【題目】化學興趣小組的同學們探究用Fe從含Fe2SO43CuSO4的溶液中獲取金屬Cu的原理,請你一起參與探究。小明將光亮的鐵絲插入含Fe2SO43CuSO4的廢液中,一段時間后取出,意外地發(fā)現(xiàn)鐵絲表面沒有變紅。

(提出問題)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,其中的三價鐵離子具有較強的氧化性,所以能和很多金屬反應,如能和鐵或銅發(fā)生反應。

(進行猜想)小麗認為在鐵絲表面可能有Cu析出,但被Fe2SO43溶液溶解了。

(實驗探究)小宇對小麗的猜想以及信息都有懷疑,于是,他們共同做了以下實驗:

主要實驗用品:潔凈的鐵絲和銅絲各兩根,相同體積、相同濃度的Fe2SO43溶液三份。

實驗操作

實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)

結論

①準確稱量潔凈的鐵絲和銅絲的質量

鐵絲質量為ag,

銅絲質量為bg

②將鐵絲插入Fe2SO43溶液中,一段時間后取出、洗凈、干燥、稱量

鐵絲質量為mg,

ma,溶液由黃色變?yōu)闇\綠色

一定有__生成(填化學式)

③將銅絲插入Fe2SO43溶液中,一段時間后取出、洗凈、干燥、稱量

銅絲質量為ng

n____b(><

銅確實能與Fe2SO43溶液反應

④另取相同質量、相同粗細的潔凈鐵絲和銅絲互相纏繞,插入Fe2SO43溶液中,一段時間后取出、洗凈、干燥、分別稱量鐵絲和銅絲的質量

鐵絲質量減輕

銅絲質量不變

Fe、Cu共存時____優(yōu)先與Fe2SO43溶液反應

(探究結論)小麗的假設______(選填成立不成立),理由是____。

(拓展分析)①興趣小組的同學們通過對上述實驗的分析,找到了用Fe從含Fe2SO43CuSO4的溶液中提取金屬Cu的關鍵,并且最終實驗獲得了成功,其實驗成功的關鍵是:__________,并且反應充分。②已知FeFe2SO43發(fā)生化合反應,請按反應順序寫出用Fe從含Fe2SO43CuSO4的溶液中獲取金屬Cu的化學方程式:_______;_______。

【答案】硫酸亞鐵(或FeSO4 < 鐵(或Fe 不成立 Fe、Cu共存時Fe優(yōu)先與Fe2SO43溶液反應 加入過量的鐵 Fe+Fe2SO43=3FeSO4 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

【解析】

實驗探究:

②根據(jù)反應后鐵絲的質量減少了,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,一段時間后取出、洗凈、干燥、稱量,銅絲質量為ngnb),銅能與硫酸鐵溶液反應。

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

探究結論:

Fe從含硫酸鐵和硫酸銅的溶液中獲取金屬Cu,實驗過程Fe沒有從廢液中置換出Cu,小麗認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)實驗探究的結果發(fā)現(xiàn)Fe、Cu共存時Fe優(yōu)先與硫酸鐵溶液反應,所以小麗的假設錯誤的,故答案為:不成立;Fe、Cu共存時Fe優(yōu)先與硫酸鐵溶液反應。

拓展

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

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

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