第二单元 探究铁及其化合物的转化
基础巩固
1.下列有关除杂的操作中不正确的是( )。
A.FeSO4溶液中含少量Fe2(SO4)3杂质:加入过量的Fe粉,过滤
B.碳酸钠粉末中含有少量碳酸氢钠粉末:加热
C.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2:加入适量新制氯水
D.CO2中混有HCl气体:通入饱和碳酸钠溶液
2.下列化合物中,不能通过化合反应直接制取的是( )。
A.FeCl2 B.Fe2(SO4)3
C.Fe(OH)3 D.Na2O2
3.某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列实验。
从分类角度分析下列说法正确的是( )。
A.实验①③反应制得的物质均为纯净物
B.实验②③均未发生化学反应
C.实验①中发生的反应既是化合反应又是氧化还原反应
D.实验①②所涉及的物质均为电解质或非电解质
4.向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( )。
A.加入KSCN溶液一定不变血红色
B.溶液中一定含有Fe3+
C.溶液中可能含Cu2+
D.剩余固体中一定有铜
5.实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2,为使生成的产物不易被氧化,下列说法不正确的是( )。
A.配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
B.可在FeCl2溶液的上面加一层苯,以隔绝空气
C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴不能伸入试管内
D.产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管
6.如下图所示,此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L-1的硫酸,其他试剂任选。请回答下列问题。
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液,A中的烧瓶应预先加入的药品是 。A中反应的离子方程式是 。
(2)实验开始时先将止水夹a (填“打开”或“关闭”)。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程: 。
(4)实验完毕,打开b处止水夹,放入一部分空气,此时B瓶中发生的反应为 。
能力提升
1.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )。
选项 操作和现象 结论或目的
A 向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液放入试管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液呈血红色 红砖中含有氧化铁
B CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显血红色 黑色固体中没有Fe3O4
C 取少量Fe(NO3)2试样加水溶解,加稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液,溶液变为血红色 该Fe(NO3)2试样已经变质
D 向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变血红色 原溶液中含有Fe2+
2.(双选)元素的“价—类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具。如图为铁元素的“价—类”二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法不正确的是( )。
A.铁与水蒸气高温下反应可实现上述转化①
B.白色的Fe(OH)2沉淀易被溶液中的O2氧化,迅速变为灰绿色,最终变成红褐色
C.由图可预测:高铁酸盐(Fe)具有强氧化性,可用于消毒;与水反应生成Fe(OH)3胶体,可用作净水剂
D.加热Fe(OH)3发生转化⑥,加水重新生成氢氧化铁
3.从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下。
则下列说法正确的是( )。
A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2+
4.同学们用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。请回答下列问题。
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。
(2)甲同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变血红色,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 。
(3)乙同学认为甲同学的实验不够严谨,该同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水,溶液变血红色,煤油的作用是 。
(4)丙同学取6 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液,并加入6 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液。充分反应后,取2 mL反应液于试管中,加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色,整个过程中发生反应的离子方程式为 。
(5)丁同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 。
5.铁有两种氯化物,都是重要的化工试剂。查阅有关资料如下:(氯化铁)熔点为306 ℃,沸点为315 ℃;易吸收空气中的水分而潮解。工业上采用向500~600 ℃的铁粉中通入氯气来生产无水氯化铁。(氯化亚铁)熔点为670 ℃,易升华。工业上采用向炽热铁粉中通入氯化氢来生产无水氯化亚铁。某化学活动小组用下图所示的装置(夹持装置略去)模拟工业生产制备无水氯化铁。请回答下列问题。
(1)在装置A中,用KMnO4与浓盐酸反应制取氯气,反应的离子方程式为 。
仪器D的名称是 。
(2)D中装的药品是碱石灰,其作用是 。
(3)定性分析:取装置C中的少量产物溶于稀硫酸中配成稀溶液待用。若产物中混有FeCl2,可用下列试剂中的 (只能选取一种试剂,填序号)进行检测,实验现象是 。
①H2O2溶液 ②KI淀粉溶液 ③KSCN溶液 ④酸性KMnO4溶液 ⑤溴水
(4)定量分析:取装置C中的产物,按以下步骤进行测定,①称取4.60 g产品溶于过量的稀盐酸中;②加入足量H2O2溶液;③再加入足量NaOH溶液;④过滤、洗涤后灼烧沉淀;⑤称量所得红棕色固体为2.40 g。则该样品中铁元素的质量分数为 %(结果精确到小数点后两位)。
(5)由(4)定量分析数据得出结论,并提出改进措施。
①用题目所给的装置制得的产物中,铁元素含量 (填“相等”“偏高”或“偏低”),说明含有FeCl2杂质。
②若要得到较纯净的无水氯化铁,可采取的“装置”改进措施是 。
第二单元 探究铁及其化合物的转化
基础巩固
1.下列有关除杂的操作中不正确的是( )。
A.FeSO4溶液中含少量Fe2(SO4)3杂质:加入过量的Fe粉,过滤
B.碳酸钠粉末中含有少量碳酸氢钠粉末:加热
C.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2:加入适量新制氯水
D.CO2中混有HCl气体:通入饱和碳酸钠溶液
答案:D
解析:加入过量的铁粉,发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,能够除去杂质,A项正确;NaHCO3受热易分解:2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O,B项正确;新制氯水与FeCl2反应:2FeCl2+Cl22FeCl3,从而把FeCl2转化为FeCl3而除去,C项正确;CO2中混有HCl气体,通入饱和碳酸钠溶液,除去HCl的同时,也能吸收CO2:Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,应改用饱和碳酸氢钠溶液,D项错误。
2.下列化合物中,不能通过化合反应直接制取的是( )。
A.FeCl2 B.Fe2(SO4)3
C.Fe(OH)3 D.Na2O2
答案:B
解析:2FeCl3+Fe3FeCl2,可以通过化合反应制取氯化亚铁,A项正确;铁与浓硫酸在加热条件下反应能生成硫酸铁,也可以通过复分解反应制取硫酸铁,但不能通过化合反应制取Fe2(SO4)3,B项错误;4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,可以通过化合反应制取氢氧化铁,C项正确;2Na+O2Na2O2,可以通过化合反应制取过氧化钠,D项正确。
3.某学生以铁丝和Cl2为原料进行下列实验。
从分类角度分析下列说法正确的是( )。
A.实验①③反应制得的物质均为纯净物
B.实验②③均未发生化学反应
C.实验①中发生的反应既是化合反应又是氧化还原反应
D.实验①②所涉及的物质均为电解质或非电解质
答案:C
解析:实验③得到的是氢氧化铁胶体,是混合物,A项错误;实验②中的溶解主要是物理变化,实验③中发生的是复分解反应,B项错误;实验①中发生的反应为2Fe+3Cl22FeCl3,既是化合反应又是氧化还原反应,C项正确;实验①中的铁和氯气均是单质,既不是电解质也不是非电解质,D项错误。
4.向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( )。
A.加入KSCN溶液一定不变血红色
B.溶液中一定含有Fe3+
C.溶液中可能含Cu2+
D.剩余固体中一定有铜
答案:B
解析:从反应后固体成分分析,有两种情况:①当固体为铁、铜时,由于Fe剩余,溶液中的Fe3+、Cu2+全部参加反应生成Fe2+和Cu,反应的化学方程式为2FeCl3+Fe3FeCl2,CuCl2+FeCu+FeCl2,所以溶液中一定没有Fe3+、Cu2+,一定含有Fe2+;②当固体为铜时,溶液中一定没有Fe3+,Cu2+可能与铁恰好全部反应或部分反应生成Fe2+和Cu,所以溶液中一定没有Fe3+,可能含有Cu2+,一定含有Fe2+。通过以上分析可知,溶液中一定不含Fe3+,所以加入KSCN溶液不变血红色,A项正确,B项错误;当固体为铜时,溶液中可能含有Cu2+,C项正确;剩余固体可能是Fe、Cu,还可能是Cu,即剩余固体中一定有Cu,D项正确。
5.实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2,为使生成的产物不易被氧化,下列说法不正确的是( )。
A.配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸
B.可在FeCl2溶液的上面加一层苯,以隔绝空气
C.向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,胶头滴管尖嘴不能伸入试管内
D.产生Fe(OH)2沉淀后,不能振荡试管
答案:C
解析:FeCl2和烧碱溶液要现用现配,且配制溶液的蒸馏水要煮沸以除去溶于其中的氧气,确保Fe(OH)2在无氧的环境里生成,A项正确;在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层植物油,以隔绝空气防止氧气溶入,B项正确;向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时,要将胶头滴管的尖嘴伸入FeCl2溶液中,防止氢氧化钠溶液在滴入时接触空气而溶有氧气,C项错误;产生Fe(OH)2沉淀后,若振荡试管,会增大沉淀与空气的接触机会,使沉淀更易被氧化,D项正确。
6.如下图所示,此装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L-1的硫酸,其他试剂任选。请回答下列问题。
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液,A中的烧瓶应预先加入的药品是 。A中反应的离子方程式是 。
(2)实验开始时先将止水夹a (填“打开”或“关闭”)。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程: 。
(4)实验完毕,打开b处止水夹,放入一部分空气,此时B瓶中发生的反应为 。
答案:(1)铁屑 Fe+2H+Fe2++H2↑
(2)打开
(3)待A装置反应一段时间后关闭止水夹a,产生的H2将FeSO4溶液压入B中进行反应
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
解析:铁与硫酸发生反应Fe+2H+Fe2++H2↑,产生的H2将Fe2+压入B中,Fe2++2OH-Fe(OH)2↓;因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即发生反应4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
能力提升
1.下列实验操作和现象、结论或目的均正确的是( )。
选项 操作和现象 结论或目的
A 向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液放入试管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液呈血红色 红砖中含有氧化铁
B CO还原Fe2O3得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入KSCN溶液,溶液不显血红色 黑色固体中没有Fe3O4
C 取少量Fe(NO3)2试样加水溶解,加稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液,溶液变为血红色 该Fe(NO3)2试样已经变质
D 向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变血红色 原溶液中含有Fe2+
答案:A
解析:CO还原Fe2O3得到单质Fe,若有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+会与过量的Fe发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显血红色,因此不能确定黑色固体中是否有Fe3O4,B项错误;N与H+形成的HNO3具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,两者会发生氧化还原反应,生成Fe3+,Fe3+遇KSCN溶液呈血红色,不能证明样品是否变质,C项错误;若原溶液中不存在Fe2+,但存在Fe3+,也有此现象,D项错误。
2.(双选)元素的“价—类”二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具。如图为铁元素的“价—类”二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法不正确的是( )。
A.铁与水蒸气高温下反应可实现上述转化①
B.白色的Fe(OH)2沉淀易被溶液中的O2氧化,迅速变为灰绿色,最终变成红褐色
C.由图可预测:高铁酸盐(Fe)具有强氧化性,可用于消毒;与水反应生成Fe(OH)3胶体,可用作净水剂
D.加热Fe(OH)3发生转化⑥,加水重新生成氢氧化铁
答案:AD
解析:铁与水蒸气高温下反应产生Fe3O4,不能实现上述转化①,A项错误;Fe(OH)2具有较强的还原性,易被溶液中的O2氧化为Fe(OH)3,现象为白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,B项正确;高铁酸盐(Fe)中的Fe为+6价,具有强氧化性,能够将细菌、病毒中的蛋白质氧化,使蛋白质分子结构发生改变,失去生理活性,可用于杀菌消毒。Fe与水反应生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体表面积大,能吸附水中的悬浮物,使之形成沉淀从水中分离除去,故高铁酸盐又可用作净水剂,C项正确;Fe(OH)3不稳定,受热分解产生Fe2O3,发生转化⑥,但Fe2O3难溶于水,加水时不能重新生成氢氧化铁,D项错误。
3.从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下。
则下列说法正确的是( )。
A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸
B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否还有Fe2+
答案:C
解析:由最终要得到氯化铁晶体及流程图知,b是盐酸,A项错误;操作Ⅰ和操作Ⅱ是过滤,操作Ⅲ为蒸发结晶,所用仪器不相同,B项错误;滤液Z和X中均含有氯化亚铁,因此c为氯气,C项正确;酸性高锰酸钾溶液也能氧化氯离子而褪色,因此不能用于检验溶液W中是否含有亚铁离子,D项错误。
4.同学们用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。请回答下列问题。
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是 。
(2)甲同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变血红色,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为 。
(3)乙同学认为甲同学的实验不够严谨,该同学在2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入1滴KSCN溶液和几滴氯水,溶液变血红色,煤油的作用是 。
(4)丙同学取6 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液,并加入6 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液。充分反应后,取2 mL反应液于试管中,加入1 mL CCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色,整个过程中发生反应的离子方程式为 。
(5)丁同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为 。
答案:(1)防止Fe2+被氧化
(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
(4)2Fe3++2I-2Fe2++I2
(5)H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O
解析:(1)铁和氯化铁反应生成氯化亚铁,在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是防止氯化亚铁被氧化。(2)氯气具有氧化性,能氧化氯化亚铁为氯化铁,反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。(3)煤油不溶于水,密度比水小,分层后可以防止溶液与空气接触,排除氧气对实验的影响。(4)CCl4层显紫色说明有单质碘生成,这是由于Fe3+氧化KI,发生反应的离子方程式为2Fe3++2I-2Fe2++I2。(5)向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,说明H2O2氧化Fe2+为Fe3+,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O。
5.铁有两种氯化物,都是重要的化工试剂。查阅有关资料如下:(氯化铁)熔点为306 ℃,沸点为315 ℃;易吸收空气中的水分而潮解。工业上采用向500~600 ℃的铁粉中通入氯气来生产无水氯化铁。(氯化亚铁)熔点为670 ℃,易升华。工业上采用向炽热铁粉中通入氯化氢来生产无水氯化亚铁。某化学活动小组用下图所示的装置(夹持装置略去)模拟工业生产制备无水氯化铁。请回答下列问题。
(1)在装置A中,用KMnO4与浓盐酸反应制取氯气,反应的离子方程式为 。
仪器D的名称是 。
(2)D中装的药品是碱石灰,其作用是 。
(3)定性分析:取装置C中的少量产物溶于稀硫酸中配成稀溶液待用。若产物中混有FeCl2,可用下列试剂中的 (只能选取一种试剂,填序号)进行检测,实验现象是 。
①H2O2溶液 ②KI淀粉溶液 ③KSCN溶液 ④酸性KMnO4溶液 ⑤溴水
(4)定量分析:取装置C中的产物,按以下步骤进行测定,①称取4.60 g产品溶于过量的稀盐酸中;②加入足量H2O2溶液;③再加入足量NaOH溶液;④过滤、洗涤后灼烧沉淀;⑤称量所得红棕色固体为2.40 g。则该样品中铁元素的质量分数为 %(结果精确到小数点后两位)。
(5)由(4)定量分析数据得出结论,并提出改进措施。
①用题目所给的装置制得的产物中,铁元素含量 (填“相等”“偏高”或“偏低”),说明含有FeCl2杂质。
②若要得到较纯净的无水氯化铁,可采取的“装置”改进措施是 。
答案:(1)2Mn+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O 球形干燥管
(2)吸收未反应的Cl2,防止空气中的水进入装置C,使FeCl3潮解
(3)⑤ 溴水褪色
(4)36.52
(5)①偏高 ②在A、B装置间增加一个装有饱和食盐水的洗气装置,除去Cl2中混有的HCl
解析:(1)在装置A中,用KMnO4与浓盐酸反应制取氯气,反应的离子方程式为2Mn+10Cl-+16H+2Mn2++5Cl2↑+8H2O。仪器D的名称是球形干燥管。(2)氯气有毒,需要进行尾气处理,又因为氯化铁易吸收空气中的水分而潮解,所以D中装的药品是碱石灰,其作用是吸收未反应的Cl2,防止空气中的水进入装置C,使FeCl3潮解。(3)氯化亚铁具有还原性,能使溴水褪色,因此如果产物中混有FeCl2,可用溴水检验,答案选⑤,实验现象是溴水褪色。酸性高锰酸钾能氧化Cl-而褪色,因此不能选④。(4)H2O2溶液能把亚铁离子氧化为铁离子,加入足量氢氧化钠溶液将铁离子转化为氢氧化铁沉淀,灼烧沉淀转化为氧化铁,物质的量是=0.015mol,根据铁元素守恒可知铁元素的质量是0.015mol×2×56g·mol-1=1.68g,则该样品中铁元素的质量分数为×100%≈36.52%。(5)①由于氯化铁中铁元素的质量分数小于氯化亚铁中铁元素的质量分数,则用题目所给的装置制得的产物中,如果铁元素含量偏高,则说明含有FeCl2杂质。②由于生成的氯气中含有氯化氢,氯化氢能与铁反应生成氯化亚铁,则若要得到较纯净的无水氯化铁,可采取的“装置”改进措施是在A、B装置间增加一个装有饱和食盐水的洗气装置,除去Cl2中混有的HCl。(共47张PPT)
专题9 金属与人类文明
第二单元 探究铁及其化合物的转化
自主预习·新知导学
合作探究·释疑解惑
课 堂 小 结
课标定位
素养阐释
1.能辨识铁及其重要化合物的物理性质、化学性质及相关实验现象,并能用化学方程式、离子方程式正确表示典型反应。
2.了解Fe(OH)2的制备方法及转化。
3.能通过Fe(OH)2在不同条件下的制备,知道反应条件的控制对化学反应的影响。
自主预习·新知导学
一、反应的合理选择
1.物质转化的设计思路。
(1)明确目标产物是什么。
(2)根据产物的特性选择反应原料和可能的反应路径。
(3)确定反应的类型和反应条件。
(4)依据发生的化学反应和产物分离的要求合理选择反应的装置等。
2.以铁屑为原料制取氯化铁的方案设计。
3.Fe3+的检验方法:取少量待测液放入试管中,向待测液中滴加KSCN溶液,若溶液变血红色,证明含Fe3+;反应的离子方程式为Fe3++3SCN-══Fe(SCN)3。
4.铁及其化合物的性质实验。
Fe2+、Fe3+的性质实验探究。
【自主思考1】 含有Fe2+、Fe3+的盐溶液分别呈什么颜色
提示:含有Fe2+的盐溶液一般呈浅绿色,含有Fe3+的盐溶液一般呈棕黄色。
【自主思考2】 为什么FeCl3溶液能用于从废旧印刷电路板(主要含铜)中回收铜
提示:FeCl3能与印刷电路板中的铜反应:Cu+2FeCl3══ 2FeCl2+CuCl2,再用Fe置换出铜:Fe+Cu2+══Cu+Fe2+。
二、反应条件的控制
Fe(OH)2的制备实验探究。
【效果自测】
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)铁的化学性质比较活泼,所以铁在自然界中全部以化合态存在。( )
(2)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2。( )
(3)Fe分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物。( )
(4)Fe3O4中Fe的化合价有+2价和+3价,因而Fe3O4是FeO与Fe2O3组成的混合物。( )
×
×
×
×
(5)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3++3SCN-══Fe(SCN)3↓。( )
(6)Fe(OH)2在空气中易转化为Fe(OH)3,说明Fe(OH)2易被还原。( )
(7)FeCl3与Fe的反应体现了Fe3+的氧化性。( )
×
×
√
2.已知下述四个实验中的化学反应均能发生。
① ② ③ ④
将铁钉放入硫酸铜溶液中 向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水 将铜丝放入氯化铁溶液中 向FeCl2溶液中滴入KSCN溶液,无明显现象,再滴入氯水,变血红色
下列判断不正确的是( )。
A.实验①中铁钉作还原剂
B.实验②中Fe2+表现还原性
C.实验③中发生的是置换反应
D.上述实验证明,氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,Fe2+遇KSCN溶液无红色物质生成
答案:C
解析:①中发生反应Fe+Cu2+══Fe2++Cu,其中铁元素化合价升高被氧化,铁作还原剂,A项正确。②中发生反应2Fe2++Cl2══2Fe3++2Cl-,其中铁元素化合价升高被氧化,Fe2+作还原剂,表现还原性,B项正确。③中发生反应Cu+2Fe3+ ══2Fe2++Cu2+,反应没有单质生成,不属于置换反应,C项错误。氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,由①知氧化性Cu2+>Fe2+,由③知氧化性Fe3+>Cu2+,综合可知氧化性Fe3+> Cu2+>Fe2+;由④可知Fe2+遇KSCN溶液不生成红色物质,D项正确。
3.根据以下反应,写出各物质的化学式及反应①②③的化学方程式或离子方程式。
(1)A是 ,B是 ,C是 ,D是 。
(2)反应①化学方程式: ;
反应②离子方程式: ;
反应③离子方程式: 。
答案:(1)Fe2O3 Fe Cu FeCl2
②Fe+Cu2+══Fe2++Cu
③Fe+2H+══Fe2++H2↑
解析:根据颜色来推断相关物质,红棕色粉末A为Fe2O3,B为Fe,蓝色溶液中含Cu2+,故紫红色固体C为Cu。
合作探究·释疑解惑
探究任务1
探究任务2
探究任务1 Fe、Fe2+、Fe3+间的相互转化
问题引领
取少量FeCl3、FeCl2溶液分别放入A、B两支试管中,进行下列操作。
根据上述实验,思考回答下列问题。
1.FeCl3溶液中混有FeCl2时,如何除去杂质
提示:向溶液中加入足量的氯水,使FeCl2转化为FeCl3。
2.FeCl2溶液中混有少量FeCl3时,如何除去杂质
提示:向溶液中加入足量的铁粉,使FeCl3与Fe充分反应生成FeCl2,然后过滤除去多余的Fe。
3.检验Fe2+时,能否先加氯水再加KSCN溶液
提示:不能。先加氯水可把Fe2+氧化成Fe3+,如果原溶液中不含Fe2+,只含Fe3+,则加KSCN溶液后,溶液变为血红色,不能证明原溶液中含有Fe2+。
归纳提升
1.铁及其化合物的化合价与物质类别二维图。
2. Fe、Fe2+、Fe3+常见的转化反应如下。
(1)Fe→Fe2+:加弱氧化剂,如I2、H+、Cu2+等。
Fe+2H+══Fe2++H2↑,Fe+Cu2+══Fe2++Cu。
(2)Fe→Fe3+:加强氧化剂,如O2、Cl2、Br2等。
(3)Fe2+→Fe3+:加强氧化剂,如 Cl2、O2、Br2、H2O2等。
2Fe2++Cl2══2Fe3++2Cl-,4Fe(OH)2+O2+2H2O══ 4Fe(OH)3。
(4)Fe3+→Fe2+:加还原剂,如Fe、Cu、I-等。
Fe+2Fe3+══3Fe2+,Cu+2Fe3+══Cu2++2Fe2+。
(5)Fe2+→Fe:加强还原剂,如Zn、Al、C、CO等。
3.Fe2+与Fe3+的检验方法。
(1)Fe3+的检验方法。
(2)Fe2+的检验方法。
4.含铁物质的分离与除杂。
主要物质 杂质 除杂方法
Fe2+ Fe3+ 加过量铁粉后过滤
FeCl3 FeCl2 加氯水或通入Cl2
Fe2+ Cu2+ 加过量铁粉后过滤
Fe Al 加NaOH溶液后过滤
Fe2O3 Al2O3 加NaOH溶液后过滤
典型例题
【例题1】 选择合适的试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。若甲、乙组溶液中的阴离子均为 ,下列试剂及加入试剂的顺序能达到实验目的的是( )。
答案:B
解析:甲组,在Fe3+存在的条件下,检验Fe2+时要排除Fe3+的干扰。所选试剂具备下列条件:一是能与Fe2+发生有明显现象的反应;二是与Fe3+不反应。酸性KMnO4溶液符合条件:5 Fe2++ +8H+══5Fe3++Mn2++4H2O,现象为紫色变浅(或褪去)。乙组,在Fe2+存在的条件下,用KSCN溶液检验Fe3+,Fe2+无干扰。
素养提升 (1)用KSCN溶液与氯水验证Fe2+的存在时,KSCN溶液与氯水的滴加顺序不能颠倒,也不能用酸性高锰酸钾溶液代替氯水。
(2)Fe2+和Fe3+共存时,检验Fe2+的方法:①利用Fe2+的还原性,一般可用酸性KMnO4溶液,若紫色褪去,说明含有Fe2+。②若溶液中含有还原性较强的离子,如Cl-,则不能用酸性KMnO4溶液,可用K3[Fe(CN)6]溶液。加入K3[Fe(CN)6]溶液产生蓝色沉淀,说明含有Fe2+。
【变式训练1】 下列离子的检验方法合理的是( )。
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色,说明不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变血红色,说明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+
答案:C
解析:A项,Fe2+遇KSCN溶液无明显现象,不能确定Fe2+是否存在;B项,Fe3+会干扰Fe2+,若原溶液中含有Fe3+不含Fe2+也会产生同样的现象;D项,Mg(OH)2为白色沉淀,会被红褐色沉淀掩盖,不确定是否存在Mg2+。
探究任务2 Fe(OH)2的制备实验探究
问题引领
某课外活动小组设计了如下Fe(OH)2的制备方案:
方案Ⅰ——直接制取法(除氧)
(1)将右边注射器中的NaOH溶液推入左边注射器,可观察到什么现象
(2)若拔去连接管,向有白色沉淀的注射器里通入空气,振荡,又观察到什么现象
提示:(1)有白色絮状沉淀生成。
(2)白色沉淀迅速转变为灰绿色,最后变为红褐色。
方案Ⅱ——氢气保护法
按上图连接好装置后,如何进行实验操作
提示:实验时,先打开止水夹K,用产生的H2排出装置中的空气;然后关闭K,使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中,则可较长时间观察到生成的Fe(OH)2白色沉淀。
归纳提升
1.Fe(OH)2的制备。
(1)试剂:FeSO4与NaOH溶液。
(2)原理:Fe2++2OH-══Fe(OH)2↓。
(3)实验注意事项:Fe(OH)2具有较强的还原性,在空气中易被O2氧化,故制备Fe(OH)2时注意避免与O2的接触。
制备Fe(OH)2的措施。
①Fe2+必须是新制的,并放入Fe粉,以防Fe2+被氧化成Fe3+。
②除去溶液中溶解的O2,其方法是加热煮沸NaOH溶液。
③长胶头滴管末端插入试管内的液面以下。
④在FeSO4溶液液面上加植物油或苯进行液封。
⑤在容器内充满H2等气体,保证无O2环境。如下图。
2.Fe(OH)2、Fe(OH)3的比较。
典型例题
【例题2】 下列三个实验中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )。
A.①② B.①③
C.②③ D.①②③
答案:B
解析:因为Fe(OH)2在空气中易被氧化成Fe(OH)3,故要长时间观察Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的空气或氧气。装置①是先用H2将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;③中液面上的苯阻止了空气进入;②由于能接触到空气中的O2,不能较长时间观察白色沉淀,故选B。
【变式训练2】 下列有关氢氧化亚铁及其制备方法的叙述中,不正确的是( )。
A.可利用如图所示装置,制备氢氧化亚铁
B.氢氧化亚铁为灰绿色絮状沉淀
C.氢氧化亚铁易被氧气氧化
D.制备实验中,氢氧化钠溶液应预先煮沸
答案:B
解析:氢氧化亚铁易被氧气氧化,把胶头滴管伸入硫酸亚铁溶液中,滴加氢氧化钠溶液,可以防止氢氧化亚铁被氧化,所以可利用图示的装置制备氢氧化亚铁,A项正确;氢氧化亚铁为白色絮状沉淀,B项错误;氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁,C项正确;加热煮沸可以除去氢氧化钠溶液中的氧气,所以制备氢氧化亚铁时,氢氧化钠溶液应预先煮沸,D项正确。
课 堂 小 结
