内容正文:
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第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第二课时 铁的氢氧化物
铁盐和亚铁盐
基础作业
01
能力作业
02
目录
CONTENTS
基础作业
(建议用时:10分钟)
考点一 铁的氢氧化物
1.下列物质的溶液中加入NaOH溶液能产生红褐色沉淀的是( )
A.NaCl
B.FeCl3
C.MgCl2
D.K2SO4
基础作业
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2.将Fe(OH)2露置在空气中加热灼烧所得的产物为( )
A.FeO B.Fe2O3
C.Fe3O4 D.Fe(OH)3
解析:因Fe(OH)2极易被空气中氧气氧化,当露置于空气中时,Fe(OH)2首先转化为Fe(OH)3,然后Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3。
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3.实验室用FeCl2溶液和烧碱溶液制备Fe(OH)2,为使生成的产物不被氧化,下列说法错误的是( )
A.配制FeCl2溶液和烧碱溶液所用的蒸馏水要煮沸
B.可在FeCl2溶液的上面加一层苯,以隔绝空气
C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴不能伸入试管中
D.产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管
解析:A项,FeCl2溶液和烧碱溶液要现用现配,且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去氧气,正确;B项,在FeCl2溶液的上面加一层苯,以隔绝空气,防止氧气溶入,正确;C项,向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中,防止烧碱溶液在滴入时溶有氧气,错误;D项,产生Fe(OH)2沉淀后,若振荡试管,会使沉淀更易被氧化,正确。
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考点二 铁盐和亚铁盐
4.为了防止FeSO4被氧化而变质,实验室在配制FeSO4溶液时,常在溶液中加入少量的( )
A.铜粉
B.铁粉
C.锌粉
D.H2SO4
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5.下列关于Fe2+和Fe3+的叙述错误的是( )
A.Fe2+的水溶液为浅绿色
B.Fe3+的水溶液为棕黄色
C.Fe2+既具有氧化性又具有还原性
D.FeCl3能使酸性高锰酸钾溶液褪色,表现Fe3+的还原性
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6.刻制印刷电路板时用氯化铁溶液作为“腐蚀液”,发生的反应为Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。根据该反应判断下列说法不正确的是( )
A.铜是还原剂
B.Fe3+具有氧化性
C.该反应是置换反应
D.该反应属于离子反应
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考点三 Fe2+、Fe3+的检验
7.电子工业中利用FeCl3溶液作为“腐蚀液”制作印刷电路板,检验浸泡过覆铜板的“腐蚀液”是否有Fe3+剩余,可选用的试剂是( )
A.氯水
B.酸性KMnO4溶液
C.KSCN溶液
D.双氧水
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8.下列各试剂中,不能用来鉴别FeSO4和Fe2(SO4)3的是( )
A.NaOH溶液 B.酸性KMnO4溶液
C.BaCl2溶液 D.KSCN溶液
解析:A项,FeSO4遇NaOH溶液生成白色沉淀并迅速变为灰绿色,最后变成红褐色,Fe2(SO4)3与NaOH溶液生成红褐色沉淀,可鉴别;B项,亚铁离子能使酸性KMnO4溶液褪色,铁离子不能使酸性KMnO4溶液褪色,可鉴别;C项,二者均与氯化钡溶液反应生成白色沉淀硫酸钡,不能鉴别;D项,加入KSCN溶液呈红色的是硫酸铁,没有明显现象的是硫酸亚铁,可鉴别。
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9.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;
乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( )
选项 甲组 乙组
A 新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液
B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
C KOH溶液 溴水
D 溴水 酸性KMnO4溶液
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基础作业
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能力作业
(建议用时:40分钟)
一、选择题
1.化学与生活等密切相关,下列说法不正确的是( )
A.医院中的“血液透析”与胶体的性质有关
B.“铁质菜刀生锈”与氧化还原反应有关
C.FeCl3与Cu反应制作印刷电路板的原理是利用了Fe3+的还原性
D.维生素C可将Fe3+转变为Fe2+,所以维生素C具有还原性
解析:FeCl3与Cu反应的化学方程式为2FeCl3+Cu===CuCl2+2FeCl2,FeCl3表现氧化性,C不正确。
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能力作业
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2.下列能证明某溶液中只含Fe2+而不含Fe3+的实验方法是( )
A.只滴加KSCN溶液
B.滴加NaOH溶液,产生红褐色沉淀
C.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显红色
D.先滴加KSCN溶液,不显红色,再滴加氯水后显红色
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[名师点拨] Fe2+、Fe3+的检验
(1)加KSCN溶液法
(2)加碱法
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(3)淀粉碘化钾法
(4)酸性KMnO4溶液(溴水)法
(5)铜片法
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3.以下转化过程不可以通过化合反应一步实现的是( )
A.Fe→FeCl3
B.Fe→FeCl2
C.Fe2O3→Fe(OH)3
D.Fe(OH)2→Fe(OH)3
解析:A项,铁和氯气反应生成氯化铁,故能通过化合反应一步实现;B项,铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,故能通过化合反应一步实现;C项,氧化铁不能和水发生化合反应得到氢氧化铁,故不能通过化合反应一步实现;D项,氢氧化亚铁和氧气、水反应生成氢氧化铁,能通过化合反应一步实现。
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能力作业
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4.下列物质反应后一定有+3价铁生成的是( )
①过量的Fe与Cl2反应 ②Fe与过量稀硫酸反应 ③FeCl2溶液中通入少量Cl2 ④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A.只有① B.①③
C.①②③ D.全部
解析:①中的Cl2氧化性强,它能将铁氧化为+3价,由于不是在溶液中反应,因此过量的铁不会将氯化铁还原;②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2+;③在溶液中Fe2+被Cl2氧化生成Fe3+;④中发生Fe与盐酸生成FeCl2、Fe2O3与盐酸生成FeCl3的反应,但题中未给出反应物间相对量的关系,若铁是足量的,则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。
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能力作业
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选项 M N P Q
A NH3·H2O Ba(OH)2 铜 KSCN
B Na BaCl2 FeO KSCN
C NaOH Ba(NO3)2 Fe KSCN
D Na2O2 MgCl2 Fe KSCN
5.硫酸铁的部分化学性质如图所示,下列选项中的物质对应正确的是(已知:M、N、P、Q均足量)( )
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能力作业
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解析:A项,Ba(OH)2与Fe2(SO4)3反应得到的是红褐色Fe(OH)3沉淀与白色BaSO4沉淀的混合物,该混合物不是白色,Cu与Fe2(SO4)3溶液反应得到的是CuSO4和FeSO4的混合溶液,该混合溶液不显浅绿色,错误;B项,FeO与Fe2(SO4)3溶液不反应,错误;D项,MgCl2与Fe2(SO4)3溶液不反应,错误。
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6.电子工业中,人们常用FeCl3溶液腐蚀覆铜板,并回收Cu和循环利用FeCl3溶液。实验室模拟流程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.滤液1中一定不含Fe3+
B.Y是稀硫酸
C.Z可以是氯气或H2O2溶液
D.根据该流程可以判断出Fe3+氧化性强于Cu2+
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7.对实验Ⅰ~Ⅳ的实验现象判断正确的是( )
A.实验Ⅰ:产生红褐色沉淀
B.实验Ⅱ:溶液变为红色
C.实验Ⅲ:试管中溶液变为浅黄色
D.实验Ⅳ:试管中先出现白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
解析:A项,得到氢氧化铁胶体,错误;B项,KSCN溶液遇亚铁离子不变红色,错误;C项,FeCl3溶液可以氧化碘离子,生成碘单质,溶液颜色加深,错误。
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8.将1.12 g铁粉加入25 mL 2 mol·L-1氯化铁溶液中充分反应(忽略溶液体积变化),下列分析正确的是( )
A.铁粉有剩余
B.Cl-浓度减小
C.向溶液中滴入无色KSCN溶液,溶液不变红
D.反应液质量增加1.12 g
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9.某化学小组为验证Fe3+与Fe2+能够相互转化,进行如下实验。
下列分析不正确的是( )
A.解释现象ⅰ的反应:2Fe3++Fe===3Fe2+
B.实验②与③可以调换顺序
C.溶液变红涉及反应:Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+
D.氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+
实验操作 对应现象
①向FeCl3溶液中加入过量铁粉
②滴加KSCN溶液
③再滴加几滴氯水 ⅰ.溶液由棕黄色变为浅绿色
ⅱ.溶液无明显变化
ⅲ.溶液变红
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解析:向FeCl3溶液中加入过量铁粉,Fe与Fe3+反应生成Fe2+,溶液由棕黄色变为浅绿色,A正确;先加氯水,再加KSCN溶液,溶液变红,不能排除Fe3+的影响,无法检验Fe2+,B错误;滴入氯水后,Fe2+被氧化为Fe3+,C正确;由物质间的转化可知,氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+,D正确。
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10.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验(试管中都为FeCl3溶液),其中实验方案设计错误的是( )
A.只有④
B.只有③
C.③和④均错
D.全部错误
解析:实验③中CuSO4与FeCl3不反应,混合后溶液不会变成无色;实验④中Ag+与Cl-反应生成白色沉淀,与Fe3+的性质无关。
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11.物质类别和元素价态是学习元素及其化合物
性质的重要认识视角。如图为铁及其化合物的“价—类”
二维图。下列有关说法不正确的是( )
A.物质A与不同的氧化剂反应可能得到不同价态的含铁化合物
B.通过化合反应和置换反应都能生成Fe3O4
C.从物质类别来看,物质B属于碱性氧化物,能与水反应生成物质C
D.从元素价态来看,Fe2+既具有氧化性也具有还原性
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解析:铁与盐酸反应生成氯化亚铁,铁与氯气反应生成氯化铁,因此铁与不同的氧化剂反应可能得到不同价态的含铁化合物,A正确;铁在氧气中燃烧生成Fe3O4,该反应为化合反应,铁在高温下与水蒸气反应生成Fe3O4和氢气,该反应为置换反应,B正确;物质B为Fe2O3,是碱性氧化物,但Fe2O3难溶于水,不能与水反应生成物质C[Fe(OH)3],C错误;从元素价态来看,Fe2+中Fe的化合价既可以降低,也可以升高,故Fe2+既具有氧化性也具有还原性,D正确。
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12.向100 mL Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中逐渐加入铁粉,充分反应后溶液中固体剩余物的质量与加入铁粉的质量如图所示。忽略溶液体积的变化,下列说法不正确的是( )
A.a点时溶液中阳离子为Fe3+、Cu2+和Fe2+
B.b点时溶液中发生的反应为Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
C.c点时加入的铁粉与Cu2+反应
D.原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为1∶2
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二、非选择题
13.A~H分别表示中学化学中常见的某种
物质,它们之间的相互转化关系如图所示(部分
反应物、生成物未列出)。已知:C、D、E、F、
G五种物质中均含有同一种元素;A为淡黄色固体化合物;G为红褐色固体。
(1)写出化学式:A________;C________;F___________。
(2)写出下列反应的化学方程式:
②____________________;⑥_______________________________。
(3)写出下列反应的离子方程式:
③________________________________;⑤_________________________。
(4)生成24 g B需要转移________ mol电子。
Na2O2
Fe3O4
Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
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解析:由F在空气中放置生成G,且G为红褐色固体,可推知G是Fe(OH)3,则F是Fe(OH)2;而C、D、E、F、G含同一种元素,应是铁元素,则D含Fe2+,E含Fe3+,由E与H反应生成G[Fe(OH)3]可推知,H为碱;C能转化为Fe2+和Fe3+,则C只能是Fe3O4,则B为O2。而A为淡黄色固体化合物,能生成O2和碱,则A为Na2O2,H是NaOH。
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14.如图所示装置,可用来制取和观察Fe(OH)2在空气
中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L-1的
硫酸,其他试剂任选。
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液,A中应预先加入的药品
是________,A中反应的离子方程式是______________________。
(2)实验开始时应先将活塞a________(填“打开”或“关闭”)。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程:___________________________________ ________________________________。
(4)实验完毕,打开b处活塞,放入一部分空气,此时B中发生反应的化学方程式为__________________________________________。
铁屑
Fe+2H+===Fe2++H2↑
打开
待A中反应一段时间后,关闭活塞a,将FeSO4溶液压入B中进行反应
4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3
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①②④
(5)下图中________(填序号)能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀。
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解析:本题实验的原理是利用Fe和稀H2SO4反应产生的H2,先排净装置中的空气,确定排净空气后再关闭活塞a,通过H2产生的压强将FeSO4溶液压入NaOH溶液中,从而产生Fe(OH)2沉淀,且在H2的氛围中Fe(OH)2不易被氧化,所以可保存较长时间。
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[名师点拨] Fe(OH)2的制备要点
Fe(OH)2极易被空气中的氧气氧化,制备前应尽可能地使所用溶液中不含氧气,制备过程中应尽可能地避免引入氧气或使生成Fe(OH)2的环境与空气隔绝。其中制备Fe(OH)2的两种经典装置如下:
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15.某研究性学习小组为探究某医药公司出品的液体补血剂中的铁元素,进行了如下实验:
Ⅰ.向试管中加入液体补血剂2 mL,加入蒸馏水,振荡后发现溶液变澄清透明;滴加KSCN溶液,溶液显示淡红色。学生甲认为此补血剂含铁量很低,属不合格产品。
(1)你认为学生甲的观点合理吗?________。
Ⅱ.学生乙认为还应进一步探究实验,他将学生甲所得溶液分成三份,分别加入了氯水、溴水、碘水。发现加入氯水、溴水后溶液红色明显加深,加入碘水的试管颜色无明显变化。请回答下列问题:
不合理
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(2)根据乙的上述实验说明补血剂中的铁为________价。
(3)向补血剂溶液中滴加KSCN溶液,显示淡红色的原因是__________________________。
(4)请写出加入氯水后对应反应的离子方程式:__________________________。
(5)请根据乙同学的实验现象进一步推断,氯、溴的单质可将铁单质氧化成________价铁,而Fe与I2反应的产物应该是________。
+2
有少量的亚铁离子被氧化
Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+
+3
FeI2
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Ⅲ.学生丙也做了与学生甲同样的实验,将所得的淡红色溶液分成两份继续进行实验:
试回答下列问题:
(6)请写出丙的实验①中淡红色褪去的离子方程式:____________________。
(7)关于③中的实验现象,丙同学提出了假设:过量的双氧水将SCN-氧化了。请你设计一个实验方案验证丙的假设:_______________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________。
Fe+2Fe3+===3Fe2+
取少量加入过量双氧水后的溶液于试管中,往其中加入过量KSCN溶液,若溶液变红则说明是过量的双氧水将SCN-氧化了
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能力作业
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解析:(1)滴加KSCN溶液,溶液显示淡红色,只能说明Fe3+的浓度低,不能说明补血剂含铁量很低。
(2)因加入氯水、溴水后溶液红色明显加深,说明生成更多的Fe3+,而Fe2+能被氧化剂如氯气、液溴所氧化,则原溶液中铁的化合价为+2价。
(5)根据加入氯水、溴水后溶液红色明显加深,说明生成更多的Fe3+;加入碘水的试管颜色无明显变化,说明Fe2+与I2不反应。
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能力作业
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[名师点拨] 铁盐和亚铁盐的除杂
物质(杂质) 除杂方法
FeCl3溶液(FeCl2) 加足量氯水或双氧水或通入足量Cl2
FeCl2溶液(FeCl3) 加入足量铁粉、过滤
FeSO4溶液(CuSO4) 加入足量铁粉、过滤
FeCl3溶液(CuCl2) 加入足量铁粉,过滤,向滤渣中加入足量盐酸,过滤,将两次滤液合并,再通入足量Cl2
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R
解析:甲组,在Fe3+存在的条件下,检验Fe2+,所选试剂具备的条件:一是能与Fe2+发生有明显现象的反应;二是与Fe3+不反应,不干扰现象观察,只有酸性KMnO4溶液(少量)符合条件:5Fe2++MnOeq \o\al(-,4)+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O,现象是紫红色褪去;乙组,在Fe2+存在的条件下检验Fe3+,用KSCN溶液检验Fe3+。
解析:FeCl3溶液和覆铜板发生反应:2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,由题意知最后要得到金属Cu,则X为Fe,Fe可置换出Cu,过滤得到的滤渣为Fe和Cu的混合物,滤液1为FeCl2溶液,要得到纯净的Cu,需将滤渣中的Fe除去,且最后要得到FeCl3,则要向滤渣中加入过量的稀盐酸,过滤可得金属Cu和滤液2,滤液1和滤液2都含FeCl2溶液,再通入足量氯气或加入足量双氧水可得FeCl3溶液。得到滤液1时加入了过量Fe,发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+,滤液1中一定不含Fe3+,A正确;由分析知Y应为稀盐酸,若用稀硫酸会引入杂质离子SOeq \o\al(2-,4),B错误;由分析知FeCl2可以被氯气或H2O2溶液氧化为FeCl3,C正确;根据2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+,可知氧化性:Fe3+>Cu2+,D正确。
解析:1.12 g铁的物质的量为eq \f(1.12 g,56 g·mol-1)=0.02 mol,25 mL 2 mol·L-1氯化铁溶液中FeCl3的物质的量为0.025 L×2 mol·L-1=0.05 mol,根据离子方程式Fe+2Fe3+===3Fe2+可知,Fe3+过量,铁粉完全反应后剩余0.01 mol Fe3+,A错误;氯离子不参加反应,浓度不变,B错误;溶液中剩余Fe3+,滴入无色KSCN溶液,溶液变红,C错误;根据A项分析可知反应液增加的质量即铁粉的质量,为1.12 g,D正确。
解析:由于氧化性:Fe3+>Cu2+,故加入铁粉时,Fe先与氧化性强的Fe3+发生反应;当溶液中的Fe3+完全反应后,再与溶液中的Cu2+发生反应。a点表示加入铁粉后,溶液中固体剩余物的质量仍为0,此时发生反应的离子方程式为Fe+2Fe3+===3Fe2+,由于该反应仍未结束,故a点时溶液中存在的阳离子有Fe3+、Cu2+、Fe2+,A正确。b点表示加入铁粉后,溶液中固体剩余物的质量增加,此时发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,B正确。当加入铁粉的质量大于1.68 g后,图中曲线出现了拐点,由点(2.24,1.84)和点(1.68,1.28)可知,此过程铁粉增加的质量与固体剩余物增加的质量相等,故c点没有发生反应,C错误。当加入铁粉的质量为0~0.56 g,此过程发生反应的离子方程式为Fe+2Fe3+===3Fe2+,溶液中n(Fe3+)=2n(Fe)=2×eq \f(0.56 g,56 g·mol-1)=0.02 mol,故溶液中n[Fe2(SO4)3]=0.01 mol;当加入铁粉的质量为0.56~1.68 g,此过程发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,则溶液中n(Cu2+)=n(Fe)=eq \f(1.68 g-0.56 g,56 g·mol-1)=0.02 mol,故溶液中n(CuSO4)=0.02 mol,所以溶液中Fe2(SO4)3与CuSO4的物质的量浓度之比为1∶2,D正确。
2O2+3Feeq \o(=====,\s\up17(点燃))Fe3O4
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