本章素养提升
【素养提升】
例1 (1)0.15 mol (2)bc
(3)不能,过量维生素C会使酸性高锰酸钾溶液褪色,无法说明一定有Fe2+生成
(4)①FeCl3 NaOH Fe(OH)3 △ ②0.2 mol·L-1
[解析] (1)ClO-是氧化剂,1 mol ClO-得到2 mol电子,则反应转移电子数为0.3NA时,消耗ClO-的物质的量为0.15 mol。(2)Fe3O4具有磁性,铁元素显+2价、+3价,但不是FeO与Fe2O3的混合物,a错误;FeO不稳定,在空气中受热被氧化为Fe3O4,b正确;高温下,铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,c正确。(3)维生素C可将Fe3+转化为Fe2+,说明维生素C具有还原性。若加入过量维生素C,再利用酸性KMnO4溶液检验Fe2+,维生素C可将Mn还原为Mn2+而使溶液褪色,故不能检验Fe2+。(4)①FeCl2溶液中加入H2O2溶液、HCl溶液,FeCl2被氧化生成FeCl3,再加入NaOH溶液等碱液生成Fe(OH)3,过滤、洗涤后灼烧固体,Fe(OH)3分解生成Fe2O3。②最终得到1.6 g Fe2O3,则有n(Fe2O3)==0.01 mol,据Fe元素守恒可知未变质前FeCl2的物质的量为0.01 mol×2=0.02 mol,故有c(FeCl2)==0.2 mol·L-1。
例2 C [解析] 标准状况下,n(H2)==
0.125 mol,如果全部由锌生成,设需要锌的质量为x,则:
Zn+H2SO4 ZnSO4 + H2↑
65 g 1 mol
x 0.125 mol
=,解得x=8.125 g
如果全部由铝生成,设需要铝的质量为y,则:
2Al+3H2SO4 Al2(SO4)3+ 3H2↑
54 g 3 mol
y 0.125 mol
=,解得y=2.25 g
根据平均值原理,如果由锌和铝混合组成,则质量介于2.25~8.125 g之间。
【自我检测】
1.C [解析] 用CO还原Fe2O3,反应物中没有单质,故该反应不是置换反应,A错误;Fe3O4中部分铁元素显+3价,部分铁元素显+2价,B错误;维生素C将Fe3+转化为Fe2+,Fe3+发生还原反应,维生素C表现还原性,是还原剂,C正确;Fe(OH)2浊液露置于空气中,白色迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,D错误。
2.C [解析] 还原过程中铁与铁离子反应生成亚铁离子,铁与铜离子反应生成亚铁离子和铜,因铁粉过量,则溶液中不可能存在铁离子,A错误;溶解过程中,铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,B错误;滤液1和滤液2中溶质的主要成分均为氯化亚铁,两者合并后通入氯气,氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁,可重新获得氯化铁溶液,C正确;过滤Ⅰ后滤渣为铜和过量的铁粉,加过量盐酸,铁粉溶解,则过滤Ⅱ后所得滤渣为铜,D错误。
3.B [解析] 由于Fe的还原性强于Cu,Fe先与FeCl3溶液反应,FeCl3的物质的量是0.5 mol,若Fe、Cu分别与Fe3+反应,设0.5 mol Fe3+完全反应消耗Cu、Fe的质量分别为m1、m2,则:
Cu + 2Fe3+Cu2++2Fe2+
64 g 2 mol
m1 0.5 mol
Fe + 2Fe3+3Fe2+
56 g 2 mol
m2 0.5 mol
列式:=,=,解得:m1=16 g,m2=14 g。
实际溶解的金属质量为18 g-3.2 g=14.8 g,而14 g<14.8 g<16 g,则铁完全反应、铜部分反应, Fe3+完全反应,剩余的金属为Cu,A、C均错误。设实际反应消耗Cu的物质的量为n1,反应的Fe的物质的量为n2,则:①64 g·mol-1×n1+56 g·mol-1×n2=14.8 g,②n1+n2=n(Fe3+)=0.25 mol,解得:n1=0.10 mol、n2=0.15 mol,则原混合物中含有铜的质量为0.10 mol×64 g·mol-1+3.2 g=9.6 g,B正确。据反应方程式可知,反应后溶液中n(Fe2+)=2n1+3n2=2×0.10 mol+3×0.15 mol=0.65 mol,反应后溶液中铜离子的物质的量为n(Cu2+)=n1=0.10 mol,故反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.65 mol+0.10 mol=0.75 mol,D错误。
4.(1)Fe2+ 2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+ (2)Cu、Fe
(3)4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3 加热
(4)2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O 胆矾易溶于水
(5)96%
[解析] 废铜屑中含有Cu和少量Fe2O3,Fe2O3与硫酸反应生成Fe3+,Fe3+可与部分Cu反应生成Fe2+和Cu2+,因此滤渣1是Cu,滤液1中含有Fe2+、Cu2+、H+、S,滤液1中加过量铁粉,发生反应Fe+Cu2+Fe2++Cu、Fe+2H+Fe2++H2↑,滤液2中为Fe2+、S,滤渣2为Cu和过量的Fe,滤渣2中加稀硫酸,发生反应Fe+2H+Fe2++H2↑,因此滤液3为FeSO4和H2SO4混合液,滤渣3为Cu,滤液2和滤液3混合后加NaOH生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被O2氧化发生反应③生成Fe(OH)3,Fe(OH)3加热发生反应④生成Fe2O3,化学方程式为2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O,滤渣1和滤渣3均为Cu,Cu与O2、稀H2SO4发生反应⑤生成CuSO4,离子方程式为2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O,CuSO4溶液经蒸发浓缩、冷却结晶后得到胆矾。(1)根据分析,“滤液1”中所含金属离子为Fe2+、Cu2+;步骤①中生成Cu2+的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。(2)根据分析,“滤渣2”的成分是Cu和过量的Fe。(3)根据分析,步骤③中发生反应的化学方程式为4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3;步骤④的反应条件是加热。(4)根据分析,步骤⑤的离子方程式为2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O;CuSO4·5H2O易溶于水,因此不能用水洗涤。(5)7.5 g胆矾中Cu的质量为×64 g·mol-1=1.92 g,则废铜屑中Cu的质量分数为×100%=96%。本章素养提升
◆ 探究点一 铁及其化合物的性质与转化
例1 [2024·山东实验中学高一月考] 利用下图可以从不同角度研究含铁物质的性质及其转化关系。回答下列问题:
(1)Na2FeO4是一种新型饮用水消毒剂。工业上常用NaClO、Fe(NO3)3、NaOH制备:3ClO-+2Fe3++10OH-2Fe+3Cl-+5H2O,设NA为阿伏伽德罗常数的值,当反应转移电子的数目是0.3NA时,所消耗氧化剂的物质的量为 。
(2)打印机使用的墨粉中含有Fe3O4,下列关于Fe3O4的说法正确的是 (填序号)。
a.有磁性,是FeO与Fe2O3的混合物
b.FeO在空气里受热能迅速生成Fe3O4
c.Fe与水蒸气高温下反应能生成Fe3O4
(3)维生素C易溶于水,可将Fe3+转化为易被人体吸收的Fe2+。为检验转化产物Fe2+,设计如下实验:取适量Fe2(SO4)3溶液于试管中,加入过量维生素C片、振荡溶解后,滴加酸性高锰酸钾溶液,紫色褪去。该设计能否检验Fe2+并说明理由: 。
(4)FeCl2溶液在空气中易变质,利用部分变质的FeCl2溶液制备Fe2O3。
①请在括号内填写所需试剂或条件,在方框内填写含铁物质的化学式。
②若100 mL该溶液最终制得1.6 g Fe2O3,不考虑过程损失,变质前FeCl2溶液的浓度为 。
◆ 探究点二 物质的量应用于化学方程式的计算
例2 [2025·山东日照实验中学高一检测] 将一定质量的锌、铝混合物与足量的稀硫酸反应,生成2.8 L(标准状况)氢气,原混合物的质量可能是 ( )
A.2 g B.1 g
C.8 g D.10 g
[归纳总结] 以物质的量为中心的解题模型构建
物质的量是高中化学计算的基础,贯穿整个高中阶段,其在化学方程式计算中的应用是物质的量应用价值的重要体现,同学们在计算时,可按以下步骤分析:
第一步:“见量化摩”
一般是将题干中已知信息依据公式n====cV等转化为已知物质的物质的量(n1)。
第二步:“依量列式”
依据各物质的化学计量数之比等于对应物质的物质的量之比(即=),由已知物质的物质的量(n1)列式计算出未知物质的物质的量(即n2)。
第三步: “依问转化”
将未知物的物质的量(n2)换算为题目要求的粒子数(N)或质量(m)或标准状况下气体体积(V)或溶质的物质的量浓度(c)等从而使问题得解。
1.[2025·湖北荆州中学高一检测] 化合价和物质类别是整理元素及化合物知识的两个要素,可表示为“价—类”二维图。铁元素的“价—类”二维图如图所示,下列说法正确的是 ( )
A.工业上用CO还原Fe2O3炼铁,该反应为置换反应
B.Fe3O4中铁元素为+4价
C.维生素C能将Fe3+转化为Fe2+,该过程中维生素C是还原剂
D.Fe(OH)2浊液露置于空气中,由白色立即变为红褐色
2.[2025·山东师大附中高一检测] 工业用FeCl3溶液刻蚀电路板的废液中主要含有Cu2+、Fe2+、Fe3+、Cl-,实验室从废液中回收某些物质的流程如下:
下列说法正确的是 ( )
A.还原过程中,溶液中可能存在的阳离子只有Fe2+、Fe3+
B.溶解过程中反应的离子方程式:2Fe+6H+2Fe3++3H2↑
C.滤液1、滤液2合并后通入过量的Cl2,重新获得FeCl3溶液
D.滤渣的成分为Fe和Cu
3.[2024·江苏常州高一月考] 将18.0 g 铁铜混合物加入100 mL 5 mol·L-1 FeCl3溶液中,充分反应后,剩余固体质量为3.2 g。下列说法中正确的是( )
A.剩余固体是铁、铜混合物
B.原固体混合物中铜的质量是9.6 g
C.反应后溶液中n(Fe3+)=0.10 mol
D.反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.5 mol
4.一种以废铜屑为原料(主要成分是Cu,含少量的Fe2O3)制备胆矾和Fe2O3的工艺流程如图所示。
回答下列问题:
(1)“滤液1”中所含金属离子为Cu2+、 ,步骤①中生成Cu2+的离子方程式为 。
(2)“滤渣2”的成分是 。
(3)步骤③中发生反应的化学方程式为 ,步骤④的反应条件是 。
(4)步骤⑤的离子方程式为 ,步骤⑥得到的胆矾不能用水洗涤,主要原因是 。
(5)称取2.0 g该废铜屑,经以上流程最终制得胆矾7.5 g,则废铜屑中Cu的质量分数为 。 (共36张PPT)
探究点一 铁及其化合物的性质与转化
探究点二 物质的量应用于化学方程式的计算
本章素养提升
探究点一 铁及其化合物的性质与转化
例1 ［2024·山东实验中学高一月考］利用下图可以从不同角度研究含
铁物质的性质及其转化关系。回答下列问题：
(1) 是一种新型饮用水消毒剂。
工业上常用、、
制备：
，设 为阿伏
伽德罗常数的值，当反应转移电子的
数目是 时，所消耗氧化剂的物质的量为_________。
[解析] 是氧化剂，得到 电子，则反应转移电子
数为时，消耗的物质的量为 。
(2)打印机使用的墨粉中含有，
下列关于 的说法正确的是___
(填序号)。
.有磁性，是与 的混合物
在空气里受热能迅速生成
与水蒸气高温下反应能生成
[解析] 具有磁性，铁元素显价、价，但不是与
的混合物，错误；
不稳定，在空气中受热被氧化为， 正确；
高温下，铁与水蒸气反应生成和， 正确。
(3)维生素C易溶于水，可将转化为易被人体吸收的 。为检
验转化产物，设计如下实验：取适量 溶液于试管中，
加入过量维生素C片、振荡溶解后，滴加酸性高锰酸钾溶液，紫色褪
去。该设计能否检验 并说明理由：_________________________
___________________________________________。
不能，过量维生素C会使酸
性高锰酸钾溶液褪色，无法说明一定有生成
[解析] 维生素C可将转化为 ，说明维生素C具有还原性。若
加入过量维生素C，再利用酸性溶液检验 ，维生素C可将
还原为而使溶液褪色，故不能检验 。
(4) 溶液在空气中易变质，利用部分变质的 溶液制备 。
①请在括号内填写所需试剂或条件，在方框内填写含铁物质的化学式。
[解析] 溶液中加入溶液、溶液， 被氧化生成
，再加入溶液等碱液生成 ，过滤、洗涤后灼烧固
体，分解生成 。
②若该溶液最终制得 ，不考虑过程损失，变质前
溶液的浓度为____________。
[解析] 最终得到，则有 ，
据元素守恒可知未变质前 的物质的量为
，故有 。
探究点二 物质的量应用于化学方程式的计算
例2 ［2025·山东日照实验中学高一检测］ 将一定质量的锌、铝混
合物与足量的稀硫酸反应，生成 (标准状况)氢气，原混合物的质
量可能是( )
A. B. C. D.
√
[解析] 标准状况下， ，如果全部由
锌生成，设需要锌的质量为 ，则：
，解得
，解得
根据平均值原理，如果由锌和铝混合组成，则质量介于
之间。
如果全部由铝生成，设需要铝的质量为 ，则：
［归纳总结］ 以物质的量为中心的解题模型构建
物质的量是高中化学计算的基础，贯穿整个高中阶段，其在化学方
程式计算中的应用是物质的量应用价值的重要体现，同学们在计算
时，可按以下步骤分析：
第一步：“见量化摩”
一般是将题干中已知信息依据公式等转化为已
知物质的物质的量。
第二步：“依量列式”
依据各物质的化学计量数之比等于对应物质的物质的量之比
(即)，由已知物质的物质的量 列式计算出未知物质的物质
的量(即 )。
第三步： “依问转化”
将未知物的物质的量换算为题目要求的粒子数或质量 或
标准状况下气体体积或溶质的物质的量浓度 等从而使问题得解。
1.［2025·湖北荆州中学高一检测］化合价和物质类别是整理元素及
化合物知识的两个要素，可表示为“价—类”二维图。铁元素的“价—
类”二维图如图所示，下列说法正确的是( )
A.工业上用还原 炼铁，该反应为置换反应
B.中铁元素为 价
C.维生素C能将转化为 ，该过程中维生素C是还原剂
D. 浊液露置于空气中，由白色立即变为红褐色
√
[解析] 用还原 ，反应物中没有单质，故该反应不是置换反
应，A错误；
中部分铁元素显价，部分铁元素显 价，B错误；
维生素C将转化为， 发生还原反应，维生素C表现还原
性，是还原剂，C正确；
浊液露置于空气中，白色
迅速变为灰绿色，最后变为红褐色，
D错误。
2.［2025·山东师大附中高一检测］工业用 溶液刻蚀电路板的废液
中主要含有、、、 ，实验室从废液中回收某些物质的
流程如下：
下列说法正确的是( )
A.还原过程中，溶液中可能存在的阳离子只有、
B.溶解过程中反应的离子方程式：
C.滤液1、滤液2合并后通入过量的，重新获得 溶液
D.滤渣的成分为和
√
[解析] 还原过程中铁与铁离子反应生成亚铁离子，铁与铜离子反应生
成亚铁离子和铜，因铁粉过量，则溶液中不可能存在铁离子，A错误；
溶解过程中，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，离子方程式为
，B错误；
滤液1和滤液2中溶质的主要成分均为氯化亚铁，两者合并后通入氯气，
氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁，可重新获得氯化铁溶液，C正确；
过滤Ⅰ后滤渣为铜和过量的铁粉，加过量盐酸，铁粉溶解，则过滤Ⅱ后
所得滤渣为铜，D错误。
3.［2024·江苏常州高一月考］将 铁铜混合物加入
溶液中，充分反应后，剩余固体质量为 。
下列说法中正确的是( )
A.剩余固体是铁、铜混合物
B.原固体混合物中铜的质量是
C.反应后溶液中
D.反应后溶液中
√
[解析] 由于的还原性强于，先与溶液反应， 的物
质的量是，若、分别与反应，设 完全反
应消耗、的质量分别为、 ，则：
列式：，，解得：， 。
实际溶解的金属质量为 ，而，
则铁完全反应、铜部分反应， 完全反应，剩余的金属为，
A、C均错误。
设实际反应消耗的物质的量为 ，反应的的物质的量为 ，则：
，
，解得： 、
，则原混合物中含有铜的质量为
，B正确。
据反应方程式可知，反应后溶液中
，反应后溶液中铜离子的物质
的量为 ，故反应后溶液中
，D错误。
4.一种以废铜屑为原料(主要成分是，含少量的 )制备胆矾和
的工艺流程如图所示。
回答下列问题：
[解析] 废铜屑中含有和少量，与硫酸反应生成 ，
可与部分反应生成和，因此滤渣1是 ，滤液1中含
有、、、 ，滤液1中加过量铁粉，发生反应
、 ，滤液2中为
、，滤渣2为和过量的 ，
滤渣2为和过量的 ，滤渣2中加稀硫酸，发生反应
，因此滤液3为和 混合液，滤
渣3为，滤液2和滤液3混合后加生成，被
氧化发生反应③生成，
加热发生反应④生成 ，化学方程式为
，滤渣1和滤渣3均为 ，与、稀发生反应
⑤生成 ，离子方程式为，
溶液经蒸发浓缩、冷却结晶后得到胆矾。
(1)“滤液1”中所含金属离子为、______，步骤①中生成 的
离子方程式为___________________________。
[解析] 根据分析，“滤液1”
中所含金属离子为、
；
步骤①中生成的离子
方程式为 。
(2)“滤渣2”的成分是________。
、
[解析] 根据分析，“滤渣2”的成分是和过量的 。
(3)步骤③中发生反应的化学方程式为___________________________
________________，步骤④的反应条件是______。
加热
[解析] 根据分析，步骤③中发生反应的化学方程式为
；步骤④的反应条件是加热。
(4)步骤⑤的离子方程式为_______________________________，步骤
⑥得到的胆矾不能用水洗涤，主要原因是______________。
胆矾易溶于水
[解析] 根据分析，步骤⑤的离子方程式为
； 易溶于水，因此不能用水洗涤。
(5)称取该废铜屑，经以上流程最终制得胆矾 ，则废铜屑中
的质量分数为_____。
[解析] 胆矾中的质量为 ，
则废铜屑中的质量分数为 。
快速核答案
探究点一 铁及其化合物的性质与转化
例1 （1） （2） （3）不能，过量维生素C会使酸
性高锰酸钾溶液褪色，无法说明一定有生成
（4）① ②
探究点二 物质的量应用于化学方程式的计算
例2 C
自我检测
1.C 2.C 3.B
4.（1） （2）、
（3） 加热
（4） 胆矾易溶于水
（5）
