题目内容

将Fe和Cu的混合粉末加入到100mL 4mol/L稀硝酸中充分反应后：
（1）若反应后有Cu剩余，则此溶液中一定有的阳离子是，可能有的阳离子是．（不考虑水电离出的H⁺，下同）
（2）若反应后的溶液中有Fe³⁺，则溶液中一定含有的阳离子是，可能含有的阳离子是．
（3）如果反应后的溶液中无金属剩余，则加入金属粉末的最大质量应小于．
（4）如果加入的Fe和Cu的质量比为7：8，则使HNO₃完全反应的金属粉末的最小质量为．

解：（1）若反应后有Cu剩余，肯定没有Fe³⁺，则此溶液中一定有Fe²⁺，可能有Cu²⁺；故答案为：Fe²⁺　Cu²⁺；
（2）若反应后有Fe³⁺时，金属铜全部反应掉了2Fe³⁺+Cu=2Fe²⁺+Cu²⁺，则此溶液中一定有Cu²⁺，可能有Fe²⁺；故答案为：Cu²⁺　Fe²⁺；
（3）由上述三个过程可知，只发生与铜的反应时所需的金属量最多，由3Cu～8HNO₃可解得需Cu的质量为9.6 g；故答案为：9.6 g；
（4）因要求HNO₃完全反应且金属质量最小，所以加入的铁要尽可能多耗酸，所以生成的是Fe³⁺，而Fe和Cu的质量比为7：8，可得到两者的物质的量之比为1：1，设铁铜物质的量为x；
根据反应的定量关系：Fe→4HNO₃，3Cu→8HNO₃
1 4 3 8
x 4x x 8x/3
硝酸物质的量为0.4mol；
所以根据计算得到：4x+8x/3=0.4，可解得需要Fe和Cu的物质的量均为0.06 mol，质量为0.06mol×64g/mol+0.06mol×56g/mol=7.2g；从而可得金属粉末的质量为7.2 g；
故答案为：7.2g．
分析：将Fe和Cu的混合粉末加入到100mL 4mol/L稀硝酸中充分反应，可能的化学反应为Fe+4HNO3=Fe（NO₃）₃+NO↑+2H₂O、3Cu+8HNO₃=3Cu（NO₃）₂+2NO↑4+H₂O、Fe+2Fe（NO₃）₃=3Fe（NO₃）₂、
Cu+2Fe（NO₃）₃=2Fe（NO₃）₂+Cu（NO₃）₂；依据离子共存逐项分析，有Fe³⁺一定不存在Fe Cu，有Fe一定不存在Fe³⁺、Cu²⁺、Fe³⁺、H⁺；有Cu剩余一定无Fe³⁺、HNO₃．
点评：本题考查了铁、铜其化合物的化学性质的应用，主要是三价铁离子、铜离子与铁和铜反应的共存判断，掌握基础反应是解决问题的关键．

练习册系列答案

因为Fe²⁺中铁元素化合价处于中间价态，可以升高也可以降低

．
（2）小明欲用实验证明他的预测．实验室提供了下列试剂：3%的H₂O₂溶液、锌粒、铜片、0.1mol?L^-1FeCl₂溶液、KSCN溶液、新制氯水．
①若小明计划在0.1mol?L^-1FeCl₂溶液滴入新制氯水，探究Fe²⁺的还原性，你预计可能发生的反应是：

Cl₂+2Fe²⁺=2Cl^-+2Fe³⁺

写离子方程式），可能观察到的现象是：溶液由浅绿色变为

黄

色．
②实验中，小明发现现象不太明显，老师分析可能是产物的含量太低，建议可以通过检验Fe²⁺被氧化的产物Fe³⁺的存在以获取证据．你认为可选

硫氰酸钾溶液

（填名称）滴入小明所得的混合液中，并通过溶液出现

血红

色的现象，证明小明的观点和实验方案都是正确的．
③对于证明Fe²⁺具有氧化性，小明认为金属单质都具有还原性，并分别将铜片、锌粒投入FeCl₂溶液中，结果铜片没变化，锌粒逐渐变小．由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为：

Zn Fe Cu

．

（3）小明分析H₂O₂中氧元素显-1价（中间价），并提出疑问：H₂O₂与FeCl₂的反应时，Fe²⁺还作氧化剂吗？
①请你为小明梳理相关问题：若Fe²⁺在反应中表现出氧化性应转化成

（填微粒符号，下同），若Fe²⁺在反应中表现出还原性应转化成

Fe³⁺

．
②实际上Fe²⁺的还原性较强，实验室的FeCl₂溶液常因氧化而变质．除杂的方法是：

加入适量铁粉

，相关反应的离子方程式：

2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺

．

类比是化学学习中常用的方法之一，已知硝酸能把铁氧化成Fe（NO₃）₃，但当铁过量时，产物是Fe（NO₃）₂．某同学受此启发，提出一个相似的观点：氯气与铁粉反应，当Cl₂足量时生成FeCl₃，当铁粉过量时产物是FeCl₂．为验证该观点是否正确，该同学将一根细的纯铁丝分别在足量和少量的Cl₂中点燃，取其表面生成物并分别编号为A、B，然后通过实验确定其成分．探究过程如下：
（1）提出假设：A是FeCl₃，B是FeCl₂．
（2）设计实验方案：
分别取A、B的溶液均进行以下实验，但实验现象相同．请填写下表中的相应空格．

实验方法	实验现象	结论
分别向A、B溶液中加 KSCN溶液		固体物质中有FeCl₃
分别向KMnO₄溶液中加适量A、B溶液	KMnO₄溶液颜色无明显变化	固体物质中不含

（3）根据上述实验结论，写出Cl₂与铁粉加热时发生反应的化学方程式：

．
（4）为进一步探究FeCl₃溶液的性质，他又利用A溶液做了如下一些实验，其中明显错误的是：

．
A．将A溶液滴入沸水中，并继续加热得到红褐色液体，该液体能产生丁达尔现象
B．向A溶液中加入少量铁粉，铁粉溶解，溶液颜色加深
C．在A溶液中滴加NaOH浓溶液，出现红褐色沉淀
D．将A溶液加热蒸干并灼烧，得到FeCl₃固体
（5）实际应用：
①半导体、多媒体行业要用FeCl₃溶液做印刷电路铜板腐蚀剂，请写出FeCl₃溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：

．
②腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu²⁺和Fe³⁺的浓度均为0.1mol/L，则溶液中Fe²⁺的浓度为

mol/L，原FeCl₃溶液中Fe³⁺的浓度为

mol/L．
③请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl₂溶液中Fe³⁺和Fe²⁺的实验步骤：

．

	氢氧化物开始沉淀时的pH	氢氧化物沉淀完全时的pH
Fe³⁺	1.9	3.2
Fe²⁺	7.0	9.0
Cu²⁺	4.7	6.7
提供的药品：Cl₂、浓H₂SO₄、NaOH溶液、CuO、Cu

④某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显．请从上表提供的药品中选择两种（水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀．
有关反应的化学方程式

、

．劣质不锈钢腐蚀的实验现象

．

已知：Fe+2FeCl₃=3FeCl₂，Cu+2FeCl₃=CuCl₂+2FeCl₂．将Fe、Cu粉与FeCl₃、FeCl₂、CuCl₂的混合溶液放在某一容器里，根据下述情况判断哪些阳离子或金属单质存在，哪些不能存在．
（1）反应后铁有剩余，则容器里可能有

．
（2）反应后有Cu²⁺和Cu，则容器里不可能有

．
（3）反应后有Cu²⁺，Fe³⁺，则容器里不可能有

．

无机非金属材料、金属材料和有机高分子材料并称为三大材料，是发展高新技术的基石，在未来科技发展中发挥着重要的作用。

（1）新型材料α-Fe粉具有超强的磁性能，用作高密度磁记录的介质以及高效催化剂等。将5．60 g α-Fe粉与一定量水蒸气在高温下反应一定时间后冷却，其质量变为6．88 g。

①产生的氢气的体积为_________mL（标准状况下）。

②将冷却后的固体物质放入足量FeCl₃溶液中充分反应（已知Fe₃O₄不溶于FeCl₃溶液），计算最多消耗FeCl₃的物质的量 mol。

（2）Nierite是一种高熔点高硬度的陶瓷材料。Nierite的摩尔质量为140 g/mol，其中硅元素的质量分数为60%。已知1 mol NH₃与足量的化合物T充分反应后可得到35 g Nierite与3 mol HCl气体。

Nierite的化学式为___________。T的化学式为____________。

（3）K金是常见的贵金属材料，除黄金外，还含有银、铜中的一种或两种金属。为测定某18K金样品的组成，将2．832 g样品粉碎后投入足量的浓硝酸中，充分溶解后，收集到NO₂和N₂O₄的混合气体224 mL（折算至标准状况，下同），将该混合气体与84 mL O₂混合后缓缓通入水中，恰好被完全吸收。

①混合气体的平均摩尔质量为______________。

②填写该18K金的成分表（精确至0．01%，若不含该金属则填0）。

18K金成分	Au	Ag	Cu
含量（质量分数）	75．00%	_________	_________

将Zn粉加入FeCl₃和CuCl₂的混合溶液中，充分反应后容器底部有金属固体存在，下表中列出的阳离子和金属对应关系正确的是

[ ]

	溶液中阳离子	底部金属
A.	Cu^2＋、Fe^3＋、Zn^2＋	Cu
B.	Cu^2＋、Fe^3＋	Fe、Zn
C.	Cu^2＋、Fe^2＋、Zn^2＋	Cu
D.	Cu^2＋、Fe^2＋	Cu、Fe

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