浓度为2 mol·L－1，D正确。
8.（双选）球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X。实验小组为测定化合物X的组成设计实验如下：
下列说法不正确的是( )
A．固体2是氧化铁
B．X的化学式可以表示为Fe3C2
C．溶液甲加热、蒸发、灼烧也可得到24.0 g固体
D．X与足量的热浓硝酸反应有NO和CO2生成
答案：BD
【解析】X在空气中煅烧转化为CO2气体与铁的氧化物，再经盐酸、氯气处理后得到FeCl3溶液(溶液乙)，加热、蒸发时，FeCl3水解得到Fe(OH)3，灼烧Fe(OH)3得到固体Fe2O3(固体2)，A正确；n(Fe2O3)＝＝0.15 mol，n(Fe)＝0.3 mol，m(Fe)＝16.8 g，m(C)＝18.0 g－16.8 g＝1.2 g，n(C)＝0.1 mol，n(Fe)∶n(C)＝3∶1，X的化学式可以表示为Fe3C，B错误；溶液甲加热、蒸发、灼烧过程中，Fe2＋会被空气中的氧气氧化为Fe3＋，最后得到的固体也是Fe2O3，C正确；浓硝酸和铁碳化合物反应，碳元素被氧化成CO2，氮元素被还原为NO2，D错误。
9.某研究小组利用如图装置探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应原理。下列说法错误的是( )
A．装置B中若产生白色沉淀，说明Fe3＋能将SO2氧化成SO42-
B．实验室中配制加70%硫酸需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒
C．三颈烧瓶中通入N2的操作应在滴加浓硫酸之前，目的是排尽装置内的空气
D．装置C可能发生倒吸，同时还不能完全吸收反应产生的尾气
答案：A
【解析】Fe3＋具有氧化性，可将二氧化硫氧化成硫酸根，本身被还原成二价铁，反应的离子方程式是SO2＋2Fe3＋＋Ba2＋＋2H2O===BaSO4↓＋2Fe2＋＋4H＋，在酸性条件下SO2与NO3-反应也能生成SO42-，出现白色沉淀，装置B中若产生白色沉淀，不能说明Fe3＋能将SO2氧化成SO42-，故A错误；配制70%硫酸溶液的操作是浓硫酸加入水中稀释，需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒，故B正确；为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前应先通入氮气，目的是排尽装置内的空气，故C正确；导气管直接插入溶液可能会引起装置中的压强变化较大，发生倒吸，反应生成的气体可能会有NO，不能被氢氧化钠溶液吸收，故D正确。
10.某混合物由Fe、Fe2O3和FeCO3组成。现称取一定质量的该混合物，将其溶于100 mL 1.25 mol·L－1硫酸中，生成0.56 L(标准状况)气体，并得到溶液X，测得溶液X中c(H＋)为0.5 mol·L－1(溶液体积变化忽略不计)。下列说法正确的是( )
A．混合物中Fe2O3的物质的量为0.025 mol
B．混合物中FeCO3的物质的量为0.03 mol
C．若溶液X遇KSCN溶液显红色，则溶液X中n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＝0.1 mol
D．若溶液X中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，则混合物中n(Fe)＋n(Fe2O3)＋n(FeCO3)＝0.08 mol
答案：A
【解析】A项，设混合物中Fe、Fe2O3和FeCO3的物质的量分别是x mol、y mol、z mol，硫酸的物质的量是0.125 mol，反应后氢离子的物质的量是0.05 mol，则剩余硫酸0.025 mol，消耗硫酸0.1 mol，生成气体的物质的量是0.56 L÷22.4 L·mol－1＝0.025 mol，发生的反应有FeCO3＋H2SO4===FeSO4＋H2O＋CO2↑、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、Fe2(SO4)3＋Fe===3FeSO4、Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，因此z＋3y＋x－y＝0.1、z＋x－y＝0.025，解得y＝0.025，正确；B项，根据A项中的分析可知，不能确定混合物中FeCO3的物质的量，错误；C项，若溶液X遇KSCN溶液显红色，说明Fe3＋过量，因此根据电荷守恒可知，溶液X中n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＜0.1 mol，错误；D项，若溶液X中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，说明生成的气体全部是二氧化碳，因此，根据碳原子守恒可知n(FeCO3)＝0.025 mol，设X中硫酸亚铁和硫酸铁的物质的量分别是a mol、b mol，则a＝2b、a＋3b＝0.1，解得a＝0.04、b＝0.02，根据铁原子守恒可知，单质铁的物质的量是0.04 mol＋0.04 mol－0.025 mol×2－0.025 mol＝0.005 mol，则混合物中n(Fe)＋n(Fe2O3)＋n(FeCO3)＝0.055 mol，错误。
11.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
答案：B
【解析】因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用Fe粉与稀硫酸反应产生的H2将装置中的空气排尽，然后滴入NaOH溶液，与FeSO4发生复分解反应生成Fe(OH)2，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中，可以达到目的，①正确；②滴入的NaOH溶液会吸收空气中的氧气，与试管中的FeSO4发生复分解反应生成Fe(OH)2和Na2SO4，溶液中有氧气，会氧化Fe(OH)2变为Fe(OH)3，因此会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，不能达到实验目的，②错误；③中液面上加苯阻止了空气进入，在隔绝空气的环境中NaOH、FeSO4发生复分解反应生成Fe(OH)2和Na2SO4，由于没有空气，Fe(OH)2不能被氧化，能较长时间观察到白色沉淀，③正确；故合理选项是B。
12.(1)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。
(2)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。
②除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_____________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)①②③⑤ (2)①稀硫酸、铁屑 ②煮沸 ③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
【解析】(1)因为Fe(OH)2在空气中容易被氧化为红褐色的Fe(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。①、②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；③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；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④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。
(2)①Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2＋被氧化。②气体的溶解度随温度升高而降低，所以用煮沸的方法除去水中溶解的O2。
13．绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法：
查询资料，得有关物质的数据如下表：
25 ℃时
饱和H2S溶液
SnS沉淀完全
FeS开始沉淀
FeS沉淀完全
pH
3.9
1.6
3.0
5.5
(1)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3＋，最好选用的试剂为________。
A．KSCN溶液 B．NaOH溶液 C．KMnO4溶液
(2)操作Ⅱ中，通入硫化氢至饱和的目的是(写两点)________________、________________。
(3)操作Ⅳ的顺序依次为________、冷却结晶、过滤。
答案：(1)A (2)除去溶液中的Sn2＋ 将Fe3＋还原成Fe2＋ (3)蒸发浓缩
【解析】Fe3＋和SCN－会反应生成红色的Fe(SCN)3，从而证明了Fe3＋的存在。(2)通入硫化氢至饱和的目的是：硫化氢具有强还原性，可以将Fe3＋还原为Fe2＋。H2S在溶液中饱和，可以增大溶液中的S2－浓度，尽量保证将Sn2＋转化为SnS沉淀，以便于过滤除去Sn杂质。(3)溶液中得到晶体，需要对溶液进行加热蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥等，所以操作Ⅳ的顺序依次为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。
13.某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。
(1)检验产物
①取出少量黑色固体，洗涤后，________________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有________。
(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是_____________
(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
序号
取样时间/min
现象
ⅰ
3
产生大量白色沉淀；溶液呈红色
ⅱ
30
产生白色沉淀，较3 min时量少；溶液红色较3 min时加深
ⅲ
120
产生白色沉淀，较30 min时量少；溶液红色较30 min时变浅
(资料：Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3＋产生的原因作出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3＋；
假设b：空气中存在O2，由于____________(用离子方程式表示)，可产生Fe3＋；
假设c：酸性溶液中的NO具有氧化性，可产生Fe3＋；
假设d：根据__________________________________现象，判断溶液中存在Ag＋，可产生Fe3＋。
③下述实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验Ⅰ：向硝酸酸化的_____________溶液
(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。
实验Ⅱ：装置如下图。其中甲溶液是________，操作及现象是_____________。
(3)根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ—ⅲ中Fe3＋浓度变化的原因：___________________。
答案：(1)①加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀 ②Fe2＋
(2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ ②4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 加入KSCN溶液后产生白色沉淀 ③0.05 mol·L－1 NaNO3 FeSO4溶液 分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深 (3)溶液中存在反应：①2Ag＋＋Fe===Fe2＋＋2Ag，②Ag＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ag，③Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。反应开始时，c(Ag＋)大，以反应①、②为主，c(Fe3＋)增大。约30 min后，c(Ag＋)小，以反应③为主，c(Fe3＋)减小
【解析】本题侧重考查学生对实验现象的分析判断能力以及实验设计能力。(1)①烧杯底部的黑色固体中含有银和过量的铁，要证明Ag的存在，可加硝酸并加热将固体溶解，然后用盐酸来检验Ag＋的存在。(2)③要证实假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因，需将原实验中的溶液换成c(H＋)、c(NO)分别相同，但不含Ag＋的溶液，可选用硝酸酸化的0.05 mol·L－1 NaNO3溶液(pH≈2)，通过向上层清液中滴加KSCN溶液后的现象差异进行验证。实验Ⅱ中甲溶液是FeSO4溶液，电极反应为：负极Fe2＋－e－===Fe3＋，正极Ag＋＋e－===Ag。一段时间后检验Fe3＋的存在及浓度，即可得出Ag＋能将Fe2＋氧化成Fe3＋的结论。(3)解题时要注意实验过程中过量的铁始终是存在的。
14.某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_____________________________________________________。
(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_________________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是__________
______________。
(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为________________________________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是___________________________
_____________________；生成沉淀的原因是__________________________________(用平衡移动原理解释)。
答案：(1)防止Fe2＋被氧化
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
(4)Fe2＋ Fe3＋ 可逆反应
(5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
Fe3＋催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动
【解析】(1)Fe2＋具有很强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3＋，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，可防止Fe2＋被氧化。(2)Fe2＋被氧化为Fe3＋，Cl2被还原为Cl－，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)O2难溶于煤油，加入煤油能隔绝空气，排除O2对实验的影响。(4)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂。实验③溶液变红，说明溶液中仍存在Fe3＋，由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。(5)酸化的FeCl2溶液与H2O2反应，Fe2＋被氧化为Fe3＋，H2O2被还原为H2O，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋对H2O2的分解起催化作用，当反应一段时间后，会发生反应：2H2O22H2O＋O2↑，故溶液中产生气泡。由于H2O2分解反应放热，促使Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋平衡右移，最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。
15.一种以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量SiO2)为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
(1)写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式：________________________。
(2)恒温“浸取”的过程中发现铜元素的浸取速率先增大后减少，有研究指出CuCl2是该反应的催化剂，该过程的反应原理可用化学方程式表示为：
①Cu2S＋2CuCl2===4CuCl＋S；
②_________________________________________________。
(3)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高的原因是_______________________。
(4)向滤液M中加入(或通入)________(填字母)，可得到一种可循环利用的物质。
a.铁 b.氯气
c.高锰酸钾 d.氯化氢
(5)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是_________________________；
“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由_________________。
(6)辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)通过电化学反应转变而成，有关转化见图，转化时转移0.2 mol电子，生成Cu2S________mol。
答案：(1)Cu2S＋4Fe3＋===2Cu2＋＋4Fe2＋＋S (2)CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2 (3)温度高苯容易挥发
(4)b (5)调节溶液的pH，使铁元素完全转化为Fe(OH)3沉淀 抑制Cu2＋的水解 (6)0.2
【解析】(1)浸取过程中Fe3＋将Cu2S氧化，根据电子守恒和元素守恒可得其离子反应方程式；
(2)根据Cu2S的最终产物CuCl2可得反应②；(3)回收硫时所用溶剂为苯，苯的熔、沸点较低；(4)M中主要物质为氯化亚铁，通入氯气可生成氯化铁，实现循环使用；(5)“保温除铁”过程要除去Fe3＋，故需要加入氧化铜来调节pH，使Fe3＋生成氢氧化铁沉淀；铜离子会水解，故在蒸发浓缩和冷却结晶过程中需要加入硝酸来抑制其水解；(6)该转化中Cu被氧化成Cu2S，化合价升高1价，CuFeS2被还原成Cu2S，化合价降低1价，根据电子守恒可知答案为：0.2。
第12讲 铁铜及其化合物（强化训练）
1.我国清代《本草纲目拾遗》中叙述了“铁线粉”：“粤中洋行有舶上铁丝……日久起销，用刀刮其销……所刮下之销末，名铁线粉”。下列关于“铁线粉”的说法错误的是( )
A．铁线粉的主要成分为Fe2O3·xH2O
B．“用刀刮其销……所刮下之销末”指质地疏松
C．“铁线粉”易溶于水
D．“铁线粉”的形成是因为吸氧腐蚀
答案：C
【解析】“铁线粉”为铁锈，主要成分为Fe2O3·xH2O，A正确；“铁线粉”能够用刀刮下，说明其质地疏松，易脱落，B正确；氧化铁等大多数金属氧化物不溶于水，C错误；海水接近中性，铁易发生吸氧腐蚀形成“铁线粉”，D正确。
2.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )
A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉，然后过滤
D．Fe3＋与KSCN反应产生血红色沉淀
答案：C
【解析】赤铁矿的主要成分是Fe2O3，A错误；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，B错误；铁粉把FeCl3还原成FeCl2，从而除去FeCl3，C正确；Fe3＋与KSCN反应产生血红色络合物，不是沉淀，D错误。
3.下列叙述正确的是( )
A．Fe在稀硝酸中发生钝化(2019·江苏，6A)
B．将废铁屑加入FeCl2溶液中，可除去工业废气中的Cl2(2019·天津，3A)
C．向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色(2018·江苏，6A)
D．给定条件下，能实现转化：FeFeCl2Fe(OH)2(2017·江苏，7A)
答案：B
【解析】A项，常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化，稀硝酸中溶解，错误；B项，氯气将Fe2＋氧化为Fe3＋，铁屑再将Fe3＋还原为Fe2＋，从而除去废气中的Cl2，正确；C项，Fe2＋与SCN－不会显色，错误；D项，铁与氯气反应只能生成氯化铁，错误。
4.下列说法中正确的有( )
①稀硫酸和铜粉反应可制备硫酸铜
②铝箔在氯气中燃烧可制备无水三氯化铝
③蒸发Al与稀盐酸反应后的溶液,可制备无水AlCl3
④用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物
⑤氯化铁溶液可用于制作印刷铜电路板
⑥金属镁失火不可用水来灭火
⑦向2 mL 0.1 mol∙L-1的FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡,看到黄色逐渐消失,加1滴KSCN溶液,溶液颜色不变,证明还原性:Fe>Fe2+
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
答案：C
【解析】根据金属活动性顺序表,稀硫酸与铜不能发生反应,①错误;铝箔可以在氯气中燃烧生成三氯化铝,②正确;铝与盐酸反应生成氯化铝溶液,加热蒸发,氯化铝水解生成氢氧化铝,而无法得到AlCl3,化学方程式为AlCl3+3H2O Al(OH)3+3HCl↑,③错误;铝盐和铁盐水解都可以生成对应的氢氧化物胶体,可以处理水中的悬浮物,④正确;氯化铁可以溶解铜从而制作电路板,⑤正确;镁与水在加热条件下反应生成可燃性气体氢气,所以不能用水灭火,⑥正确;根据实验现象说明2Fe3++Fe 3Fe2+,依据还原性:还原剂>还原产物,⑦正确。共有5项正确。
5.下列离子方程式书写正确的是 ( )
A.硫化亚铁与浓硫酸混合加热:2H++FeS H2S↑+Fe2+
B.向硫酸铝溶液中滴加碳酸钠溶液:2Al3++3CO32- Al2(CO3)3↓
C.酸性氯化亚铁溶液中加入双氧水:2Fe2++H2O2 2Fe3++O2↑+2H+
D.用氢氧化钠溶液除去镁粉中的杂质铝:2Al+2OH-+2H2O2AlO2-+3H2↑
答案：D
【解析】硫化亚铁具有还原性,浓硫酸具有强氧化性,二者应该发生氧化还原反应而不是复分解反应,A项错误;硫酸铝与碳酸钠发生相互促进的水解反应2Al3++3CO32-+3H2O 2Al(OH)3↓+3CO2↑,B项错误;氯化亚铁与H2O2发生氧化还原反应,H2O2为氧化剂,对应的还原产物应该为H2O,方程式为H2O2+2Fe2++2H+ 2Fe3++2H2O,C项错误。
6.有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A．将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中，制备Fe(OH)3胶体
B．FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板，说明铁比铜金属性强
C．配制氯化铁溶液时，将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释
D．Fe与Cl2反应生成FeCl3，推测Fe与I2反应生成FeI3
答案：C
【解析】A项，制备Fe(OH)3胶体，应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中，错误；B项，铁离子与铜反应生成铜离子和亚铁离子说明铜的还原性比亚铁离子的还原性强，无法证明金属性的强弱，错误；C项，在溶液中铁离子极易发生水解反应，产生难溶性的氢氧化铁，为了抑制铁离子的水解，应该先将氯化铁溶解在较浓的盐酸中，然后再加水稀释到相应的浓度，正确；D项，因I2的氧化性较弱，故与铁反应生成FeI2，错误。
7.向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200 mL中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析错误的是( )
A．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，BC段产生H2
B．A点溶液中的溶质为Fe(NO3)3和H2SO4
C．原混合酸中NO物质的量为0.2 mol
D．原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为2 mol·L－1
答案：B
【解析】分析图像中各阶段所发生的反应：
OA段：Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O；
AB段：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋；
BC段：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
由此可知A正确；由OA段所发生的反应可知硝酸完全转化为NO，溶液中不存在NO，故A点溶质应该是Fe2(SO4)3和H2SO4，B错误；由OA段氧化还原反应中得失电子守恒可知，n(NO)＝n(Fe)＝＝0.2 mol，C正确；三个阶段共消耗铁为22.4 g，即＝0.4 mol，C点溶质为FeSO4，由溶液中的电荷守恒可知n(SO)＝n(Fe2＋)＝0.4 mol，由反应前后SO物质的量不变可知原混合酸中硫酸的物质的量浓度为2 mol·L－1，D正确。
8.（双选）球墨铸铁中含有一种铁碳化合物X。实验小组为测定化合物X的组成设计实验如下：
下列说法不正确的是( )
A．固体2是氧化铁
B．X的化学式可以表示为Fe3C2
C．溶液甲加热、蒸发、灼烧也可得到24.0 g固体
D．X与足量的热浓硝酸反应有NO和CO2生成
答案：BD
【解析】X在空气中煅烧转化为CO2气体与铁的氧化物，再经盐酸、氯气处理后得到FeCl3溶液(溶液乙)，加热、蒸发时，FeCl3水解得到Fe(OH)3，灼烧Fe(OH)3得到固体Fe2O3(固体2)，A正确；n(Fe2O3)＝＝0.15 mol，n(Fe)＝0.3 mol，m(Fe)＝16.8 g，m(C)＝18.0 g－16.8 g＝1.2 g，n(C)＝0.1 mol，n(Fe)∶n(C)＝3∶1，X的化学式可以表示为Fe3C，B错误；溶液甲加热、蒸发、灼烧过程中，Fe2＋会被空气中的氧气氧化为Fe3＋，最后得到的固体也是Fe2O3，C正确；浓硝酸和铁碳化合物反应，碳元素被氧化成CO2，氮元素被还原为NO2，D错误。
9.某研究小组利用如图装置探究SO2和Fe(NO3)3溶液的反应原理。下列说法错误的是( )
A．装置B中若产生白色沉淀，说明Fe3＋能将SO2氧化成SO42-
B．实验室中配制加70%硫酸需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒
C．三颈烧瓶中通入N2的操作应在滴加浓硫酸之前，目的是排尽装置内的空气
D．装置C可能发生倒吸，同时还不能完全吸收反应产生的尾气
答案：A
【解析】Fe3＋具有氧化性，可将二氧化硫氧化成硫酸根，本身被还原成二价铁，反应的离子方程式是SO2＋2Fe3＋＋Ba2＋＋2H2O===BaSO4↓＋2Fe2＋＋4H＋，在酸性条件下SO2与NO3-反应也能生成SO42-，出现白色沉淀，装置B中若产生白色沉淀，不能说明Fe3＋能将SO2氧化成SO42-，故A错误；配制70%硫酸溶液的操作是浓硫酸加入水中稀释，需要的玻璃仪器有量筒、烧杯、玻璃棒，故B正确；为排除空气对实验的干扰，滴加浓硫酸之前应先通入氮气，目的是排尽装置内的空气，故C正确；导气管直接插入溶液可能会引起装置中的压强变化较大，发生倒吸，反应生成的气体可能会有NO，不能被氢氧化钠溶液吸收，故D正确。
10.某混合物由Fe、Fe2O3和FeCO3组成。现称取一定质量的该混合物，将其溶于100 mL 1.25 mol·L－1硫酸中，生成0.56 L(标准状况)气体，并得到溶液X，测得溶液X中c(H＋)为0.5 mol·L－1(溶液体积变化忽略不计)。下列说法正确的是( )
A．混合物中Fe2O3的物质的量为0.025 mol
B．混合物中FeCO3的物质的量为0.03 mol
C．若溶液X遇KSCN溶液显红色，则溶液X中n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＝0.1 mol
D．若溶液X中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，则混合物中n(Fe)＋n(Fe2O3)＋n(FeCO3)＝0.08 mol
答案：A
【解析】A项，设混合物中Fe、Fe2O3和FeCO3的物质的量分别是x mol、y mol、z mol，硫酸的物质的量是0.125 mol，反应后氢离子的物质的量是0.05 mol，则剩余硫酸0.025 mol，消耗硫酸0.1 mol，生成气体的物质的量是0.56 L÷22.4 L·mol－1＝0.025 mol，发生的反应有FeCO3＋H2SO4===FeSO4＋H2O＋CO2↑、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O、Fe2(SO4)3＋Fe===3FeSO4、Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，因此z＋3y＋x－y＝0.1、z＋x－y＝0.025，解得y＝0.025，正确；B项，根据A项中的分析可知，不能确定混合物中FeCO3的物质的量，错误；C项，若溶液X遇KSCN溶液显红色，说明Fe3＋过量，因此根据电荷守恒可知，溶液X中n(Fe2＋)＋n(Fe3＋)＜0.1 mol，错误；D项，若溶液X中n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，说明生成的气体全部是二氧化碳，因此，根据碳原子守恒可知n(FeCO3)＝0.025 mol，设X中硫酸亚铁和硫酸铁的物质的量分别是a mol、b mol，则a＝2b、a＋3b＝0.1，解得a＝0.04、b＝0.02，根据铁原子守恒可知，单质铁的物质的量是0.04 mol＋0.04 mol－0.025 mol×2－0.025 mol＝0.005 mol，则混合物中n(Fe)＋n(Fe2O3)＋n(FeCO3)＝0.055 mol，错误。
11.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A．①② B．①③
C．②③ D．①②③
答案：B
【解析】因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3，故要长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀，就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用Fe粉与稀硫酸反应产生的H2将装置中的空气排尽，然后滴入NaOH溶液，与FeSO4发生复分解反应生成Fe(OH)2，并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中，可以达到目的，①正确；②滴入的NaOH溶液会吸收空气中的氧气，与试管中的FeSO4发生复分解反应生成Fe(OH)2和Na2SO4，溶液中有氧气，会氧化Fe(OH)2变为Fe(OH)3，因此会看到沉淀由白色迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，不能达到实验目的，②错误；③中液面上加苯阻止了空气进入，在隔绝空气的环境中NaOH、FeSO4发生复分解反应生成Fe(OH)2和Na2SO4，由于没有空气，Fe(OH)2不能被氧化，能较长时间观察到白色沉淀，③正确；故合理选项是B。
12.(1)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。
(2)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与用不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
①用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需加入________。
②除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_____________________________________
________________________________________________________________________。
答案：(1)①②③⑤ (2)①稀硫酸、铁屑 ②煮沸 ③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
【解析】(1)因为Fe(OH)2在空气中容易被氧化为红褐色的Fe(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。①、②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；③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；⑤中液面加苯阻止了空气进入；④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。
(2)①Fe2＋易水解，要加入稀硫酸防止其水解；Fe2＋易被空气中的O2氧化，要加Fe粉防止Fe2＋被氧化。②气体的溶解度随温度升高而降低，所以用煮沸的方法除去水中溶解的O2。
13．绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法：
查询资料，得有关物质的数据如下表：
25 ℃时
饱和H2S溶液
SnS沉淀完全
FeS开始沉淀
FeS沉淀完全
pH
3.9
1.6
3.0
5.5
(1)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3＋，最好选用的试剂为________。
A．KSCN溶液 B．NaOH溶液 C．KMnO4溶液
(2)操作Ⅱ中，通入硫化氢至饱和的目的是(写两点)________________、________________。
(3)操作Ⅳ的顺序依次为________、冷却结晶、过滤。
答案：(1)A (2)除去溶液中的Sn2＋ 将Fe3＋还原成Fe2＋ (3)蒸发浓缩
【解析】Fe3＋和SCN－会反应生成红色的Fe(SCN)3，从而证明了Fe3＋的存在。(2)通入硫化氢至饱和的目的是：硫化氢具有强还原性，可以将Fe3＋还原为Fe2＋。H2S在溶液中饱和，可以增大溶液中的S2－浓度，尽量保证将Sn2＋转化为SnS沉淀，以便于过滤除去Sn杂质。(3)溶液中得到晶体，需要对溶液进行加热蒸发浓缩，冷却结晶，过滤，洗涤，干燥等，所以操作Ⅳ的顺序依次为：蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。
13.某小组在验证反应“Fe＋2Ag＋===Fe2＋＋2Ag”的实验中检测到Fe3＋，发现和探究过程如下。
向硝酸酸化的0.05 mol·L－1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色。
(1)检验产物
①取出少量黑色固体，洗涤后，________________(填操作和现象)，证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液，滴加K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明溶液中含有________。
(2)针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Fe3＋，乙认为铁粉过量时不可能有Fe3＋，乙依据的原理是_____________
(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验：
①取上层清液，滴加KSCN溶液，溶液变红，证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下：
序号
取样时间/min
现象
ⅰ
3
产生大量白色沉淀；溶液呈红色
ⅱ
30
产生白色沉淀，较3 min时量少；溶液红色较3 min时加深
ⅲ
120
产生白色沉淀，较30 min时量少；溶液红色较30 min时变浅
(资料：Ag＋与SCN－生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3＋产生的原因作出如下假设：
假设a：可能是铁粉表面有氧化层，能产生Fe3＋；
假设b：空气中存在O2，由于____________(用离子方程式表示)，可产生Fe3＋；
假设c：酸性溶液中的NO具有氧化性，可产生Fe3＋；
假设d：根据__________________________________现象，判断溶液中存在Ag＋，可产生Fe3＋。
③下述实验Ⅰ可证实假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因。实验Ⅱ可证实假设d成立。
实验Ⅰ：向硝酸酸化的_____________溶液
(pH≈2)中加入过量铁粉，搅拌后静置，不同时间取上层清液滴加KSCN溶液。3 min时溶液呈浅红色，30 min后溶液几乎无色。
实验Ⅱ：装置如下图。其中甲溶液是________，操作及现象是_____________。
(3)根据实验现象，结合方程式推测实验ⅰ—ⅲ中Fe3＋浓度变化的原因：___________________。
答案：(1)①加硝酸加热溶解固体，再滴加稀盐酸，产生白色沉淀 ②Fe2＋
(2)2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ ②4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O 加入KSCN溶液后产生白色沉淀 ③0.05 mol·L－1 NaNO3 FeSO4溶液 分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色更深 (3)溶液中存在反应：①2Ag＋＋Fe===Fe2＋＋2Ag，②Ag＋＋Fe2＋===Fe3＋＋Ag，③Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。反应开始时，c(Ag＋)大，以反应①、②为主，c(Fe3＋)增大。约30 min后，c(Ag＋)小，以反应③为主，c(Fe3＋)减小
【解析】本题侧重考查学生对实验现象的分析判断能力以及实验设计能力。(1)①烧杯底部的黑色固体中含有银和过量的铁，要证明Ag的存在，可加硝酸并加热将固体溶解，然后用盐酸来检验Ag＋的存在。(2)③要证实假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因，需将原实验中的溶液换成c(H＋)、c(NO)分别相同，但不含Ag＋的溶液，可选用硝酸酸化的0.05 mol·L－1 NaNO3溶液(pH≈2)，通过向上层清液中滴加KSCN溶液后的现象差异进行验证。实验Ⅱ中甲溶液是FeSO4溶液，电极反应为：负极Fe2＋－e－===Fe3＋，正极Ag＋＋e－===Ag。一段时间后检验Fe3＋的存在及浓度，即可得出Ag＋能将Fe2＋氧化成Fe3＋的结论。(3)解题时要注意实验过程中过量的铁始终是存在的。
14.某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 mol·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是_____________________________________________________。
(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_________________________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油，再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液，溶液变红，煤油的作用是__________
______________。
(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol·L－1 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol·L－1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验：
①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________。
(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为________________________________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是___________________________
_____________________；生成沉淀的原因是__________________________________(用平衡移动原理解释)。
答案：(1)防止Fe2＋被氧化
(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
(4)Fe2＋ Fe3＋ 可逆反应
(5)2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
Fe3＋催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热，促进Fe3＋的水解平衡正向移动
【解析】(1)Fe2＋具有很强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3＋，在FeCl2溶液中加入少量铁屑，可防止Fe2＋被氧化。(2)Fe2＋被氧化为Fe3＋，Cl2被还原为Cl－，反应的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)O2难溶于煤油，加入煤油能隔绝空气，排除O2对实验的影响。(4)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。K3[Fe(CN)6]是检验Fe2＋的试剂。实验③溶液变红，说明溶液中仍存在Fe3＋，由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。(5)酸化的FeCl2溶液与H2O2反应，Fe2＋被氧化为Fe3＋，H2O2被还原为H2O，反应的离子方程式为H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。Fe3＋对H2O2的分解起催化作用，当反应一段时间后，会发生反应：2H2O22H2O＋O2↑，故溶液中产生气泡。由于H2O2分解反应放热，促使Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋平衡右移，最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。
15.一种以辉铜矿(主要成分为Cu2S，含少量SiO2)为原料制备硝酸铜的工艺流程如图所示：
(1)写出“浸取”过程中Cu2S溶解时发生反应的离子方程式：________________________。
(2)恒温“浸取”的过程中发现铜元素的浸取速率先增大后减少，有研究指出CuCl2是该反应的催化剂，该过程的反应原理可用化学方程式表示为：
①Cu2S＋2CuCl2===4CuCl＋S；
②_________________________________________________。
(3)“回收S”过程中温度控制在50～60 ℃之间，不宜过高的原因是_______________________。
(4)向滤液M中加入(或通入)________(填字母)，可得到一种可循环利用的物质。
a.铁 b.氯气
c.高锰酸钾 d.氯化氢
(5)“保温除铁”过程中，加入CuO的目的是_________________________；
“蒸发浓缩、冷却结晶”过程中，要用HNO3溶液调节溶液的pH，其理由_________________。
(6)辉铜矿可由黄铜矿(主要成分为CuFeS2)通过电化学反应转变而成，有关转化见图，转化时转移0.2 mol电子，生成Cu2S________mol。
答案：(1)Cu2S＋4Fe3＋===2Cu2＋＋4Fe2＋＋S (2)CuCl＋FeCl3===CuCl2＋FeCl2 (3)温度高苯容易挥发
(4)b (5)调节溶液的pH，使铁元素完全转化为Fe(OH)3沉淀 抑制Cu2＋的水解 (6)0.2
【解析】(1)浸取过程中Fe3＋将Cu2S氧化，根据电子守恒和元素守恒可得其离子反应方程式；
(2)根据Cu2S的最终产物CuCl2可得反应②；(3)回收硫时所用溶剂为苯，苯的熔、沸点较低；(4)M中主要物质为氯化亚铁，通入氯气可生成氯化铁，实现循环使用；(5)“保温除铁”过程要除去Fe3＋，故需要加入氧化铜来调节pH，使Fe3＋生成氢氧化铁沉淀；铜离子会水解，故在蒸发浓缩和冷却结晶过程中需要加入硝酸来抑制其水解；(6)该转化中Cu被氧化成Cu2S，化合价升高1价，CuFeS2被还原成Cu2S，化合价降低1价，根据电子守恒可知答案为：0.2。
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