内容正文:
1
第2课时 金属的化学性质
2
知识体系建构
知识全面梳理
核心考点突破
目
录
重点实验探究
3
【主干知识】
4
【物质网络】
1.与铁相关的转化
①__________________
②______________________
③______________________
④_____________________
⑤_________________________
3Fe+2O2 Fe3O4
Fe+H2SO4==== FeSO4+H2↑
Fe+2HCl==== FeCl2+H2↑
Fe+CuSO4==== Cu+FeSO4
Fe2O3+6HCl==== 2FeCl3+3H2O
====
点燃
5
⑥_____________________________
⑦_______________________
⑧_________________________
Fe2O3+3H2SO4==== Fe2(SO4)3+3H2O
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2
2Fe2O3+3C 4Fe+3CO2↑
====
高温
====
高温
6
2.与铜相关的转化
①_______________________________
②__________________________________________
③_________________________________________
④_______________________________
⑤______________________
⑥______________________
CuSO4+Fe==== Cu+FeSO4(合理即可)
CuSO4+2NaOH==== Na2SO4+Cu(OH)2↓(合理即可)
CuCl2+2NaOH==== 2NaCl+Cu(OH)2↓(合理即可)
CuCl2+Zn==== Cu+ZnCl2(合理即可)
CuO+H2SO4==== CuSO4+H2O
CuO+2HCl==== CuCl2+H2O
7
⑦__________________________
⑧________________
⑨_______________________________
Cu+2AgNO3==== Cu(NO3)2+2Ag
2Cu+O2 2CuO
2CuO+C 2Cu+CO2↑(合理即可)
====
△
====
高温
8
知识点1 金属的化学性质
1.金属与氧气的反应
(1)通式:金属+氧气 → 金属氧化物(化合反应)。
(2)规律:大多数金属能与氧气反应,但反应的难易与剧烈程度不同,越活泼的金属,反应越容易。
9
(3)常见金属与氧气的反应
4Al+3O2==== 2Al2O3
白
热
白
2Mg+O2 2MgO
====
点燃
剧烈燃烧,火星四射,放出大
量的热,生成黑色固体
3Fe+2O2 Fe3O4
====
点燃
红
黑
2Cu+O2 2CuO
====
△
10
【温馨提示】
(1)常温下铝比铁耐腐蚀的原因是金属铝易与氧气反应,其表面生成一层致密而坚固的氧化铝保护膜,从而阻止铝进一步氧化。
(2)洗涤铝制容器时,不能用钢丝球擦洗,以免破坏氧化膜。
(3)“真金不怕火炼”说明金的化学性质很稳定,即使在高温时也不与氧气反应
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2.金属与盐酸、稀硫酸的反应
(1)通式:金属+酸 → 盐+氢气(置换反应)。
(2)条件:金属的活动性必须排在___之前。
(3)镁、锌、铁与酸反应的现象及化学方程式
氢
12
Mg+2HCl==== MgCl2+H2↑
Mg+H2SO4==== MgSO4+H2↑
Zn+2HCl==== ZnCl2+H2↑
Zn+H2SO4==== ZnSO4+H2↑
无
浅绿
Fe+2HCl==== FeCl2+H2↑
Fe+H2SO4==== FeSO4+H2↑
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【温馨提示】
(1)铁单质与盐酸、稀硫酸或盐溶液发生置换反应只能生成Fe2+,不能生成Fe3+。
(2)金属与酸反应后,溶液质量增加。
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3.金属与盐溶液的反应
(1)通式:金属+盐 → 新盐+新金属(置换反应)。
(2)反应发生的条件(可简记为“前置后,盐可溶”)。
①金属的活动性必须强于盐中金属的活动性(K、Ca、Na除外)。
②反应中盐必须可溶于水。
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(3)常见金属与金属盐溶液的反应
红
蓝
浅绿
Fe+CuSO4==== FeSO4+Cu
红
蓝
无
2Al+3CuSO4==== Al2(SO4)3+3Cu
银白
无
蓝
Cu+2AgNO3==== Cu(NO3)2+2Ag
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【温馨提示】
物质的颜色或性质
(1)铁粉为黑色,铜粉为红色。
(2)含Fe2+的盐溶液显浅绿色、含Cu2+的盐溶液显蓝色。
(3)AgNO3能与稀盐酸反应生成AgCl白色沉淀:AgNO3+HCl==== AgCl↓+HNO3。
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【即学即练】
判断下列说法的正误。
(1)铁和盐酸反应生成氯化铁和氢气( )
(2)铜在氧气中加热会生成氧化铜,现象为银白色固体变为红色( )
✕
✕
18
知识点2 金属的活动性顺序
1.金属活动性顺序
Al
Fe
Cu
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2.金属活动性顺序的规律
(1)金属的位置越靠前,它的金属活动性就越___。
(2)位于___前面的金属能置换出盐酸、稀硫酸里的氢。
(3)位于前面的金属(K、Ca、Na除外)能把后面的金属从它们的盐溶液里置换出来。
(4)在自然界中,以_______形式存在的金属比以_____形式存在的金属活动性强。
(5)金属活动性越___的金属开发利用的时间越晚。
强
氢
化合物
单质
强
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3.金属活动性顺序的判断
(1)金属与氧气反应
①看反应条件:反应越_____,金属越活泼;
②看反应剧烈程度:反应越_____,金属越活泼。
(2)金属与酸反应
①___(填“能”或“不能”)与盐酸和稀硫酸反应生成H2的金属活动性更
强,如Fe比Cu活动性强。
②产生H2的速率更快的金属活动性更___(填“强”或“弱”),如Mg比Fe
活动性强。
容易
剧烈
能
强
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(3)金属与盐溶液反应
金属活动性_____(填“较强”或“较弱”,下同)的金属能把活动性_____
的金属从其盐溶液中置换出来,如Fe+CuSO4==== FeSO4+Cu中Fe比Cu的活
动性更___。
4.金属活动性顺序的应用
(1)判断某些置换反应能否发生。
①判断金属与酸能否反应。
②判断金属与盐溶液能否反应。
(2)解决一些除杂问题。
较强
较弱
强
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(3)根据金属与盐溶液的反应判断滤液、滤渣的成分。
①一种活动性最强的金属加入两种活动性弱的金属盐溶液中,金属先与最不活泼金属的盐溶液发生反应。
②两种活动性强的金属加入一种活动性弱的金属盐溶液中,最活泼的金属先与金属盐溶液反应。
5.金属活动性顺序的探究(详见重点实验探究栏目)
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【即学即练】
判断下列说法的正误。
(1)铜片放在稀盐酸中放出大量的气泡( )
(2)铁制品比铝制品抗腐蚀性弱是因为铁的金属活动性比铝的强( )
(3)向硝酸铜和硝酸银的混合溶液中加入锌粒,先发生反应的是锌和硝
酸铜( )
✕
✕
✕
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命题点1 金属的化学性质 5地4考
例1 (2022·日照)波尔多液由硫酸铜、生石灰加水配制而成。在烧杯中加入少量波尔多液,向其中加入过量稀盐酸,待溶液澄清后,再放入一个表面光亮的铁钉,下列实验现象或结论错误的是( )
A.铁钉表面有红色固体析出
B.铁钉表面有金属钙析出
C.有无色气泡放出
D.该实验说明铁的金属活动性比铜的强
【解题关键】 掌握金属的化学性质,熟练判断反应能否发生及反应的现象。
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练1 (2022·菏泽)下列物质:①MgSO4 ②FeCl3 ③CuSO4 ④ZnCl2,能够通过金属与稀盐酸或稀硫酸反应生成的是( )
A.①② B.③④ C.②③ D.①④
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练2 (2024·德州)小聪同学利用如图所示装置探究金属的活动性强弱。一段时间后,观察到铜片表面有银白色固体析出,溶液逐渐变为蓝色,则X溶液可能是( )
A.ZnSO4溶液 B.AlCl3溶液
C.AgNO3溶液 D.MgCl2溶液
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练3 (2023·青岛)锰(Mn)在钢铁、电池等领域有广泛应用,其金属活动性介于锌和铁之间。以下对金属锰化学性质的预测,不合理的是( )
A.能在氧气中燃烧 B.能与氢氧化钠溶液反应
C.能与稀盐酸反应 D.能与硫酸铜溶液反应
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练4 (2024·重庆A)中国应用的湿法炼铜技术,是对世界化学史的一个贡献。现将一根光亮的铁钉放入硫酸铜溶液里充分反应。下列说法的组合中正确的是( )
①反应能证明两种金属的活动性
②反应后溶液的质量增加
③反应生成的溶质为硫酸铁
④反应后固体表面附着一层红色物质
A.①④ B.②③
C.①②④ D.②③④
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命题点2 金属与酸反应图像分析 5地2考
例2 (2023·潍坊改编)向两个盛有相同质量铝粉和铁粉的烧杯中,分别滴加相同浓度的稀硫酸,产生氢气的质量与加入稀硫酸的质量关系如图所示。下列说法正确的是( )
A.a点时,两个烧杯中的酸都恰好完全反应
B.b点时,两个烧杯中产生氢气的质量相同
C.c点时,两个烧杯中都有金属剩余
D.如图曲线能反映铁和铝的金属活动性强弱
【解题关键】 开始时,稀硫酸的量不足,反应结束时,稀硫酸过量。
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练5 将未打磨的铝片放入试管中,加入过量稀盐酸,反应过程中产生氢气的质量与时间的关系如图所示,下列说法正确的是( )
A.O~a段时没有反应发生
B.b点时发生反应的基本反应类型为置换反应
C.a~c段时试管中溶液质量减小
D.d点时向试管中滴加酚酞溶液,酚酞溶液变红
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命题点3 金属活动性顺序的判断 5地5考
例3 (2023·自贡)现有体积大小相同的三种金属X、Y、Z,分别放入三
份溶质质量分数相等的足量稀硫酸中,X不发生反应,Y、Z反应生成氢
气的质量与反应时间的关系如图所示。X、Y、Z的金属活动性顺序正确
的是( )
A.X>Y>Z B.X>Z>Y C.Y>Z>X D.Z>Y>X
【解题关键】 一看能否与酸反应,二看反应速率。
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练6 (2020·日照)有甲、乙、丙、丁四种金属,只有丙在自然界能以单质形态存在。含甲化合物的水溶液不能用乙制的容器盛放。将甲和丁分别放入硝酸铜溶液中,在甲表面有铜析出,而丁没有变化。这四种金属活动性顺序由弱到强的是( )
A.丙<丁<甲<乙 B.乙<甲<丁<丙
C.丁<甲<乙<丙 D.丙<乙<甲<丁
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练7 (2023·菏泽)碲化镉薄膜电池是一种重要的太阳能电池,其材料之一镉(Cd)的制备是在铜镉渣(主要含有Cd、Zn、Cu、Fe单质)中加入足量的稀硫酸充分反应,过滤出铜渣,然后对滤液进行除铁净化,再加入锌粉置换出镉,下列金属的活动性顺序正确的是( )
A.Zn>Cu>Cd B.Zn>Cd>Cu
C.Cu>Zn>Cd D.Cd>Zn>Cu
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练8 (2024·临夏)金属镍在制造钱币、不锈钢、催化剂等方面有着广泛的应用。为探究镍(Ni)、锌、铜的金属活动性顺序,小明做了如图所示的实验,发现A试管中镍丝表面无现象,B试管中镍丝表面出现红色物质,则三种金属活动性由强到弱的顺序是( )
A.Ni、Zn、Cu
B.Zn、Cu、Ni
C.Zn、Ni、Cu
D.Cu、Ni、Zn
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命题点4 金属活动性顺序的验证及探究
例4 (2024·滨州)下列各组试剂不能验证铁、铜、银三种金属活动性强弱的是( )
A.CuSO4溶液 Fe Ag
B.FeSO4溶液 稀硫酸 Cu Ag
C.AgNO3溶液 稀硫酸 Fe Cu
D.AgNO3溶液 FeSO4溶液 Cu
【解题关键】 一一对比,然后看能否连成一个关系式。
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练9 (2022·湘西)为验证铁、铜、银的金属活动性顺序,某同学设计了以下四组实验。下列说法错误的是( )
A.通过实验①②,能验证金属活动性:Fe>Cu
B.通过实验①②③,能验证金属活动性:Fe>Cu>Ag
C.实验④中X为Cu,Y为FeSO4溶液,能验证金属活动性:Fe>Cu
D.实验④中X为Cu,Y为AgNO3溶液,能验证金属活动性:Cu>Ag
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练10 (2023·北京)为验证铜、银、铁的金属活动性顺序,同学们设计了
如图所示的6个实验。图中,“→”表示将金属加入盐溶液。
(1)⑤中,反应的化学方程式为_____________________。
(2)设计②的目的是_________________________________。
(3)仅由④和⑥不能得出铜、银、铁的金属活动性顺序,理由是_________
_______________________________________________________________
_____________。
Fe+CuSO4==== Cu+FeSO4
比较铜和银的金属活动性(合理即可)
④可证明
铜比银活泼,⑥可证明铁比银活泼,但无法确定铁和铜的金属活动性强
弱(合理即可)
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命题点5 金属活动性顺序的应用 5地5考
考法❶ 金属与盐溶液反应后滤液、滤渣成分分析
例5 向MgCl2和CuCl2的混合溶液中加入一定量的锌粉,充分反应后过滤,得到滤渣和滤液。下列说法正确的是( )
A.若滤液为蓝色,则滤渣中一定含有Cu和Zn
B.若滤液不为蓝色,则滤液中可能不含CuCl2
C.若往滤渣中加入稀盐酸,有气泡产生,则滤渣中一定含有Mg
D.所得滤液的质量一定比原溶液的质量大
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【解题关键】 金属与混合盐溶液反应时,注意发生反应的先后顺序,一种盐溶液完全反应后,剩余的金属才会与其他盐溶液反应。
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练11 (2024·菏泽单县二模)将锌粉和铜粉的混合物a g加入Cu(NO3)2和AgNO3的混合溶液中,充分反应,实验过程及实验现象如图所示。则下列判断中正确的是( )
A.滤液中一定含有Cu2+和Ag+
B.现象X可能是冒气泡
C.反应后所得滤渣经洗涤、烘干后,
一定大于a g
D.滤渣中一定含有银,可能含有铜
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练12 (2024·潍坊改编)从含有浓度相近的CuSO4、ZnSO4和FeSO4的废水中回收ZnSO4和有关金属。取样后,向其中加入一定量的锌粉,充分反应后过滤,得到滤液和滤渣。下列说法错误的是( )
A.若所得滤液为无色,则滤液中溶质只有ZnSO4
B.若所得滤液为浅绿色,则滤渣只有铜
C.若向滤渣中加入稀硫酸,有气泡产生,则滤渣中至少含有两种金属
D.若向滤渣中加入稀硫酸,无气泡产生,则滤液中最多有三种溶质
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练13 (2024·泰安)某种手机电路板中含有Fe、Cu、Ag、Ni等金属,如图是某工厂回收部分金属的流程图:
资料信息:2Cu+O2+2H2SO4 2CuSO4+2H2O,硫酸镍的化学式为NiSO4。
====
△
43
(1)流程中加入足量稀硫酸的目的是______________________________
________________________;操作①的名称是_____。
(2)滤液②中所含溶质的化学式为_____。
(3)滤渣①中所含金属的化学式为_______。
(4)滤液③和铁粉反应的化学方程式为______________________。
(5)Cu、Ag、Ni在溶液中的活动性顺序由强到弱依次是_________。
使铁、镍与稀硫酸完全反应(或将
固体中的铁、镍全部除去)
过滤
FeSO4
Cu、Ag
CuSO4+Fe==== FeSO4 +Cu
Ni>Cu>Ag
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考法❷ 废液中金属的回收和利用
例6 (2023·日照)废旧手机中含有贵金属金(Au),下图是回收Au的简略流程图,下列说法错误的是( )
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A.粉碎可以增大反应物的接触面积,加快反应速率
B.滤液a中的阳离子是Fe2+和Zn2+
C.在滤液b中加入过量的氢氧化钠溶液,会产生蓝色沉淀
D.由上述过程可知,Zn、Au、Cu三种金属的活动性顺序为Zn>Cu>Au
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练14 (2024·烟台)在日常生活中能看到很多精美的金属蚀刻画。兴趣小
组利用废弃的金属片进行制作金属蚀刻画的项目活动,请你一起参与下
列任务。
【任务一】到垃圾回收站筛选金属底板
(1)区分铝片和铁片的物理方法是_____________________(写1种)。
【任务二】预处理金属底板
(2)用砂纸打磨掉铝片表面的氧化膜。用化学方法除去铁片表面的铁锈,
可以用_________________(写1种物质名称)。
用磁铁吸引(合理即可)
稀盐酸(合理即可)
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【任务三】选择蚀刻液进行蚀刻
(3)首先将有镂空图案的不干胶保护膜(能隔绝蚀刻液与金属底板接触)分别贴到处理好的铝片和铁片上,然后将铝片浸入足量的甲蚀刻液中,将铁片浸入足量的乙蚀刻液中,一段时间后取出。小组同学看到铝片上有凹陷图案,没有附着物;铁片上出现红色附着物图案。则他们选择的甲蚀刻液、乙蚀刻液分别是下列中的___、___(填序号)。
①硫酸铜溶液 ②硝酸银溶液 ③稀盐酸
④氯化亚铁溶液 ⑤氯化钠溶液
③
①
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【任务四】金属蚀刻画的后处理
(4)将蚀刻好的金属片清洗掉废液,去掉不干胶保护膜,进行装饰。为防
止铁片蚀刻画生锈,可采取的措施是________________________________
______(写1种合理的方法)。
保持铁片蚀刻画表面清洁干燥(合理
即可)
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【任务五】废液回收利用
(5)铝片蚀刻废液处理,可加入足量铝片,得到_______________溶液,
回收保存。
(6)铁片蚀刻废液处理,如下图所示:
过程①加入的物质X是_____,过程②加入稀硫酸反应的化学方程式是
______________________。
氯化铝(或AlCl3)
铁粉
Fe+H2SO4==== FeSO4+H2↑
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实验9 金属活动性顺序的探究
1.探究依据
(1)金属能否与稀酸反应:若有气泡生成,则该金属活动性位于氢___;
若无明显现象,则该金属活动性位于氢___。
(2)金属能否和可溶性盐反应:若能将盐中的金属置换出来,则该金属活
动性_____盐中金属。
前
后
强于
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2.实验步骤
(1)金属( 铁、铜)的活动性比较
实验方法 金属与酸反应 金属与盐溶液反应
设计方案 将两种金属分别插入等质量、等浓度的稀盐酸中 将一种金属插入另一种金属的盐溶液中
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实验方法 金属与酸反应 金属与盐溶液反应
实验现象 a中铁丝表面有_____产生
b中无明显现象 铁丝表面覆盖一层_____
物质;溶液由蓝色变为
_______
实验结论 金属活动性:______
气泡
红色
浅绿色
Fe>Cu
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(2)三种金属(铁、铜、银)的活动性比较
实验方法 两金夹一盐 两盐夹一金
设计方案 盐中金属活动性在“两金”活动性之间 “一金”的活动性在两盐中金属活动性之间
54
实验方法 两金夹一盐 两盐夹一金
实验现象 a中铁丝表面覆盖一层_____物
质;溶液由蓝色变为_______
b中无明显现象 a中无明显现象
b中铜丝表面覆盖一层___
_____物质;溶液由无色
变为_____
实验结论 金属活动性:Fe>Cu>Ag
红色
浅绿色
银
白色
蓝色
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3.注意事项
(1)实验前必须打磨金属,目的是除去金属表面的氧化物或污物。
(2)做金属与酸反应实验时,一般用稀盐酸或稀硫酸,而不用硝酸或浓硫酸,且所用酸的种类、浓度和体积要相同。
(3)金属与盐溶液的反应,盐必须可溶于水。
(4)并不是所有排在前面的金属都能把排在后面的金属从其盐溶液中置换出来,如K、Ca、Na。
(5)在比较金属活动性时要注意控制变量法的应用,如酸溶液或盐溶液的温度、浓度、体积等,金属的形状、表面积等须保持一致。
56
【基础训练】
1.实验室现有锌片和铜片,小明同学要验证锌、铜的金属活动性强弱,
现提供下列试剂①KCl溶液
②FeCl2溶液 ③稀盐酸,不能达到实验目的的是___(填序号);所选试
剂能达到实验目的,发生反应的化学方程式为________________________
_____________________。
①
Zn+2HCl==== ZnCl2+H2↑、
Zn+FeCl2==== Fe+ZnCl2
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【能力训练】
2.为验证Fe、Cu、Ag三种金属活动性顺序,现提供Fe、Cu、Ag、稀硫
酸、FeSO4溶液、CuSO4溶液、AgNO3溶液等七种试剂,相关说法正确的
是( )
A.AgNO3溶液是不可或缺的试剂
B.据现有试剂最多可以设计两种实验方案
C.为达成实验目的,最少要选择三种试剂
D.只提供Fe、Cu、稀硫酸、FeSO4溶液即可达到实验目的
58
$$