跟踪检测（十四）难点专攻——铁、铜重要化合物的性质探究1．《本草纲目》在绿矾(FeSO4·7H2O)“发明”项载：“盖此矾色绿，味酸，烧之则赤……”。下列叙述正确的是(　　)A．绿矾能电离出H＋，所以有“味酸”B．绿矾煅烧后的固体产物为FeOC．可用无水CuSO4检验煅烧绿矾生成的H2OD．通入Ba(NO3)2溶液可检验煅烧产物中的SO3解析：选C　绿矾是硫酸亚铁晶体，不能电离出H＋，之所以有“味酸”，是溶解时Fe2＋水解的结果，故A错误；绿矾煅烧后生成“赤”色的产物为Fe2O3，故B错误；水蒸气遇到无水CuSO4，无水CuSO4会变成蓝色CuSO4·5H2O，因此可以用无水CuSO4检验煅烧绿矾生成的H2O，故C正确；酸性溶液中NO具有强氧化性，生成的二氧化硫，也会被氧化生成SO，进而生成硫酸钡沉淀，故D错误。2．为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性，某同学设计了如下实验方案，其中符合实验要求且完全正确的是(　　)选项实验操作实验现象离子方程式实验结论A在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水浅绿色溶液变成棕黄色溶液2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－Fe2＋具有还原性B在氯化亚铁溶液中加入锌片浅绿色溶液变成无色溶液Fe2＋＋Zn===Fe＋Zn2＋Fe2＋具有还原性C在氯化铁溶液中加入铁粉棕黄色溶液变成浅绿色溶液Fe3＋＋Fe===2Fe2＋铁单质具有还原性D在氯化铁溶液中加入铜粉蓝色溶液变成棕黄色溶液2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋Fe3＋具有氧化性解析：选A　氯气能够将Fe2＋(浅绿色)氧化为Fe3＋(棕黄色)，A项正确；B项得到的结论应该是Fe2＋具有氧化性；C项的离子方程式错误；D项的实验现象应该是铜粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为蓝色。3．如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验提供的试剂：铁屑、6mol·L－1硫酸溶液、NaOH溶液。下列说法错误的是(　　) A．B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是铁屑B．实验开始时应先将活塞E关闭C．生成Fe(OH)2的操作为关闭E，使A中溶液压入B瓶中D．取下装置B中的橡皮塞，使空气进入，有关反应的化学方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3解析：选B　制取硫酸亚铁需要铁屑，所以在烧瓶中应该先加入铁屑，所以A中应预先加入的试剂是铁屑，故A正确；稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气，实验开始时应打开活塞E，用氢气排出装置中的空气，B错误；铁和硫酸反应有氢气生成，关闭活塞E，导致A装置中压强逐渐增大，将FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应生成氢氧化亚铁，C正确；氢氧化亚铁不稳定，容易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁，反应方程式为4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故D正确。4．由硫铁矿烧渣(主要成分：Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O)，再通过绿矾制备铁黄[FeO(OH)]的流程如下：绿矾铁黄已知：FeS2和铁黄均难溶于水。下列说法不正确的是(　　)A．步骤①，最好用硫酸来溶解烧渣B．步骤②，涉及的离子方程式为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋C．步骤③，将溶液加热到有较多固体析出，再用余热将液体蒸干，可得纯净绿矾D．步骤④，反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3解析：选C　要制得绿矾，为了不引入其他杂质，步骤①最好选用硫酸来溶解烧渣，A项正确；加入FeS2后得到的溶液经步骤③可得到绿矾，故步骤②中FeS2和Fe3＋发生氧化还原反应，生成了FeSO4，离子方程式为FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋，B项正确；步骤③，由FeSO4溶液得到绿矾应蒸发浓缩、冷却结晶而不是蒸发结晶，C项错误；步骤④中若反应条件控制不当，则会使铁黄中混有Fe(OH)3，D项正确。 5．钌(Ru)是一种硬而脆呈浅灰色的多价稀有金属，性质很稳定，且耐腐蚀性很强。实验室用H2还原RuO2来制备金属钌的装置如图所示。下列说法不正确的是(　　)A．加热试管前，应先收集气体并点燃，通过爆鸣声判断气体的纯度B．洗气瓶中盛装的可能是NaOH溶液，用于除去HClC．结束反应时，先停止加热，再关闭活塞KD．启普发生器也可以用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气解析：选D　可燃性气体在点燃或加热前必须验纯，故加热试管前，应先收集气体并点燃通过爆鸣声判断气体的纯度，以免发生爆炸，A项正确；洗气瓶中盛装的可能是NaOH溶液，用于除去氢气中的HCl，避免制得的Ru含有杂质，B项正确；结束反应时，先停止加热，再关闭活塞K，用氢气冷却Ru，以免生成的Ru在高温时又被空气中的氧气氧化，C项正确；二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气需要加热，而启普发生器不能加热，D项不正确。6．某研究性学习小组探究FeSO4的化学性质和用途。回答下列问题：(1)探究FeSO4溶液的酸碱性：取少量FeSO4固体，利用石蕊溶液测定FeSO4溶液的酸碱性，必须选用的仪器有胶头滴管、药匙和________(填字母)。A．玻璃棒　　　　　　B．试管C．天平D．量筒(2)利用如图装置探究FeSO4的稳定性。①Ⅱ中有白色沉淀生成，小组成员结合理论分析，认为下列分解产物不可能的是________(填字母)。A．Fe2O3、SO3、H2OB．Fe2O3、SO2、SO3、H2OC．FeO、Fe2O3、SO2、SO3、H2O②Ⅲ中溴水是用来检验是否有SO2气体生成，若有SO2生成，溴水将褪色。实验中，观察到溴水褪色，据此推测FeSO4分解最有可能被氧化的元素是___________。 ③NaOH的作用是吸收SO2气体，请写出用过量NaOH溶液吸收SO2气体的化学方程式：________________________________________________________________________。(3)探究FeSO4中Fe2＋的还原性：证明FeSO4有较强的还原性，完成下表。实验步骤实验预期现象及结论步骤一：取少量的FeSO4固体于试管中，加入一定量水溶解—步骤二：滴加________溶液后，再滴入氯水当溶液中出现__________现象，则说明FeSO4有较强的还原性(4)硫酸亚铁用途探究：缺铁性贫血往往口服硫酸亚铁，当用硫酸亚铁制成药片时，外层包有一层特殊的糖衣，其作用是_________________________________________。解析：(1)用药匙取少量FeSO4固体于试管中溶解，用胶头滴管滴入石蕊溶液测定FeSO4溶液的酸碱性，必须选用的仪器有胶头滴管、药匙、试管。(2)①依据氧化还原反应的特征可知化合价有升必有降，Fe2O3、SO3、H2O中只有铁的化合价升高了，没有元素化合价降低，故A不可能；Fe2O3、SO2、SO3、H2O中铁元素的化合价升高，硫元素的化合价降低，故B可能；FeO、Fe2O3、SO2、SO3、H2O中铁元素的化合价升高，硫元素的化合价降低，故C可能。②FeSO4中Fe2＋具有还原性，所以最有可能被氧化的元素是Fe。③过量NaOH和SO2反应生成亚硫酸钠和水，反应的化学方程式为2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O。(3)FeSO4具有较强的还原性，很容易被氧化剂氧化为硫酸铁，故检验FeSO4的还原性，只需加入氧化剂以后检验Fe3＋的存在即可，操作是：取少量的FeSO4固体于试管中，加入一定量水溶解，向其中加入硫氰化钾溶液后，无明显现象，再加入氯水，溶液变血红色，则证明硫酸亚铁具有较强的还原性。(4)缺铁性贫血往往口服硫酸亚铁，当用硫酸亚铁制成药片时，因硫酸亚铁容易被空气中的氧气氧化，外层常包有一层特殊的糖衣，其作用是防止硫酸亚铁被氧化。答案：(1)B　(2)①A　②Fe　③2NaOH＋SO2===Na2SO3＋H2O　(3)硫氰化钾　血红色　(4)防止硫酸亚铁被氧化7．(湖南十三校联考)近年来，硫化铜矿的湿法冶炼技术已经取得了很大的进展。现有一种催化氧化酸浸硫化铜矿的冶炼法，其工艺流程如图甲所示： 反应温度、固液比、反应时间和氯离子浓度都对铜的浸出率有较大的影响，下面是实验得出的这几种因素对铜的浸出率影响的变化曲线图(如图乙～戊所示)。回答下列问题：(1)火法炼铜的主要反应：①2CuFeS2＋4O2Cu2S＋3SO2＋2FeO(炉渣)；②2Cu2S＋3O22Cu2O＋2SO2；③2Cu2O＋Cu2S6Cu＋SO2↑。则在反应①、②、③中被氧化的元素为________(填元素符号)；若生成的SO2在标准状况下的体积为4.48L，则反应中转移的电子数目为________NA；由amolCuFeS2生成amolCu，共消耗________molO2。(2)写出反应1的化学方程式：__________________________________________。经查，硫黄、FeSO4·7H2O均可入药，用途广泛。湿法炼铜与火法炼铜相比，优点是________________________________________________________________________。(3)从溶液中得到FeSO4·7H2O晶体的操作是________________________________________________________________________________________________________。(4)根据实验以及工业生产的实际要求，从下表中得出的最佳工艺条件为________(填字母)。 选项反应温度/℃固液比c(Cl－)/(mol·L－1)反应时间/hA951∶50.87B1001∶5.50.77C1101∶60.98解析：(1)整个过程中化合价升高的元素(即被氧化的元素)只有硫；每个硫原子失6个电子，故生成4.48L(即0.2mol)SO2电子转移数为1.2NA；CuFeS2反应后的最终产物为SO2、FeO、Cu，根据原子守恒即得消耗O2的物质的量。(2)根据流程图得出CuS的氧化产物为S，H2SO4提供酸性环境，从而得出反应1的化学方程式；湿法炼铜没有SO2生成，故污染小，同时可得到有药用价值的副产物硫酸亚铁晶体及硫黄。(3)从溶液中获得结晶水合物的常规操作为蒸发浓缩、冷却结晶。(4)根据图乙～戊可知，A项为最佳工艺条件，95℃时铜的浸出率已经很高，且高温需要更多的燃料供能，不经济。答案：(1)S　1.2　2.5a(2)2CuS＋O2＋2H2SO42CuSO4＋2H2O＋2S　污染小，同时得到副产物硫酸亚铁晶体及硫黄，资源得到充分利用　(3)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤　(4)A8．Fe(OH)3可用来制颜料、药物，作净水剂。现设计实验研究制备Fe(OH)3的方法。资料：新制Fe(OH)3在溶液中存在两种电离：Fe3＋＋3OH－Fe(OH)3H＋＋FeO＋H2O。(1)向3支盛有1mL1.0mol·L－1FeCl3溶液的试管中，分别加入3mL不同浓度的NaOH溶液，都产生红褐色沉淀。充分反应后，过滤，取滤液分成两等份，分别进行实验，实验记录如下：c(NaOH)/mol·L－1现象操作5.06.07.0实验Ⅰ：滴入几滴KSCN溶液不变红不变红不变红实验Ⅱ：先加入过量稀硫酸，再滴入几滴KSCN溶液不变红变红变红①产生红褐色沉淀的离子方程式是_________________________________________________________________________________________________________________。②当c(NaOH)≥6.0mol·L－1时，实验Ⅱ中溶液变红的原因是_____________________ ________________________________________________________(用离子方程式表示)。(2)有同学提出可用某些盐与FeCl3溶液反应制备Fe(OH)3。①向1mL1.0mol·L－1FeCl3溶液中滴加1.0mol·L－1Na2CO3溶液，立即产生大量气泡，并有红褐色沉淀产生。有同学提出沉淀中可能含有碳酸盐。将沉淀过滤、洗涤后取样，________________________________________________________________________，证明沉淀中含有碳酸盐。②向1mL1.0mol·L－1FeCl3溶液中滴加1.0mol·L－1Na2SO3溶液，溶液由黄色变为红色，无丁达尔效应，继续滴加Na2SO3溶液，最终得到红褐色沉淀。经检验沉淀中除Fe(OH)3外还含有FeSO3。产生FeSO3的原因是___________________________________________________________________________________________________________________。(3)比较(1)和(2)，制备Fe(OH)3的合理方法是_____________________________________________________________________________________________________________________________________(注明试剂和用量)。(4)FeSO4溶液仅与一种试剂反应也可制Fe(OH)3，该试剂的化学式是________(写出一种即可)。解析：(1)①红褐色沉淀是Fe(OH)3。②实验Ⅰ说明溶液中没有Fe3＋，铁元素只能以FeO的形式存在。实验Ⅱ加入过量稀硫酸后，溶液变红，说明溶液中有Fe3＋，即酸性条件下FeO转化成了Fe3＋。(2)①检验碳酸盐沉淀的方法：取沉淀少量于试管中，向沉淀中加入少量稀盐酸，有无色气体产生，即可证明沉淀中含碳酸盐。②Fe3＋可与SO发生氧化还原反应，溶液由黄色变为红色，无丁达尔效应，说明溶液中无Fe3＋，且铁元素不以Fe(OH)3和Fe(OH)2的形式存在，继续滴加Na2SO3溶液得到红褐色沉淀，沉淀中除Fe(OH)3外还含有FeSO3，说明Fe3＋转化成了Fe2＋。(3)若用Na2CO3或Na2SO3溶液，会有其他难溶物生成，影响产品纯度。若NaOH溶液的浓度大于6.0mol·L－1，铁元素能以FeO的形式存在，故选择1mL1.0mol·L－1FeCl3溶液与3mL浓度小于6.0mol·L－1的NaOH溶液混合制备Fe(OH)3。(4)FeSO4转化为Fe(OH)3需要加入氧化剂，如Na2O2、NaClO等。答案：(1)①Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3②FeO＋4H＋===Fe3＋＋2H2O、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3(2)①加入少量稀盐酸，有无色气体产生②2Fe3＋＋SO＋H2O===2Fe2＋＋SO＋2H＋、Fe2＋＋SO===FeSO3(文字描述也可)(3)1mL1.0mol·L－1FeCl3溶液与3mL浓度小于6.0mol·L－1的NaOH溶液混合(4)Na2O2 9．FeCl2是一种常用的还原剂。有关数据如下：C6H5Cl(氯苯)C6H4Cl2FeCl3FeCl2溶解性不溶于水，易溶于苯不溶于C6H5Cl、C6H4Cl2、苯，易吸水熔点/℃－4553－－沸点/℃132173－－查阅资料知：氯化铁遇水剧烈水解。实验室可以用如下方法来制备无水FeCl2。按下图装置，在三颈烧瓶中放入ag无水氯化铁和过量的氯苯，控制反应温度在128～139℃加热3h，冷却，分离提纯得到粗产品。反应的化学方程式为2FeCl3＋C6H5Cl===2FeCl2＋C6H4Cl2＋HCl。请回答下列问题：(1)仪器B的名称是________________，盛装的试剂是__________________。(2)球形冷凝管的作用是_______________________________________________。(3)反应后通入N2的目的是___________________________________________。(4)上图虚线框内应选择的安全瓶(盛有蒸馏水)是______。(5)用xmol·L－1NaOH溶液滴定安全瓶中盐酸，消耗ymLNaOH溶液，则氯化铁转化率为______________________________________________________________________________________________(列出计算式)。(6)冷却实验装置，三颈烧瓶内物质经过过滤、洗涤、干燥后，得到粗产品，则回收滤液中C6H5Cl的方案是___________________________________________________________________________________________________________________________________。(7)已知25℃时，Ksp[Fe(OH)3]＝4.0×10－38，此温度下若在实验室中配制5mol·L－1100mLFeCl3溶液，为使配制过程中不出现浑浊现象，则至少需要加入______mL1mol·L－1的盐酸(总体积忽略加入盐酸的体积)。解析：(1)根据仪器的结构特点可判断B为球形干燥管。干燥HCl气体所选干燥剂一般是 无水CaCl2、P2O5、硅胶等。(2)冷凝管在此实验中的作用是冷凝回流、导气。(3)反应后通入N2的目的是将HCl气体吹入C装置中，使其被充分吸收，减少实验误差。(4)吸收HCl气体，应短进长出，故选c。(5)通过滴定实验可得反应生成的HCl的物质的量为xy×10－3mol，由反应的化学方程式2FeCl3＋C6H5Cl===2FeCl2＋C6H4Cl2＋HCl可知消耗的氯化铁的质量为xy×10－3mol×2×162.5g·mol－1，则其转化率为×100%。(6)根据题目中的表格数据可知，C6H4Cl2的沸点为173℃，C6H5Cl的沸点为132℃，回收C6H4Cl2中C6H5Cl的措施是蒸馏，并且控制温度为132℃。(7)若不出现浑浊现象，则c(Fe3＋)×c3(OH－)≤Ksp[Fe(OH)3]，代入有关数据后可求出c(OH－)≤2×10－13mol·L－1，c(H＋)≥0.05mol·L－1，故至少要加入5.0mL1mol·L－1的盐酸。答案：(1)球形干燥管　无水CaCl2(写“P2O5、硅胶”均可)(2)冷凝回流、导气(3)将HCl气体吹入C装置中，使其被充分吸收(4)c(5)×100%(6)蒸馏滤液，并收集132℃馏分(7)5.0