2020版化学新增分大一轮苏教（江苏）讲义：专题3　常见的金属及其化合物第10讲

第10讲　铁、铜的获取及应用
考纲要求　1.了解铁、铜及其重要化合物的主要性质和重要应用。2.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。3.了解金属材料在生产和生活中的重要应用。
考点一　铁及其重要化合物的性质

1.铁
铁位于元素周期表中第4周期Ⅷ族，是一种应用最广泛的过渡金属元素；铁元素是一种典型的变价金属元素。
(1)结构

(2)铁的物理性质
银白色固体，熔点较高，具有良好的导热、导电、延展性，能被磁铁吸引。
(3)铁的化学性质
铁元素性质活泼，有较强的还原性，主要化合价为＋2价和＋3价。

按要求书写下列反应的方程式：
①Fe与Cl2、S反应的化学方程式：
2Fe＋3Cl22FeCl3；
Fe＋SFeS。
②Fe与水蒸气的反应：
3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2。
③与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。
Fe与过量稀HNO3的反应：
Fe＋NO＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
Fe与少量稀HNO3的反应：
3Fe＋2NO＋8H＋===3Fe2＋＋2NO↑＋4H2O。
④Fe与FeCl3溶液的反应(写离子方程式)：
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
2.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

3.铁的氢氧化物
(1)Fe(OH)2是白色絮状物，易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3，颜色由白色变为灰绿色，最后变为红褐色，方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。
(2)Fe(OH)3是红褐色、难溶于水的固体，在空气中久置会部分失水生成铁锈(Fe2O3·xH2O)，受热易分解，方程式为2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O；制取Fe(OH)3用可溶性铁盐与碱反应，离子方程式：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓。
4.亚铁盐
(1)Fe2＋的氧化性和还原性
含有Fe2＋的溶液呈浅绿色，Fe2＋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Br2、Cl2、H2O2、NO(H＋)等均表现为还原性。
Fe2＋的酸性溶液与H2O2反应的离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。
(2)可水解
Fe(OH)2是弱碱，含Fe2＋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Fe2＋的水解，加少量铁屑防止Fe2＋被氧化。
5.铁盐的性质及应用
(1)氧化性：含有Fe3＋的溶液呈棕黄色，Fe3＋处于铁的高价态，遇Fe、Cu、HI、H2S等均表现为氧化性。
①Fe3＋与S2－、I－、HS－、SO等具有较强还原性的离子不能大量共存。
②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔，反应的离子方程式为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。
(2)易水解：Fe(OH)3是很弱的碱，且溶度积很小，因而Fe3＋极易水解，只能存在于酸性较强的溶液中。
①利用Fe3＋易水解的性质，实验室可用FeCl3滴入沸水中制取氢氧化铁胶体，反应的化学方程式：FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl。
②利用Fe3＋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Fe3＋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。
④Fe3＋与HCO、AlO、CO、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。

(1)铁位于元素周期表中第4周期ⅧB族(　　)
(2)铁的化学性质比较活泼，所以铁在自然界中全部以化合态存在(　　)
(3)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3，在少量Cl2中燃烧生成FeCl2(　　)
(4)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物(　　)
(5)Fe3O4中Fe的化合价有＋2价和＋3价，因而Fe3O4是FeO与Fe2O3的混合物(　　)
(6)FeCl3可与铜发生置换反应(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×

1.铁有＋2、＋3价两种价态，单质铁与________(填下列编号，下同)反应时只生成＋3价铁；与______________反应时只生成＋2价铁；与________反应时既生成＋2价铁也生成＋3价铁。
所选试剂：①Cl2　②O2　③H2O(g)　④S　⑤盐酸　⑥稀硝酸(足量)　⑦稀硫酸　⑧CuSO4溶液　⑨FeCl3溶液
答案　①⑥　④⑤⑦⑧⑨　②③
2.FeCl3、FeCl2和Fe(OH)3是否都可以通过化合反应制取？用化学方程式举例说明。
答案　都可以。2Fe＋3Cl22FeCl3；
2FeCl3＋Fe===3FeCl2；
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。

题组一　铁及其化合物的性质及应用
1.(2018·南通三模)下列有关铁及其化合物的说法中不正确的是(　　)
A.工业上在高温下用C还原含Fe2O3的铁矿石炼铁
B.铁在纯氧中燃烧或高温下和水蒸气反应均能得到Fe3O4
C.工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸
D.氯化铁溶液有较强氧化性，故可用作净水剂
答案　AD
解析　常温下铁在浓硫酸、浓硝酸中发生钝化现象，阻止反应进行，工业上可用铁制容器储存、运输浓硝酸、浓硫酸，故C正确；氯化铁有氧化性，但不是用作净水剂的原因，净水是利用铁离子水解生成的氢氧化铁胶体具有吸附性，能吸附悬浮的杂质净水，故D错误。
2.下列各组物质反应产生的气体分别通入FeSO4溶液中，能与FeSO4发生反应的是(　　)
A.Na2O2和H2O B.Al和NaOH溶液
C.食盐和浓硫酸共热 D.铜片和浓硫酸共热
答案　A
解析　反应产生的气体分别通入FeSO4溶液中，能与FeSO4发生反应，说明气体具有氧化性，把硫酸亚铁氧化为硫酸铁。过氧化钠和水反应生成氧气，氧气能氧化硫酸亚铁生成硫酸铁，故A正确；铝和氢氧化钠溶液反应生成氢气，氢气与硫酸亚铁不反应，故B错误；食盐和浓硫酸加热反应生成氯化氢气体，氯化氢气体不与硫酸亚铁发生反应，故C错误；铜和浓硫酸加热反应生成二氧化硫气体，二氧化硫具有还原性和氧化性，但氧化性弱于铁离子，不能和硫酸亚铁发生反应，故D错误。
题组二　用守恒思想判断物质的组成
3.(2018·武汉高三质检)铁的常见化合价有＋2价和＋3价。据研究，铁在浓HNO3中发生钝化时，可生成一种化学式为Fe8O11的化合物，它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为(　　)
A.FeO·3Fe2O3 B.2FeO·3Fe2O3
C.FeO·2Fe2O3 D.2FeO·Fe2O3
答案　B
解析　化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物，设化学式为nFeO·mFe2O3，则
解得n＝2，m＝3，该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。
4.准确称取某种铁的氧化物2.88 g，用足量的CO进行还原，将生成的CO2全部用足量的澄清石灰水吸收，得到沉淀4.00 g，则这种铁的氧化物为(　　)
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.以上都不是
答案　C
解析　4.00 g CaCO3沉淀的物质的量为0.04 mol，则CO、CO2的物质的量也为0.04 mol，增加的氧元素为0.04 mol，质量为0.04 mol×16 g·mol－1＝0.64 g，铁的氧化物中氧元素质量为0.64 g，铁元素质量为2.88 g－0.64 g＝2.24 g，铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为∶0.04 mol＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为FeO。
5.有一块铁的“氧化物”样品，用140 mL 5.0 mol·L－1盐酸恰好将之完全溶解，所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2，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.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7
答案　D
解析　根据2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2＋)＝0.025 mol×2＝0.05 mol，根据电荷守恒得2n(Fe2＋)＋3n(Fe3＋)＝n(Cl－)，则n(Fe3＋)＝0.2 mol，故n(Fe2＋)∶n(Fe3＋)＝0.05∶0.2＝1∶4，故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3，即Fe5O7。

确定铁的氧化物组成的基本方法
设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为m∶n，
则氧化物中n(Fe)∶n(O)＝∶＝a∶b，
若a∶b＝1∶1，则铁的氧化物为FeO；
若a∶b＝2∶3，则铁的氧化物为Fe2O3；
若a∶b＝3∶4，则铁的氧化物是Fe3O4或FeO与Fe2O3按物质的量之比为1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物质的量之比为1∶1，Fe3O4为任意值)。
题组三　氢氧化亚铁制备方法的改进
6.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。


答案　①②③⑤
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。①②原理一样，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中加苯阻止了空气进入；④由于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。
7.如下图所示，此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。填写下列空白：

(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的药品是________。A中反应的离子方程式是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)实验开始时先将止水夹a________(填“打开”或“关闭”)。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程_________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)实验完毕，打开b处止水夹，放入一部分空气，此时B瓶中发生的反应为__________。
答案　(1)铁屑　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
(2)打开
(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a，产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应
(4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
解析　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，产生的H2将Fe2＋压入B中，Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓；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。

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盛有亚铁盐溶液的试管底部，并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气，如H2、N2、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NaOH溶液，利用新产生的Fe2＋与OH－反应制取。

考点二　“铁三角”、Fe2＋和Fe3＋的检验

1.“铁三角”的转化关系

完成下列变化的离子方程式，体会Fe2＋与Fe3＋转化条件。
(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀：
H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋。
(2)将FeCl3溶液滴入KI-淀粉溶液，溶液变蓝：
2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。
(3)FeCl3可溶解铁片：
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
(4)FeSO4可使酸性KMnO4溶液褪色：
5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。
(5)将FeCl2溶液滴入HNO3溶液中，有无色气体放出：
3Fe2＋＋NO＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。
2.Fe2＋、Fe3＋的检验方法
(1)用KSCN溶液和氯水

(2)用NaOH溶液

(3)含Fe2＋、Fe3＋的混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验
溶液变血红色，说明含有Fe3＋。
KMnO4溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋。

(4)Fe2＋的特征检验方法
溶液产生蓝色沉淀，说明溶液中含有Fe2＋，3Fe2＋＋2[Fe(CN)6]3－===Fe3[Fe(CN)6]2↓。

(1)金属阳离子只有氧化性，不可能有还原性(　　)
(2)氢氧化铁与HI溶液反应仅能发生中和反应(　　)
(3)中性溶液中可能大量存在Fe3＋、Cl－、K＋、SO(　　)
(4)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓(　　)
(5)用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×

1.混合溶液中Fe3＋、Fe2＋除去的常用方法
已知：
化合物
Fe(OH)3
Fe(OH)2
Mg(OH)2
Cu(OH)2
Ksp近似值
10－39
10－17
10－11
10－20

(1)除去Mg2＋中混有的Fe3＋的方法
向混合溶液中加入________、____________、____________中之一，与Fe3＋水解产生的H＋反应，促进Fe3＋的水解，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀除去。
(2)除去Mg2＋中混有的Fe2＋的方法
先加入氧化剂(如______)将溶液中的Fe2＋氧化成Fe3＋，然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3＋。
(3)请设计实验方案：除去CuCl2溶液中混有的少量FeCl2。
答案　(1)MgO　MgCO3　Mg(OH)2　(2)H2O2
(3)先通入适量Cl2(或加入H2O2)，然后再按向混合溶液中加入足量CuO[或CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一]，充分反应后过滤。
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。
答案　(1)①　(2)④　(3)③
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＋。

题组一　Fe2＋和Fe3＋的检验
1.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＋
答案　B
解析　B项中的Cl－也能使酸性KMnO4溶液褪色。
2.将0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后，取混合液分别完成下列实验，能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2的是(　　)
A.向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变血红色
B.向混合液中滴入AgNO3溶液，有黄色沉淀生成
C.向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成
D.向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色
答案　A
解析　0.2 mol·L－1的KI溶液和0.05 mol·L－1 Fe2(SO4)3溶液等体积混合，KI过量，向混合液中滴入KSCN溶液，溶液变血红色，说明溶液中仍含有Fe3＋，能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，A项正确；KI过量，溶液中存在I－，B项错误；该反应生成Fe2＋，向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液，有蓝色沉淀生成，只能说明溶液中含有Fe2＋，不能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，C项错误；该反应生成I2，向混合液中滴入淀粉溶液，溶液变蓝色，说明溶液中含有碘单质，不能说明溶液中存在化学平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，D项错误。

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(新制氯水能氧化SCN－)。
(2)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)。
(3)检验Fe2＋、Fe3＋的其他方法
检验Fe3＋也可用苯酚(C6H5OH)；检验Fe2＋最好用K3[Fe(CN)6]溶液。
题组二　铁及其化合物的转化关系
3.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＋
答案　D
解析　A项，不活泼金属Cu等也能与热的浓硫酸反应；B项，得到的是Fe(OH)3沉淀；C项，Fe2＋可能被氧化同时也难保证结晶水的数目。
4.硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以制备一系列物质(如图所示)，下列说法错误的是(　　)

A.FeSO4与NH4HCO3反应制备FeCO3，适宜在高温条件下进行
B.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂
C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化
D.常温下，FeSO4比(NH4)2Fe(SO4)2难溶于水
答案　AD
解析　A项中，NH4HCO3高温下易分解，且生成的FeCO3可能受热分解。
5.(Fe2＋、Fe3＋的转化与化学计算)向含有1 mol HNO3和1 mol H2SO4的混合溶液中逐渐加入铁粉至过量，溶液中金属阳离子a、b与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的还原产物只有NO)。下列有关判断不正确的是(　　)

A.a表示Fe3＋的关系曲线
B.n1＝0.75
C.P点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol
D.向P点溶液中加入铜粉，最多可溶解14.4 g
答案　C
解析　该反应可以看作两步：①Fe＋4H＋＋NO===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根过量，氢离子不足；②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。a表示Fe3＋的关系曲线，A正确；溶液中共有3 mol H＋参加反应，消耗铁为0.75 mol，B正确；P点n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，二者均为0.45 mol，C错误；剩余0.45 mol Fe3＋，消耗0.225 mol铜，质量为14.4 g，D正确。

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＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(若H＋量不足，该反应不再发生)。
考点三　铜及其化合物

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

①常温下，铜在干燥的空气中性质稳定，但在潮湿的空气里则会被锈蚀，在其表面逐渐形成一层绿色的____________。有关化学方程式_____________________________________
________________________________________________________________________。
②写出下列化学方程式：
铜在空气中加热：______________________________________________________________；
铜丝在硫蒸气中反应：_______________________________________________________。
答案　①铜锈　2Cu＋O2＋CO2＋H2O===Cu2(OH)2CO3
②2Cu＋O22CuO　2Cu＋SCu2S
2.铜的重要化合物

(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜，是铜绿、孔雀石的主要成分，受热分解可生成黑色的氧化铜，化学方程式：Cu2(OH)2CO32CuO＋CO2↑＋H2O，可溶于稀硫酸，离子方程式：Cu2(OH)2CO3＋4H＋===2Cu2＋＋CO2↑＋3H2O。
(2)黑色氧化铜在高温下分解为砖红色的Cu2O，化学方程式为4CuO2Cu2O＋O2↑。
(3)蓝色的硫酸铜晶体受热分解为白色的硫酸铜粉末，化学方程式为CuSO4·5H2OCuSO4＋5H2O。
(4)砖红色的Cu2O与稀硫酸反应，溶液变蓝，同时生成红色的单质铜，离子方程式为Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。

(1)CuO是黑色固体，与水反应生成Cu(OH)2(　　)
(2)铜锈是铜被空气中的氧气缓慢氧化生成的氧化物(　　)
(3)无水硫酸铜可用于检验酒精中是否含有水(　　)
(4)将铜片置于干燥的空气中，不易被腐蚀(　　)
(5)CuSO4·5H2O失去结晶水属于物理变化(　　)
答案　(1)×　(2)×　(3)√　(4)√　(5)×

某研究小组用废铜粉制取胆矾，设计了如下几个实验方案：
(1)CuCuSO4硫酸铜溶液CuSO4·5H2O
(2)CuCuO硫酸铜溶液CuSO4·5H2O
(3)
对三个方案进行评价，你认为最好的是哪个方案？为什么？
答案　方案(1)：产生污染性气体，且消耗硫酸较多。
方案(2)：消耗能量较多，且步骤复杂。
方案(3)：不产生污染性气体，原料利用率高，节约能源。
因此方案(3)更经济合理。

题组一　铜及其化合物的转化
1.某研究小组通过实验探究Cu及其化合物的性质，下列操作正确且能达到实验目的的是(　　)
A.将铜丝插入浓硫酸中并加热，反应后再加入水，观察硫酸铜溶液的颜色
B.常温下将铜丝伸入盛满氯气的集气瓶中，观察CuCl2的生成
C.将CuCl2溶液在蒸发皿中加热蒸干，得到无水CuCl2固体
D.将表面有铜绿[Cu2(OH)2CO3]的铜器放入盐酸中浸泡，除去铜绿
答案　D
解析　铜丝与浓硫酸反应后，仍有大量浓硫酸存在，不能把水加入反应器中，否则会发生危险，A项错误；Cu与Cl2在常温下不反应，需要加热才能发生反应，B项错误；CuCl2水解生成的HCl易挥发，加热蒸干能促进CuCl2的水解而得不到CuCl2固体，C项错误。
2.已知CuO经高温灼烧生成Cu2O，Cu2O与H＋ 发生反应：
Cu2O＋2H＋===Cu＋Cu2＋＋H2O。将经高温灼烧后的CuO样品投入足量的热的稀硝酸溶液中，下列有关说法中正确的是(　　)
A.如果溶液变为蓝色，同时有紫红色固体出现，说明样品全部生成Cu2O
B.溶液中最终可能有紫红色固体出现
C.该实验的结果无法说明CuO分解的程度
D.如果溶液中出现蓝色，最终没有紫红色固体出现，说明CuO没有分解
答案　C
解析　解答此题的关键是明确稀硝酸具有酸性和强氧化性，能溶解CuO、Cu2O和单质Cu，因而该实验结果无法说明CuO分解的程度。
3.某化合物M由两种常见的元素组成，为了测定其组成进行如下实验：

M的化学式可能为(　　)
A.Cu2S B.CuS C.FeS2 D.Fe3S4
答案　A
解析　由题意并结合选项可知，1.60 g M在高温下反应生成的气体是二氧化硫，二氧化硫被双氧水氧化为硫酸，根据滴定过程消耗的氢氧化钠，可以求出n(S)＝n(SO2)＝n(H2SO4)＝n(NaOH)＝×20.00×10－3 L×0.1 mol·L－1×＝0.01 mol，所以m(S)＝0.32 g，则m(金属)＝1.60 g－0.32 g＝1.28 g，假若是铜，则n(Cu)＝0.02 mol，M可能为Cu2S；假若是铁，则n(Fe)≈0.023 mol，没有与之对应的选项。综上所述，A项正确。
题组二　铜及其化合物的制取
4.某炼铁废渣中含有大量CuS及少量铁的化合物，工业上以该废渣为原料生产CuCl2·2H2O晶体的工艺流程如下：

下列说法正确的是(　　)
A.焙烧过程中每消耗1 mol CuS则消耗1.5 mol O2
B.焙烧后的废气能够使酸性高锰酸钾溶液褪色
C.滤渣中主要含铁的氧化物
D.将获得的CuCl2·2H2O晶体加热可制得CuCl2固体
答案　AB
解析　A项，2CuS＋3O22CuO＋2SO2，由方程式可知，1 mol CuS消耗1.5 mol O2，正确；B项，废气中含有SO2，能使酸性高锰酸钾溶液褪色，正确；C项，调节pH时，Fe3＋水解转化为Fe(OH)3而除去，错误；D项，将CuCl2·2H2O直接加热脱水，Cu2＋水解，HCl挥发会产生Cu(OH)2，无法得到CuCl2，错误。
5.(2019·无锡检测)工业上由黄铜矿(主要成分为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.浓硫酸 b.稀硝酸
c.NaOH溶液 d.氨水
(2)由泡铜冶炼粗铜的化学方程式为______________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是______________________________________________________________。
a.电能全部转化为化学能
b.粗铜接电源正极，发生氧化反应
c.溶液中Cu2＋向阳极移动
d.从阳极泥中可回收Ag、Pt、Au等金属
(4)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极电极反应式为__________________________________________________________。
答案　(1)cd　(2)3Cu2O＋2AlAl2O3＋6Cu　(3)bd　(4)4H＋＋O2＋4e－===2H2O
解析　(1)气体A中的大气污染物为SO2，可以用NaOH溶液或氨水吸收。(2)依据图示，泡铜中的Cu2O与Al高温下发生铝热反应制得铜。(3)电解精炼铜过程中，电能转变为化学能的同时，部分电能也转化为热能，a错；电解精炼粗铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，b对；电解过程中Cu2＋向阴极移动，c错；粗铜中Ag、Pt、Au的放电能力比铜的弱，形成阳极泥，可以回收，d对。(4)根据总反应，O2发生还原反应，因此正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

铜的冶炼“两方法”
(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精铜。
考点四　从自然界中获取铁和铜

1．铁、铜在自然界中的存在
铁和铜在自然界中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)等；常见的铜矿有黄铜矿(主要成分为CuFeS2)、孔雀石[主要成分为CuCO3·Cu(OH)2]等。此外铁在自然界中还以游离态的形式存在于陨铁中。自然界中也存在少量的单质铜。
2．铁的冶炼
(1)原料：铁矿石、焦炭、空气、石灰石等。
(2)设备：炼铁高炉。
(3)反应原理：用还原剂将铁从其化合物中还原出来。
(4)工艺流程：从高炉下方鼓入空气与焦炭反应产生CO2并放出大量的热量；CO2再与灼热的焦炭反应，生成CO；CO在高温下将氧化铁还原为铁。有关反应化学方程式：C＋O2CO2；C＋CO22CO；3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2。
特别提醒　铁矿石中含有SiO2需除去：石灰石在高温下分解生成氧化钙和二氧化碳，氧化钙与铁矿石中的二氧化硅等反应生成炉渣，有关反应化学方程式：CaCO3CaO＋CO2↑；CaO＋SiO2CaSiO3(炉渣)。炉渣的密度比铁水小，故浮在铁水上面，从而分离出去。
3．铜的制备与精炼
工业上主要采用高温冶炼黄铜矿(主要成分是CuFeS2)的方法获得铜。用这种方法冶炼得到的铜，含铜量为99.5%～99.7%，还含有Ag、Au、Fe、Zn等杂质。要达到电气工业生产用铜的要求，这种由黄铜矿高温冶炼得到的铜还必须经过电解精炼，电解精炼得到的铜，含铜量高达99.95%～99.98%。

(1)高炉炼铁、生产普通硅酸盐水泥和普通玻璃都要用到的原料是石灰石(√)
(2)工业炼铁：需要用到的原料有铁矿石、一氧化碳、空气和石灰石(×)
(3)在接触室里用98.3%的浓硫酸吸收SO3，目的是防止形成酸雾便于SO3吸收完全(×)
(4)工业制玻璃和炼铁过程中都要加入石灰石，目的是除去杂质二氧化硅(×)
(5)生物炼铜法：利用某种能耐受铜盐毒性的细菌，这种细菌利用空气中的氧气氧化硫化铜矿石，把不溶性的硫化铜直接转化为单质铜(×)

下图表示金属活动性顺序表中铜、锡、铁和铝元素被人类大规模开发、利用的大致年限。

根据上图回答下列问题：
(1)铝是地壳中含量最高的金属元素，为什么人类对铝的使用比铁、铜晚得多？
答案　铝的金属活动性比铁、铜强，在自然界中以稳定的化合态存在，难冶炼，古代人们的技术条件达不到，不能冶炼铝，故铝的发现和大量使用比铁、铜晚得多。
(2)写出以NaCl、Al2O3、MgCl2、CuO、CuSO4、Ag2O为原料制备Na、Al、Mg、Cu、Ag的化学方程式，并写出它们的制备方法。
答案　2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑　电解法
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑　电解法
MgCl2(熔融)Mg＋Cl2↑　电解法
2CuO＋C2Cu＋CO2或
CuO＋H2Cu＋H2O　热还原法
CuSO4＋Fe===Cu＋FeSO4　湿法炼铜
2Ag2O4Ag＋O2↑　热分解法

题组一　铁的冶炼及应用
1．铁的氧化物有多种用途。请回答下面有关问题：
(1)赤铁矿的主要成分是Fe2O3，是工业炼铁的主要原料之一。写出由Fe2O3制得单质铁的化学方程式________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
某赤铁矿除了含Fe2O3之外，还含有少量的SiO2和Al2O3。将试样溶于NaOH溶液，充分反应后过滤，即可得到较纯净的Fe2O3。该过程中发生反应的离子方程式是___________
________________________________________________________________________。
(2)Fe2O3可以与铝粉组成铝热剂用于焊接钢轨或定向爆破。某同学猜测，该反应所得熔融物中含有Fe2O3。他设计如下实验来验证自己的猜想：取少量试样，加入足量稀盐酸，然后滴加KSCN溶液，若出现血红色，证明含有Fe2O3。否则，不含有Fe2O3。你认为该方案合理吗？为什么？
答案　(1)Fe2O3＋3CO2Fe＋3CO2(答案合理即可)
SiO2＋2OH－===SiO＋H2O、Al2O3＋2OH－===2AlO＋H2O
(2)不合理。因为Fe3＋能跟铝热反应生成的Fe反应生成Fe2＋，Fe2＋与SCN－反应时不会出现血红色。(答案合理即可)
解析　(1)工业冶炼铁是用CO作还原剂，SiO2、Al2O3与NaOH溶液发生反应。(2)由于2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋的干扰，该种方案不合理。
题组二　铜的冶炼方法
2．在实验室里用铁屑、氧化铜、稀硫酸为原料制备单质铜，有下列两种途径：
①FeH2Cu
②CuOCuSO4Cu
若用这两种方法制得等量的铜，则下列有关说法符合实际情况的是(　　)
A．消耗氧化铜的质量相同
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相同
答案　A
解析　制备1 mol Cu需要1 mol CuO，而H2还原CuO时需要先用H2排除体系内的空气，冷却时也需要继续通H2，因此需要H2的量远大于1 mol，即消耗的Fe、H2SO4均比第②种方法多。
3．铜在自然界存在于多种矿石中，如：
矿石名称
黄铜矿
斑铜矿
辉铜矿
孔雀石
主要成分
CuFeS2
Cu5FeS4
Cu2S
CuCO3·Cu(OH)2

请回答下列问题：
(1)上表所列铜化合物中，铜的质量百分含量最高的是____________。
(2)工业上以黄铜矿为原料，采用火法熔炼工艺生产铜。该工艺的中间过程会发生反应：2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑，反应的氧化剂是______________。
(3)SO2尾气直接排放到大气中造成环境污染的后果是__________________；处理该尾气可得到有价值的化学品，写出其中1种酸和1种盐的名称____________。
(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：______________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)Cu2S　(2)Cu2O和Cu2S
(3)形成酸雨　硫酸、硫酸铵
(4)电解池中，粗铜作阳极，纯铜作阴极，电解质为硫酸铜溶液。阳极上发生氧化反应，Cu失去电子，使Cu单质变为Cu2＋进入溶液中：Cu－2e－===Cu2＋；阴极上发生还原反应，Cu2＋得到电子在阴极上析出Cu单质：Cu2＋＋2e－===Cu，从而达到精制Cu的目的
解析　(2)Cu2O、Cu2S的Cu由＋1价被还原为0价，作氧化剂；Cu2S的S由－2价被氧化为＋4价，作还原剂。(3)处理SO2尾气一般为循环制备硫酸，或用氨水吸收，最后可得到(NH4)2SO4等化学品。

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。
(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：a.成本低；b.污染小；c.反应条件简单；d.含量(品位)很低的矿石也可以被利用。
题组三　定量测定合金组成的两种方法
4．某铝合金中含有元素镁、铜、硅，为了测定该合金中铝的含量，设计了如下实验，请回答有关问题：
(1)称取样品a g，称量时应该使用的主要仪器的名称是
________________________________________________________________________。
(2)将样品溶解于足量的稀盐酸，过滤。滤液中主要含有______________，滤渣中含有________，溶解、过滤用到的玻璃仪器是___________________________________________。
(3)滤液中加过量氢氧化钠溶液、过滤。有关反应的离子方程式是__________________
________________________________________________________________________。
(4)步骤(3)的滤液中通入足量二氧化碳气体，过滤。有关反应的离子方程式是_______
________________________________________________________________________。
(5)步骤(4)过滤后的滤渣用蒸馏水洗涤数次，烘干并灼烧至恒重，冷却后称量，其质量为b g。有关反应的化学方程式是________________________________________________________
______________________________________________________________________________，
原样品中铝的质量分数是________。
(6)若步骤(3)中加入氢氧化钠的量不足，则实验结果________(填“偏高”“偏低”或“不影响”，下同)；若步骤(5)中滤渣没有洗涤，则实验结果________；若滤渣灼烧不充分，则实验结果__________。
答案　(1)托盘天平
(2)MgCl2、AlCl3、HCl　Cu、Si　烧杯、玻璃棒、普通漏斗
(3)Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2↓、Al3＋＋4OH－===AlO＋2H2O
(4)AlO＋CO2＋2H2O===Al(OH)3↓＋HCO
(5)2Al(OH)3Al2O3＋3H2O　×100%
(6)偏低　偏高　偏高
5．铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为测定某含镁3%～5%的铝镁合金(不含其他元素)中镁的质量分数，设计下列两种不同实验方案进行探究。填写下列空白。
方案一
[实验方案]　将铝镁合金与足量NaOH溶液反应，测定剩余固体质量。
(1)实验中发生反应的化学方程式是____________________________________________
__________________________________________________________________________。
(2)称取5.4 g铝镁合金粉末样品，溶于V mL 2.0 mol·L－1 NaOH溶液中。为使其反应完全，则NaOH溶液的体积V≥__________ mL。过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将______(填“偏高”“偏低”或“无影响”)。
方案二
[实验方案]　将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应，测定生成气体在通常状况(约20 ℃，1.01×105Pa)的体积。
问题讨论
(3)同学们拟选用图一实验装置完成实验：

①你认为最简易的装置其连接顺序是：A接(　　　)(　　　)接(　　　)(　　　)接(　　　)(填接口字母，可不填满。)
②实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开分液漏斗可旋转的活塞，一段时间后稀硫酸不能顺利滴入锥形瓶中。请你帮助分析原因_______________________________
______________________________________________________________________________。
③实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是__________(填字母)。
A．等待实验装置冷却后再读数
B．上下移动量筒F，使其中液面与广口瓶中液面相平
C．上下移动量筒G，使其中液面与广口瓶中液面相平
D．视线与凹液面的最低点水平，读取量筒中水的体积
(4)仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了图二的实验装置。

①装置中导管a的作用是_____________________________________________________。
②实验前后碱式滴定管中液面读数分别为V1 mL、V2 mL。则产生氢气的体积为______ mL。(用含V1、V2的式子表达)
答案　(1) 2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(2)97　偏高
(3)①E　D　G　②镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大　③ACD
(4)①使分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差　②V1－V2
解析　方案一：(1)铝与氢氧化钠溶液反应生成偏铝酸钠与氢气，反应方程式为：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。(2)含镁为3%时，金属铝的含量最高，5.4 g合金中铝的质量为5.4 g×(1－3%)＝5.4×97% g，
则：2Al　　＋　 　2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
54 g 2 mol
5.4 g×97% g V×10－3 L×2.0 mol·L－1
得54 g∶(5.4 g×97% g)＝2 mol∶(V×10－3 L×2.0 mol·L－1)，解得V＝97，所以NaOH溶液的体积要大于97 mL；镁上会附着偏铝酸钠等物质，若未洗涤固体，会导致测定镁的质量偏大，镁的质量分数偏高。
方案二：(3)①合金与稀硫酸反应，用排水量气法测定氢气的体积，其中盛水的试剂瓶导管一定要短进长出，利用增大压强的原理将水排出，量筒中水的体积就是生成氢气的体积，量筒内导管应伸入量筒底部，故连接顺序为：(A)接(E)、(D)接(G)；②镁、铝与稀硫酸反应放热且生成气体，使锥形瓶中气体压强变大，导致硫酸不能顺利滴入锥形瓶；③反应放热导致氢气的温度偏高，故应冷却后再进行读取氢气的体积，读取实验中生成氢气的体积时上下移动量筒，使其中液面与广口瓶中液面相平，视线与凹液面的最低点水平，读取量筒中水的体积。
(4)①装置中导管a的作用是：保持分液漏斗内气体压强与锥形瓶内气体压强相等，打开分液漏斗活塞时稀硫酸能顺利滴下，滴入锥形瓶的稀硫酸体积等于进入分液漏斗的气体体积，从而消除由于加入稀硫酸引起的氢气体积误差；②滴定管的“0”刻度在上方，两次读取的体积数值之差为测定的氢气的体积，收集氢气后滴定管内液面上升，读数减小，所以测定氢气的体积为V1－V2 mL。

1．定量集气法
定量集气法是指收集合金中某种物质溶于酸或碱溶液时所产生的气体的量，应用化学方程式或关系式来判断合金的组成。其原理的关键点是某组分具有特殊性质(特别是与酸或碱反应能产生气体)。其操作要点和注意事项有：保证装置的气密性良好，注意收集气体的读数方法。
2．沉淀法
沉淀法测定物质含量是常用的一种方法，采用沉淀法时涉及的基本实验操作和主要问题有：称量、溶解(溶解试剂)、沉淀(重点是沉淀试剂的选择)、过滤、沉淀洗涤、沉淀的干燥、称量及数据的处理(包括测定结果的误差分析)。

1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”
(1)向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液，溶液显红色(×)
(2018·江苏，6A)
(2)在给定条件下，能实现FeFeCl2Fe(OH)2(×)
(2017·江苏，7A)
(3)Fe2(SO4)3易溶于水，可用作净水剂(×)
(2016·江苏，3C)
(4)在给定条件下，能实现Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3(×)
(2015·江苏，8C)
(5)检验溶液中是否含有Fe2＋：取少量待检验溶液，向其中加入少量新制氯水，再滴加KSCN溶液，观察实验现象(×)
(2015·江苏，13C)
(6)FeCl3溶液能与Cu反应；所以可用于蚀刻印刷电路(√)
(2012·江苏，5B)
(7)在给定条件下，能实现Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3(×)
(2012·江苏，7④)
2.[2016·江苏，20(3)]纳米铁粉可用于处理地下水中的污染物。
①一定条件下，向FeSO4溶液中滴加碱性NaBH4溶液，溶液中BH(B元素的化合价为＋3)与Fe2＋反应生成纳米铁粉、H2和B(OH)，其离子方程式为__________________________
________________________________________________________________________。
②纳米铁粉与水中NO反应的离子方程式为
4Fe＋NO＋10H＋===4Fe2＋＋NH＋3H2O
研究发现，若pH偏低将会导致NO的去除率下降，其原因是____________________。
答案　①2Fe2＋＋BH＋4OH－===2Fe＋2H2↑＋B(OH)
②纳米铁粉与H＋反应生成H2
解析　①反应物为Fe2＋、BH，生成物为Fe、H2和B(OH)，BH中H显－1价，被氧化为H2，注意溶液呈碱性，配平。②pH偏低，说明c(H＋)大，纳米铁粉能与H＋反应。
3.[2012·江苏，19(1)(2)]废弃物的综合利用既有利于节约资源，又有利于保护环境。实验室利用废旧电池的铜帽(Cu、Zn总含量约为99%)回收Cu并制备ZnO的部分实验过程如下：

(1)①铜帽溶解时加入H2O2的目的是_______________________________________________
(用化学方程式表示)。
②铜帽溶解完全后，需将溶液中过量的H2O2除去。除去H2O2的简便方法是________________________________________________________________________。
(2)为确定加入锌灰(主要成分为Zn、ZnO，杂质为铁及其氧化物)的量，实验中需测定除去H2O2后溶液中Cu2＋的含量。实验操作为：准确量取一定体积的含有Cu2＋的溶液于带塞锥形瓶中，加适量水稀释，调节溶液pH＝3～4，加入过量的KI，用Na2S2O3标准溶液滴定至终点。上述过程中发生反应的离子方程式如下：
2Cu2＋＋4I－===2CuI(白色)↓＋I2
2S2O＋I2===2I－＋S4O
①滴定选用的指示剂为____________，滴定终点观察到的现象为__________________。
②若滴定前溶液中的H2O2没有除尽，所测定的Cu2＋含量将会________(填“偏高”“偏低”或“不变”)。
答案　(1)①Cu＋H2O2＋H2SO4===CuSO4＋2H2O　②加热(至沸)
(2)①淀粉溶液　蓝色褪去　②偏高
解析　(1)①Cu与稀H2SO4不发生反应，加入H2O2的目的是溶解铜，化学方程式为Cu＋H2SO4＋H2O2===CuSO4＋2H2O。
②H2O2具有不稳定性，受热易分解生成H2O和O2，可通过加热的方法除去溶液中过量的H2O2。
(2)①淀粉溶液遇I2显蓝色，用Na2S2O3标准溶液滴定生成的I2，可用淀粉溶液作滴定中的指示剂，达到终点时，溶液由蓝色变成无色，且半分钟内不恢复原来颜色。②若滴定前H2O2未除尽，则可将I－氧化生成I2，滴定中消耗Na2S2O3溶液的体积增大，导致测定的Cu2＋含量偏高。

1．(2018·广东佛山教学质量检测)《唐本草》记载“本来绿色，新出窟未见风者，正如璃。陶及今人谓之石胆，烧之赤色，故名绛矾矣”。文中“绛矾”为(　　)
A．FeSO4·7H2O
B．CuSO4·5H2O
C．Na2SO4·10H2O
D．KAl(SO4)2·12H2O
答案　A
解析　依据题中描述，晶体本来为绿色，加热后得到红色固体，所以该晶体为FeSO4·7H2O。
2．(2018·广东揭阳调研)录音磁带是在醋酸纤维、聚酯纤维等纤维制成的片基上均匀涂上一层磁性材料——磁粉制成的。制取该磁粉的主要物质是(　　)
A．FeO B．Fe2O3 C．Fe3O4 D．Al2O3
答案　C
解析　Fe3O4具有磁性。
3．(2018·长春高三测试)铁是人类应用较早，当前应用量最大的金属元素。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产生血红色沉淀
答案　C
解析　赤铁矿的主要成分是Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2；Fe3＋遇KSCN溶液变为血红色，但没有沉淀产生，一般可以用此方法检验Fe3＋的存在。
4．下列事实不能证明Fe3＋有氧化性的是(　　)
A．电子工业上用FeCl3溶液腐蚀电路板上的铜
B．FeCl3溶液滴在淀粉­KI试纸上，试纸变为蓝色
C．将KSCN溶液加入FeCl3溶液中，溶液变为血红色
D．将H2S气体通入FeCl3溶液中，产生淡黄色沉淀
答案　C
解析　A项中2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋；B项中2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2；D项中H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋，只有C项中Fe3＋在反应中化合价未发生改变，不具有氧化性，选C。
5．某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列实验。

从分类角度分析下列说法正确的是(　　)
A．实验①③反应制得的物质匀为纯净物
B．实验②③均未发生氧化还原反应
C．实验②③均为放热过程
D．实验①②所涉及的物质匀为电解质或非电解质
答案　B
解析　实验③得到的是氢氧化铁胶体，是混合体系，A项错误；实验②中的溶解主要是物理变化，实验③中的水解是发生复分解反应，两者均未发生氧化还原反应，B项正确；实验③中盐的水解是吸热过程，C项错误；实验①中的铁和氯气是单质，既不是电解质也不是非电解质，D项错误。
6．下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是(　　)
选项
操作和现象
结论或目的
A
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，溶液呈血红色
红砖中含有氧化铁
B
CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液，溶液不显血红色
黑色固体中没有Fe3O4
C
取少量Fe(NO3)2试样加水溶解，加稀H2SO4酸化，滴加KSCN溶液，溶液变为血红色
该Fe(NO3)2试样已经变质
D
向某溶液中通入Cl2，然后再加入KSCN溶液变血红色
原溶液中含有Fe2＋

答案　A
解析　CO还原Fe2O3得到单质Fe，即使有Fe3O4，其溶于盐酸后产生的Fe3＋与Fe发生反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，加入KSCN溶液也不显血红色，B项错误；NO＋H＋具有强氧化性，而Fe2＋具有还原性，两者发生氧化还原反应，有Fe3＋生成，遇KSCN溶液呈血红色，不能证明样品是否变质，C项错误；若原溶液中不存在Fe2＋，存在Fe3＋，也有此现象，D项错误。
7．FeCO3与砂糖混用可以作补血剂，实验室里制备FeCO3的流程如图所示，下列说法不正确的是(　　)

A．产品FeCO3在空气中高温分解可得到纯净的FeO
B．沉淀过程中有CO2气体放出
C．过滤操作的常用玻璃仪器有烧杯、漏斗和玻璃棒
D．可利用KSCN溶液检验FeSO4溶液是否变质
答案　A
解析　FeCO3中的＋2价的铁在高温时会被空气中的氧气氧化。
8．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＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
D．用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2＋
答案　C
解析　A项，由最终要得到氯化铁晶体及流程图知，b是盐酸，错误；B项，操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤，操作Ⅲ为蒸发结晶，所用仪器不相同，错误；C项，滤液Z和X中均含有氯化亚铁，因此c为氯气，正确；D项，高锰酸钾也能氧化氯离子而褪色，因此不能用于检验溶液W中是否含有亚铁离子，错误。
9．某同学用含有铁锈(Fe2O3)的废铁屑来制取氯化铁晶体，实验装置如图所示(夹持装置略，气密性已检验)，下列推断不合理的是(　　)

A．B中收集到的气体是氢气
B．烧杯中双氧水的作用是将Fe2＋还原为Fe3＋
C．A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁
D．烧杯中的溶液在氯化氢气氛下，蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体
答案　B
解析　铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，所以B中收集到的气体是氢气，A项正确；双氧水具有氧化性，可将Fe2＋氧化为Fe3＋，B项错误；氧化铁为碱性氧化物，可与盐酸反应生成氯化铁和水，C项正确；因铁离子易水解，故FeCl3溶液应在氯化氢气氛下，经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤后得到氯化铁晶体，D项正确。
10．(2019·洛阳调研)据《本草纲目》记载：“生熟铜皆有青，即是铜之精华，大者即空绿，以次空青也，铜青则是铜器上绿色者，淘洗用之。”这里的“铜青”是指(　　)
A．CuO B．Cu2O
C．Cu D．Cu2(OH)2CO3
答案　D
解析　铜在空气中长时间放置，会与空气中的氧气、二氧化碳、水反应生成碱式碳酸铜Cu2(OH)2CO3，发生反应为：2Cu＋O2＋H2O＋CO2===Cu2(OH)2CO3，则这里的“铜青”是指Cu2(OH)2CO3。
11．(2018·河北高三模拟)铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有：黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]。下列说法不正确的是(　　)
A．可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿
B．硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
C．工业上常采用电解法制取粗铜
D．在上述几种含铜化合物中，铜的质量分数最高的是Cu2S
答案　C
解析　CuSO4是重金属盐，能使蛋白质变性，B项正确；工业上常用电解法精炼铜，C项不正确。
12．(2018·渭南一模)CuSO4是一种重要的化工原料，其有关制备途径如图所示。下列说法正确的是(　　)

A．途径①所用混酸中H2SO4与HNO3物质的量之比最好为2∶3
B．利用途径③制备16 g硫酸铜，消耗硫酸的物质的量为0.1 mol
C．生成等量的硫酸铜，三个途径中参加反应的硫酸的物质的量：①＝②＝③
D．与途径①③相比，途径②更好地体现了绿色化学思想
答案　D
解析　Cu与混酸反应，硝酸根离子由硝酸提供，氢离子由硝酸和硫酸提供，H2SO4与HNO3物质的量之比最好为3∶2，故A错误；途径③制备硫酸铜，这一过程中消耗硫酸的物质的量为0.2 mol，故B错误；三个途径中①②参加反应的硫酸的物质的量相等，而③生成SO2，消耗更多的硫酸，则①＝②<③，故C错误；途径②无污染性气体产生，更好地体现了绿色化学思想，故D正确。
13.Fe2O3具有广泛的用途。甲同学阅读有关资料得知在高温下煅烧FeCO3可以得到Fe2O3。为了进一步验证此结论，他做了如下实验：
实验步骤
实验操作
Ⅰ
取一定质量的FeCO3固体置于坩埚中，高温煅烧至质量不再变化，冷却至室温
Ⅱ
取少量实验步骤Ⅰ所得固体置于一洁净的试管中，用足量的稀硫酸溶解
Ⅲ
向实验步骤Ⅱ所得溶液中滴加KSCN溶液，溶液变血红

由此甲同学得出结论：4FeCO3＋O22Fe2O3＋4CO2
(1)写出实验步骤Ⅲ中发生反应的离子方程式：_____________________________________
_____________________________________________________________________________。
(2)乙同学提出了不同的看法：煅烧产物可能是Fe3O4，因为Fe3O4也可以溶于硫酸，且所得溶液中也含有Fe3＋。于是乙同学对甲同学的实验步骤Ⅲ进行了补充改进：检验实验步骤Ⅱ所得溶液中是否含有Fe2＋。他需要选择的试剂是________(填字母)。
a.NaOH溶液
b.新制氯水和KSCN溶液
c.K3[Fe(CN)6]溶液
(3)丙同学认为即使得到了乙同学预期的实验现象，也不能确定煅烧产物的成分，你认为丙同学持此看法的理由是___________________________________________________________。
(4)丙同学进一步查阅资料得知煅烧FeCO3的产物中的确含有＋2价铁元素。于是他设计了另一种由FeCO3制取Fe2O3的方法：先向FeCO3中依次加入试剂稀硫酸、________(填试剂名称)和氨水；再________(填操作名称)、洗涤、灼烧，即可得到Fe2O3。
答案　(1)Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
(2)c
(3)产物也可以是FeO和Fe2O3的混合物(或Fe3O4和FeO；Fe3O4和Fe2O3；FeO、Fe3O4和Fe2O3)
(4)过氧化氢溶液(或氯水)　过滤
解析　(1)溶液变血红色说明溶液中生成了Fe(SCN)3。(2)Fe2＋用K3[Fe(CN)6]来检验，反应现象为生成蓝色沉淀，c项正确。(4)FeCO3和Fe2O3中铁元素的价态分别是＋2价和＋3价，所以需要加入氧化剂，如加入H2O2、氯水，或通入Cl2等将Fe2＋氧化成Fe3＋，加入氨水后生成Fe(OH)3沉淀，经过滤、洗涤、灼烧可得到Fe2O3。
13.(2019·常州田家炳高级中学高三月考)氯化亚铜是一种应用较广的催化剂，易水解。以低品位铜矿砂(主要成分CuS)为原料制备氯化亚铜的路线如下：

(1)酸溶1步骤中加入MnO2的作用是___________________________________________。
(2)除锰步骤Mn2＋转化为MnCO3沉淀，该反应的离子方程式为_____________________。
溶液中CuSO4转变为Cu(NH3)4CO3留在溶液中。
(3)蒸氨步骤会得到CuO固体，该步骤在减压条件下进行的原因是____________________。
(4)合成步骤加入Na2SO3的速率不宜过快，否则会产生SO2气体，除可能与酸溶时硫酸过量有关，还可能的原因是___________________________________________________。
(5)有工艺将合成步骤的NaCl与Na2SO3换为NH4Cl和(NH4)2SO3，则可获得一种可作为氮肥的副产品，其化学式为______________________。
(6)洗涤步骤先用________洗，再用无水乙醇洗涤。
答案　(1)作氧化剂
(2)Mn2＋＋HCO＋NH3===MnCO3↓＋NH　
(3)减压有利于气体逸出　
(4)反应有酸(H＋)生成(或反应使溶液pH下降)
(5)(NH4)2SO4[或NH4HSO4、(NH4)2SO4和NH4HSO4等]　(6)盐酸
解析　(3)气体的溶解度随着压强的增大而增大，所以减小压强有利于氨气的逸出。(4)在合成步骤中氯化钠、亚硫酸钠和硫酸铜反应生成氯化亚铜、硫酸钠和硫酸，溶液中有酸(H＋)生成(或者反应使溶液pH下降)，所以会有二氧化硫生成。(5)将合成步骤中的氯化钠和亚硫酸钠换为氯化铵和亚硫酸铵，滤液中含有硫酸铵、硫酸。可以获得一种可用作氮肥的副产品，可能为(NH4)2SO4[或NH4HSO4、(NH4)2SO4和NH4HSO4等]。(6)氯化亚铜存在沉淀溶解平衡，洗涤氯化亚铜时，为了避免氯化亚铜因溶解而损失，所以应先用盐酸洗涤，然后用乙醇洗涤。