D.Fe3O4溶解于盐酸既有FeCl2生成又有FeCl3生成,故Fe3O4属于混合物
答案 C
解析 A项,FeCl3易水解,加热时不能得到无水FeCl3;B项,铁与碘化合时,生成FeI2,错误;D项,Fe3O4是纯净物。
题组二 Fe2+与Fe3+的转化及应用
3.下列试剂中,不能使Fe2+转化为Fe3+的是( )
①氯气 ②NaCl溶液 ③KMnO4溶液 ④稀硝酸 ⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
A.①②③B.①③④C.②④⑤D.②⑤⑥
答案 D
解析 要实现Fe2+转化为Fe3+,必须加强氧化性物质,②NaCl、⑤HCl均没有强氧化性,⑥NO
在酸性条件下才表现强氧化性。
4.在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入一定量的铁屑,反应完全后将固体滤出,下列说法中正确的是( )
A.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+
B.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,可能含Cu2+和Fe3+
C.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe3+和Fe2+,一定不含Cu2+
D.若滤出的固体中含有铁和铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+
答案 D
解析 氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,加入铁粉后有固体剩余,Fe3+一定不存在;若剩余固体全部都是Cu,溶液中可能有Cu2+,也可能恰好被完全置换;若剩余固体是Cu和Fe,则溶液中不可能有Cu2+。
5.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+,随着加入铁粉量的增加,HNO3反应完全后,发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+,最后Fe3+全部转化为Fe2+。
题组三 Fe2+、Fe3+的离子共存问题
6.下列各离子组能大量共存的是( )
A.Fe3+、NH
、H+、SO
B.Fe3+、Br-、Na+、I-
C.Fe2+、AlO
、Na+、NO
D.Fe3+、HCO
、NH
、NO
答案 A
解析 B项中Fe3+与I-易发生氧化还原反应不能大量共存;C项中Fe2+与AlO
发生双水解反应不能大量共存;D项中Fe3+与HCO
发生双水解反应不能大量共存。
7.下列离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A.1.0mol·L-1的KNO3溶液:
H+、Fe2+、Cl-、SO
B.1.0mol·L-1的FeCl2溶液:
NO
、Na+、K+、ClO-
C.使酚酞变红的溶液中:
Na+、Cl-、SO
、Fe3+
D.酸性溶液中:
NO
、SO
、Fe3+、Mg2+
答案 D
解析 A项中KNO3在酸性条件下能氧化Fe2+;B项中ClO-能氧化Fe2+;C项中Fe3+在碱性条件下生成沉淀,只能存在于酸性较强的溶液中。
题组四 Fe2+、Fe3+的检验(加试)
8.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色
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。
9.硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上作补血剂。
某课外小组的同学欲测定该补血剂中铁元素的含量。
实验步骤如下:
请回答下列问题:
(1)证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法是取样,先滴加KSCN溶液,再滴加____________,该过程的现象为
________________________________________________________________________。
(2)步骤②加入过量H2O2的目的是_________________________________________。
(3)步骤③中反应的离子方程式是__________________________________________。
(4)若实验中铁无损耗,则每片补血剂中含铁元素的质量为__________g。
答案
(1)氯水(或双氧水、稀硝酸等合理氧化剂) 溶液由浅绿色变为血红色
(2)将Fe2+全部氧化为Fe3+
(3)Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
[或Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH
]
(4)0.07a
解析
(1)证明步骤①滤液中含有Fe2+的方法是取样,先滴加KSCN溶液,再滴加氯水或双氧水、稀硝酸等,若滤液由浅绿色变为血红色,则说明滤液中含有Fe2+。
(2)由于H2O2具有氧化性,加入过量H2O2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+。
(3)步骤③的目的是将Fe3+全部转化为Fe(OH)3,所以步骤③需加入过量的NaOH溶液(或氨水),反应的离子方程式是Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓[或Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH
]。
(4)由于实验中铁无损耗,根据铁元素守恒得,每片补血剂中m(Fe)=
÷10=0.07ag。
题组五 Fe(OH)2的制备实验探究(加试)
10.Fe(OH)2在空气中极易被氧化,而使实验室制取存在一定困难,人们尝试用多种方法来制得白色的Fe(OH)2沉淀。
(1)方法一:
用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的NaOH溶液反应制备。
①配制FeSO4溶液时,除在蒸馏水中加入硫酸亚铁晶体外还需加入________________________________________________________________________。
②除去蒸馏水中溶解的O2常采用________________的方法。
(2)方法二:
用电解法制Fe(OH)2,实验装置如图所示:
①电解时,电解质溶液应选用下列试剂中的__________(填字母)。
A.氯化钠溶液B.稀硫酸
C.硫酸铜溶液D.碳酸钠溶液
②电解时阴极的电极反应式为___________________________________________。
③电解质溶液表面覆盖一层苯所起的作用是
________________________________________________________________________。
(3)方法三:
如图装置,
先打开止水夹,反应一段时间后关闭止水夹,右侧试管内可见到白色沉淀。
①该法可使沉淀的白色维持较长时间,其原因是
________________________________________________________________________。
②若该装置不漏气而操作不当,在右侧试管中得不到沉淀,其原因是________________________________________________________________________。
答案
(1)①稀H2SO4、铁屑 ②煮沸
(2)①A ②2H2O+2e-===H2↑+2OH-(或2H++2e-===H2↑)
③隔绝空气,防止氢氧化亚铁被氧化
(3)①试管内充满了氢气,外界空气不易进入 ②过早关闭止水夹,将左侧试管未反应完的硫酸压入右侧试管中,将氢氧化钠溶液中和了
解析
(1)由于Fe2+容易被氧化,配制时应加入铁屑;由于Fe2+容易水解,配制时应加入H2SO4。
通过加热煮沸可以除去水中的溶解氧。
(2)利用电解法制备Fe(OH)2,其阳极为Fe放电,阴极为H+放电,电解质溶液应选择NaCl溶液;如果选择硫酸铜溶液,则阴极为Cu2+放电,同时生成FeSO4;若选择碳酸钠溶液,则产品中混有FeCO3。
(3)利用Fe与稀硫酸反应产生的氢气将装置中的空气排除,但是注意待Fe与稀硫酸全部反应完毕才能关闭止水夹,否则硫酸被压入右侧试管得不到Fe(OH)2。
1.常见的不能与Fe2+、Fe3+大量共存的离子
(1)Fe3+与HCO
、AlO
、CO
、ClO-等离子相互促进水解不能大量共存。
(2)Fe2+能被NO
(H+)、ClO-、MnO
(H+)氧化,不能大量共存。
(3)Fe3+能氧化S2-、I-、HS-、SO
等离子,不能大量共存。
2.检验Fe2+、Fe3+的常用方法
(1)用KSCN溶液和氯水
(2)用NaOH溶液
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+
3.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
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。
考点三 铜单质的性质及金属冶炼
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____________。
有关化学方程式为
________________________________________________________________________。
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+O2
2CuO 2Cu+S
Cu2S
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)2CO3
2CuO+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红色的Cu2O,化学方程式为4CuO
2Cu2O+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CuSO4·5H2O
CuSO4+5H2O。
(4)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。
3.铜的冶炼“三方法”
铜在自然界中以化合态的形式存在于矿石中。
常见的铜矿石有:
黄铜矿(主要成分CuFeS2)、斑铜矿(主要成分Cu5FeS4)、辉铜矿(主要成分Cu2S)、孔雀石[主要成分CuCO3·Cu(OH)2]。
(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+4O2
Cu2S+3SO2+2FeO(炉渣)
2Cu2S+3O2
2Cu2O+2SO2
2Cu2O+Cu2S
6Cu+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。
4.金属冶炼方法
(1)热分解法冶炼金属
例如:
2HgO
2Hg+O2↑,2Ag2O
4Ag+O2↑。
用热分解法冶炼金属的特点:
金属元素的金属性弱,金属元素的原子不易失去电子,其金属离子容易得到电子,该金属元素所形成的化合物稳定性较差。
(2)热还原法冶炼金属
①焦炭还原法。
例如:
C还原ZnO、CuO,其化学方程式依次为C+2ZnO
2Zn+CO2↑,C+2CuO
2Cu+CO2↑。
②一氧化碳还原法。
例如:
CO还原Fe2O3、CuO,其化学方程式依次为3CO+Fe2O3
2Fe+3CO2,CO+CuO
Cu+CO2。
③氢气还原法。
例如:
H2还原WO3、Fe3O4,其化学方程式依次为3H2+WO3
W+3H2O,4H2+Fe3O4
3Fe+4H2O。
④活泼金属还原法。
例如:
Al还原Cr2O3、V2O5,其化学方程式依次为2Al+Cr2O3
Al2O3+2Cr,10Al+3V2O5
6V+5Al2O3。
(3)电解法冶炼金属
例如:
电解Al2O3、MgCl2、NaCl,其化学方程式依次为2Al2O3(熔融)
4Al+3O2↑,MgCl2(熔融)
Mg+Cl2↑,2NaCl(熔融)
2Na+Cl2↑。
题组一 金属冶炼原理的考查
1.下列关于金属冶炼方法的叙述不正确的是( )
金属
存在形式
冶炼方法
A
金
游离态
金子比沙子密度大,利用水洗法直接分离
B
银
化合态
银的金属性弱,用加热Ag2O的方法冶炼
C
铁
化合态
用焦炭和空气反应产生的CO在高温下还原铁矿石中铁的氧化物
D
钠
化合态
钠的金属性强,一般还原剂很难将其还原出来,所以用电解饱和NaCl溶液的方法冶炼
答案 D
解析 钠一般是由电解熔融NaCl的方法来制取,而电解饱和食盐水得到的是NaOH、H2和Cl2。
2.下列关于金属的一些说法不正确的