2021届高考化学一轮复习铁铜重要化合物的性质探究学案

2021届高考化学一轮复习铁铜重要化合物的性质探究学案

第4课时　难点专攻——铁、铜重要化合物的性质探究 考点一　铁的化合物的制备 考法一　氢氧化亚铁的制备原理和方法 ‎1．制备原理 ‎(1)制备原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓。‎ ‎(2)成功关键：溶液中不含O2等氧化性物质；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．常用方法 ‎(1)有机层隔离法 ‎①反应在试管底部进行(这是唯一一种把胶头滴管插入反应溶液的实验)。‎ ‎②加隔氧剂，如加入汽油、苯等比水轻的有机溶剂[如图，由于苯的液封作用，可防止生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀]。‎ ‎(2)还原性气体保护法 该方法是先在装置Ⅰ中产生FeSO4溶液，并利用产生的H2排尽整个装置中的空气，待检验H2的纯度后，再关闭止水夹K，利用产生的H2把FeSO4溶液压入装置Ⅱ中与NaOH溶液进行反应。‎ ‎(3)电解法 ‎ 该方法中铁作电解池的阳极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑，生成的氢气可以赶走溶液中的氧气，溶液中c(OH－)增大，与Fe2＋结合生成Fe(OH)2沉淀，汽油起“液封”作用。‎ 电解时，在两极间最先观察到白色沉淀。‎ ‎[典例1]　(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_________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎[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，所以煮沸后的水中溶解的O2较少。‎ ‎[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 考法二　绿矾(FeSO4·7H2O)的制备原理和方法 ‎(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试管中亚铁盐溶液底部，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。‎ 考法(二)　绿矾(FeSO4·7H2O)的制备 ‎1．用废铁屑(含少量SiO2和氧化铁)制取绿矾 从FeSO4溶液中获得FeSO4·7H2O，需要经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、冰水洗涤、低温干燥等操作。‎ 其中，冰水洗涤的目的是减少晶体的溶解损耗；‎ 低温干燥的目的是防止晶体受热失去结晶水。‎ 以上结晶过程最好是在氮气的环境中进行，其中N2的作用是防止绿矾在空气中被O2氧化而变质。‎ ‎2．用烧渣制备绿矾 ‎(烧渣中主要含FeO、Fe2O3，还有一定量的SiO2)‎ 试剂X可以是SO2，也可以是Fe，其目的是将溶液中Fe3＋还原为Fe2＋。‎ 若试剂X为SO2，其转化原理为：‎ SO2＋Fe2(SO4)3＋2H2O===2FeSO4＋2H2SO4‎ 若试剂X为Fe，其转化原理为：‎ Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4‎ 测得“还原”后溶液的pH明显增大，其原因是Fe消耗过量的H2SO4，溶液酸性减弱。‎ ‎[典例2]　绿矾被广泛用于医药和工业领域，工业上两种制备绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图所示，根据题意回答下列问题：‎ 方法一：利用黄铜矿粉(主要成分为CuFeS2)制取绿矾 ‎(1)试剂a和试剂b分别是________________，操作1的名称是________。‎ ‎(2)有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中，可以将CuFeS2氧化成硫酸盐，写出该反应的化学方程式：________________________________________________________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ 方法二：利用工业废铁屑制取绿矾 ‎(3)加入适量Na2CO3溶液的作用是____________。‎ ‎(4)操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器名称有____________________________________。‎ ‎(5)通过检验CO来判断操作Ⅰ是否洗涤干净，检验的方法是______________________‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎[解析]　(1)由流程图可知滤渣2为Fe(OH)3，而目标产物为绿矾(FeSO4·7H2O)，所以试剂a为稀H2SO4，起溶解作用，b为铁粉，起还原作用；由流程图可知操作1为过滤，其作用为除去过量的铁粉。(2)由题意可知，在细菌的作用下，氧气氧化黄铜矿的反应方程式为4CuFeS2＋17O2＋2H2SO4===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O。(3)CO水解时使溶液呈碱性，可以除去油污。(4)因为操作Ⅰ为过滤与洗涤，所用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。‎ ‎[答案]　(1)稀H2SO4、铁粉　过滤 ‎(2)4CuFeS2＋17O2＋2H2SO4===4CuSO4＋2Fe2(SO4)3＋2H2O　(3)除去油污　(4)烧杯、玻璃棒、漏斗　(5)取少量最后一次的洗涤液于试管中，滴加BaCl2溶液，若无白色沉淀生成，则已经洗涤干净；若有白色沉淀生成，则未洗涤干净 ‎[综合训练]‎ ‎1．硫酸亚铁是一种重要的化工原料，可以用来制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是(　　)‎ A．碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体，可用作净水剂 B．为防止NH4HCO3分解，制备FeCO3需在较低温度下进行 C．可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2是否被氧化 D．常温下，(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大 解析：选D　碱式硫酸铁电离产生Fe3＋，Fe3＋能发生水解反应生成Fe(OH)3胶体，Fe(OH)3胶体具有吸附性，可用作净水剂，故A项正确；NH4HCO3不稳定，受热易分解，为防止NH4HCO3分解，制备FeCO3需在较低温度下进行，故B项正确；KSCN溶液遇Fe2＋溶液无现象，(NH4)2Fe(SO4)2中Fe2＋被氧化则生成Fe3＋，KSCN溶液遇Fe3＋溶液变红，故C项正确；(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小，FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2，故D项错误。‎ ‎2．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。‎ ‎(4)测定绿矾产品中Fe2＋含量的方法是：‎ a．称取3.72 g绿矾产品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；‎ b．量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中；‎ c．用硫酸酸化的0.010 00 mol·L－1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。‎ ‎①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为________(填仪器名称)。‎ ‎②计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为________。‎ ‎③上述测定中，若滴定管规格为50 mL，则步骤a中称取样品的质量不能超过______g。(保留4位小数)‎ 解析：(1)检验所得绿矾晶体中是否含有Fe3＋的实验操作是利用三价铁离子检验方法：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。(4)①高锰酸钾溶液具有强氧化性，所以会氧化碱式滴定管尖嘴处的橡胶管，所以滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为酸式滴定管。②用硫酸酸化的0.010 00 mol·L－1KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL，则根据方程式：5Fe2＋＋MnO4＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O得到：n(Fe2＋)＝0.010 00 mol·L－1×0.020 0 L×5＝0.001 mol。所以250 mL溶液中有n(Fe2＋)＝0.01 mol。则FeSO4·7H2O物质的量也是0.01 mol，质量为0.01 mol×278 g·mol－1＝2.78 g，质量分数为：2.78‎ ‎ g÷3.72 g＝＝74.73%＝75%。③若滴定管规格为50 mL，则最多能量出50 mL的高锰酸钾溶液，根据方程式：5Fe2＋＋MnO＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O得到最多反应的n(Fe2＋)＝0.010 00 mol·L－1×0.050 0 L×5＝0.002 5 mol，所以250 mL溶液中有n(Fe2＋)＝0.025 mol，则FeSO4·7H2O物质的量最多是0.025 mol，质量为0.025 mol×278 g·mol－1＝6.95 g，因为样品中FeSO4·7H2O的质量分数为，所以样品质量为6.95 g÷＝9.3 g，题目要求保留4位小数，所以为9.300 0 g。‎ 答案：(1)A　(2)除去溶液中的Sn2＋　将Fe3＋还原成Fe2＋　(3)蒸发浓缩　(4)①酸式滴定管　②75%　③9.300 0‎ 考点二　含铁化合物的分离提纯与性质探究 考法一　化工生产中Fe3＋、Fe2＋的除杂方法 ‎1．除去CuCl2溶液中的FeCl2‎ ‎(1)示例说明 已知不同金属离子生成氢氧化物沉淀所需的pH如下表：‎ 金属离子 Fe3＋‎ Cu2＋‎ Fe2＋‎ Ni2＋‎ Mg2＋‎ 开始沉淀的pH ‎2.7‎ ‎4.4‎ ‎7.0‎ ‎7.1‎ ‎9.3‎ 沉淀完全的pH ‎3.7‎ ‎6.4‎ ‎9.6‎ ‎9.2‎ ‎10.8‎ 除杂的流程图：‎ ‎(2)注意事项 ‎①若直接调节溶液的pH，待Fe2＋沉淀完全，Cu2＋也已沉淀完全，不能除去Fe2＋，不可行。‎ ‎②先将Fe2＋氧化成Fe3＋，再调溶液的pH为3.7≤pH<4.4，此时Fe3＋沉淀完全，Cu2＋未沉淀，过滤除去Fe(OH)3沉淀。‎ ‎③加入的氧化剂可以是双氧水或氯气等，注意不能引入新的杂质。‎ ‎④调节溶液pH的物质，要消耗氢离子，但不能引入新杂质，可为CuO、Cu(OH)2、CuCO3、Cu2(OH)2CO3。‎ ‎2．常见的其他物质中铁的除杂方法 所加试剂 说明 除去Mg2＋中混有的Fe3＋‎ Mg、MgO、MgCO3或Mg(OH)2‎ 加MgO等调pH为3.7≤pH<9.3，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去 除去Cu2＋中混有的Fe3＋‎ CuO、CuCO3、Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3‎ 加CuO等调pH为3.7≤pH<4.4，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去 除去Mg2＋中混有的Fe2＋‎ 先加入氧化剂(如H2O2等)将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加Mg、MgO、MgCO3或Mg(OH)2‎ 加MgO等调pH为3.7≤pH<9.3，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去 除去Ni2＋中混有的Fe2＋‎ 先加入氧化剂(如H2O2等)将Fe2＋氧化成Fe3＋，再加NiO等物质 加NiO等调pH为3.7≤pH<7.1，将Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀，过滤除去 ‎[典例1]　炼锌厂的铜镉废渣中含有铜、锌、镉、铁、砷等元素，其含量依次减少。对这些元素进行提取分离能减少环境污染，同时制得ZnSO4·7H2O实现资源的再利用。其流程图如下。已知FeAsO4难溶于水；ZnSO4·7H2O易溶于水，难溶于酒精。‎ 金属离子 Fe3＋‎ Zn2＋‎ Mn2＋‎ Cu2＋‎ Cd2＋‎ 开始沉淀pH ‎2.7‎ ‎6.5‎ ‎7.7‎ ‎5.2‎ ‎6.9‎ 沉淀完全pH ‎3.2‎ ‎8.0‎ ‎9.8‎ ‎6.4‎ ‎9.4‎ 请回答下列问题：‎ ‎(1)提高浸出率可以采用的方法是(写出其中一点即可)_________________________。‎ ‎(2)滤液Ⅰ中有少量的AsO，若不除去，则AsO与Cd反应会产生一种有毒氢化物气体，该气体的分子式为______。向滤液Ⅰ中逐滴滴入酸性KMnO4溶液可与AsO反应生成FeAsO4，完成该反应的离子方程式：‎ ‎___Fe2＋＋___AsO＋___MnO＋____===____Mn2＋＋____FeAsO4↓＋____，判断该滴定终点的现象是_________________________________________________。‎ ‎(3)流程中②调节pH时可以选用的试剂为__________，滤渣Ⅱ的主要成分为__________。‎ ‎(4)常温下Zn(OH)2的溶度积Ksp＝________。‎ ‎(5)制得的ZnSO4·7H2O需洗涤，洗涤晶体时应选用试剂为____________________。‎ ‎[解析]　(4)当Zn2＋沉淀完全时溶液中c(Zn2＋)≤10－5 mol·L－1，则Ksp[Zn(OH)2]＝c(Zn2＋)·c2(OH－)＝10－5×(10－6)2＝10－17。‎ ‎[答案]　(1)适当增大硫酸浓度、升高溶液温度、搅拌、将铜镉渣磨碎成小颗粒等(合理答案均可)‎ ‎(2)AsH3　5Fe2＋＋5AsO＋3MnO＋14H＋===3Mn2＋＋5FeAsO4↓＋7H2O　滴最后一滴KMnO4，溶液变为粉红色且半分钟内不恢复为原色，则反应滴定到终点 ‎(3)ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2等合理答案均可　‎ FeAsO4、Fe(OH)3‎ ‎(4)10－17　(5)乙醇(或饱和硫酸锌溶液)‎ 考法二　探究Fe2＋、Fe3＋的性质 ‎[典例2]　(2016·全国卷Ⅱ)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)。‎ ‎[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＋＋3H2OFe(OH)3＋3H＋平衡右移，最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。‎ ‎[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 ‎[综合训练]‎ ‎1．(2017·北京高考)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：________________________________________________________________________。‎ 解析：(1)①黑色固体溶于热的硝酸溶液后，向其中加入稀盐酸，产生白色沉淀，可证明黑色固体中含有Ag。②可利用K3[Fe(CN)6]检验Fe2＋的存在。(2)Fe3＋具有较强的氧化性，过量的铁粉会与Fe3＋反应：Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。②空气中的O2会与Fe2＋发生氧化还原反应，产生Fe3＋；加入KSCN溶液后产生白色沉淀，说明溶液中存在Ag＋，Ag＋可与Fe2＋反应产生Fe3＋。③实验Ⅰ可证明假设a、b、c不是产生Fe3＋的主要原因，只要将原实验反应体系中的Ag＋替换，其他微粒的种类及浓度保持不变，做对比实验即可，所以可选用0.05 mol·L－1 NaNO3溶液(pH≈2)；实验Ⅱ利用原电池装置证明反应Ag＋＋Fe2＋===Ag＋Fe3＋能发生，所以甲溶液是FeSO4溶液。操作和现象：分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯中的溶液，同时滴加KSCN溶液，后者红色会更深。‎ 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－1NaNO3　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 ‎2．工业上利用废铁屑(含少量氧化铝、氧化铁等)生产碱式硫酸铁[Fe(OH)SO4]的工艺流程如下：‎ 已知：部分阳离子以氢氧化物形式沉淀时溶液的pH如下表：‎ 沉淀物 Fe(OH)3‎ Fe(OH)2‎ Al(OH)3‎ 开始沉淀 ‎2.3‎ ‎7.5‎ ‎3.4‎ 完全沉淀 ‎3.2‎ ‎9.7‎ ‎4.4‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)反应Ⅰ中发生的氧化还原反应的化学方程式为__________________________‎ ‎________________________________________________________________________，‎ ‎________________________________________________________________________。‎ ‎(2)加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的____(填“Fe3＋”、“Fe2＋”或“Al3＋”)沉淀。该工艺流程中“搅拌”的作用是________________。‎ ‎(3)反应Ⅱ的离子方程式为________________________。在实际生产中，反应Ⅱ常同时通入O2以减少NaNO2的用量，O2与NaNO2在反应中均作____________。若参与反应的O2有11.2 L(标准状况)，则相当于节约NaNO2的物质的量为____________。‎ ‎(4)碱式硫酸铁溶于水后产生的[Fe(OH)]2＋，可部分水解生成[Fe2(OH)4]2＋聚合离子。该水解反应的离子方程式为__________________________________________________。‎ ‎(5)在医药上常用硫酸亚铁与硫酸、硝酸的混合液反应制备碱式硫酸铁。根据我国质量标准，产品中不得含有Fe2＋及NO。为检验所得产品中是否含有Fe2＋，应使用的试剂为__________(填字母)。‎ A．氯水　　　　　　 B．KSCN溶液 C．NaOH溶液 D．酸性KMnO4溶液 解析：(1)根据题意及流程图分析知，反应Ⅰ中发生的反应为Al2O3＋3H2SO4===Al2(SO4)3＋3H2O、Fe2O3＋3H2SO4===Fe2(SO4)3＋3H2O，Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4，Fe＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2↑，其中属于氧化还原反应的为Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4、Fe＋H2SO4(稀)===FeSO4＋H2↑；(2)根据题意及流程图分析知，反应Ⅰ后溶液的成分为FeSO4和Al2(SO4)3‎ 的混合溶液，经搅拌、过滤后得FeSO4溶液，所以加入少量NaHCO3的目的是调节pH，使溶液中的Al3＋沉淀，该工艺流程中“搅拌”的作用是加快反应速率；(3)由题给信息知，反应Ⅱ中NaNO2中氮元素的化合价由反应前的＋3价降为反应后NO中的＋2，则FeSO4中铁元素的化合价必然升高，由Fe2＋转化为Fe3＋，反应的离子方程式为Fe2＋＋NO＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O，反应Ⅱ的目的是利用氧化剂将Fe2＋氧化为Fe3＋，O2与NaNO2在反应中作氧化剂；n(O2)＝0.5 mol，则得到电子0.5 mol×4＝2 mol，1 mol NaNO2被还原生成NO，化合价由＋3价降低到＋2价，得到1 mol电子，根据得失电子数目相等知，节约 NaNO2的物质的量为2 mol；(4)[Fe(OH)]2＋可部分水解生成[Fe2(OH)4]2＋聚合离子，根据电荷守恒和质量守恒可写出反应的离子方程式为2[Fe(OH)]2＋＋2H2O[Fe2(OH)4]2＋＋2H＋；(5)氯水可以氧化Fe2＋生成Fe3＋，溶液颜色变化不明显，不能检验Fe2＋，A错误；KSCN溶液和Fe2＋混合无现象发生，不能检验Fe2＋，B错误；加入NaOH溶液和Fe3＋反应生成红褐色沉淀，不能检验是否存在Fe2＋，C错误；在含有Fe3＋的溶液中检验Fe2＋，应选用酸性KMnO4溶液，酸性KMnO4溶液氧化Fe2＋时溶液褪色，现象明显，D正确。‎ 答案：(1)Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑‎ Fe＋Fe2(SO4)3===3FeSO4‎ ‎(2)Al3＋　加快反应速率(或使反应物充分接触)‎ ‎(3)Fe2＋＋NO＋2H＋===Fe3＋＋NO↑＋H2O　氧化剂　2 mol　(4)2[Fe(OH)]2＋＋2H2O[Fe2(OH)4]2＋＋2H＋　(5)D 考点三　迁移“氢气还原氧化铜”的实验装置模型 ‎1．实验装置 ‎2．装置的作用 装置 作用 A 制取H2‎ B 除去H2中混有的HCl(若采用稀硫酸制取氢气，无需使用该装置)‎ C 除去H2中混有的水蒸气(也可将B、C装置用盛有碱石灰的U形干燥管代替)‎ E 检验氢气还原氧化铜生成的水 F 防止外界空气中的水蒸气进入装置E中，干扰产物水的检验 ‎3．实验操作 ‎[提醒]　先熄灭酒精灯再停止通入氢气的目的是使被还原生成的Cu在氢气的氛围中冷却，以防止空气进入，使Cu在较高温度下被氧化。‎ ‎[典例]　(2017·全国卷Ⅰ)实验室用H2还原WO3制备金属W的装置如图所示(Zn粒中往往含有硫等杂质，焦性没食子酸溶液用于吸收少量氧气)。下列说法正确的是(　　)‎ A．①、②、③中依次盛装KMnO4溶液、浓H2SO4、焦性没食子酸溶液 B．管式炉加热前，用试管在④处收集气体并点燃，通过声音判断气体纯度 C．结束反应时，先关闭活塞K，再停止加热 D．装置Q(启普发生器)也可用于二氧化锰与浓盐酸反应制备氯气 ‎[解析]　制得的氢气中含有H2S、O2、HCl、H2O等杂质，由于酸性高锰酸钾溶液氧化氯化氢生成氯气，所以，应先用焦性没食子酸溶液吸收氧气，同时除去氯化氢(易溶于水)，再用酸性高锰酸钾溶液吸收硫化氢，最后用浓硫酸干燥，A项错误；氢气中混有空气加热易发生爆炸，故加热管式炉前需对氢气进行验纯，其操作为在④处收集气体并点燃，发出“噗”声，则证明制取的氢气较纯，B项正确；类似氢气还原氧化铜，实验完毕后，先停止加热，再继续通入氢气一段时间，C项错误；启普发生器不能加热，适合块状固体与液体在常温下反应，而实验室用二氧化锰与浓盐酸反应制氯气需要加热，且二氧化锰是粉末状固体，故不能用装置Q制备氯气，D项错误。‎ ‎[答案]　B ‎[备考方略]　H2(或CO)还原金属氧化物的实验流程