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2019版高考化学一轮精选教师用书苏教专用：专题32第二单元 铁、铜的获取及应用
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第二单元 铁、铜的获取及应用
铁及其重要化合物的性质
[知识梳理]
一、单质铁
1．物理性质
铁具有金属的共性，具有能被磁体吸引的特性。
2．化学性质
(1)与非金属单质的反应
(2)与水蒸气的反应
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(3)与酸、盐的反应
钝化
二、铁的冶炼
1．铁元素的存在
铁元素在自然界主要以化合态的形式存在，常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3)。
2．炼铁原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。
3．完成下列化学方程式
(1)一氧化碳的生成：C＋O2CO2、CO2＋C2CO。
(2)铁矿石被还原：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
(3)石灰石的作用：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋SiO2CaSiO3。
三、铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
颜色状态
黑色
粉末
红棕色
粉末
黑色晶体
(有磁性)
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的化
合价
＋2
＋3
＋2，＋3
稳定性
不稳定
稳定
稳定
与H＋反
应的离子
方程式
FeO＋2H＋
===Fe2＋
＋H2O
Fe2O3＋6H＋
===2Fe3＋
＋3H2O
Fe3O4＋8H＋
===Fe2＋＋
2Fe3＋＋4H2O
四、铁的氢氧化物
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应的
离子方程式
Fe(OH)2＋2H＋
===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋
===Fe3＋＋3H2O
受热分解
2Fe(OH)3
Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
二者的关系
空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)铁位于元素周期表中第4周期第ⅧB族。( )
(2)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。( )
(3)将一定量的铁、铜的混合物加入到100 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液中，充分反应后，溶液中有固体剩余，则剩余的固体中一定含有铜，可能含有铁。( )
(4)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。( )
(5)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。( )
答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×
2．将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。
A．具有较强的还原性
(1)Fe2O3 a．红褐色 B．易被氧化成灰绿色，
(2)Fe(OH)2 b．红棕色 最终变成红褐色
(3)Fe(OH)3 c．白色 C．制作红色油漆、涂料
(4)Fe2＋ d．棕黄色 D．受热分解成红棕色粉末
(5)Fe3＋ e．浅绿色 E．具有较强的氧化性
答案：(1)－b－C (2)－c－B (3)－a－D (4)－e－A
(5)－d－E
Fe3O4中2个Fe为＋3价，1个Fe为＋2价，可表示为FeO·Fe2O3，平均价态为＋价。在发生氧化还原反应时，对应价态的铁参与相关反应，如Fe3O4与HNO3反应时只有＋2价铁被氧化。
(2015·高考全国卷Ⅰ改编，10，6分)下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( )
选项
实验
现象
结论
A
将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液
有气体生成，溶液呈血红色
稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋
B
将铜粉加入1.0 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液中
溶液变蓝、有黑色固体出现
金属铁比铜活泼
C
向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应
溶液中有固体存在
溶液中一定含有Cu2＋
D
相同质量、相同表面积的纯铁和生铁分别与相同浓度的盐酸反应
生铁的反应速率比纯铁快
原电池反应能加快化学反应速率
[解析] A．稀硝酸与过量铁粉发生的反应分两步进行，先发生反应：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，过量的铁粉再与Fe(NO3)3发生反应：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液不会变为血红色，实验现象错误，故A不正确。B.铜粉与Fe2(SO4)3溶液发生反应：Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4，实验现象为溶液变蓝色，但是没有黑色固体出现，该实验能说明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强，不能说明金属铁比铜活泼，因为铁没有置换出铜单质，故B不正确。C.Fe3＋的氧化性比Cu2＋的氧化性强，Fe先与Fe3＋反应生成Fe2＋，再与Cu2＋反应生成单质Cu。固体一定含Cu，可能含Fe；溶液中一定含Fe2＋，可能含Cu2＋，故C不正确。D.纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故D正确。
[答案] D
下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是________。
①过量的Fe与Cl2加热时发生反应 ②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3 ③Fe与过量的S加热时发生反应 ④Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸 ⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
解析：Fe与Cl2反应只生成FeCl3；FeFe2＋Fe3＋；Fe与S反应只生成FeS；Fe2＋Fe3＋；Fe2O3溶于盐酸生成Fe3＋，当混合物中Fe不足时，溶液中仍有Fe3＋，当Fe足量时，溶液中无Fe3＋。
答案：①②④
分析铁的化合物时的“两分清”
1．价态要分清
(1)要注意单质铁被不同氧化剂氧化时，产物不同。
(2)要注意不同价态的化合物所表现的不同的化学性质，如Fe3＋以氧化性为主，Fe2＋以还原性为主。
2．颜色要分清
铁的化合物“五颜六色”，一定要记牢：Fe2＋溶液为浅绿色，Fe3＋溶液为棕黄色，Fe(SCN)3溶液为血红色，Fe(OH)3胶体为红褐色，Fe(OH)2沉淀在空气中的颜色变化为白色→灰绿色→红褐色，Fe(OH)3沉淀为红褐色固体，Fe2O3为红棕色，Fe3O4、FeO、FeS均为黑色。
题组一 铁及其化合物的性质
1．下列叙述正确的是( )
A．Fe与稀HNO3、稀H2SO4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Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3
C．Fe和Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出
D．Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化
解析：选C。HNO3具有强氧化性，与Fe发生氧化还原反应，产生的气体为NO，A项错；铁与Cl2反应无论量的多少产物都是FeCl3，B项错；C项中Fe2O3溶解产生Fe3＋恰好将铁单质氧化，因而不能置换出H2，正确；FeCl3溶液加热时易水解，D项错。
2．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是( )
A．Fe(OH)3 Fe2O3 B．Fe(OH)2 Fe2O3
C．Fe(OH)2 Fe(OH)3 D．Fe(OH)2 Fe3O4
解析：选B。铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。
题组二 有关铁及其化合物的实验探究
3．下列关于FeCl3进行的实验，预测正确的是( )
选项
实验
预测
A
蒸发FeCl3溶液
得到FeCl3固体
B
在FeCl3、CuCl2混合液中，加入少量Fe粉
一定有H2产生且有Cu析出
C
用FeCl3固体溶于水配制饱和溶液
会有Fe(OH)3沉淀产生
D
在FeCl3溶液中加入KHCO3溶液
有CO2产生，但无
Fe(OH)3沉淀生成
解析：选C。蒸发FeCl3溶液可促进Fe3＋水解，由于HCl易挥发，最后得到Fe(OH)3，A错；混合液中加入Fe粉时，不会有H2产生且Fe应先和Fe3＋反应，再与Cu2＋反应，B错；FeCl3易水解生成Fe(OH)3沉淀，C对；Fe3＋与HCO发生水解相互促进的反应，有CO2和Fe(OH)3沉淀生成，D错。
4．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__________________________。
(4)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。
解析：(1)Fe2＋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，所以煮沸后的水中溶解的O2较少。(4)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。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，因而不能较长时间观察到白色沉淀。
答案：(1)稀硫酸、铁屑
(2)煮沸
(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
(4)①②③⑤
制备Fe(OH)2的关键与方法
由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。
制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。
(1)成功关键
①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；
②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
(2)制备Fe(OH)2时常采用的方法
①采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2＋易被空气中的氧气氧化成Fe3＋)；
②将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；
③将碱直接加到亚铁盐溶液的底部[使生成的Fe(OH)2与空气隔离]；
④在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。
Fe2＋和Fe3＋的性质及其检验方法
[知识梳理]
1．Fe2＋、Fe3＋的性质及相互转化
(1)Fe2＋的氧化性和还原性
Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。在中学阶段接触Fe2＋的氧化还原反应中其主要表现还原性，如Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现还原性。
(2)Fe3＋的氧化性
Fe3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。
(3)Fe2＋与Fe3＋的相互转化
用离子方程式表示下列转化：
Fe2＋Fe3＋
①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
②3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；
③2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；
④Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
2．Fe2＋、Fe3＋的检验
(1)Fe2＋的检验
①取出少量被检验的溶液，滴加KSCN溶液，无现象，再通入Cl2，若变成血红色溶液，说明有Fe2＋存在(验证时不能先通氯气)。
反应方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血红色)。
②取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋存在。
反应方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)，
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色沉淀)。
(2)Fe3＋的检验
①取出少量被检验的溶液，加入KSCN溶液，溶液呈血红色，证明有Fe3＋存在。
反应方程式：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血红色)。
②取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在。
反应方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)。
[自我检测]
1．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是________。
解析：③CuSO4与FeCl3不反应；④生成AgCl白色沉淀，与Fe3＋无关。
答案：③④
2．如何除去括号中的杂质：
(1)Fe2＋(Fe3＋)：________________；
(2)FeCl3(FeCl2)：________________；
(3)FeCl2(CuCl2)：________________；
(4)Fe(Al)：________________；
(5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：________________。
答案：(1)加过量铁粉，过滤 (2)加氯水(或H2O2)
(3)加过量铁粉，过滤 (4)加过量强碱溶液，过滤
(5)加过量强碱溶液，过滤
检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项
(1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可以氧化SCN－)。
(2)当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。
(3)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。
(4)检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法
①检验Fe2＋最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K3[Fe(CN)6]：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色)。
②检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。
(2016·高考全国卷Ⅱ，28，15分)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 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol/L 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)。
[解析] (1)Fe2＋具有还原性，FeCl2溶液易被氧化而变质，配制FeCl2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe2＋被氧化。(2)溶液变红，说明有Fe3＋生成，则FeCl2溶液与氯水反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)甲组实验中，FeCl2易被空气中的O2氧化，会生成FeCl3，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验②中K3[Fe(CN)6]溶液的作用是检验Fe2＋。根据实验①，CCl4层显紫色，说明有I2生成，根据实验②，生成蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成，根据实验③，溶液变红，说明有Fe3＋剩余，I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此说明该反应为可逆反应。(5)溶液变为棕黄色，说明生成了Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。溶液中有气泡出现，说明H2O2在Fe3＋的催化作用下发生了分解反应，生成了O2。随后生成红褐色沉淀，则沉淀为Fe(OH)3，H2O2分解放出热量，Fe3＋的水解平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋向正反应方向不断进行，因此得到Fe(OH)3沉淀。
[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
(2015·高考上海卷)检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁，可使用的试剂是( )
A．NaOH B．KMnO4
C．KSCN D．
解析：选B。A.若加入NaOH，硫酸亚铁发生反应产生的白色Fe(OH)2会被硫酸铁发生反应产生的红褐色的Fe(OH)3遮挡，不容易观察到，因此不能检验，错误。B.KMnO4有氧化性，硫酸亚铁有还原性，会发生氧化还原反应，使KMnO4的紫色褪去，而硫酸铁不能与KMnO4发生反应，因此可以作为检验试剂，正确。C.KSCN与硫酸铁会发生反应，使溶液变血红色，而硫酸亚铁不能反应，因此无论硫酸亚铁是否存在，溶液都变血红色，因此无法检验，错误。D.苯酚与硫酸铁溶液发生显色反应，使溶液变为紫色，而与硫酸亚铁不能发生反应，无论硫酸亚铁是否存在，溶液都变紫色，所以不能作为检验试剂，错误。
题组一 Fe2＋、Fe3＋的性质及相互转化
1．在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH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 D．Fe3＋
解析：选B。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，NH转变为NH3气体，NH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再转变为Al3＋，几乎不变。
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MgO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：选C。FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入MgO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。
题组二 Fe2＋、Fe3＋的检验
3．下列离子的检验方法合理的是( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，说明原溶液中不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液，溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋
解析：选C。A.原溶液呈血红色，说明含Fe3＋，无法判断是否含有Fe2＋；B.原溶液 呈血红色，说明反应后溶液中含Fe3＋，但Cl2有氧化性，无法判断原溶液中是含有Fe2＋还是含有Fe3＋；C.原溶液红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3＋；D.原溶液白色沉淀―→红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe2＋，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否含有Mg2＋。
4．工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。
a．浓H2SO4 b．稀HNO3
c．NaOH溶液 d．氨水
(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈血红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2＋的方法是______________________ (注明试剂、现象)。
解析：(1)冰铜(mCu2S·nFeS)加入石英砂并通入空气焙烧生成泡铜(Cu2O、Cu)、熔渣和SO2气体(A)。SO2是一种酸性氧化物，可用NaOH溶液或氨水吸收。(2)溶液中滴加KSCN溶液呈血红色，说明含有Fe3＋。可利用Fe2＋的还原性来检验溶液中是否存在Fe2＋，加入酸性KMnO4溶液，酸性KMnO4溶液褪色，说明还存在Fe2＋。
答案：(1)cd (2)Fe3＋ 另取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液，酸性KMnO4溶液褪色，说明还存在Fe2＋
1.含Fe3＋、Fe2＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
（1）Fe3＋的检验
溶液变血红色，说明含有Fe3＋
试纸变蓝色，说明含有Fe3＋
(2)Fe2＋的检验
KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋
溴水褪色，说明含有Fe2＋
2．Fe2＋、Fe3＋性质的应用
(1)判断离子共存
①Fe3＋与I－、S2－、SO因发生氧化还原反应而不能大量共存。
②Fe2＋与ClO－、MnO、NO(H＋)等离子因发生氧化还原反应而不能大量共存。
(2)盐溶液的配制与保存
①Fe2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，抑制Fe2＋水解。
②Fe3＋的盐溶液：加少量相应的酸抑制Fe3＋水解。
铜及其化合物的性质
[知识梳理]
1．单质铜
(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
(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＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。
②2Cu＋SCu2S。
③与氧化性酸反应
a．与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
④与盐溶液反应(写离子方程式)
a．与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；
b．与FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
2．氧化铜和氧化亚铜
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
黑色
砖红色
与酸反
应(H＋)
CuO＋2H＋===
Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===
Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应
CuO＋H2
Cu＋H2O
Cu2O＋H2
2Cu＋H2O
转化关系
4CuO2Cu2O＋O2↑
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．CuSO4·5H2O
CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为检验水的依据。
[自我检测]
1．波尔多液是一种农业上应用广泛的杀菌剂，它是由硫酸铜、生石灰和水按一定比例配成的天蓝色胶状悬浊液，思考下列问题：
(1)波尔多液能否用铁桶盛放？为什么？
(2)波尔多液能杀菌的原因是什么？
答案：(1)不能。原因是铁能置换波尔多液中的Cu2＋，降低杀菌能力。
(2)CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性。
2．把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来。
答案：
(1)通常利用反应：2Cu＋O22CuO除去混合气体中的少量O2或用于测定混合气体中O2的含量。
(2)无水CuSO4常用作水的检验剂；由于其吸水效率低，一般不用作干燥剂。
(3)铜可在O2和H＋共存环境中逐渐溶解，如2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。
(4)溶液中的Cu2＋常为蓝色(浓CuCl2溶液为蓝绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2＋的判定依据，如CuSO4溶液呈蓝色。
(5)Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，这是鉴定Cu2＋的原理之一。
为了比较铁和铜的金属活动性强弱，某化学研究小组的同学设计了如下方案，并将实验结果记录如下：
方案
现象或产物
①将铁片置于CuSO4溶液中
铁片上有亮红色物质析出
②将铁丝和铜丝分别在氯气中燃烧
产物分别为FeCl3和CuCl2
③将铁片和铜片分别放入热的浓硫酸中
产物分别为Fe2(SO4)3和CuSO4
④将铁片和铜片分别放入稀硫酸中
铁片上有气泡逸出，铜片上没有气泡逸出
⑤将铁片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接
铁片逐渐溶解，铜片上有气泡逸出
能根据上述现象或产物证明铁的金属活动性比铜强的方案一共有( )
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
[解析] ①铁能置换出铜，可证明铁比铜活泼；④铁能置换出稀硫酸中的氢，而铜不能，可证明铁比铜活泼；⑤铁、铜、稀硫酸形成原电池，铁作负极，铜作正极，可证明铁比铜活泼，共有3种方案符合题意，选项B正确。
[答案] B
(1)已知2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，上述反应能否证明铁比铜活泼？
(2)向FeCl3、CuCl2、FeCl2混合液中插入锌棒，金属阳离子先后发生反应的顺序怎样？
答案：(1)不能。只证明氧化性：Fe3＋>Cu2＋，还原性：Cu>Fe2＋。
(2)先后发生反应的顺序为Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋。
题组一 铜及其化合物的性质
1．现有下列五个转化，其中不能通过一步反应实现的是( )
①SiO2―→Na2SiO3
②CuSO4―→CuCl2
③SiO2―→H2SiO3
④CuO―→Cu(OH)2
⑤Na2O2―→Na2SO4
A．①② B．③④
C．②③④ D．②③④⑤
解析：选B。①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；②CuSO4＋BaCl2===BaSO4↓＋CuCl2；③SiO2不溶于水，不能一步生成H2SiO3；④CuO不溶于水，不能一步生成Cu(OH)2；⑤Na2O2＋SO2===Na2SO4。
2．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
可用稀盐酸除铜器表面的铜绿
Ⅰ对；Ⅱ对；无
B
铜表面易形成致密的氧化膜
铜容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对；Ⅱ对；有
C
向硫酸铜溶液通入氨气，有深蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体
把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑
Ⅰ对；Ⅱ对；有
D
蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化
硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
Ⅰ错；Ⅱ对；无
解析：选D。稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而不能与Cu反应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Cu2(OH)2CO3，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B错误；硫酸铜与氨水生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。
题组二 铜及其化合物的制备
3．孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：
(1)反应①能观察到的现象是_____________________，
有关反应的化学方程式为_______________________________。
(2)反应②加入的金属可能是________，有关反应的离子方程式为___________________。
(3)操作a可能的方法是________，欲除掉的杂质为________________________；要从操作a所得到的溶液中得到溶质的晶体，需要进行的操作是________________________。
解析：(1)孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，且有气泡产生；反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。(2)～(3)经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有CuSO4，加入的金属粉末能将Cu2＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等；要从滤液中得到CuSO4晶体，需进行加热浓缩、冷却结晶等操作。
答案：(1)固体逐渐消失，溶液由无色变为蓝色，有气泡产生
Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
(2)铁粉 Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(答案合理即可)
(3)过滤 难溶于水和稀硫酸的杂质 加热浓缩、冷却结晶
4．某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制CuO，其设计的实验过程为
(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是________。
A．灼烧过程中部分氧化铜被还原
B．灼烧不充分铜未被完全氧化
C．氧化铜在加热过程中分解生成铜
D．该条件下铜无法被氧气氧化
(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)有同学指出，由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节，即应先生成Cu(OH)2沉淀，过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuO。以下说法不可能成为减少该环节的理由的是________。
A．CuO比Cu(OH)2颗粒粗大，更易于过滤从溶液中分离
B．Cu(OH)2分解温度较低，加热其浊液即可使其分解
C．干态下分解Cu(OH)2，温度难以控制，可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2O
D．过滤分离出的CuO不需洗涤就已非常纯净
答案：(1)AB (2)耗酸少，无污染性气体SO2产生 (3)D
铜的冶炼“三方法”
(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)
2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。
电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得到精铜。
(3)生物炼铜：“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。
生物炼铜的优点：①成本低；②污染小；③反应条件简单；④含量(品位)很低的矿石也可以被利用。
[课后达标检测]
一、选择题
1．唐代中药学著作《新修本草》中，有关于“青矾”的记录为“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃……烧之赤色”。据此推测，“青矾”的主要成分为( )
A．CuSO4·5H2O
B．FeSO4·7H2O
C．KAl(SO4)2·12H2O
D．Fe2(SO4)3·9H2O
解析：选B。 “青矾”的描述为“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃…烧之赤色”，青矾是绿色，经煅烧后，分解成粒度非常细而活性又很强的Fe2O3超细粉末，为红色。A中CuSO4·5H2O为蓝色晶体；B中FeSO4·7H2O是绿色晶体；C中KAl(SO4)2·12H2O是无色晶体；D中Fe2(SO4)3·9H2O为黄色晶体，所以判断“青矾”的主要成分为FeSO4·7H2O。
2．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，是为了防止其被氧化
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：选D。A项加少量盐酸是为了抑制亚铁离子水解，错误；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Cl－，错误。
3．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：选C。C项，氧化铜和水不能反应。D项，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
4．(2018·沧州高三模拟)铁片投入下列溶液后，铁片质量减少，但无气体产生的是( )
A．冷浓HNO3 B．Cu(NO3)2溶液
C．稀硫酸 D．Fe(NO3)3溶液
解析：选D。Fe在冷浓硝酸中钝化，铁片质量增加；Fe和Cu(NO3)2反应，在Fe片上附有Cu，铁片质量增加；Fe和稀H2SO4反应有H2产生；Fe与Fe(NO3)3反应无气体放出，生成Fe(NO3)2，铁片质量减少。
5．在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备铜，有下列两种途径：
(1)FeH2Cu；
(2)CuOCuSO4Cu。
若用这两种方法制得的铜质量相等，则下列有关说法符合实际情况的是( )
A．消耗氧化铜的质量不同
B．消耗铁的质量相同
C．消耗硫酸的质量相同
D．生成硫酸亚铁的质量不同
解析：选D。途径(1)中用H2还原CuO时，实验前需先通H2排出装置中的空气，实验结束时要继续通H2至试管冷却，故利用途径(1)制取1 mol Cu，消耗的H2大于 1 mol，即Fe和H2SO4的消耗量均为(1)>(2)，生成FeSO4的质量(1)>(2)，但两种途径中消耗CuO的质量相等。
6．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( )
选项
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
FeSO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Fe2(SO4)3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
Cu
解析：选C。Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；D项有新的杂质CuSO4生成，D错误。
7．(2018·河北三市联考)化学美无处不在，如图是物质间发生化学反应的颜色变化，其中物质a、b、c、d对应的物质正确的是( )
选项
物质a
物质b
物质c
物质d
A
Cu2(OH)2CO3
Ba(OH)2
Fe(OH)3
酚酞试液
B
CuO
NaAlO2
Fe2O3
紫色石蕊试液
C
Cu2O
BaCl2
Fe2O3和Cu
酚酞试液
D
Cu(OH)2
Ba(NO3)2
Fe(OH)2
紫色石蕊试液
解析：选D。稀硫酸与Fe(OH)3、Fe2O3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈棕黄色，稀硫酸遇酚酞试液显无色，A、B、C项均错误；稀硫酸与Cu(OH)2反应得到的CuSO4溶液呈蓝色，稀硫酸与Ba(NO3)2反应得到的BaSO4是白色沉淀，稀硫酸与Fe(OH)2反应得到的FeSO4溶液呈浅绿色，稀硫酸遇紫色石蕊试液变红，D项正确。
8．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．向溶液中滴入无色KSCN溶液，显血红色
C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1
D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
解析：选B。n(Fe)＝＝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显血红色，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。
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( )
选项
操作与现象
解释
A
向淀粉KI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)3
C
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，碘遇淀粉变蓝；B项中红棕色斑点是Fe2O3；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。
10．下列说法中正确的个数为( )
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的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
④常温下，Cu既能与FeCl3溶液反应又能与浓硝酸反应
A．1 B．2
C．3 D．4
解析：选B。①中，CuO(s)―→Cu(s)，固体物质质量减少，错误；②中，用CuCl2溶液做导电实验，实质是电解CuCl2溶液，其电解化学方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑，错误；③④正确。
11．在Fe(NO3)3和Cu(NO3)2的混合液中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋的物质的量浓度和加入铁粉的物质的量之间关系如图所示，则原混合溶液中Fe(NO3)3与Cu(NO3)2的物质的量浓度之比为( )
A．3∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．1∶1
解析：选C。由离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，结合图像可知，c(Fe2＋)的大小范围在 0～3 mol·L－1变化快，3 mol·L－1是拐点，此前发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，在3～4 mol·L－1范围内变化时发生Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，两阶段消耗Fe的量相同。由化学方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可得，n(Fe3＋)＝2n(Fe)，由化学方程式Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu可得，n(Cu2＋)＝n(Fe)，故原溶液中c(Fe3＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1。
二、非选择题
12．根据下列转化关系，回答有关问题。
(1)浅绿色溶液D主要成分的化学式为________，试剂1是________。
(2)下列物质不能作为试剂2的是________(填序号)。
a．Cl2 b．新制氯水
c．浓硫酸 d．S
e．硝酸
(3)固体A溶于稀盐酸的化学方程式为____________________________________。
(4)溶液C到溶液F红色加深的原因是__________________。
(5)某同学在实验时向E中加入了过量的一种固体物质，发现棕黄色褪去，现对褪色原因进行探究。提出你的假设：____________________；为了对你所提出的假设进行验证，你设计的实验方案是___________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：从框图可知，Fe和稀盐酸反应生成FeCl2溶液，为浅绿色，即D的主要成分为FeCl2，加入试剂2后变为棕黄色溶液，联想最终变成深红色溶液F(硫氰化铁溶液)，可以推断溶液E的主要成分为Fe3＋，试剂2为强氧化剂，S不符合条件。Fe与H2O(g)反应生成固体Fe3O4，Fe3O4与盐酸反应的化学方程式为Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，所以溶液B为FeCl3和FeCl2的混合溶液，加入试剂1(KSCN溶液)后，Fe3＋变成Fe(SCN)3，加入试剂2(强氧化剂)，Fe2＋被氧化为Fe3＋，并进一步转化为Fe(SCN)3，所以溶液红色加深。
答案：(1)FeCl2 KSCN溶液
(2)d (3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O
(4)溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成Fe3＋，使Fe3＋浓度增大，从而生成更多的硫氰化铁使红色加深
(5)加入还原剂将Fe3＋还原 用胶头滴管取少量棕黄色褪去后的溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，再加入几滴氯水。如果溶液开始不出现血红色，加氯水后出现血红色，则说明假设正确；若溶液不变血红色，则假设不正确
13．(2017·高考江苏卷)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。碱式氯化铜有多种制备方法：
(1)方法1: 45～50 ℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2 (OH)2 Cl2·3H2O, 该反应的化学方程式为__________________________________。
(2)方法2: 先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3＋对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。 M′的化学式为________________。
解析：(1)在H2O存在的条件下，CuCl能被空气中的O2氧化生成Cu2(OH)2Cl2·3H2O，根据得失电子守恒配平反应的化学方程式。
(2)由题图知，O2氧化M′生成M，根据题意“Fe3＋对该反应有催化作用”，则M′为Fe2＋。
答案：(1)4CuCl＋O2＋8H2O2Cu2(OH)2Cl2·3H2O
(2)Fe2＋
14．Fe3O4是重要的化学试剂，铁粉在氧气中燃烧是制取它最为常见和快捷的方法。图1是制取四氧化三铁的系列装置，A装置用于制取二氧化碳气体，并要求气流稳定，流速可控。
请回答下列问题：
(1)图2中仪器a的名称是________。
(2)根据题目要求，在图2中最好选择________(填序号)作为A装置。
(3)对图2中装置①进行气密性检查的方法是______________________________________
____________________，向分液漏斗中加足量水，过一会，水不再下滴，说明装置①的气密性良好。
(4)在B装置中发生的主要反应的化学方程式是______________________。
(5)当产生的气体与事先预热的铁粉接触时，在硬质玻璃管中将观察到的明显现象是________________________________________________________________________。
(6)反应一段时间后，若将硬质玻璃管中的固体粉末用盐酸溶解，取少许溶液于试管中，加入淀粉KI溶液，没有蓝色出现，推测固体粉末中除Fe3O4外，一定有________________________________________________________________________。
(7)若铁粉被完全消耗，某同学为确定生成物中有＋2价铁，取少量生成物于试管中，加入适量的稀硫酸溶解。
①写出溶解过程发生反应的离子方程式：_______________________________________
________________________________________________________________________。
②写出确定＋2价铁所用试剂名称、操作步骤、实验现象和结论：__________
________________________________________________________________________。
解析：(1)图2中仪器a为长颈漏斗。(2)图2中三个装置只有③可以达到气流稳定、流速可控的目的。(3)检查装置①的气密性时需用止水夹夹住橡胶管，确保装置中密封住一定体积的气体。(4)B装置中Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2。(5)在硬质玻璃管中铁粉与O2剧烈反应，并有火星产生。(6)加入淀粉KI溶液没有出现蓝色，说明溶液中没有Fe3＋，即生成物中除了有Fe3O4外，还有铁粉剩余，Fe3O4溶于盐酸生成的Fe3＋被Fe还原为Fe2＋。(7)①Fe3O4溶于稀硫酸生成Fe3＋和Fe2＋，其离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。②检验溶液中含有Fe2＋，可用K3[Fe(CN)6]溶液或酸性高锰酸钾溶液。
答案：(1)长颈漏斗 (2)③ (3)用止水夹夹紧橡胶管
(4)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
(5)铁粉剧烈燃烧，火星四射 (6)铁粉 (7)①Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O ②用小试管取少量溶液，向其中逐滴加入K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀，说明有＋2价铁存在(或用小试管取少量酸性高锰酸钾溶液，滴入几滴题述溶液，若紫红色变浅，说明有＋2价铁存在)
铁及其重要化合物的性质
[知识梳理]
一、单质铁
1．物理性质
铁具有金属的共性，具有能被磁体吸引的特性。
2．化学性质
(1)与非金属单质的反应
(2)与水蒸气的反应
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2
(3)与酸、盐的反应
钝化
二、铁的冶炼
1．铁元素的存在
铁元素在自然界主要以化合态的形式存在，常见的铁矿有磁铁矿(主要成分为Fe3O4)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3)。
2．炼铁原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石。
3．完成下列化学方程式
(1)一氧化碳的生成：C＋O2CO2、CO2＋C2CO。
(2)铁矿石被还原：Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2。
(3)石灰石的作用：CaCO3CaO＋CO2↑、CaO＋SiO2CaSiO3。
三、铁的氧化物
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗名
铁红
磁性氧化铁
颜色状态
黑色
粉末
红棕色
粉末
黑色晶体
(有磁性)
溶解性
难溶于水
难溶于水
难溶于水
铁的化
合价
＋2
＋3
＋2，＋3
稳定性
不稳定
稳定
稳定
与H＋反
应的离子
方程式
FeO＋2H＋
===Fe2＋
＋H2O
Fe2O3＋6H＋
===2Fe3＋
＋3H2O
Fe3O4＋8H＋
===Fe2＋＋
2Fe3＋＋4H2O
四、铁的氢氧化物
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应的
离子方程式
Fe(OH)2＋2H＋
===Fe2＋＋2H2O
Fe(OH)3＋3H＋
===Fe3＋＋3H2O
受热分解
2Fe(OH)3
Fe2O3＋3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱溶液反应：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓
二者的关系
空气中，Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3，现象是白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=== 4Fe(OH)3
[自我检测]
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)铁位于元素周期表中第4周期第ⅧB族。( )
(2)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸。( )
(3)将一定量的铁、铜的混合物加入到100 mL 0.1 mol·L－1的FeCl3溶液中，充分反应后，溶液中有固体剩余，则剩余的固体中一定含有铜，可能含有铁。( )
(4)Fe分别与氯气和盐酸反应所得氯化物相同。( )
(5)氢氧化铁与HI溶液仅发生中和反应。( )
答案：(1)× (2)√ (3)√ (4)× (5)×
2．将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。
A．具有较强的还原性
(1)Fe2O3 a．红褐色 B．易被氧化成灰绿色，
(2)Fe(OH)2 b．红棕色 最终变成红褐色
(3)Fe(OH)3 c．白色 C．制作红色油漆、涂料
(4)Fe2＋ d．棕黄色 D．受热分解成红棕色粉末
(5)Fe3＋ e．浅绿色 E．具有较强的氧化性
答案：(1)－b－C (2)－c－B (3)－a－D (4)－e－A
(5)－d－E
Fe3O4中2个Fe为＋3价，1个Fe为＋2价，可表示为FeO·Fe2O3，平均价态为＋价。在发生氧化还原反应时，对应价态的铁参与相关反应，如Fe3O4与HNO3反应时只有＋2价铁被氧化。
(2015·高考全国卷Ⅰ改编，10，6分)下列实验中，对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( )
选项
实验
现象
结论
A
将稀硝酸加入过量铁粉中，充分反应后滴加KSCN溶液
有气体生成，溶液呈血红色
稀硝酸将Fe氧化为Fe3＋
B
将铜粉加入1.0 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液中
溶液变蓝、有黑色固体出现
金属铁比铜活泼
C
向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉，充分反应
溶液中有固体存在
溶液中一定含有Cu2＋
D
相同质量、相同表面积的纯铁和生铁分别与相同浓度的盐酸反应
生铁的反应速率比纯铁快
原电池反应能加快化学反应速率
[解析] A．稀硝酸与过量铁粉发生的反应分两步进行，先发生反应：Fe＋4HNO3(稀)===Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，过量的铁粉再与Fe(NO3)3发生反应：Fe＋2Fe(NO3)3===3Fe(NO3)2，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液不会变为血红色，实验现象错误，故A不正确。B.铜粉与Fe2(SO4)3溶液发生反应：Cu＋Fe2(SO4)3===CuSO4＋2FeSO4，实验现象为溶液变蓝色，但是没有黑色固体出现，该实验能说明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强，不能说明金属铁比铜活泼，因为铁没有置换出铜单质，故B不正确。C.Fe3＋的氧化性比Cu2＋的氧化性强，Fe先与Fe3＋反应生成Fe2＋，再与Cu2＋反应生成单质Cu。固体一定含Cu，可能含Fe；溶液中一定含Fe2＋，可能含Cu2＋，故C不正确。D.纯铁和稀盐酸不能构成原电池，生铁中铁、碳、盐酸构成原电池，能加快反应速率，所以生铁反应速率比纯铁快，故D正确。
[答案] D
下列物质反应后一定有＋3价铁生成的是________。
①过量的Fe与Cl2加热时发生反应 ②Fe与过量稀H2SO4反应后，再向其中加KNO3 ③Fe与过量的S加热时发生反应 ④Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸 ⑤Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
解析：Fe与Cl2反应只生成FeCl3；FeFe2＋Fe3＋；Fe与S反应只生成FeS；Fe2＋Fe3＋；Fe2O3溶于盐酸生成Fe3＋，当混合物中Fe不足时，溶液中仍有Fe3＋，当Fe足量时，溶液中无Fe3＋。
答案：①②④
分析铁的化合物时的“两分清”
1．价态要分清
(1)要注意单质铁被不同氧化剂氧化时，产物不同。
(2)要注意不同价态的化合物所表现的不同的化学性质，如Fe3＋以氧化性为主，Fe2＋以还原性为主。
2．颜色要分清
铁的化合物“五颜六色”，一定要记牢：Fe2＋溶液为浅绿色，Fe3＋溶液为棕黄色，Fe(SCN)3溶液为血红色，Fe(OH)3胶体为红褐色，Fe(OH)2沉淀在空气中的颜色变化为白色→灰绿色→红褐色，Fe(OH)3沉淀为红褐色固体，Fe2O3为红棕色，Fe3O4、FeO、FeS均为黑色。
题组一 铁及其化合物的性质
1．下列叙述正确的是( )
A．Fe与稀HNO3、稀H2SO4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Cl2中燃烧生成FeCl2和FeCl3
C．Fe和Fe2O3等物质的量混合物溶于稀盐酸时无气体放出
D．Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3，在给定的条件下能实现转化
解析：选C。HNO3具有强氧化性，与Fe发生氧化还原反应，产生的气体为NO，A项错；铁与Cl2反应无论量的多少产物都是FeCl3，B项错；C项中Fe2O3溶解产生Fe3＋恰好将铁单质氧化，因而不能置换出H2，正确；FeCl3溶液加热时易水解，D项错。
2．铁屑溶于过量稀硫酸，过滤后向滤液中加入过量氨水，有白色沉淀生成，过滤，在空气中加热沉淀至质量不再发生变化为止，得到红棕色残渣，上述沉淀和残渣分别是( )
A．Fe(OH)3 Fe2O3 B．Fe(OH)2 Fe2O3
C．Fe(OH)2 Fe(OH)3 D．Fe(OH)2 Fe3O4
解析：选B。铁与稀硫酸反应生成FeSO4，再与过量氨水反应生成白色沉淀Fe(OH)2，在空气中加热Fe(OH)2，铁元素被氧化为＋3价，最后所得红棕色残渣为Fe2O3。
题组二 有关铁及其化合物的实验探究
3．下列关于FeCl3进行的实验，预测正确的是( )
选项
实验
预测
A
蒸发FeCl3溶液
得到FeCl3固体
B
在FeCl3、CuCl2混合液中，加入少量Fe粉
一定有H2产生且有Cu析出
C
用FeCl3固体溶于水配制饱和溶液
会有Fe(OH)3沉淀产生
D
在FeCl3溶液中加入KHCO3溶液
有CO2产生，但无
Fe(OH)3沉淀生成
解析：选C。蒸发FeCl3溶液可促进Fe3＋水解，由于HCl易挥发，最后得到Fe(OH)3，A错；混合液中加入Fe粉时，不会有H2产生且Fe应先和Fe3＋反应，再与Cu2＋反应，B错；FeCl3易水解生成Fe(OH)3沉淀，C对；Fe3＋与HCO发生水解相互促进的反应，有CO2和Fe(OH)3沉淀生成，D错。
4．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__________________________。
(4)下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。
解析：(1)Fe2＋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，所以煮沸后的水中溶解的O2较少。(4)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。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，因而不能较长时间观察到白色沉淀。
答案：(1)稀硫酸、铁屑
(2)煮沸
(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
(4)①②③⑤
制备Fe(OH)2的关键与方法
由于Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3，在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成为物质制备实验探究的热点。
制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。
(1)成功关键
①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；
②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
(2)制备Fe(OH)2时常采用的方法
①采用新制备的纯亚铁盐溶液(Fe2＋易被空气中的氧气氧化成Fe3＋)；
②将溶解亚铁盐的蒸馏水煮沸(除去溶解的氧气)；
③将碱直接加到亚铁盐溶液的底部[使生成的Fe(OH)2与空气隔离]；
④在亚铁盐溶液的液面上加隔氧剂(如加入苯等密度比水小而又不溶于水的有机溶剂)。
Fe2＋和Fe3＋的性质及其检验方法
[知识梳理]
1．Fe2＋、Fe3＋的性质及相互转化
(1)Fe2＋的氧化性和还原性
Fe2＋处于铁的中间价态，既有氧化性，又有还原性。在中学阶段接触Fe2＋的氧化还原反应中其主要表现还原性，如Fe2＋遇Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现还原性。
(2)Fe3＋的氧化性
Fe3＋处于铁的高价态，表现较强的氧化性，如它能氧化Fe、Cu、HI、H2S等。
(3)Fe2＋与Fe3＋的相互转化
用离子方程式表示下列转化：
Fe2＋Fe3＋
①2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；
②3Fe2＋＋4H＋＋NO===3Fe3＋＋2H2O＋NO↑；
③2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋；
④Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。
2．Fe2＋、Fe3＋的检验
(1)Fe2＋的检验
①取出少量被检验的溶液，滴加KSCN溶液，无现象，再通入Cl2，若变成血红色溶液，说明有Fe2＋存在(验证时不能先通氯气)。
反应方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血红色)。
②取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生白色絮状沉淀，白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最终变为红褐色，证明有Fe2＋存在。
反应方程式：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)，
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3(红褐色沉淀)。
(2)Fe3＋的检验
①取出少量被检验的溶液，加入KSCN溶液，溶液呈血红色，证明有Fe3＋存在。
反应方程式：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(血红色)。
②取出少量被检验的溶液，加入NaOH溶液，产生红褐色沉淀，证明有Fe3＋存在。
反应方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)。
[自我检测]
1．为了验证Fe3＋的性质，某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验，其中实验方案设计错误的是________。
解析：③CuSO4与FeCl3不反应；④生成AgCl白色沉淀，与Fe3＋无关。
答案：③④
2．如何除去括号中的杂质：
(1)Fe2＋(Fe3＋)：________________；
(2)FeCl3(FeCl2)：________________；
(3)FeCl2(CuCl2)：________________；
(4)Fe(Al)：________________；
(5)Fe2O3(Al2O3、SiO2)：________________。
答案：(1)加过量铁粉，过滤 (2)加氯水(或H2O2)
(3)加过量铁粉，过滤 (4)加过量强碱溶液，过滤
(5)加过量强碱溶液，过滤
检验Fe2＋和Fe3＋时的注意事项
(1)检验Fe2＋时不能先加氯水后加KSCN溶液，也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水可以氧化SCN－)。
(2)当溶液浓度较稀时，利用观察法或加NaOH溶液的方法都不宜检验Fe2＋和Fe3＋的存在。
(3)Fe3＋、Fe2＋、Cl－同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2＋(Cl－能还原酸性KMnO4，有干扰)。
(4)检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法
①检验Fe2＋最好、最灵敏的试剂是铁氰化钾K3[Fe(CN)6]：3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓(蓝色)。
②检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)，在FeCl3溶液中滴加苯酚，溶液显紫色。
(2016·高考全国卷Ⅱ，28，15分)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 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol/L 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)。
[解析] (1)Fe2＋具有还原性，FeCl2溶液易被氧化而变质，配制FeCl2溶液时加入少量铁屑，目的是防止Fe2＋被氧化。(2)溶液变红，说明有Fe3＋生成，则FeCl2溶液与氯水反应生成FeCl3，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)甲组实验中，FeCl2易被空气中的O2氧化，会生成FeCl3，因此实验不够严谨。加入煤油，煤油的密度比水小，可以起到隔绝空气的作用，从而排除氧气对实验的影响。(4)实验②中K3[Fe(CN)6]溶液的作用是检验Fe2＋。根据实验①，CCl4层显紫色，说明有I2生成，根据实验②，生成蓝色沉淀，说明有Fe2＋生成，根据实验③，溶液变红，说明有Fe3＋剩余，I－过量的情况下，溶液中仍含有Fe3＋，由此说明该反应为可逆反应。(5)溶液变为棕黄色，说明生成了Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。溶液中有气泡出现，说明H2O2在Fe3＋的催化作用下发生了分解反应，生成了O2。随后生成红褐色沉淀，则沉淀为Fe(OH)3，H2O2分解放出热量，Fe3＋的水解平衡Fe3＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋向正反应方向不断进行，因此得到Fe(OH)3沉淀。
[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
(2015·高考上海卷)检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁，可使用的试剂是( )
A．NaOH B．KMnO4
C．KSCN D．
解析：选B。A.若加入NaOH，硫酸亚铁发生反应产生的白色Fe(OH)2会被硫酸铁发生反应产生的红褐色的Fe(OH)3遮挡，不容易观察到，因此不能检验，错误。B.KMnO4有氧化性，硫酸亚铁有还原性，会发生氧化还原反应，使KMnO4的紫色褪去，而硫酸铁不能与KMnO4发生反应，因此可以作为检验试剂，正确。C.KSCN与硫酸铁会发生反应，使溶液变血红色，而硫酸亚铁不能反应，因此无论硫酸亚铁是否存在，溶液都变血红色，因此无法检验，错误。D.苯酚与硫酸铁溶液发生显色反应，使溶液变为紫色，而与硫酸亚铁不能发生反应，无论硫酸亚铁是否存在，溶液都变紫色，所以不能作为检验试剂，错误。
题组一 Fe2＋、Fe3＋的性质及相互转化
1．在含有Fe3＋、Fe2＋、Al3＋、NH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 D．Fe3＋
解析：选B。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，NH转变为NH3气体，NH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再转变为Al3＋，几乎不变。
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MgO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：选C。FeCl3溶液中存在水解平衡：FeCl3＋3H2OFe(OH)3＋3HCl，加入MgO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。
题组二 Fe2＋、Fe3＋的检验
3．下列离子的检验方法合理的是( )
A．向某溶液中滴入KSCN溶液，溶液呈血红色，说明原溶液中不含Fe2＋
B．向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液，溶液变血红色，说明原溶液中含有Fe2＋
C．向某溶液中加入NaOH溶液，得红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到颜色逐渐变为红褐色，说明该溶液中只含有Fe2＋，不含有Mg2＋
解析：选C。A.原溶液呈血红色，说明含Fe3＋，无法判断是否含有Fe2＋；B.原溶液 呈血红色，说明反应后溶液中含Fe3＋，但Cl2有氧化性，无法判断原溶液中是含有Fe2＋还是含有Fe3＋；C.原溶液红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe3＋；D.原溶液白色沉淀―→红褐色沉淀，说明原溶液中含有Fe2＋，但由于红褐色的掩盖，无法说明是否含有Mg2＋。
4．工业上由黄铜矿(主要成分CuFeS2)冶炼铜的主要流程如下：
(1)气体A中的大气污染物可选用下列试剂中的________吸收。
a．浓H2SO4 b．稀HNO3
c．NaOH溶液 d．氨水
(2)用稀H2SO4浸泡熔渣B，取少量所得溶液，滴加KSCN溶液后呈血红色，说明溶液中存在________(填离子符号)，检验溶液中还存在Fe2＋的方法是______________________ (注明试剂、现象)。
解析：(1)冰铜(mCu2S·nFeS)加入石英砂并通入空气焙烧生成泡铜(Cu2O、Cu)、熔渣和SO2气体(A)。SO2是一种酸性氧化物，可用NaOH溶液或氨水吸收。(2)溶液中滴加KSCN溶液呈血红色，说明含有Fe3＋。可利用Fe2＋的还原性来检验溶液中是否存在Fe2＋，加入酸性KMnO4溶液，酸性KMnO4溶液褪色，说明还存在Fe2＋。
答案：(1)cd (2)Fe3＋ 另取少量溶液，滴加酸性KMnO4溶液，酸性KMnO4溶液褪色，说明还存在Fe2＋
1.含Fe3＋、Fe2＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
（1）Fe3＋的检验
溶液变血红色，说明含有Fe3＋
试纸变蓝色，说明含有Fe3＋
(2)Fe2＋的检验
KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋
溴水褪色，说明含有Fe2＋
2．Fe2＋、Fe3＋性质的应用
(1)判断离子共存
①Fe3＋与I－、S2－、SO因发生氧化还原反应而不能大量共存。
②Fe2＋与ClO－、MnO、NO(H＋)等离子因发生氧化还原反应而不能大量共存。
(2)盐溶液的配制与保存
①Fe2＋的盐溶液：加少量铁粉，防止Fe2＋被氧化；加少量相应的酸，抑制Fe2＋水解。
②Fe3＋的盐溶液：加少量相应的酸抑制Fe3＋水解。
铜及其化合物的性质
[知识梳理]
1．单质铜
(1)物理性质：紫红色固体，具有良好的延展性、导热性和导电性。
(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＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3(绿色固体)。
②2Cu＋SCu2S。
③与氧化性酸反应
a．与浓硫酸共热的化学方程式：Cu＋2H2SO4(浓)CuSO4＋SO2↑＋2H2O；
b．与稀硝酸反应的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O。
④与盐溶液反应(写离子方程式)
a．与硝酸银溶液：Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋；
b．与FeCl3溶液：Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋。
2．氧化铜和氧化亚铜
名称
氧化铜
氧化亚铜
颜色
黑色
砖红色
与酸反
应(H＋)
CuO＋2H＋===
Cu2＋＋H2O
Cu2O＋2H＋===
Cu2＋＋Cu＋H2O
与H2反应
CuO＋H2
Cu＋H2O
Cu2O＋H2
2Cu＋H2O
转化关系
4CuO2Cu2O＋O2↑
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．CuSO4·5H2O
CuSO4·5H2O为蓝色晶体，俗称蓝矾、胆矾。无水CuSO4为白色粉末，遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)，可作为检验水的依据。
[自我检测]
1．波尔多液是一种农业上应用广泛的杀菌剂，它是由硫酸铜、生石灰和水按一定比例配成的天蓝色胶状悬浊液，思考下列问题：
(1)波尔多液能否用铁桶盛放？为什么？
(2)波尔多液能杀菌的原因是什么？
答案：(1)不能。原因是铁能置换波尔多液中的Cu2＋，降低杀菌能力。
(2)CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性。
2．把铜及其化合物的化学式与其颜色连接起来。
答案：
(1)通常利用反应：2Cu＋O22CuO除去混合气体中的少量O2或用于测定混合气体中O2的含量。
(2)无水CuSO4常用作水的检验剂；由于其吸水效率低，一般不用作干燥剂。
(3)铜可在O2和H＋共存环境中逐渐溶解，如2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O。
(4)溶液中的Cu2＋常为蓝色(浓CuCl2溶液为蓝绿色，稀CuCl2溶液为蓝色)，可作为Cu2＋的判定依据，如CuSO4溶液呈蓝色。
(5)Cu2＋与碱反应生成蓝色沉淀Cu(OH)2，这是鉴定Cu2＋的原理之一。
为了比较铁和铜的金属活动性强弱，某化学研究小组的同学设计了如下方案，并将实验结果记录如下：
方案
现象或产物
①将铁片置于CuSO4溶液中
铁片上有亮红色物质析出
②将铁丝和铜丝分别在氯气中燃烧
产物分别为FeCl3和CuCl2
③将铁片和铜片分别放入热的浓硫酸中
产物分别为Fe2(SO4)3和CuSO4
④将铁片和铜片分别放入稀硫酸中
铁片上有气泡逸出，铜片上没有气泡逸出
⑤将铁片和铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中，并用导线连接
铁片逐渐溶解，铜片上有气泡逸出
能根据上述现象或产物证明铁的金属活动性比铜强的方案一共有( )
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
[解析] ①铁能置换出铜，可证明铁比铜活泼；④铁能置换出稀硫酸中的氢，而铜不能，可证明铁比铜活泼；⑤铁、铜、稀硫酸形成原电池，铁作负极，铜作正极，可证明铁比铜活泼，共有3种方案符合题意，选项B正确。
[答案] B
(1)已知2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，上述反应能否证明铁比铜活泼？
(2)向FeCl3、CuCl2、FeCl2混合液中插入锌棒，金属阳离子先后发生反应的顺序怎样？
答案：(1)不能。只证明氧化性：Fe3＋>Cu2＋，还原性：Cu>Fe2＋。
(2)先后发生反应的顺序为Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋。
题组一 铜及其化合物的性质
1．现有下列五个转化，其中不能通过一步反应实现的是( )
①SiO2―→Na2SiO3
②CuSO4―→CuCl2
③SiO2―→H2SiO3
④CuO―→Cu(OH)2
⑤Na2O2―→Na2SO4
A．①② B．③④
C．②③④ D．②③④⑤
解析：选B。①SiO2＋2NaOH===Na2SiO3＋H2O；②CuSO4＋BaCl2===BaSO4↓＋CuCl2；③SiO2不溶于水，不能一步生成H2SiO3；④CuO不溶于水，不能一步生成Cu(OH)2；⑤Na2O2＋SO2===Na2SO4。
2．下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
可用稀盐酸除铜器表面的铜绿
Ⅰ对；Ⅱ对；无
B
铜表面易形成致密的氧化膜
铜容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对；Ⅱ对；有
C
向硫酸铜溶液通入氨气，有深蓝色沉淀产生，过滤后灼烧滤渣，最后变成黑色固体
把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧，铜丝表面变黑
Ⅰ对；Ⅱ对；有
D
蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化
硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
Ⅰ错；Ⅱ对；无
解析：选D。稀盐酸可以与Cu2(OH)2CO3反应，而不能与Cu反应，所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿Cu2(OH)2CO3，Ⅰ、Ⅱ有因果关系，A错误；铜表面不能形成致密的氧化膜，铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应，所以不能用铜制容器盛装浓硫酸，B错误；硫酸铜与氨水生成Cu(OH)2，Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO，Ⅰ、Ⅱ均正确，但没有因果关系，C错误；蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成，属于化学变化，CuSO4可用作消毒剂，但与前者没有因果关系，D正确。
题组二 铜及其化合物的制备
3．孔雀石的主要成分为Cu2(OH)2CO3。某同学设计的从孔雀石中冶炼铜的方案如下(假设孔雀石中杂质不溶于水和稀硫酸)：
(1)反应①能观察到的现象是_____________________，
有关反应的化学方程式为_______________________________。
(2)反应②加入的金属可能是________，有关反应的离子方程式为___________________。
(3)操作a可能的方法是________，欲除掉的杂质为________________________；要从操作a所得到的溶液中得到溶质的晶体，需要进行的操作是________________________。
解析：(1)孔雀石中加入稀硫酸可看到孔雀石逐渐溶解，溶液由无色变为蓝色，且有气泡产生；反应的化学方程式为Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O。(2)～(3)经过滤除去难溶于水和稀硫酸的杂质，则滤液中主要含有CuSO4，加入的金属粉末能将Cu2＋从溶液中置换出来即可，故金属可能是Fe或Zn等；要从滤液中得到CuSO4晶体，需进行加热浓缩、冷却结晶等操作。
答案：(1)固体逐渐消失，溶液由无色变为蓝色，有气泡产生
Cu2(OH)2CO3＋2H2SO4===2CuSO4＋CO2↑＋3H2O
(2)铁粉 Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu(答案合理即可)
(3)过滤 难溶于水和稀硫酸的杂质 加热浓缩、冷却结晶
4．某课外研究小组，用含有较多杂质的铜粉，通过不同的化学反应精制CuO，其设计的实验过程为
(1)杂铜经灼烧后得到的产物是氧化铜及少量铜的混合物，灼烧后含有少量铜的可能原因是________。
A．灼烧过程中部分氧化铜被还原
B．灼烧不充分铜未被完全氧化
C．氧化铜在加热过程中分解生成铜
D．该条件下铜无法被氧气氧化
(2)由粗制氧化铜通过两种途径制取纯净CuO，与途径Ⅰ相比，途径Ⅱ有明显的两个优点是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)有同学指出，由CuSO4溶液到生成CuO少了一个环节，即应先生成Cu(OH)2沉淀，过滤洗涤后再加热分解Cu(OH)2得CuO。以下说法不可能成为减少该环节的理由的是________。
A．CuO比Cu(OH)2颗粒粗大，更易于过滤从溶液中分离
B．Cu(OH)2分解温度较低，加热其浊液即可使其分解
C．干态下分解Cu(OH)2，温度难以控制，可能因温度过高导致CuO进一步分解生成Cu2O
D．过滤分离出的CuO不需洗涤就已非常纯净
答案：(1)AB (2)耗酸少，无污染性气体SO2产生 (3)D
铜的冶炼“三方法”
(1)湿法炼铜：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu。
(2)高温炼铜：工业上用高温冶炼黄铜矿的方法获得铜(粗铜)：
2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)
2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2
2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑
粗铜中铜的含量为99.5%～99.7%，主要含有Ag、Zn、Fe、Au等杂质，粗铜通过电解精炼可得到纯度达99.95%～99.98%的铜。
电解精炼铜的原理是用粗铜作阳极，失电子变为Cu2＋，用纯铜棒作阴极即可得到精铜。
(3)生物炼铜：“吃岩石的细菌”能耐受铜盐的毒性，并能利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，然后把不溶性的硫化铜转化为可溶性的硫酸铜。
生物炼铜的优点：①成本低；②污染小；③反应条件简单；④含量(品位)很低的矿石也可以被利用。
[课后达标检测]
一、选择题
1．唐代中药学著作《新修本草》中，有关于“青矾”的记录为“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃……烧之赤色”。据此推测，“青矾”的主要成分为( )
A．CuSO4·5H2O
B．FeSO4·7H2O
C．KAl(SO4)2·12H2O
D．Fe2(SO4)3·9H2O
解析：选B。 “青矾”的描述为“本来绿色，新出窟未见风者，正如琉璃…烧之赤色”，青矾是绿色，经煅烧后，分解成粒度非常细而活性又很强的Fe2O3超细粉末，为红色。A中CuSO4·5H2O为蓝色晶体；B中FeSO4·7H2O是绿色晶体；C中KAl(SO4)2·12H2O是无色晶体；D中Fe2(SO4)3·9H2O为黄色晶体，所以判断“青矾”的主要成分为FeSO4·7H2O。
2．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，是为了防止其被氧化
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：选D。A项加少量盐酸是为了抑制亚铁离子水解，错误；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Cl－，错误。
3．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：选C。C项，氧化铜和水不能反应。D项，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
4．(2018·沧州高三模拟)铁片投入下列溶液后，铁片质量减少，但无气体产生的是( )
A．冷浓HNO3 B．Cu(NO3)2溶液
C．稀硫酸 D．Fe(NO3)3溶液
解析：选D。Fe在冷浓硝酸中钝化，铁片质量增加；Fe和Cu(NO3)2反应，在Fe片上附有Cu，铁片质量增加；Fe和稀H2SO4反应有H2产生；Fe与Fe(NO3)3反应无气体放出，生成Fe(NO3)2，铁片质量减少。
5．在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备铜，有下列两种途径：
(1)FeH2Cu；
(2)CuOCuSO4Cu。
若用这两种方法制得的铜质量相等，则下列有关说法符合实际情况的是( )
A．消耗氧化铜的质量不同
B．消耗铁的质量相同
C．消耗硫酸的质量相同
D．生成硫酸亚铁的质量不同
解析：选D。途径(1)中用H2还原CuO时，实验前需先通H2排出装置中的空气，实验结束时要继续通H2至试管冷却，故利用途径(1)制取1 mol Cu，消耗的H2大于 1 mol，即Fe和H2SO4的消耗量均为(1)>(2)，生成FeSO4的质量(1)>(2)，但两种途径中消耗CuO的质量相等。
6．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( )
选项
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
FeSO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Fe2(SO4)3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
Cu
解析：选C。Cl2与FeCl2反应，A错误；Fe与FeCl3、CuCl2均反应，B错误；D项有新的杂质CuSO4生成，D错误。
7．(2018·河北三市联考)化学美无处不在，如图是物质间发生化学反应的颜色变化，其中物质a、b、c、d对应的物质正确的是( )
选项
物质a
物质b
物质c
物质d
A
Cu2(OH)2CO3
Ba(OH)2
Fe(OH)3
酚酞试液
B
CuO
NaAlO2
Fe2O3
紫色石蕊试液
C
Cu2O
BaCl2
Fe2O3和Cu
酚酞试液
D
Cu(OH)2
Ba(NO3)2
Fe(OH)2
紫色石蕊试液
解析：选D。稀硫酸与Fe(OH)3、Fe2O3反应得到的Fe2(SO4)3溶液呈棕黄色，稀硫酸遇酚酞试液显无色，A、B、C项均错误；稀硫酸与Cu(OH)2反应得到的CuSO4溶液呈蓝色，稀硫酸与Ba(NO3)2反应得到的BaSO4是白色沉淀，稀硫酸与Fe(OH)2反应得到的FeSO4溶液呈浅绿色，稀硫酸遇紫色石蕊试液变红，D项正确。
8．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．向溶液中滴入无色KSCN溶液，显血红色
C．Fe2＋和Fe3＋的物质的量之比为5∶1
D．氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
解析：选B。n(Fe)＝＝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显血红色，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。
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( )
选项
操作与现象
解释
A
向淀粉KI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)3
C
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，碘遇淀粉变蓝；B项中红棕色斑点是Fe2O3；C项中铁与稀硝酸反应产生的气体为NO。
10．下列说法中正确的个数为( )
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的离子方程式：3Cu＋8H＋＋2NO===3Cu2＋＋2NO↑＋4H2O
④常温下，Cu既能与FeCl3溶液反应又能与浓硝酸反应
A．1 B．2
C．3 D．4
解析：选B。①中，CuO(s)―→Cu(s)，固体物质质量减少，错误；②中，用CuCl2溶液做导电实验，实质是电解CuCl2溶液，其电解化学方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑，错误；③④正确。
11．在Fe(NO3)3和Cu(NO3)2的混合液中逐渐加入铁粉，溶液中Fe2＋的物质的量浓度和加入铁粉的物质的量之间关系如图所示，则原混合溶液中Fe(NO3)3与Cu(NO3)2的物质的量浓度之比为( )
A．3∶1 B．1∶2
C．2∶1 D．1∶1
解析：选C。由离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，结合图像可知，c(Fe2＋)的大小范围在 0～3 mol·L－1变化快，3 mol·L－1是拐点，此前发生2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，在3～4 mol·L－1范围内变化时发生Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，两阶段消耗Fe的量相同。由化学方程式2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可得，n(Fe3＋)＝2n(Fe)，由化学方程式Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu可得，n(Cu2＋)＝n(Fe)，故原溶液中c(Fe3＋)∶c(Cu2＋)＝2∶1。
二、非选择题
12．根据下列转化关系，回答有关问题。
(1)浅绿色溶液D主要成分的化学式为________，试剂1是________。
(2)下列物质不能作为试剂2的是________(填序号)。
a．Cl2 b．新制氯水
c．浓硫酸 d．S
e．硝酸
(3)固体A溶于稀盐酸的化学方程式为____________________________________。
(4)溶液C到溶液F红色加深的原因是__________________。
(5)某同学在实验时向E中加入了过量的一种固体物质，发现棕黄色褪去，现对褪色原因进行探究。提出你的假设：____________________；为了对你所提出的假设进行验证，你设计的实验方案是___________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
解析：从框图可知，Fe和稀盐酸反应生成FeCl2溶液，为浅绿色，即D的主要成分为FeCl2，加入试剂2后变为棕黄色溶液，联想最终变成深红色溶液F(硫氰化铁溶液)，可以推断溶液E的主要成分为Fe3＋，试剂2为强氧化剂，S不符合条件。Fe与H2O(g)反应生成固体Fe3O4，Fe3O4与盐酸反应的化学方程式为Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O，所以溶液B为FeCl3和FeCl2的混合溶液，加入试剂1(KSCN溶液)后，Fe3＋变成Fe(SCN)3，加入试剂2(强氧化剂)，Fe2＋被氧化为Fe3＋，并进一步转化为Fe(SCN)3，所以溶液红色加深。
答案：(1)FeCl2 KSCN溶液
(2)d (3)Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O
(4)溶液中的Fe2＋被氧化剂氧化成Fe3＋，使Fe3＋浓度增大，从而生成更多的硫氰化铁使红色加深
(5)加入还原剂将Fe3＋还原 用胶头滴管取少量棕黄色褪去后的溶液于试管中，滴加少量KSCN溶液，再加入几滴氯水。如果溶液开始不出现血红色，加氯水后出现血红色，则说明假设正确；若溶液不变血红色，则假设不正确
13．(2017·高考江苏卷)碱式氯化铜是重要的无机杀菌剂。碱式氯化铜有多种制备方法：
(1)方法1: 45～50 ℃时，向CuCl悬浊液中持续通入空气得到Cu2 (OH)2 Cl2·3H2O, 该反应的化学方程式为__________________________________。
(2)方法2: 先制得CuCl2，再与石灰乳反应生成碱式氯化铜。Cu与稀盐酸在持续通入空气的条件下反应生成CuCl2，Fe3＋对该反应有催化作用，其催化原理如图所示。 M′的化学式为________________。
解析：(1)在H2O存在的条件下，CuCl能被空气中的O2氧化生成Cu2(OH)2Cl2·3H2O，根据得失电子守恒配平反应的化学方程式。
(2)由题图知，O2氧化M′生成M，根据题意“Fe3＋对该反应有催化作用”，则M′为Fe2＋。
答案：(1)4CuCl＋O2＋8H2O2Cu2(OH)2Cl2·3H2O
(2)Fe2＋
14．Fe3O4是重要的化学试剂，铁粉在氧气中燃烧是制取它最为常见和快捷的方法。图1是制取四氧化三铁的系列装置，A装置用于制取二氧化碳气体，并要求气流稳定，流速可控。
请回答下列问题：
(1)图2中仪器a的名称是________。
(2)根据题目要求，在图2中最好选择________(填序号)作为A装置。
(3)对图2中装置①进行气密性检查的方法是______________________________________
____________________，向分液漏斗中加足量水，过一会，水不再下滴，说明装置①的气密性良好。
(4)在B装置中发生的主要反应的化学方程式是______________________。
(5)当产生的气体与事先预热的铁粉接触时，在硬质玻璃管中将观察到的明显现象是________________________________________________________________________。
(6)反应一段时间后，若将硬质玻璃管中的固体粉末用盐酸溶解，取少许溶液于试管中，加入淀粉KI溶液，没有蓝色出现，推测固体粉末中除Fe3O4外，一定有________________________________________________________________________。
(7)若铁粉被完全消耗，某同学为确定生成物中有＋2价铁，取少量生成物于试管中，加入适量的稀硫酸溶解。
①写出溶解过程发生反应的离子方程式：_______________________________________
________________________________________________________________________。
②写出确定＋2价铁所用试剂名称、操作步骤、实验现象和结论：__________
________________________________________________________________________。
解析：(1)图2中仪器a为长颈漏斗。(2)图2中三个装置只有③可以达到气流稳定、流速可控的目的。(3)检查装置①的气密性时需用止水夹夹住橡胶管，确保装置中密封住一定体积的气体。(4)B装置中Na2O2与CO2反应生成Na2CO3和O2。(5)在硬质玻璃管中铁粉与O2剧烈反应，并有火星产生。(6)加入淀粉KI溶液没有出现蓝色，说明溶液中没有Fe3＋，即生成物中除了有Fe3O4外，还有铁粉剩余，Fe3O4溶于盐酸生成的Fe3＋被Fe还原为Fe2＋。(7)①Fe3O4溶于稀硫酸生成Fe3＋和Fe2＋，其离子方程式为Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O。②检验溶液中含有Fe2＋，可用K3[Fe(CN)6]溶液或酸性高锰酸钾溶液。
答案：(1)长颈漏斗 (2)③ (3)用止水夹夹紧橡胶管
(4)2Na2O2＋2CO2===2Na2CO3＋O2
(5)铁粉剧烈燃烧，火星四射 (6)铁粉 (7)①Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O ②用小试管取少量溶液，向其中逐滴加入K3[Fe(CN)6]溶液，若出现蓝色沉淀，说明有＋2价铁存在(或用小试管取少量酸性高锰酸钾溶液，滴入几滴题述溶液，若紫红色变浅，说明有＋2价铁存在)
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