Question

【題目】化學興趣小組的同學們探究用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，一段時間后取出，意外地發現鐵絲表面沒有變紅。

（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，如能和鐵或銅發生反應。

（進行猜想）小麗認為在鐵絲表面可能有Cu析出，但被Fe2（SO4）3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Fe2（SO4）3溶液三份。

實驗操作	實驗現象和數據	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Fe2（SO4）3溶液中，一段時間后取出、洗凈、干燥、稱量	鐵絲質量為mg， m＜a，溶液由黃色變為淺綠色	一定有__生成（填化學式）
③將銅絲插入Fe2（SO4）3溶液中，一段時間后取出、洗凈、干燥、稱量	銅絲質量為ng n____b(填>或<）	銅確實能與Fe2（SO4）3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Fe2（SO4）3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____優先與Fe2（SO4）3溶液反應

（探究結論）小麗的假設______（選填“成立”或“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Fe2（SO4）3和CuSO4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Fe和Fe2（SO4）3發生化合反應，請按反應順序寫出用Fe從含Fe2（SO4）3和CuSO4的溶液中獲取金屬Cu的化學方程式：_______；_______。

Answer 1

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

【解析】

實驗探究：

②根據反應后鐵絲的質量減少了，并且溶液由黃色變為淺綠色，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ng（n＜b），銅能與硫酸鐵溶液反應。

④根據實驗后的現象“鐵絲質量較輕，銅絲質量不變”得知Fe、Cu共存時Fe優先與硫酸鐵溶液反應。

探究結論：

用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，但是根據實驗探究的結果發現Fe、Cu共存時Fe優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優先與硫酸鐵溶液反應。

拓展

①根據實驗探究的結果，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：；。