2021届高三化学一轮复习：第三章 第4课时　铁、铜重要化合物的性质探究课时练含解析

第4课时　铁、铜重要化合物的性质探究 [课型标签:实验课　提能课] 考点一　铁、铜化合物的制备 1.物质制备的三大原则 (1)选择最佳反应途径。 (2)选择最佳原料。 (3)选择适宜操作方法。 2.常见物质制备举例 (1)防氧化:Fe(OH)2的制备方法 ①有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4),以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应,如图1所示。 ②还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后,再将亚铁盐与NaOH溶液混合,这样可长时间观察到白色沉淀,如图2所示。 ③电解法 用铁作阳极,电解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆盖苯(或煤油),如图3所示。 (2)给定步骤:氯化亚铜的制备 ①实验装置 ②实验步骤 a.加热至50 ℃,铜丝表面产生无色气泡,液面上方有红棕色气体产生; b.通入并调节氧气的量维持三颈瓶内压强不变。停止加热,反应继续进行,越来越剧烈; c.反应停止后冷却至室温,待气囊变瘪。瓶内红棕色气体消失时关闭K; d.将液体(含CuC 等)转移至烧杯中用蒸馏水稀释,产生白色沉淀,过滤得氯化亚铜粗品和滤液; e.氯化亚铜粗品经洗涤、烘干,得到氯化亚铜。 (已知:Cu2++6Cl-+Cu2CuC ) (3)工业废料利用: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+2H2O2FeSO4+2H2SO4,若试剂X为Fe,其转化原理为Fe+Fe2(SO4)33FeSO4,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] (2019·全国Ⅰ卷)硫酸铁铵[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一种重要铁盐。为充分利用资源,变废为宝,在实验室中探究采用废铁屑来制备硫酸铁铵,具体流程如下: 回答下列问题: (1)步骤①的目的是去除废铁屑表面的油污,方法是  　　　　　　　。  (2)步骤②需要加热的目的是　　　　　　　　　　,温度保持80～95 ℃,采用的合适加热方式是　　　　　　　　　　　。铁屑中含有少量硫化物,反应产生的气体需要净化处理,合适的装置为　　　　　　　　　(填标号)。  (3)步骤③中选用足量的H2O2,理由是  　　　　　　　　　　　　　　　。分批加入H2O2,同时为了　　　　　　　　,溶液要保持pH小于0.5。  (4)步骤⑤的具体实验操作有  　　　　　　　　 　,经干燥得到硫酸铁铵晶体样品。 (5)采用热重分析法测定硫酸铁铵晶体样品所含结晶水数,将样品加热到150 ℃时,失掉1.5个结晶水,失重 5.6%。硫酸铁铵晶体的化学式为　 。 解析:(1)油污在碱性条件下容易水解,所以去除废铁屑表面的油污,工业上常用热的碳酸钠溶液清洗,即碱煮水洗。 (2)用硫酸溶液处理铁屑,加热的目的是加快反应速率;温度保持80～95 ℃比较恒定且低于水的沸点,合适的加热方式是水浴加热(热水浴);铁屑中含有少量硫化物,硫化物与硫酸反应生成硫化氢气体,可以用氢氧化钠溶液吸收,为了防止倒吸可以加装倒置的漏斗,故选择C装置。 (3)步骤③中将硫酸亚铁溶液氧化为硫酸铁,选用足量的H2O2,将Fe2+氧化为Fe3+,同时得到的还原产物为H2O,不会引入新的杂质。因为H2O2本身易分解,所以在加入时需分批加入,同时为了防止Fe3+水解,溶液要保持pH小于0.5。 (4)为了除去可溶性的硫酸铵、铁离子等,需要经过的步骤为:加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)。 (5)硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2∙xH2O,其相对分子质量为266+18x,1.5个水分子的相对分子质量为1.5×18=27,则 ×100%=5.6%,解得x≈12,则硫酸铁铵的化学式为NH4Fe(SO4)2∙12H2O。 答案:(1)碱煮水洗　(2)加快反应　热水浴　C (3)将Fe2+全部氧化为Fe3+,不引入杂质　防止Fe3+水解　(4)加热浓缩、冷却结晶、过滤(洗涤)