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文档简介
1、2020-2021 高考化学知识点过关培优训练铜及其化合物推断题附详细答案一、铜及其化合物1 由两种元素组成的矿物A,测定 A 的组成流程如下:请回答:(1)反应中除了产生D 外,还有一种气体生成,请写出该气体的电子式_(2)写出的化学方程式:_( 3)写出的离子方程式: _( 4)检验 E 溶液中含有 Fe2+ 的方法是: _【答案】Cu2S + 2O22CuO + SO23+2+2+取SO2 +2Fe +2H2O=2Fe + SO4 +4H少量溶液 E 于试管中,加入铁氰化钾溶液,若生成蓝色沉淀,说明含有Fe2+【解析】【分析】由黑色固体 B 与一氧化碳共热反应生成红色固体单质D 可知,黑
2、色固体B 为氧化铜,单质D 为铜,则 A 中含有铜元素;由无色气体C 与过量氯化铁溶液反应生成E 溶液, E 溶液与过量氯化钡溶液反应生成白色沉淀可知,C 为二氧化硫, E 为硫酸、氯化亚铁、盐酸和氯化铁的混合液,白色沉淀F 为硫酸钡,则A 中含有硫元素;4.66g 硫酸钡的物质的量为0.02mol ,由硫原子守恒可知,A 中含有硫原子的物质的量为0.02mol , 3.20gA 中含有的铜3.20g0.02mol32g / mol原子的物质的量为=0.04mol ,则A 中n( Cu): n( S)64g / mol=0.04mol : 0.02mol=2:1 , A 的化学式为Cu2S。【
3、详解】(1)反应为氧化铜与一氧化碳共热反应生成铜和二氧化碳,二氧化碳为共价化合物,电子式为,故答案为:;(2)反应为硫化亚铜与氧气在高温下发生氧化还原反应生成氧化铜和二氧化硫,反应的化学方程式为 Cu222222;S + 2O2CuO + SO,故答案为:Cu S + 2O2CuO + SO(3)反应为氯化铁溶液与二氧化硫发生氧化还原反应生成硫酸、盐酸和氯化亚铁,反应的离子方程式为SO2+2Fe3+2H2O=2Fe2+ SO42 +4H+,故答案为:SO2+2Fe3+2H2O=2Fe2+ SO42 +4H+;( 4) E 为硫酸、氯化亚铁、盐酸和氯化铁的混合液,因溶液中含有的氯离子能与酸性高锰
4、酸钾溶液发生氧化还原反应,使酸性高锰酸钾溶液褪色,会干扰亚铁离子检验,所以检验亚铁离子应选用铁氰化钾溶液,具体操作为取少量溶液E 于试管中,加入铁氰化钾溶液,若生成蓝色沉淀,说明含有Fe2+,故答案为:取少量溶液E 于试管中,加入铁氰化钾溶液,若生成蓝色沉淀,说明含有Fe2+。【点睛】E 溶液中含有的氯离子能与酸性高锰酸钾溶液发生氧化还原反应,使酸性高锰酸钾溶液褪色,会干扰亚铁离子检验是易错点。2 某研究小组为了探究一种浅绿色盐X(仅含四种元素,不含结晶水,M(X)908g ?mol -1)的组成和性质,设计并完成了如下实验:取一定量的浅绿色盐X 进行上述实验,充分反应后得到23.3g 白色沉
5、淀E、 28.8g 红色固体G 和 12.8g 红色固体 H。已知:浅绿色盐X 在 570、隔绝空气条件下受热分解为非氧化还原反应;常温下 B 呈液态且1 个 B 分子含有10 个电子。请回答如下问题:( 1)写出 B 分子的电子式 _。( 2)已知 G 溶于稀硝酸,溶液变成蓝色,并放出无色气体。请写出该反应的离子方程式为_。( 3)在隔绝空气、 570温度下加热 X 至完全分解的化学反应方程式为 _。( 4)一定条件下, NH3 与黑色固体 C 发生氧化还原反应得到红色固体和气体丙 (丙是大气主要成分之一 ),写出一个可能的化学反应方程式 _。【答案】3Cu2O+14H+2NO3 -=6Cu
6、2+2NO +7H2OCu4(OH)6SO44CuO+SO3 +3H2O 3CuO+2NH3N2+3Cu2O+3H2O【解析】【分析】浅绿色盐 X 在 570、隔绝空气条件下受热分解为非氧化还原反应,得到A、 B和黑色固体C,常温下 B 呈液态,且1 个 B 分子含有 10 个电子, B 为水; A 和水反应生成的D 能和氯化钡反应生成白色沉淀E, E 只能为硫酸钡,则 A 为 SO324C 可能为, D 为 H SO;黑色固体四氧化三铁、氧化铜、碳等,黑色固体C 隔绝空气在1000反应生成气体F 和红色固体G,G 能和硫酸反应生成红色固体和蓝色溶液应为氧化亚铜在酸性溶液中的歧化反应,Cu O
7、+H SO =CuSO+Cu+H O,所以红色固体 G 为氧化亚铜,气体F 为氧气,红色固体H 为22442铜,蓝色溶液I 为硫酸铜,黑色固体C 为氧化铜,据此分析解答。【详解】(1)B 为水,水是共价化合物,氢原子和氧原子之间以共价键结合,其电子式为,故答案为:;(2)红色固体 G 为氧化亚铜,Cu2O 中 +1 价的铜被硝酸氧化,稀硝酸被还原成一氧化氮,反应的离子方程式为:3Cu2O+14H+2NO3- 6Cu2+2NO +7H2O,故答案为:3Cu2 O+14H+2NO3- 6Cu2+2NO +7H2O;(3)根据上述分析,A 为 SO3, B 为水, C 为氧化铜, D 为 H2SO4
8、, E 为硫酸钡, F 为氧气, G为氧化亚铜, H 为铜, I 为硫酸铜。 23.3g 白色沉淀E(硫酸钡 )的物质的量为23.3gn= 233g / mol =0.1mol ,浅绿色盐X 中 n(Cu)=0.4mol , n(S)=0.1mol, n(CuO) n(SO3)=1 4,仅含四种元素,不含结晶水,设化学式为:Cu4(OH)mSO4, Cu4(OH)mSO4mH2O ,根据氧元素守恒得:m=6,符合 M(X) 908g?mol-1 ,则该反4CuO+SO3+2应流程为: X 在隔绝空气、 570温度下加热 Cu46432(OH) SO4CuO+SO +3H O ,故答案为: Cu
9、46432(OH) SO4CuO+SO +3H O ;(4)空气的主要成分为氧气、氮气,黑色固体 C 为氧化铜,与氨气反应生成氮气,气体丙为氮气、铜 (0 价 )或氧化亚铜 (铜为 +1 价 )和水,红色固体为铜或氧化亚铜,反应的化学方程式可能为: 3CuO+2NH3N2+3Cu+3H2O 或 3CuO+2NH3N2 +3Cu2O+3H2O,故答案为:3CuO+2NHN+3Cu+3H O 或 3CuO+2NHN+3Cu O+3H O。3223222【点睛】本题的易错点和难点为X 的确定,要注意根据流程图确定X 所含元素及其物质的量,结合M(X) 908g?mol-1 确定,本题的另一个注意点为
10、(4),要注意红色固体为铜或氧化亚铜,甚至可以为铜或氧化亚铜的混合物。3 有 A、 B、 C、D 四种常见的金属单质, A 元素在地壳中含量位列第6, A 的密度为 0.97g/cm 3; B 为紫红色固体,锈蚀时变为绿色;C 在空气中加热融化但不滴落;D 在氧气燃烧,火星四射。根据以上信息回答下列问题:写出对应化学式:(1)A 在室温下与氧气反应生成 _, D 在空气中锈蚀生成的氧化物为_。(2)写出下列化学方程式:A 在空气中燃烧 _ ;B 长期置于空气中变成绿色物质_。(3)将 5 g 钠铝合金投入 200 mL 的水中,固体完全溶解,产生4.48 L 标准状态下的气体,溶液中只有一种溶
11、质。经过分析得出钠铝合金中两种金属的物质的量之比为_,所得溶液中溶质的物质的量浓度为_(假设溶液体积变化忽略不计 )。【答案】 Na22 322 2222223O Fe O 2Na ONa O2Cu O CO H O=Cu (OH) CO 1:1 0.5mol/L【解析】【分析】根据 A 元素在地壳中含量位列第6,密度为0.97 g/cm 3,可推知 A 是 Na; B 为紫红色固体,锈蚀时变为绿色,故B 是 Cu;C 在空气中加热熔化但不滴落,故C 是 Al; D 在氧气中燃烧,火星四射,则 D 是 Fe。【详解】(1) A 为 Na,在室温下与氧气反应生成氧化钠,D 为 Fe,在空气中锈蚀
12、生成的氧化物为Fe2 O3;(2) Na 在空气中燃烧的方程式为2Na O22 2Na O Cu 长期置于空气中变成绿色物质的化学方程式为2Cu O CO H O=Cu (OH) CO222223(3)溶液中只有一种溶质,应该是NaAlO2,根据原子守恒可知钠铝合金中两种金属的物质的量之比为 1:1,根据质量可得二者物质的量均是0.1mol ,因此所得溶液中溶质的物质的量浓度为 c(NaAlO2)=0.1mol0.5mol L 1 。0.2L4 已知固体A 是中学常见的矿物,由四种元素组成,现设计如下实验:请回答:(1) 固体 A的化学式 _。(2) 镁能在气体 E 中燃烧,写出反应的化学方程
13、式 _ 。(3) 写出固体 C 与氨气反应生成 D 的化学方程式 _ 。【 答 案 】Cu2(OH)2CO3 或Cu(OH)2CuCO3 或Cu2H2CO52Mg+CO2MgO+C3CuO+2NH3Cu+N2+3H2O【解析】固体C 在氨气中加热生成紫红色固体D, D 为Cu,则C 为CuO,根据(2)镁能在气体 E 中燃烧,气体E 不能与浓硫酸反应,E 为CO2,根据质量守恒,另外一种气体的质量为22.2g-4.4g-16g=1.8g,该气体能够被浓硫酸吸收,应该为水蒸气,因此固体A 隔绝空气加热生成氧化铜、水和二氧化碳,则固体A 为碱式碳酸铜。(1)固体A 为碱式碳酸铜 ,化学式为Cu2(
14、OH)2CO3,故答案为:Cu2(OH)2CO3;(2)镁能在气体二氧化碳中燃烧,反应的化学方程式为2Mg+CO22MgO+C,故答案为:2Mg+CO22MgO+C;(3)氧化铜与氨气反应生成铜的化学方程式为3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O,故答案为:3CuO+2NH33Cu+N2+3H2O。5 已知:在pH 为 4 5 的环境中, Cu2 、 Fe2 几乎不水解,而Fe3 几乎完全水解。用粗氧化铜( CuO 中含少量 Fe)制取 CuCl2 溶液过程如下: 取一定量的粗CuO,加入过量浓盐酸,加热并搅拌,充分反应后过滤,溶液的pH 为1。 向滤液中通入Cl2,搅拌。 向 中加入适量物
15、质 A,微热,搅拌,调整溶液的pH,过滤。 把 所得滤液浓缩。( 1) 中加热并搅拌的目的是 _ 。( 2) 中发生反应的离子方程式是 _ 。( 3) 中的物质 A 可能是 _ ;调整的 PH 范围是 _ ;过滤后滤渣的成分是 _ 。( 4) 中发生反应的离子方程式是 _ 。( 5) 中如何用 pH 试纸测定溶液的 pH 值: _。【答案】加快反应速率,是反应充分2Fe2+Cl2=2Fe3+2Cl- CuO 4-5 Fe(OH)3CuO+2H+ =Cu2+H2 O取一小块 pH 试纸,放在玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液,点在pH 试纸中央,待变色后与标准比色卡相比。【解析】【分析】氧化铜粗品加入
16、浓盐酸溶解,此时溶液中主要有Cu2+,Fe2+, Cl-, H+;通入氯气将亚铁离子氧化成 Fe3+,离子方程式为:2Fe2+ +Cl 2 =2Fe3+ +2Cl - ,加入适量CuO 可以调节 pH 值至4-5,将 Fe3+转化成沉淀,同时不引入新的杂质,之后过滤浓缩,得到CuCl2 溶液。【详解】( 1)加热搅拌一般是为了加快反应速度,故答案为:加快反应速率,使反应充分;(2)根据分析可知答案为:2Fe2+ +Cl 2 =2Fe 3+ +2Cl - ;(3)根据分析可知A 为 CuO,既能调节pH 值又不引入新的杂质;根据题目信息可知pH在 4-5 的环境中 Cu2几乎不水解,而Fe3 几
17、乎完全水解;得到的滤渣为Fe(OH)3 ,故答案为: CuO;4-5; Fe(OH)3;( 4)该反应为氧化铜和氢离子的反应,故答案为: CuO+2H+=Cu2+H2O;( 5)测溶液 pH 值的方法为:取一小块 pH 试纸,放在玻璃片上,用玻璃棒蘸取待测液,点在 pH 试纸中央,待变色后与标准比色卡相比。6 氧化亚铜 ( Cu2O) 是一种用途广泛的光电材料,某工厂以硫化铜矿石22( 含 CuFeS、 Cu S 等 )为原料制取Cu2O 的工艺流程如下:常温下几种物质开始形成沉淀与完全沉淀时的pH 如下表:Fe OH2Fe OH 3Cu OH 2( )( )( )开始沉淀7 52748.完全
18、沉淀9. 03. 76. 4( 1) 炉气中的有害气体成分是_( 填化学式 ) , Cu2 S 与 O2 反应时,氧化剂与还原剂的物质的量之比为 _。( 2) 若试剂 X 是 H2O2 溶液,则“氧化”反应的离子方程式为_,并写出 H2O2的电子式: _;当试剂 X 是 _时,更有利于降低生产成本。( 3)加入试剂 Y 调 pH 时, pH 的调控范围是 _。(4)操作X包括_、洗涤、烘干,其中烘干时要隔绝空气,其目的是_。( 5)以铜与石墨作电极,电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu2O,写出阳极上生成Cu2O 的电极反应式: _ 。【答案】 SO2 12 2H H3 2H空气或氧气22Fe2
19、O2 2Fe2 O3. 7 pH 4. 8过滤防止 Cu2O 被空气中氧气氧化2Cu2e 2OH Cu2O H2O【解析】【分析】硫化铜矿石(含CuFeS2、 Cu2S 等)预处理后与氧气焙烧:高温高温2CuFeS 4O2Cu2S 3SO2+2FeOCu2S 2O22CuO SO2,部分FeO被氧化为Fe2O3+、+,得到相应的金属氧化物和二氧化硫气体,加入稀硫酸溶解金属氧化物,得到含有Cu2+、Fe2 +、 Fe3+的酸性溶液,加入试剂X 将 Fe2+ 氧化为 Fe3+,加入试剂 Y 调节 pH=3. 7 4. 8,沉淀 Fe3+ ,过滤,将滤液用KOH、 N2H4 还原,反应为:904Cu
20、SO+N2H4+8KOH2Cu2 O+N2+4K2SO4+6H2O,过滤,洗涤、隔绝空气烘干,制得Cu2O。【详解】(1)根据流程可知,矿石与氧气得到金属氧化物和SO2222; Cu S 与 O 发生反应Cu S高温2O22CuO SO2,氧化剂为氧气,还原剂为Cu2S,氧化剂与还原剂的物质的量之比为21;故答案为: SO2; 21;(2)若试剂 X 是 H2O2 溶液,将 Fe2 氧化为 Fe3 ,离子反应方程式为2Fe2 2H H2O22Fe3 2H2O; H2O2 的电子式为;在酸性条件下,氧气也可将Fe2 氧化为 Fe3 ,而氧气或空气价格远低于过氧化氢,故可用氧气或空气替代;故答案为
21、:2Fe2 2HH2O2 2Fe3 2H2O;氧气或空气(3)加入试剂Y 的目的是调节 pH 完全沉淀Fe3 ,但不沉淀 Cu2 ,根据表中数据可知, pH的调控范围为3. 7 pH4. 8;故答案为: 3.7 pH4. 8;(4)操作 X 为过滤,滤渣经洗涤、烘干,制得Cu2O;因为2具有较强的还原性,在加Cu O热条件下易被空气氧化,故烘干过程要隔绝空气;故答案为:过滤;防止Cu2O 被空气中氧气氧化;(5)铜作阳极,石墨作阴极,电解浓的强碱性溶液可制得纳米级Cu2O,阳极发生氧化反应,其电极反应式为2Cu 2e2OH2OH=Cu2O Cu2O H2O;故答案为: 2Cu 2eH2O。7
22、氯化亚铜是一种重要的化工产品,常用作有机合成催化剂,还可用于颜料、防腐等工业,它不溶于H2SO4、 HNO3 和醇,微溶于水,可溶于浓盐酸和氨水,在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜Cu2 (OH) 4-nCln ,随着环境酸度的改变n 随之改变。以海绵铜(主要成分是Cu 和少量 CuO)为原料,采用硝酸铵氧化分解技术生产CuCl的工艺过程如下:(1)过滤用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、_。(2)还原过程中发生的主要反应的离子方程式:_,若将 (NH4)2SO3 换成铁粉也可得到 CuCl,写出离子方程式_。(3)析出的CuCl 晶体水洗后要立即用无水乙醇洗涤,在真空干燥机内于70干燥 2h
23、,冷却密封包装。真空干燥、密封包装的原因是:_ 。( 4)随着 PH 值减小 Cu2(OH)4-n Cln 中 Cu% _。 (填字母 )A 增大 B不变C 不能确定D减小(5)如图是各反应物在最佳配比条件下,反应温度对CuCl 产率影响。由图可知,溶液温度控制在 60时, CuCl 产率能达到94%,当温度高于65 时, CuCl 产率会下降,从生成物的角度分析,其原因可能是_。(6)以碳棒为电极电解CuCl2 溶液也可得到CuCl,写出电解时阴极上发生的电极反应式:_。【答案】漏斗2Cu2+32-242-+2H+2+-2+防止+SO+2Cl + H O=2CuCl+SOCu + 2Cl +
24、 Fe=2CuCl +FeCuCl 在潮湿的空气中水解氧化D 温度过高,促进了CuCl 的水解(或温度过高,促进了CuCl 与空气中氧气反应)Cu2+e-+Cl-=CuCl 【解析】【分析】酸性条件下硝酸根离子具有氧化性,可氧化海绵铜( 主要成分是 Cu 和少量 CuO)生成硫酸铜,过滤后在滤液中加入亚硫酸铵发生氧化还原反应生成2+2-CuCl,发生 2Cu3+2Cl +SOH2O=2CuCl +SO42-+2H+,经硫酸酸洗,水洗后再用乙醇洗涤,烘干得到氯化亚铜。【详解】( 1)过滤时用到的仪器漏斗、烧杯、玻璃棒;( 2)还原过程中硫酸铜与亚硫酸铵、氯化铵和水反应生成氯化亚铜沉淀和硫酸铵、硫
25、酸,离子方程式为2+2-2-+;若换为 Fe 时,铜离子与铁、氯离2Cu +SO3+2Cl + H2O=2CuCl +SO4+2H子反应生成亚铁离子和氯化亚铜,离子方程式为2+-2+Cu+ 2Cl+ Fe=2CuCl +Fe;(3)氯化亚铜在潮湿空气中易水解氧化成绿色的碱式氯化铜,真空干燥、密封包装可防止CuCl 在潮湿的空气中水解氧化;(4)随着 pH 值减小,溶液中c( H+)增大,则 Cu2( OH) 4-nCln 中 OH-的量逐渐减小,则Cl - 的量增大,摩尔质量增大,则Cu 的百分含量减小,答案为D;(5)温度过高时,CuCl 与空气中的氧气反应,或促进了CuCl的水解,导致Cu
26、Cl 产率下降;( 6)电解时阴极得电子,则铜离子得电子,与氯离子反应生成氯化亚铜沉淀,电极反应式为 Cu2+e-+Cl-=CuCl 。8 信息时代产生的大量电子垃圾对环境构成了极大的威胁。某“”变废为宝 学生探究小组将一批废弃的线路板简单处理后,得到含70%Cu、25%Al、 4%Fe 及少量 Au、 Pt 的合金,并设计出由合金制备硫酸铜和硫酸铝晶体的路线:请回答下列问题:(1)第步 Cu 与酸反应的离子方程式为_ ,得到滤渣 1 的主要成分为_。222+氧化为 Fe3+,用 H2 2做氧化剂的优点(2)第步加 HO 的作用是做氧化剂,将溶液中的FeO是 _ 。(3)滤渣 2 的主要成分是
27、Al(OH)3 和 Fe(OH)3,在生产中如何分离两种沉淀,写出反应的离子方程式 _。(4)第步蒸发所需玻璃仪器为 _ 。+-2+ +2HO Au、 Pt 不引入新的杂质,对环境无污染【答案】 Cu+4H +2NO3=Cu +2NO2Al(OH)3+OH- =AlO2-+2H2O 酒精灯、玻璃棒【解析】【详解】(1)稀硫酸、浓硝酸混合酸后加热,Cu、 Al、 Fe发生反应生成Cu2+、 Al3+、 Fe2+离子进入溶液; Pt 和 Au 不能反应,仍以固体单质的形式存在,所以滤渣1 的成分是 Pt 和 Au,滤液 1中的离子是Cu2+、Al3+、Fe2+;第步Cu 与浓硝酸反应的离子方程式为
28、Cu+4H+2NO3-=Cu2+2NO2 +2H2 O;(2)第步加 H2O2 的作用是将Fe2+氧化为 Fe3+,根据电子守恒、电荷守恒、原子守恒,可得反应的离子方程式为 2H+2Fe2+H2O2=2Fe3+2H2 O。 用 H2O2 作氧化剂的优点是还原产物是H2O,不引入杂质,且对环境无污染;(3)滤渣 2 的主要成分是Al(OH)3 和 Fe(OH)3,在生产中可根据 Al(OH)3 是两性氢氧化物,能够与强碱 NaOH 溶液反应,而 Fe(OH)3是碱,不能与强碱发生反应来分离两种难溶性物质,反应的离子方程式为 Al(OH)3+OH- =AlO2-+2H2O;(4)第步从含有 CuS
29、O4的溶液中获得CuSO4?5H2O 晶体的方法是蒸发结晶法,蒸发时所需玻璃仪器为酒精灯、玻璃棒。9 孔雀石主要含 Cu2 (OH)2CO3,还含少量 Fe、 Si 的化合物。某工厂以孔雀石为主要原料制备 CuSO45H2O,主要步骤如下:已知该条件下,通过调节溶液的酸碱性而使Fe3+、 Fe2+、 Cu2+生成沉淀的pH 分别如下:请回答下列问题:(1)为了提高孔雀石酸浸时的速率,除适当增加浓硫酸浓度外,还可以采取的措施有 :_( 写一种 )。(2)试剂 是双氧水,把Fe2+氧化成 Fe3+的目的是 _ 。根据如图有关数据,你认为工业上氧化操作时应采取的条件是_ 。(3)试剂 为 CuO,其
30、目的是调节溶液的pH 保持在_ 范围。操作 的名称是 _。(4)溶液 C 得到 CuSO45H2O 的主要步骤是 _ 、_ 、过滤、洗涤、干燥。【答案】适当提高反应温度(或搅拌、将矿石研磨成粉末等其他合理等案)调节 pH 时, Fe3+在 Cu2+开始沉淀之前就能沉淀完全,从而把杂质快除去温度控制在 80oC,pH 控制在 1.5,氧化时间为 4h 左右 3.2 pH4.7过滤 蒸发浓缩冷却结晶【解析】【分析】孔雀石中加入稀硫酸,得到硫酸铜、硫酸亚铁、水、二氧化碳,还有SiO2,那么气体 E 为CO ,加入试剂后产生红褐色沉淀D,说明沉淀为Fe(OH) ,进一步说明溶液 B 中含有23Fe3+,那么试剂是一种具有氧化性的试剂,可将溶液A 中的 Fe2+氧化为 Fe3+,为了不引入新杂质,选用的试剂是H2 23+沉淀,同时保留O ;试剂的作用是调节溶液的pH 使 Fe2+,溶液 C 为硫酸铜溶液,蒸发浓缩,冷却结晶,过滤干燥后可得CuSO42Cu5H O,据此解答本题。【详解】( 1)为了提高孔雀石酸浸时的速率,除适当增加浓硫酸浓度外,还可以采取的措施是升高反应的温度或者增大接触面积;(2)由分析可知试剂是双氧水,可将溶液A 中的Fe2+氧化为Fe3+,把Fe2+氧化成Fe3+的目的是在Cu2+开始沉淀之前
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