Question

【題目】化學(xué)興趣小組的同學(xué)們探究用Fe從含Fe2（SO4）3和CuSO4的溶液中獲取金屬Cu的原理，請(qǐng)你一起參與探究。小明將光亮的鐵絲插入含Fe2（SO4）3和CuSO4的廢液中，一段時(shí)間后取出，意外地發(fā)現(xiàn)鐵絲表面沒有變紅。

（提出問(wèn)題）Fe為什么沒有從廢液中置換出Cu呢？

（查閱資料）硫酸鐵溶液為黃色，其中的三價(jià)鐵離子具有較強(qiáng)的氧化性，所以能和很多金屬反應(yīng)，如能和鐵或銅發(fā)生反應(yīng)。

（進(jìn)行猜想）小麗認(rèn)為在鐵絲表面可能有Cu析出，但被Fe2（SO4）3溶液溶解了。

（實(shí)驗(yàn)探究）小宇對(duì)小麗的猜想以及信息都有懷疑，于是，他們共同做了以下實(shí)驗(yàn)：

主要實(shí)驗(yàn)用品：潔凈的鐵絲和銅絲各兩根，相同體積、相同濃度的Fe2（SO4）3溶液三份。

實(shí)驗(yàn)操作	實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和數(shù)據(jù)	結(jié)論
①準(zhǔn)確稱量潔凈的鐵絲和銅絲的質(zhì)量	鐵絲質(zhì)量為ag， 銅絲質(zhì)量為bg
②將鐵絲插入Fe2（SO4）3溶液中，一段時(shí)間后取出、洗凈、干燥、稱量	鐵絲質(zhì)量為mg， m＜a，溶液由黃色變?yōu)闇\綠色	一定有__生成（填化學(xué)式）
③將銅絲插入Fe2（SO4）3溶液中，一段時(shí)間后取出、洗凈、干燥、稱量	銅絲質(zhì)量為ng n____b(填>或<）	銅確實(shí)能與Fe2（SO4）3溶液反應(yīng)
④另取相同質(zhì)量、相同粗細(xì)的潔凈鐵絲和銅絲互相纏繞，插入Fe2（SO4）3溶液中，一段時(shí)間后取出、洗凈、干燥、分別稱量鐵絲和銅絲的質(zhì)量	鐵絲質(zhì)量減輕 銅絲質(zhì)量不變	Fe、Cu共存時(shí)____優(yōu)先與Fe2（SO4）3溶液反應(yīng)

（探究結(jié)論）小麗的假設(shè)______（選填“成立”或“不成立”），理由是____。

（拓展分析）①興趣小組的同學(xué)們通過(guò)對(duì)上述實(shí)驗(yàn)的分析，找到了用Fe從含Fe2（SO4）3和CuSO4的溶液中提取金屬Cu的關(guān)鍵，并且最終實(shí)驗(yàn)獲得了成功，其實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵是：__________，并且反應(yīng)充分。②已知Fe和Fe2（SO4）3發(fā)生化合反應(yīng)，請(qǐng)按反應(yīng)順序?qū)懗鲇?/span>Fe從含Fe2（SO4）3和CuSO4的溶液中獲取金屬Cu的化學(xué)方程式：_______；_______。

Answer 1

【答案】硫酸亞鐵（或FeSO4） < 鐵（或Fe） 不成立 Fe、Cu共存時(shí)Fe優(yōu)先與Fe2（SO4）3溶液反應(yīng) 加入過(guò)量的鐵 Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

【解析】

實(shí)驗(yàn)探究：

②根據(jù)反應(yīng)后鐵絲的質(zhì)量減少了，并且溶液由黃色變?yōu)闇\綠色，確定為硫酸亞鐵溶液。

③將銅絲插入硫酸鐵溶液中，一段時(shí)間后取出、洗凈、干燥、稱量，銅絲質(zhì)量為ng（n＜b），銅能與硫酸鐵溶液反應(yīng)。

④根據(jù)實(shí)驗(yàn)后的現(xiàn)象“鐵絲質(zhì)量較輕，銅絲質(zhì)量不變”得知Fe、Cu共存時(shí)Fe優(yōu)先與硫酸鐵溶液反應(yīng)。

探究結(jié)論：

用Fe從含硫酸鐵和硫酸銅的溶液中獲取金屬Cu，實(shí)驗(yàn)過(guò)程Fe沒有從廢液中置換出Cu，小麗認(rèn)為在鐵絲表面可能有Cu析出，但被硫酸鐵溶液溶解了，但是根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)Fe、Cu共存時(shí)Fe優(yōu)先與硫酸鐵溶液反應(yīng)，所以小麗的假設(shè)錯(cuò)誤的，故答案為：不成立；Fe、Cu共存時(shí)Fe優(yōu)先與硫酸鐵溶液反應(yīng)。

拓展

①根據(jù)實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，我們得知鐵先于硫酸鐵溶液反應(yīng)生成硫酸亞鐵，所以只有加入過(guò)量的鐵才能發(fā)生鐵與硫酸銅溶液的置換反應(yīng)，從而生成銅，故答案為：加入過(guò)量的鐵。

②已知Fe和硫酸鐵發(fā)生化合反應(yīng)，且生成的是淺綠色的溶液；鐵與硫酸銅溶液的反應(yīng)屬于置換反應(yīng)，故答案為：；。