Question

【题目】化学兴趣小组的同学们探究用Fe从含Fe2（SO4）3和CuSO4的溶液中获取金属Cu的原理，请你一起参与探究。小明将光亮的铁丝插入含Fe2（SO4）3和CuSO4的废液中，一段时间后取出，意外地发现铁丝表面没有变红。

（提出问题）Fe为什么没有从废液中置换出Cu呢？

（查阅资料）硫酸铁溶液为黄色，其中的三价铁离子具有较强的氧化性，所以能和很多金属反应，如能和铁或铜发生反应。

（进行猜想）小丽认为在铁丝表面可能有Cu析出，但被Fe2（SO4）3溶液溶解了。

（实验探究）小宇对小丽的猜想以及信息都有怀疑，于是，他们共同做了以下实验：

主要实验用品：洁净的铁丝和铜丝各两根，相同体积、相同浓度的Fe2（SO4）3溶液三份。

实验操作	实验现象和数据	结论
①准确称量洁净的铁丝和铜丝的质量	铁丝质量为ag， 铜丝质量为bg
②将铁丝插入Fe2（SO4）3溶液中，一段时间后取出、洗净、干燥、称量	铁丝质量为mg， m＜a，溶液由黄色变为浅绿色	一定有__生成（填化学式）
③将铜丝插入Fe2（SO4）3溶液中，一段时间后取出、洗净、干燥、称量	铜丝质量为ng n____b(填>或<）	铜确实能与Fe2（SO4）3溶液反应
④另取相同质量、相同粗细的洁净铁丝和铜丝互相缠绕，插入Fe2（SO4）3溶液中，一段时间后取出、洗净、干燥、分别称量铁丝和铜丝的质量	铁丝质量减轻 铜丝质量不变	Fe、Cu共存时____优先与Fe2（SO4）3溶液反应

（探究结论）小丽的假设______（选填“成立”或“不成立”），理由是____。

（拓展分析）①兴趣小组的同学们通过对上述实验的分析，找到了用Fe从含Fe2（SO4）3和CuSO4的溶液中提取金属Cu的关键，并且最终实验获得了成功，其实验成功的关键是：__________，并且反应充分。②已知Fe和Fe2（SO4）3发生化合反应，请按反应顺序写出用Fe从含Fe2（SO4）3和CuSO4的溶液中获取金属Cu的化学方程式：_______；_______。

Answer 1

【答案】硫酸亚铁（或FeSO4） < 铁（或Fe） 不成立 Fe、Cu共存时Fe优先与Fe2（SO4）3溶液反应 加入过量的铁 Fe+Fe2（SO4）3=3FeSO4 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu

【解析】

实验探究：

②根据反应后铁丝的质量减少了，并且溶液由黄色变为浅绿色，确定为硫酸亚铁溶液。

③将铜丝插入硫酸铁溶液中，一段时间后取出、洗净、干燥、称量，铜丝质量为ng（n＜b），铜能与硫酸铁溶液反应。

④根据实验后的现象“铁丝质量较轻，铜丝质量不变”得知Fe、Cu共存时Fe优先与硫酸铁溶液反应。

探究结论：

用Fe从含硫酸铁和硫酸铜的溶液中获取金属Cu，实验过程Fe没有从废液中置换出Cu，小丽认为在铁丝表面可能有Cu析出，但被硫酸铁溶液溶解了，但是根据实验探究的结果发现Fe、Cu共存时Fe优先与硫酸铁溶液反应，所以小丽的假设错误的，故答案为：不成立；Fe、Cu共存时Fe优先与硫酸铁溶液反应。

拓展

①根据实验探究的结果，我们得知铁先于硫酸铁溶液反应生成硫酸亚铁，所以只有加入过量的铁才能发生铁与硫酸铜溶液的置换反应，从而生成铜，故答案为：加入过量的铁。

②已知Fe和硫酸铁发生化合反应，且生成的是浅绿色的溶液；铁与硫酸铜溶液的反应属于置换反应，故答案为：；。