第二单元 探究铁及其化合物的转化
第一课时 反应的合理选择
学习目标 1.能依据铁及其化合物的性质提出不同物质间转化的思路。2.掌握Fe3+、Fe2+相互转化及条件。3.知道Fe2+、Fe3+的检验方法。
一、FeCl3的制备路径和Fe3+的检验
1.铁元素的化合价和转化
铁元素常见价态有 、 价,在相同价态化合物之间进行转化,通过 反应即可实现。在不同价态元素化合物之间进行转化,则需通过 反应才能实现。
2.以铁屑为原料制备FeCl3的实验方案
反应途径 有关化学方程式
Fe→FeCl3
Fe→FeCl2 →FeCl3
Fe→Fe2O3 →FeCl3
实际制备物质时,必须根据反应原料、反应条件、反应步骤、产物要求、反应装置、环境保护、生产成本等因素进行综合判断,选择合适、可控的反应路径。
3.Fe3+的检验
(1)沉淀法:加入NaOH溶液,观察是否产生红褐色沉淀;反应的离子方程式为
。
缺点:需要加入的碱量较多,现象易受到干扰,反应的灵敏度和精确性都不高。
(2)显色法:加入KSCN溶液,观察溶液是否呈血红色;反应的离子方程式为
。
优点:灵敏度高。
1.证明某溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是 ( )
A.只需滴加KSCN溶液
B.先滴加 KSCN溶液,不显红色,再滴加氯水后显红色
C.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显红色
D.滴加氢氧化钠溶液,立即产生红褐色沉淀
2.某同学设计的制备氯化铁溶液的方案中,分别采用下列物品,其中能实现的是 ( )
A.氢氧化铁和硫酸 B.铁和盐酸
C.氧化亚铁和盐酸 D.氧化铁和盐酸
3.(2023·广州六中高一期末)下列离子的检验方法中合理的是 ( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+
B.用酸性KMnO4溶液检验FeSO4溶液中是否含有Fe2(SO4)3
C.向某溶液中加入NaOH溶液,直接得到红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得到白色沉淀,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+
【题后归纳】
1.Fe2+、Fe3+的检验方法
(1)直接观察颜色
(2)利用显色反应
(3)利用Fe2+的还原性
(4)利用Fe3+的氧化性
2.检验溶液含有Fe2+、不含Fe3+的步骤
待测液不变色血红色
3.Fe2+和Fe3+的混合溶液中检验Fe2+的方法
通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,溶液紫红色褪去说明含有Fe2+(注意:Cl-等还原性的离子对Fe2+的检验有干扰)。
二、Fe2+、Fe3+相互转化的合理选择
1.Fe2+、Fe3+相互转化的实验探究
实验操作 实验现象 实验结论
实验1 A试管中混合液变成血红色,B试管中混合液无明显现象 Fe3+可以与SCN-反应,使溶液变成血红色,而Fe2+不能
实验2 铁粉部分溶解,最后溶液血红色消失 2FeCl3+Fe3FeCl2,Fe3+在较强的还原剂的作用下会被还原为Fe2+
实验3 溶液变成血红色 2FeCl2+Cl22FeCl3,Fe2+在较强的氧化剂的作用下会被氧化为Fe3+
2.Fe3+和Fe2+的转化
(1)Fe2+容易被氧化剂氧化为Fe3+,如与H2O2反应的离子方程式为
。
(2)Fe3+能够被还原剂还原为Fe2+,如Fe3+被Fe、Cu还原为Fe2+。
3.转化应用实例
(1)在配制含Fe2+的溶液时,向溶液中加入少量 ,目的是使被氧气氧化形成的Fe3+还原为Fe2+,该反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+。
(2)为除去废水中的Fe2+,常先将废水中的Fe2+ 为Fe3+,再 使Fe3+转化为 色的 沉淀析出。
4.Fe3+与Cu反应的实验探究
实验 操作 用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液,在铜片上画一个“+”,放置片刻后,用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中
实验 现象 铜片上会出现“+”形凹槽
原因 Cu与FeCl3溶液发生反应:Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2,FeCl3溶液腐蚀了铜片
5.“铁三角”中的转化关系
(1)Fe只具有还原性。可被弱氧化剂(H+、S等)和Fe3+氧化成Fe2+,被强氧化剂(Cl2等)氧化成Fe3+。举例:Fe+2H+Fe2++H2↑;2Fe+3Cl22FeCl3。
(2)Fe2+既有氧化性又有还原性。可被强氧化剂[Cl2、KMnO4(H+)、空气中的O2、H2O2等]氧化为Fe3+;可被还原剂(CO、C等)还原为Fe。举例:
2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O;
FeO+COFe+CO2。
(3)Fe3+具有氧化性,可被弱还原剂(Cu等)和Fe还原为Fe2+,被强还原剂(Al、Zn、CO等)还原为Fe。举例:2Fe3++Fe3Fe2+,2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+;Fe2O3+3CO2Fe+3CO2。
1.要除去FeCl2溶液中少量的FeCl3,可行的方法是 ( )
A.滴入KSCN溶液 B.通入氯气
C.加入适量铜粉并过滤 D.加入适量铁粉并过滤
2.为了除去CuSO4溶液中的Fe2+,通常先加入氧化剂使Fe2+转化为Fe3+,下列物质中最合适的是 ( )
A.KMnO4溶液 B.H2O2溶液
C.氯水 D.HNO3溶液
3.(2024·广东四会、广信中学高一联考)在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁屑,反应结束后滤出固体物质,滤液中的阳离子可能是 ( )
①只有Fe2+;②Fe2+和Fe3+;③Fe2+和Cu2+;④Cu2+和Fe3+
A.②③ B.②④
C.①④ D.①③
【题后归纳】 涉及铁元素的物质的净化
主要物质 杂质 除杂方法
Fe2+ Fe3+ 加过量Fe粉后过滤
FeCl3 FeCl2 加适量氯水或H2O2溶液
Fe2+ Cu2+ 加过量Fe粉后过滤
Fe Al 加过量强碱溶液后过滤
1.(2024·大连高一检测)下列叙述正确的是 ( )
A.向某溶液中加入KSCN后无明显现象,证明溶液中不含Fe3+
B.FeCl2无法直接通过化合反应得到
C.向某溶液中通入Cl2,再加入KSCN溶液,溶液变红,说明原溶液中含有Fe2+
D.因为在金属活动性顺序中,Cu排在Fe后面,故把铜粉加入FeCl3溶液中不发生反应
2.下列氯化物既可由金属和氯气直接反应制得,也可由金属和盐酸反应制得的是 ( )
A.CuCl2 B.FeCl3
C.FeCl2 D.AlCl3
3.(2024·辽宁沈阳120中学高一质量监测)氯化铁溶液中加入少量Fe粉,溶液颜色变浅,要证明该过程发生了氧化还原反应,加入下列试剂一定可行的是 ( )
A.酸性高锰酸钾溶液
B.NaOH溶液
C.铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])溶液
D.先加入KSCN溶液,再加入H2O2溶液
4.选择合适试剂完成甲、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+
下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( )
选项 试剂
甲组 乙组
A 新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液
B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
C KOH溶液 溴水
D 溴水 酸性KMnO4溶液
5.某化学兴趣小组利用下列试剂:铁粉、锌粉、0.1 mol·L-1 FeCl3溶液、0.1 mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水,探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性,并利用实验结论解决一些问题。
(1)用所给试剂写出体现Fe2+具有还原性的反应的化学方程式: 。
(2)设计实验方案,完成下列表格。
探究内容 实验方案 实验现象
探究Fe3+具有氧化性 取少量0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,往溶液中加入足量铁粉,再加入少量KSCN溶液 加入铁粉后,溶液颜色变为 ;加入KSCN溶液后,溶液
(3)该兴趣小组为说明“Fe2+具有氧化性”,提出了向FeCl2溶液中加入锌粉,观察实验现象的方案,该反应的离子方程式为
。
(4)某反应中反应物与生成物有Fe3+、Mn2+、H+、Mn、H2O和一种未知离子X,已知Mn在反应中得到电子,则X离子是 。
第一课时 反应的合理选择
一、
1.+2 +3 非氧化还原 氧化还原 2.2Fe+3Cl22FeCl3 Fe+2HClFeCl2+H2↑、Cl2+2FeCl22FeCl3 4Fe+3O22Fe2O3、Fe2O3+6HCl2FeCl3+3H2O 3.(1)Fe3++3OH-Fe(OH)3↓ (2)Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
对点训练
1.B [只滴加KSCN溶液,根据溶液是否显血红色,能检验出溶液中是否含有Fe3+,无法验证Fe2+的存在,故A错误;KSCN与Fe3+作用使溶液显血红色,与Fe2+作用无此现象,先滴加KSCN溶液,不显血红色,说明原溶液不含有Fe3+,再滴加氯水后显血红色,说明滴加氯水后溶液中有Fe3+,证明原溶液含有Fe2+,故B正确;先滴加氯水,可将Fe2+氧化成Fe3+,即使原溶液不含Fe3+,滴加KSCN溶液后也显血红色,无法证明原溶液是否含有Fe3+,故C错误;滴加NaOH溶液,产生红褐色沉淀,只能证明存在Fe3+,故D错误。]
2.D [A项,氢氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水,错误;B项,铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,错误;C项,氧化亚铁和盐酸反应生成氯化亚铁和水,错误。]
3.C [向某溶液中滴入KSCN溶液不变红色,加氯水仍不变色,说明不含Fe2+,直接加KSCN溶液呈红色,说明含Fe3+,不能确定是否存在Fe2+,故A错误;向某溶液中加入酸性KMnO4溶液,溶液褪色,说明原溶液可能含FeSO4,不能检验FeSO4溶液中是否含有Fe2(SO4)3,故B错误;向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中一定含有Fe3+,故C正确;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,白色氢氧化亚铁被氧化为红褐色氢氧化铁,说明该溶液中含有Fe2+,可能含有Mg2+,故D正确。]
二、
2.(1)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O 3.(1)铁粉 (2)氧化 调节溶液的pH 红褐 Fe(OH)3
对点训练
1.D [KSCN溶液只能检验Fe3+的存在,A错误;通入氯气将FeCl2氧化为FeCl3,B错误;加入铜粉发生Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+,引入新杂质Cu2+,C错误;加入铁粉发生Fe+2Fe3+3Fe2+,过滤除去剩余铁粉,得到纯净FeCl2溶液,D正确。]
2.B [A、C、D项均可以使Fe2+转化为Fe3+,但会引入新的杂质离子,错误;B项,H2O2溶液具有氧化性,能使Fe2+转化为Fe3+,还原产物为H2O,不会引入新杂质,正确。]
3.D [由于Fe3+能氧化Fe、Cu,充分反应后滤去固体物质,固体为Cu或Fe、Cu,所以滤液中一定无Fe3+,可排除②④,固体物质存在两种可能:当固体为铁、铜时,溶液中的Fe3+、Cu2+全部参加反应生成Fe2+和Cu,反应的反应方程式为2FeCl3+Fe3FeCl2、CuCl2+FeCu+FeCl2,所以溶液中一定没有Fe3+、Cu2+,一定含有Fe2+,故①正确;当固体为铜时,溶液中一定没有Fe3+,Cu2+恰好全部参加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+;滤液中一定含有Fe2+,故③正确。]
课堂达标训练
1.A [FeCl2可由化合反应Fe+2FeCl33FeCl2得到;判断溶液中含有Fe2+的正确方法是先加入KSCN溶液,溶液不变色(无Fe3+),再通入Cl2后变为红色,从而证明有Fe2+;Fe3+具有氧化性,可与Cu发生反应:Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+。]
2.D [金属铜与盐酸不反应,金属Fe与氯气反应生成FeCl3,与盐酸反应生成FeCl2,故答案为D。]
3.C [氯化铁溶液中加入少量Fe粉,发生反应:2FeCl3+Fe3FeCl2,要证明该过程发生了氧化还原反应,则要证明Fe2+的存在。酸性高锰酸钾溶液能将Fe2+氧化为Fe3+,但也能氧化氯离子,不能检验亚铁离子,故A不可行;NaOH溶液既能与Fe2+反应,也能与Fe3+反应,由于Fe(OH)2、Fe(OH)3的混合物与Fe(OH)3的颜色差异不明显,所以难以确定Fe(OH)2的存在,故B不可行;铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])溶液用于检验Fe2+的存在,故C可行;氯化铁溶液中加入少量Fe粉,有剩余的Fe3+,先加入KSCN溶液,溶液会变红色,再加入双氧水溶液,溶液仍然为红色,不能证明Fe2+的存在,故D不可行。]
4.B [甲组,在Fe3+存在的条件下检验Fe2+,要排除Fe3+干扰。所选试剂应具备下列条件: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,实验现象是紫红色变浅(或褪去)。乙组,在Fe2+存在的条件下,用KSCN溶液检验Fe3+,Fe2+无干扰。]
5.(1)2FeCl2+Cl22FeCl3 (2)浅绿色 不变色
(3)Fe2++ZnZn2++Fe (4)Fe2+
解析 (1)在反应中Fe2+作还原剂,体现其还原性,因此应选择氧化剂,所以选用氯水,反应为2FeCl2+Cl22FeCl3。(2)向FeCl3溶液中加入铁粉,发生的反应为2Fe3++Fe3Fe2+,所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2溶液中滴加硫氰化钾溶液,溶液不变血红色。(3)向FeCl2溶液中加入锌粉,离子方程式为Zn+Fe2+Fe+Zn2+。(4)已知Mn得电子,故Mn是氧化剂,Mn2+为还原产物,则题目提供的Fe3+是氧化产物,故还原剂为Fe2+,即X为Fe2+。(共91张PPT)
第二单元
探究铁及其化合物的转化
专题 金属与人类文明
第一课时 反应的合理选择
9
1.能依据铁及其化合物的性质提出不同物质间转化的思路。2.掌握Fe3+、Fe2+相互转化及条件。3.知道Fe2+、Fe3+的检验方法。
学习目标
一、FeCl3的制备路径和Fe3+的检验
二、Fe2+、Fe3+相互转化的合理选择
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
一、FeCl3的制备路径和Fe3+的检验
对点训练
1.铁元素的化合价和转化
铁元素常见价态有 、 价,在相同价态化合物之间进行转化,通过 反应即可实现。在不同价态元素化合物之间进行转化,则需通过 反应才能实现。
+2
+3
非氧化还原
氧化还原
2.以铁屑为原料制备FeCl3的实验方案
反应途径 有关化学方程式
Fe→FeCl3
Fe→FeCl2→FeCl3
Fe→Fe2O3→FeCl3
实际制备物质时,必须根据反应原料、反应条件、反应步骤、产物要求、反应装置、环境保护、生产成本等因素进行综合判断,选择合适、可控的反应路径。
Fe+2HCl===FeCl2+H2↑、Cl2+2FeCl2===2FeCl3
3.Fe3+的检验
(1)沉淀法:加入NaOH溶液,观察是否产生红褐色沉淀;反应的离子方程式为
。
缺点:需要加入的碱量较多,现象易受到干扰,反应的灵敏度和精确性都不高。
(2)显色法:加入KSCN溶液,观察溶液是否呈血红色;反应的离子方程式为
。
优点:灵敏度高。
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
1.证明某溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是( )
A.只需滴加KSCN溶液
B.先滴加 KSCN溶液,不显红色,再滴加氯水后显红色
C.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显红色
D.滴加氢氧化钠溶液,立即产生红褐色沉淀
B
解析 只滴加KSCN溶液,根据溶液是否显血红色,能检验出溶液中是否含有Fe3+,无法验证Fe2+的存在,故A错误;KSCN与Fe3+作用使溶液显血红色,与Fe2+作用无此现象,先滴加KSCN溶液,不显血红色,说明原溶液不含有Fe3+,再滴加氯水后显血红色,说明滴加氯水后溶液中有Fe3+,证明原溶液含有Fe2+,故B正确;先滴加氯水,可将Fe2+氧化成Fe3+,即使原溶液不含Fe3+,滴加KSCN溶液后也显血红色,无法证明原溶液是否含有Fe3+,故C错误;滴加NaOH溶液,产生红褐色沉淀,只能证明存在Fe3+,故D错误。
2.某同学设计的制备氯化铁溶液的方案中,分别采用下列物品,其中能实现的是( )
A.氢氧化铁和硫酸 B.铁和盐酸
C.氧化亚铁和盐酸 D.氧化铁和盐酸
解析 A项,氢氧化铁和硫酸反应生成硫酸铁和水,错误;B项,铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,错误;C项,氧化亚铁和盐酸反应生成氯化亚铁和水,错误。
D
3.(2023·广州六中高一期末)下列离子的检验方法中合理的是( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+
B.用酸性KMnO4溶液检验FeSO4溶液中是否含有Fe2(SO4)3
C.向某溶液中加入NaOH溶液,直接得到红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得到白色沉淀,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+
C
解析 向某溶液中滴入KSCN溶液不变红色,加氯水仍不变色,说明不含Fe2+,直接加KSCN溶液呈红色,说明含Fe3+,不能确定是否存在Fe2+,故A错误;向某溶液中加入酸性KMnO4溶液,溶液褪色,说明原溶液可能含FeSO4,不能检验FeSO4溶液中是否含有Fe2(SO4)3,故B错误;向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中一定含有Fe3+,故C正确;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,白色氢氧化亚铁被氧化为红褐色氢氧化铁,说明该溶液中含有Fe2+,可能含有Mg2+,故D正确。
【题后归纳】
1.Fe2+、Fe3+的检验方法
(1)直接观察颜色
(2)利用显色反应
二、Fe2+、Fe3+相互转化的合理选择
对点训练
1.Fe2+、Fe3+相互转化的实验探究
实验操作 实验现象 实验结论
实验1 A试管中混合液变成血红色,B试管中混合液无明显现象 Fe3+可以与SCN-反应,使溶液变成血红色,而Fe2+不能
实验操作 实验现象 实验结论
实验2 铁粉部分溶解,最后溶液血红色消失 2FeCl3+Fe===3FeCl2,Fe3+在较强的还原剂的作用下会被还原为Fe2+
实验3 溶液变成 血红色 2FeCl2+Cl2===2FeCl3,Fe2+在较强的氧化剂的作用下会被氧化为Fe3+
2.Fe3+和Fe2+的转化
(1)Fe2+容易被氧化剂氧化为Fe3+,如与H2O2反应的离子方程式为
。
(2)Fe3+能够被还原剂还原为Fe2+,如Fe3+被Fe、Cu还原为Fe2+。
3.转化应用实例
(1)在配制含Fe2+的溶液时,向溶液中加入少量 ,目的是使被氧气氧化形成的Fe3+还原为Fe2+,该反应的离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+。
(2)为除去废水中的Fe2+,常先将废水中的Fe2+ 为Fe3+,再
使Fe3+转化为 色的 沉淀析出。
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
铁粉
氧化
调节溶液的pH
红褐
Fe(OH)3
4.Fe3+与Cu反应的实验探究
实验操作 用毛笔蘸取少量30%的FeCl3溶液,在铜片上画一个“+”,放置片刻后,用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中
实验现象 铜片上会出现“+”形凹槽
原因 Cu与FeCl3溶液发生反应:Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2,FeCl3溶液腐蚀了铜片
5.“铁三角”中的转化关系
1.要除去FeCl2溶液中少量的FeCl3,可行的方法是( )
A.滴入KSCN溶液 B.通入氯气
C.加入适量铜粉并过滤 D.加入适量铁粉并过滤
解析 KSCN溶液只能检验Fe3+的存在,A错误;通入氯气将FeCl2氧化为FeCl3,B错误;加入铜粉发生Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+,引入新杂质Cu2+,C错误;加入铁粉发生Fe+2Fe3+===3Fe2+,过滤除去剩余铁粉,得到纯净FeCl2溶液,D正确。
D
2.为了除去CuSO4溶液中的Fe2+,通常先加入氧化剂使Fe2+转化为Fe3+,下列物质中最合适的是( )
A.KMnO4溶液 B.H2O2溶液
C.氯水 D.HNO3溶液
解析 A、C、D项均可以使Fe2+转化为Fe3+,但会引入新的杂质离子,错误;B项,H2O2溶液具有氧化性,能使Fe2+转化为Fe3+,还原产物为H2O,不会引入新杂质,正确。
B
3.(2024·广东四会、广信中学高一联考)在FeCl3和CuCl2的混合溶液中加入铁屑,反应结束后滤出固体物质,滤液中的阳离子可能是( )
①只有Fe2+;②Fe2+和Fe3+;③Fe2+和Cu2+;④Cu2+和Fe3+
A.②③ B.②④ C.①④ D.①③
D
解析 由于Fe3+能氧化Fe、Cu,充分反应后滤去固体物质,固体为Cu或Fe、Cu,所以滤液中一定无Fe3+,可排除②④,固体物质存在两种可能:当固体为铁、铜时,溶液中的Fe3+、Cu2+全部参加反应生成Fe2+和Cu,反应的反应方程式为2FeCl3+Fe===3FeCl2、CuCl2+Fe===Cu+FeCl2,所以溶液中一定没有Fe3+、Cu2+,一定含有Fe2+,故①正确;当固体为铜时,溶液中一定没有Fe3+,Cu2+恰好全部参加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+;滤液中一定含有Fe2+,故③正确。
【题后归纳】 涉及铁元素的物质的净化
主要物质 杂质 除杂方法
Fe2+ Fe3+ 加过量Fe粉后过滤
FeCl3 FeCl2 加适量氯水或H2O2溶液
Fe2+ Cu2+ 加过量Fe粉后过滤
Fe Al 加过量强碱溶液后过滤
课堂达标训练
1.(2024·大连高一检测)下列叙述正确的是( )
A.向某溶液中加入KSCN后无明显现象,证明溶液中不含Fe3+
B.FeCl2无法直接通过化合反应得到
C.向某溶液中通入Cl2,再加入KSCN溶液,溶液变红,说明原溶液中含有Fe2+
D.因为在金属活动性顺序中,Cu排在Fe后面,故把铜粉加入FeCl3溶液中不发生反应
解析 FeCl2可由化合反应Fe+2FeCl3===3FeCl2得到;判断溶液中含有Fe2+的正确方法是先加入KSCN溶液,溶液不变色(无Fe3+),再通入Cl2后变为红色,从而证明有Fe2+;Fe3+具有氧化性,可与Cu发生反应:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+。
A
2.下列氯化物既可由金属和氯气直接反应制得,也可由金属和盐酸反应制得的是( )
A.CuCl2 B.FeCl3 C.FeCl2 D.AlCl3
解析 金属铜与盐酸不反应,金属Fe与氯气反应生成FeCl3,与盐酸反应生成FeCl2,故答案为D。
D
3.(2024·辽宁沈阳120中学高一质量监测)氯化铁溶液中加入少量Fe粉,溶液颜色变浅,要证明该过程发生了氧化还原反应,加入下列试剂一定可行的是( )
A.酸性高锰酸钾溶液
B.NaOH溶液
C.铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])溶液
D.先加入KSCN溶液,再加入H2O2溶液
C
解析 氯化铁溶液中加入少量Fe粉,发生反应:2FeCl3+Fe===3FeCl2,要证明该过程发生了氧化还原反应,则要证明Fe2+的存在。酸性高锰酸钾溶液能将Fe2+氧化为Fe3+,但也能氧化氯离子,不能检验亚铁离子,故A不可行;NaOH溶液既能与Fe2+反应,也能与Fe3+反应,由于Fe(OH)2、Fe(OH)3的混合物与Fe(OH)3的颜色差异不明显,所以难以确定Fe(OH)2的存在,故B不可行;铁氰化钾(K3[Fe(CN)6])溶液用于检验Fe2+的存在,故C可行;氯化铁溶液中加入少量Fe粉,有剩余的Fe3+,先加入KSCN溶液,溶液会变红色,再加入双氧水溶液,溶液仍然为红色,不能证明Fe2+的存在,故D不可行。
4.选择合适试剂完成甲、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+
下列试剂及加入试剂顺序能达到实验目的的是( )
B
选项 试剂
甲组 乙组
A 新制氯水、KSCN溶液 NaOH溶液
B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
C KOH溶液 溴水
D 溴水 酸性KMnO4溶液
解析 甲组,在Fe3+存在的条件下检验Fe2+,要排除Fe3+干扰。所选试剂应具备下列条件: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,实验现象是紫红色变浅(或褪去)。乙组,在Fe2+存在的条件下,用KSCN溶液检验Fe3+,Fe2+无干扰。
5.某化学兴趣小组利用下列试剂:铁粉、锌粉、0.1 mol·L-1 FeCl3溶液、0.1 mol·L-1 FeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水,探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性,并利用实验结论解决一些问题。
(1)用所给试剂写出体现Fe2+具有还原性的反应的化学方程式:
。
(2)设计实验方案,完成下列表格。
探究内容 实验方案 实验现象
探究Fe3+具有氧化性 取少量0.1 mol·L-1 FeCl3溶液,往溶液中加入足量铁粉,再加入少量KSCN溶液 加入铁粉后,溶液颜色变为 ;
加入KSCN溶液后,溶液
2FeCl2+Cl2===2FeCl3
浅绿色
不变色
解析 (1)在反应中Fe2+作还原剂,体现其还原性,因此应选择氧化剂,所以选用氯水,反应为2FeCl2+Cl2===2FeCl3。(2)向FeCl3溶液中加入铁粉,发生的反应为2Fe3++Fe===3Fe2+,所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2溶液中滴加硫氰化钾溶液,溶液不变血红色。
(3)该兴趣小组为说明“Fe2+具有氧化性”,提出了向FeCl2溶液中加入锌粉,观察实验现象的方案,该反应的离子方程式为 。
(4)某反应中反应物与生成物有Fe3+、Mn2+、H+、Mn、H2O和一种未知离子X,已知Mn在反应中得到电子,则X离子是 。
解析 (3)向FeCl2溶液中加入锌粉,离子方程式为Zn+Fe2+===Fe+Zn2+。(4)已知Mn得电子,故Mn是氧化剂,Mn2+为还原产物,则题目提供的Fe3+是氧化产物,故还原剂为Fe2+,即X为Fe2+。
Fe2++Zn===Zn2++Fe
Fe2+
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有一个选项符合题目要求
1.下列物质反应后,最终可以不含+3价铁的是( )
①过量Fe与Cl2反应 ②Fe与过量稀硫酸反应 ③FeI2溶液中通入一定量的Cl2
④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
A.①②④ B.②③ C.②③④ D.全部
C
解析 Fe与Cl2反应,Cl2是强氧化剂,无论Cl2是否充足,均生成FeCl3,故①一定含+3价铁。Fe与过量稀硫酸发生置换反应,氢离子的氧化性弱,只能把铁氧化为亚铁离子,故②一定不含+3价铁。因为还原性:I->Fe2+>Cl-,当FeI2溶液中通入少量Cl2时,发生反应:2I-+Cl2===2Cl-+I2;当FeI2溶液中通入过量Cl2时,发生反应:2Fe2++4I-+3Cl2===2Fe3++2I2+6Cl-,故③可以不含+3价铁。Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中,Fe2O3与盐酸反应生成氯化铁,如果铁足量,可发生反应:Fe+2FeCl3===3FeCl2,故④可以不含+3价铁。所以最终可以不含+3价铁的是②③④。故选C。
2.下列叙述中不正确的是( )
A.向FeCl2溶液中加入过量锌片,溶液逐渐由浅绿色变为无色,锌片质量增大
B.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液变为棕黄色
C.向FeCl2溶液中滴加过量酸化的H2O2溶液,溶液变为棕黄色,产生无色气泡
D.在FeCl3溶液中加入少量铜粉,溶液由棕黄色变为蓝色
A
3.下列试剂不能使Fe2+转化为Fe3+的是( )
①氯水 ②NaCl溶液 ③酸性KMnO4溶液 ④H2O2溶液 ⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
A.①②③ B.①③④ C.②④⑤ D.②⑤⑥
解析 Fe2+具有还原性,要把Fe2+转化为Fe3+需要加入强氧化剂,题中氯水、酸性KMnO4溶液、H2O2溶液,具有强氧化性,可以使Fe2+转化为Fe3+,而NaCl溶液、盐酸、NaNO3溶液不具强氧化性,不能使Fe2+转化为Fe3+,故选②⑤⑥,选D。
D
4.(2023·石家庄精英中学高一测试)铁是人体必需的微量元素。食用富含铁元素的食品,可以补充人体所需的铁元素。菠菜中铁元素的检验包含以下步骤:剪碎→研磨→溶解→过滤→氧化→检验,下列表述不正确的是( )
A.将菠菜剪碎后,可以在坩埚中进行研磨
B.过滤所需用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒
C.硝酸具有强氧化性,氧化时可选用稀硝酸或双氧水
D.菠菜中的铁元素主要以+2价的形式存在
A
解析 坩埚不可用于研磨,一般用于灼烧固体等,A错误;过滤所需用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒,B正确;硝酸具有强氧化性,双氧水也有强氧化性,氧化时可选用稀硝酸或双氧水,C正确;由题意中的氧化一步可知,菠菜中的铁元素主要以+2价的形式存在,D正确。
5.(2024·福建福州外国语学校高一期中)下列途径,不能得到氯化铁的是( )
A.金属单质与非金属单质反应 B.碱性氧化物与酸反应
C.酸与碱发生中和反应 D.金属与酸反应
解析 金属单质与非金属单质反应:铁丝在氯气中燃烧生成氯化铁,故A不选;碱性氧化物与酸反应:三氧化二铁与盐酸反应生成氯化铁和水,故B不选;酸与碱发生中和反应:氢氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水,故C不选;金属与酸反应:铁与盐酸反生成氯化亚铁和氢气,不能得到氯化铁,故D选。
D
6.下列除杂试剂和分离方法都正确的是( )
C
选项 物质(括号内为杂质) 除杂试剂 分离方法
A Fe(Cu) 盐酸 过滤
B CO2(HCl) NaOH溶液 洗气
C FeCl2溶液(FeCl3) 铁粉 过滤
D Fe2O3(Al2O3) 盐酸 过滤
解析 铁与盐酸反应,铜与盐酸不反应,让铁与铜的混合物与盐酸反应,会将铁反应,铜会剩余,不能除去,A项错误;二氧化碳属于酸性氧化物,能与氢氧化钠溶液反应,因此,不能用氢氧化钠溶液作除杂试剂,应该使用饱和碳酸氢钠溶液,B项错误;FeCl2溶液中混有FeCl3,加入铁粉,氯化铁与铁反应生成氯化亚铁,C项正确;Fe2O3和Al2O3的混合物加入盐酸,氧化铁和氧化铝都与盐酸反应生成盐和水,不能除杂,D项错误。
7.已知下述四个实验均能发生化学反应:
下列判断不正确的是( )
A.实验①中铁钉只做还原剂
B.实验②中Fe2+只显还原性
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溶液无血红色物质生成
C
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新制氯水 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,再滴入新制氯水,变血红色
解析 ①中发生反应Fe+Cu2+===Fe2++Cu,其中铁做还原剂,A正确;②中发生反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,其中Fe2+做还原剂,表现还原性,B正确;③中发生反应为Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+,不属于置换反应,C不正确;氧化性:由①知Cu2+>Fe2+,由③知Fe3+>Cu2+,即Fe3+>Cu2+>Fe2+,由④可知Fe2+遇KSCN溶液不生成血红色物质,D正确。
8.已知Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+。向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉,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溶液一定不变红色 B.溶液中一定含Fe2+
C.剩余固体中一定含Cu D.溶液中一定含Cu2+
解析 向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后仍有固体存在,则固体中一定含有Cu,可能含有Fe,溶液中一定不含有Fe3+,可能含有Cu2+。由分析知,溶液中一定不含有Fe3+,则加入KSCN溶液一定不变红色,A正确;溶液中一定不含有Fe3+,则溶液中一定含有铁元素,所以溶液中一定含Fe2+,B正确;若固体为Fe,则溶液中一定含有Cu2+,而Fe与Cu2+不共存,所以剩余固体中一定含Cu,C正确;若剩余固体中含有Fe,则溶液中一定不含Cu2+,D不正确。
D
9.常温下,在FeSO4溶液中滴加少量稀硝酸,溶液变为浅黄色。下列有关推断错误的是( )
A.在上述浅黄色溶液中滴加少量KSCN溶液,溶液为血红色
B.K+、Fe3+、S能大量共存
C.在溶液中滴加稀硝酸反应的离子方程式:Fe2++2H++N===Fe3++H2O+NO2↑
D.在上述浅黄色溶液中滴加少量KMnO4溶液,紫色褪去
C
解析 A.向FeSO4溶液中滴加少量稀硝酸,溶液变为浅黄色,说明溶液中的部分亚铁离子被硝酸氧化生成了铁离子,再滴加少量KSCN溶液,溶液变血红色,故A正确;B.K+、Fe3+、S之间不发生反应,能大量共存,故B正确;C.FeSO4溶液中滴加稀硝酸,亚铁离子被氧化成铁离子,反应的离子方程式为3Fe2++4H++ N===3Fe3++NO↑+2H2O,故C错误;D.上述浅黄色溶液中还含有没有被硝酸氧化的亚铁离子,亚铁离子具有还原性,能够将高锰酸钾溶液还原,因此滴加少量KMnO4溶液,紫色褪去,故D正确。
10.以物质类别和元素化合价为坐标的图像称为价-类二维图,如图是铁元素的价-类二维图,其中f和g都是硫酸盐,下列说法错误的是( )
A.a与g的溶液反应生成f
B.b和c可分别与水发生反应生成e和d
C.e在潮湿的空气中能转变为d
D.h的某种盐有强氧化性,用于水体的杀
菌消毒
B
解析 a为Fe,g为Fe2(SO4)3,f为FeSO4,a与g可发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+,故A正确;b为FeO,c为Fe2O3,FeO和Fe2O3均不溶于水,均不能直接与水反应生成相应的碱Fe(OH)2和Fe(OH)3,故B错误;e为Fe(OH)2,d为Fe(OH)3,Fe(OH)2在潮湿的空气中容易转变为Fe(OH)3,即4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,故C正确;h为高铁酸盐即含Fe,Fe具有强氧化性,能够杀菌消毒,故D正确。
11.某化学小组为验证Fe3+与Fe2+能够相互转化,进行如下实验。
下列分析错误的是( )
A.解释现象ⅰ的反应:2Fe3++Fe===3Fe2+
B.实验②与③可以调换顺序
C.溶液变红涉及反应:Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+
D.氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+
B
实验操作 对应现象
①向FeCl3溶液中加入过量铁粉; ②滴加KSCN溶液; ③再滴加几滴氯水 ⅰ.溶液由棕黄色变为浅绿色;
ⅱ.溶液无明显变化;
ⅲ.溶液变成血红色
解析 向FeCl3溶液中加入过量铁粉,Fe与Fe3+反应生成Fe2+,溶液由棕黄色变为浅绿色,A项正确;先加氯水,Fe2+被氧化为Fe3+,再加KSCN溶液,溶液变成血红色,无法检验Fe2+,B项错误;滴加氯水后,Fe2+被氧化为Fe3+,C项正确;由反应方程式可知,氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+,D项正确。
12.如图是无机物A~M在一定条件下的转化关系(部分产物及反应条件未列出)。其中,I是由地壳中含量最多的金属元素组成的单质,反应⑦为置换反应,D为红棕色固体,K是一种红棕色气体,C是一种强酸。
请填写:
(1)写出下列物质的化学式:A: , E: 。
(2)写出反应④的离子方程式: 。
(3)写出反应⑦的化学方程式: 。
(4)写出反应⑩的化学方程式: 。
(5)写出检验M溶液中阳离子的方法:
。
(6)制备ClO2的新方法是用氯气氧化固体亚氯酸钠(NaClO2),写出该反应的化学方程式: 。
SO2
Fe(OH)3
3Fe2++N+4H+===3Fe3++2H2O+NO↑
3Fe+8HNO3===3Fe(NO3)2+4H2O+2NO↑
取样品,加入KSCN溶液,不变色,
再加新制氯水溶液变血红色,说明存在亚铁离子
Cl2+2NaClO2===2ClO2+2NaCl
13.(2023·北京通州区高一期末)电路板广泛用于计算机、手机等电子产品中。某兴趣小组拟制作带有“化学”标志的电路板并对废液进行回收利用。
Ⅰ.制作电路板
小组同学取一小块覆铜板,用油性笔在铜板上写出“化学”标志,然后浸入FeCl3溶液中,一段时间后,取出覆铜板并用水洗净,获得带有图案的印刷电路板和废液(如下图所示)。
(1)在覆铜板上制作出“化学”图案过程中发生反应的离子方程式为
。
(2)取少量废液于试管中,
(填操作和现象),则废液中含有Fe3+。
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为血红色
解析 腐蚀废液加入过量铁粉,经过反应①和操作a过滤分离,得到溶液③为含亚铁离子的溶液;同时生成的Cu和过量的Fe为滤渣,滤渣中加入稀盐酸经过反应②和操作b分离出Cu,生成的氯化亚铁溶液⑤,与溶液③合并,通入氯气经过反应生成⑦,亚铁离子被氯气氧化生成氯化铁溶液,进一步得到氯化铁晶体。Ⅰ.(1)覆铜板上制作出“化学”图案过程中是因为铁离子氧化金属铜,则发生反应的离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。(2)检验铁离子一般用KSCN溶液,则取少量废液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为血红色,则废液中含有Fe3+。
Ⅱ.回收废液
(3)一种从腐蚀废液回收金属铜并获得氯化铁晶体的工艺流程如下。请根据流程,回答下列问题。(提示:为充分除去杂质,所加试剂均为过量)
ⅰ.腐蚀废液中加入药品①后,发生反应的离子方程式为
。
ⅱ.④所代表的物质是 (用化学式表示)。
ⅲ.操作方法a、b、c中是过滤的是 (填序号)。
ⅳ.若取2 mL溶液⑤加入试管中,然后滴加氢氧化钠溶液,产生白色沉淀,
(补全实验现象),此过程涉及氧化还原反应的化学方程式是 。
ⅴ.试剂⑥是Cl2时,发生反应的化学方程式是 。
2Fe3++Fe===3Fe2+、Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
Cu
ab
迅速变为灰绿色,最后变为红褐色
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
2FeCl2+Cl2===2FeCl3
解析 Ⅱ.(3)ⅰ.腐蚀废液中加入药品铁后,铁离子、铜离子被还原,发生反应的离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+(若溶液中有Fe3+剩余)、Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。ⅱ.根据以上分析可知④所代表的物质是铜,化学式为Cu。ⅲ.根据以上分析可知操作方法a、b、c中是过滤的是ab。ⅳ.若取2 mL氯化亚铁溶液加入试管中,然后滴加氢氧化钠溶液,产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,此过程涉及氧化还原反应的化学方程式是4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。ⅴ.试剂⑥是Cl2时,亚铁离子被氧化,发生反应的化学方程式是2FeCl2+Cl2===2FeCl3。
B级 素养培优练
14.(2024·山东肥城一中高一联考)用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜,所得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是( )
A.若溶液中有Fe2+,则一定有Cu析出
B.若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出
C.若有固体存在,则溶液中一定有Fe2+
D.若无固体剩余,则溶液中一定有Fe3+
C
解析 用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜,发生反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+ CuCl2,所得的溶液中一定含有氯化亚铁、氯化铜,加入铁粉,若有Fe3+剩余,铁粉先与Fe3+发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+,若此反应完成后铁粉无剩余,则不能发生Cu2++Fe===Fe2++Cu,由此可知,溶液中一定有Fe2+,但是不一定有Cu析出,故A错误;若溶液中有Cu2+,可能是加入的铁量不足,铁粉可能置换出一部分铜,剩余一部分Cu2+,故可能有固体析出,故B错误;若有固体存在,固体中一定有铜,可能有铁,溶液中一定有Fe2+,故C正确;无固体剩余,说明铜全部以铜离子形式存在,加入的铁粉完全反应,溶液中一定含有Fe2+,但是不一定含有Fe3+,故D错误。
15.(2024·陕西汉中市校级联考高一月考)从印刷电路板的废液中回收铜单质,并重新获得FeCl3溶液的工艺流程如下:
下列说法不正确的是( )
A.滤液④为混合物
B.③物质可能为稀H2SO4溶液
C.物质⑤可用H2O2代替
D.过滤用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒
B
解析 腐蚀废液中主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2,加入过量铁粉,铁与FeCl3、CuCl2反应得到FeCl2和Cu单质,过滤后得滤液①为FeCl2,滤渣②为Fe、Cu混合物,结合流程可知③为HCl,加过量HCl并过滤得滤液④,合并滤液后通入⑤应为氧化剂将氯化亚铁氧化为FeCl3且不引入杂质。滤液④为氯化亚铁和过量盐酸的混合物,A正确;③物质为盐酸,不可能为稀H2SO4溶液,加稀硫酸会引入硫酸根杂质,B错误;物质⑤为氧化剂将氯化亚铁氧化为FeCl3,例如氯气,氯气也可用绿色氧化剂H2O2代替,C正确;通常,过滤用到的玻璃仪器是漏斗、烧杯和玻璃棒,D正确。
16. K2FeO4具有强氧化性,酸性条件下,其氧化性强于Cl2、KMnO4,其制备的流程如下:
K2FeO4能溶于水,微溶于浓KOH溶液,“转化1”有Fe生成。下列有关说法正确的是( )
A.K2FeO4中铁元素的化合价是+3
B.“转化1”发生反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+5H2O===2Fe+3Cl-+10H+
C.“转化2”能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小
D. 过滤所得产品可用冷水洗去表面杂质离子
C
解析 由K2FeO4中化合价代数和为0可知,高铁酸钾中铁元素的化合价为+6价,故A错误;转化1为碱性条件下,硝酸铁溶液与次氯酸钠溶液反应生成高铁酸钠、氯化钠和水,反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-===2Fe+3Cl-+5H2O,故B错误;转化2发生的反应为Na2FeO4+2KCl===K2FeO4↓+2NaCl,反应能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小,故C正确;由K2FeO4能溶于水,微溶于浓KOH溶液可知,为减少产品因溶解造成损失,应用浓KOH溶液洗去表面杂质离子,故D错误。
17.(2024·江苏江南十校高一摸底联考)有某种含有少量FeCl2杂质的FeCl3样品,现要测定其中铁元素的质量分数,实验采用下列步骤进行:
①准确称量m g样品(在2~3 g范围内);
②向样品中加入10 mL 6 mol·L-1的盐酸,再加入蒸馏水,配制成250 mL溶液;
③量取25 mL操作②中所配的溶液,加入3 mL氯水,加热使其反应完全;
④趁热迅速加入10%的氨水至过量,充分搅拌,使沉淀完全;
⑤过滤,将沉淀洗涤后,灼烧、冷却、称重,并重复操作至恒重,若坩埚质量W1 g,坩埚及灼烧后的固体总质量为W2 g。
下列说法正确的是( )
A.步骤③中的离子反应为Fe2++Cl2===Fe3++2Cl-
B.最后坩埚中的固体是FeO和Fe2O3
C.样品中铁元素的质量分数为%
D.向样品水溶液中先通Cl2再滴加KSCN溶液,出现血红色,判断有Fe2+
C
解析 由题意可知,步骤①②为称量、溶解样品得到含有氯化亚铁杂质的氯化铁溶液,步骤③为向溶液中加入氯水将溶液中氯化亚铁氧化为氯化铁,步骤④为向溶液中加入氨水使铁离子转化为氢氧化铁沉淀,步骤⑤为过滤得到氢氧化铁,将氢氧化铁灼烧分解转化为氧化铁。步骤③为向溶液中加入氯水将溶液中氯化亚铁氧化为氯化铁,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,故A错误;最后坩埚中发生的反应为氢氧化铁灼烧分解生成氧化铁和水,故B错误;氧化铁的质量为(W2-W1) g,由铁原子个数守恒可知,样品中铁元素的质量分数为%,故C正确;样品水溶液是含有氯化亚铁杂质的氯化铁溶液,无论是否通入氯气,加入硫氰化钾溶液,溶液一定会变为血红色,则溶液变为血红色只能说明溶液中含有铁离子,无法确定是否含有亚铁离子,故D错误。
18.(2024·湖南长沙雅礼中学高一月考)向100 mL CuSO4和Fe2(SO4)3的混合溶液中逐渐加入铁粉,充分反应后溶液中固体剩余物的质量与加入铁粉的质量如图所示(忽略溶液体积的变化)。下列说法不正确的是( )
A.a点时溶液中金属阳离子有Cu2+、Fe2+、
Fe3+
B.b点时溶液中发生的反应为Fe+Cu2+===
Cu+Fe2+
C.c点时溶液中溶质的物质的量浓度无法计算
D.原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为1∶2
C
解析 铁粉先和Fe3+反应,再和Cu2+反应,所以a点时溶液中发生的反应为Fe+2Fe3+===3Fe2+,故a点时溶液中金属阳离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+,A正确;由图可知,b点时溶液中发生的反应为Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,B正确;当加入铁粉质量从1.68~2.24时,剩余固体质量从1.28~1.84,说明就是增加了铁粉质量,铁粉过量,c点时溶液的溶质只有FeSO4,由图可知,结合Fe+2Fe3+===3Fe2+、Fe+Cu2+===Cu+Fe2+,溶液中Fe2+的物质的量为0.05 mol,所以溶质物质的量浓度为0.5 mol·L-1,C错误;由C易得原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为1∶2,D正确。
19.(2023·洛阳高一期末联考)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:
(1)分别取一定量硫酸铁、硫酸亚铁固体,均配制成100 mL 0.1 mol·L-1的溶液。在配制FeSO4溶液时需加入少量铁屑,其目的是 。
(2)甲组同学取2 mL FeSO4溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeSO4溶液与氯水反应的离子方程式为
。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeSO4溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是 。
防止Fe2+被氧化
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
隔绝空气(防止O2将Fe2+氧化)
解析 (1)铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,在FeSO4溶液中需加入少量铁屑,发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+,其目的是防止硫酸亚铁被氧化。(2)氯气具有氧化性,能将硫酸亚铁氧化为硫酸铁,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。(3)煤油不溶于水,密度比水小,分层后可以使溶液与空气隔离,排除氧气对实验的影响。
(4)丙组同学研究pH对FeSO4稳定性的影响,得到如图所示结果,增强Fe2+稳定性的措施为 (写出一条即可)。
增强溶液的酸性(或降低溶液的pH等)
解析 (4)根据图像分析可知,pH越小,亚铁离子越不容易被氧化损耗,所以增强Fe2+稳定性的措施为增强溶液的酸性(或降低溶液的pH等)。
(5)丁组同学为了探究Fe2(SO4)3与Cu的反应,做了如图所示实验:
①Fe3+与Cu反应的离子方程式为 。
②为了探究白色沉淀产生的原因,同学们
查阅资料得知:
ⅰ.CuSCN是难溶于水的白色固体;
ⅱ.SCN- 的化学性质与I-相似;
ⅲ.2Cu2++4I-===2CuI↓+I2。
解析 (5)①硫酸铁与Cu粉反应生成硫酸亚铁和硫酸铜,其离子方程式为2Fe3++ Cu===2Fe2++Cu2+。
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
填写实验方案:
实验方案 现象
步骤1:取4 mL 0.2 mol·L-1的FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol·L-1的KSCN溶液 无明显现象
步骤2:取4 mL mol·L-1的CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol·L-1的KSCN溶液 产生白色沉淀
Cu2+与SCN-反应的离子方程式为 。
0.1
2Cu2++4SCN-===2CuSCN+(SCN)2
解析 (5)②由反应2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+可知,图1得到的溶液中Fe2+为0.2 mol·L-1,Cu2+为0.1 mol·L-1,分别取4 mL 0.2 mol·L-1的FeSO4溶液和4 mL 0.1 mol·L-1的CuSO4溶液,滴加3滴0.1 mol·L-1的KSCN溶液,观察实验现象,前者无明显现象,后者有白色沉淀生成,又由SCN-的化学性质与I-相似可知,该离子反应方程式为2Cu2++4SCN-===2CuSCN+(SCN)2。
20.(2024·山东菏泽一中高一月考)长期放置的FeSO4溶液易被氧化而变质。某兴趣小组分别对新制和久置的两瓶FeSO4溶液进行了如表实验。
Ⅰ.分别取2 mL新制的FeSO4溶液于三支试管中,进行如图实验。
(1)方案i中,现象a是立即产生白色沉淀,白色沉淀逐渐变为灰绿色,最终变为红褐色。白色沉淀的化学式是 ,最终变为红褐色的化学方程式是
。
(2)方案iii的实验现象是 ,
写出氯水参与反应的离子方程式: 。
Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
加入KSCN后无明显现象,加入氯水后溶液变成血红色
Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+
解析 (1)方案i中,现象a是立即产生白色沉淀,白色沉淀逐渐变为灰绿色,最终变为红褐色,白色沉淀的化学式是Fe(OH)2,最终变为红褐色的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3;(2)方案ii的实验现象是加入KSCN后无明显现象,加入氯水后溶液变成血红色,证明含亚铁离子,不含铁离子,氯水参与反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+===2Cl-+2Fe3+;
Ⅱ.久置的FeSO4溶液。
(3)将上述实验v中的实验操作和现象补充完整
。
(4)若要使部分变质的FeSO4复原,发生反应的离子反应方程式是
。
实验操作 实验现象 实验结论
实验iv 取少量久置的FeSO4溶液于试管中,向其中滴加5滴KSCN溶液 溶液变红 FeSO4溶液
部分变质
实验v
取少量久置的FeSO4溶液于试管中,向其中滴加5滴酸性KMnO4溶液,紫色褪去
2Fe3++Fe===3Fe2+
解析 (3)要想证明FeSO4溶液部分变质,需要证明溶液中含有Fe3+和Fe2+,实验iv中,向待测液中加入KSCN溶液,溶液变为血红色,说明溶液中含有Fe3+,实验v中,取少量久置的FeSO4溶液于试管中,向待测液中滴加5滴酸性KMnO4溶液,酸性KMnO4溶液紫色褪去,说明溶液中含有Fe2+;(4)若要使变质的FeSO4溶液复原,可以向溶液中加入过量的Fe粉,再经过滤除去剩余的Fe粉即可,反应的离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+;
(5)小组同学查阅资料得知,“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”。为了验证维生素C的作用,设计了如表实验vi。
实验操作 实验现象
实验vi 取一定量Fe2(SO4)3溶液于试管中,加入维生素C片,振荡溶解后,滴加酸性KMnO4溶液 紫色褪去
由实验vi能否得出“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”的结论 请说明理由
。
不能,维生素C可能过量,也可使酸性KMnO4溶液褪色,则无法说明一定有Fe2+生成
解析 (5)由实验vi不一定得出“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”的结论:不能,维生素C可能过量,也可使酸性KMnO4溶液褪色,则无法说明一定有Fe2+生成。专题9 作业20 反应的合理选择
A级 合格过关练
选择题只有一个选项符合题目要求(1~11题,每题3分)
1.下列物质反应后,最终可以不含+3价铁的是 ( )
①过量Fe与Cl2反应 ②Fe与过量稀硫酸反应 ③FeI2溶液中通入一定量的Cl2
④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中
①②④ ②③
②③④ 全部
2.下列叙述中不正确的是 ( )
向FeCl2溶液中加入过量锌片,溶液逐渐由浅绿色变为无色,锌片质量增大
向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液变为棕黄色
向FeCl2溶液中滴加过量酸化的H2O2溶液,溶液变为棕黄色,产生无色气泡
在FeCl3溶液中加入少量铜粉,溶液由棕黄色变为蓝色
3.下列试剂不能使Fe2+转化为Fe3+的是 ( )
①氯水 ②NaCl溶液 ③酸性KMnO4溶液
④H2O2溶液 ⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
①②③ ①③④
②④⑤ ②⑤⑥
4.(2023·石家庄精英中学高一测试)铁是人体必需的微量元素。食用富含铁元素的食品,可以补充人体所需的铁元素。菠菜中铁元素的检验包含以下步骤:剪碎→研磨→溶解→过滤→氧化→检验,下列表述不正确的是 ( )
将菠菜剪碎后,可以在坩埚中进行研磨
过滤所需用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒
硝酸具有强氧化性,氧化时可选用稀硝酸或双氧水
菠菜中的铁元素主要以+2价的形式存在
5.(2024·福建福州外国语学校高一期中)下列途径,不能得到氯化铁的是 ( )
金属单质与非金属单质反应
碱性氧化物与酸反应
酸与碱发生中和反应
金属与酸反应
6.下列除杂试剂和分离方法都正确的是 ( )
选项 物质(括号内为杂质) 除杂试剂 分离方法
Fe(Cu) 盐酸 过滤
CO2(HCl) NaOH溶液 洗气
FeCl2溶液(FeCl3) 铁粉 过滤
Fe2O3(Al2O3) 盐酸 过滤
7.已知下述四个实验均能发生化学反应:
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新制氯水 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,再滴入新制氯水,变血红色
下列判断不正确的是 ( )
实验①中铁钉只做还原剂
实验②中Fe2+只显还原性
实验③中发生的是置换反应
上述实验证明:氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,Fe2+遇KSCN溶液无血红色物质生成
8.已知Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+。向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是 ( )
加入KSCN溶液一定不变红色
溶液中一定含Fe2+
剩余固体中一定含Cu
溶液中一定含Cu2+
9.常温下,在FeSO4溶液中滴加少量稀硝酸,溶液变为浅黄色。下列有关推断错误的是 ( )
在上述浅黄色溶液中滴加少量KSCN溶液,溶液为血红色
K+、Fe3+、S能大量共存
在溶液中滴加稀硝酸反应的离子方程式:Fe2++2H++NFe3++H2O+NO2↑
在上述浅黄色溶液中滴加少量KMnO4溶液,紫色褪去
10.以物质类别和元素化合价为坐标的图像称为价-类二维图,如图是铁元素的价-类二维图,其中f和g都是硫酸盐,下列说法错误的是 ( )
a与g的溶液反应生成f
b和c可分别与水发生反应生成e和d
e在潮湿的空气中能转变为d
h的某种盐有强氧化性,用于水体的杀菌消毒
11.某化学小组为验证Fe3+与Fe2+能够相互转化,进行如下实验。
实验操作 对应现象
①向FeCl3溶液中加入过量铁粉; ②滴加KSCN溶液; ③再滴加几滴氯水 ⅰ.溶液由棕黄色变为浅绿色; ⅱ.溶液无明显变化; ⅲ.溶液变成血红色
下列分析错误的是 ( )
解释现象ⅰ的反应:2Fe3++Fe3Fe2+
实验②与③可以调换顺序
溶液变红涉及反应:Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+
氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+
12.(12分)如图是无机物A~M在一定条件下的转化关系(部分产物及反应条件未列出)。其中,I是由地壳中含量最多的金属元素组成的单质,反应⑦为置换反应,D为红棕色固体,K是一种红棕色气体,C是一种强酸。
请填写:
(1)(2分)写出下列物质的化学式:A: , E: 。
(2)(2分)写出反应④的离子方程式:
。
(3)(2分)写出反应⑦的化学方程式:
。
(4)(2分)写出反应⑩的化学方程式:
。
(5)(2分)写出检验M溶液中阳离子的方法:
。
(6)(2分)制备ClO2的新方法是用氯气氧化固体亚氯酸钠(NaClO2),写出该反应的化学方程式:
。
13.(13分)(2023·北京通州区高一期末)电路板广泛用于计算机、手机等电子产品中。某兴趣小组拟制作带有“化学”标志的电路板并对废液进行回收利用。
Ⅰ.制作电路板
小组同学取一小块覆铜板,用油性笔在铜板上写出“化学”标志,然后浸入FeCl3溶液中,一段时间后,取出覆铜板并用水洗净,获得带有图案的印刷电路板和废液(如下图所示)。
(1)(2分)在覆铜板上制作出“化学”图案过程中发生反应的离子方程式为
。
(2)(2分)取少量废液于试管中,
(填操作和现象),则废液中含有Fe3+。
Ⅱ.回收废液
(3)(9分)一种从腐蚀废液回收金属铜并获得氯化铁晶体的工艺流程如下。请根据流程,回答下列问题。(提示:为充分除去杂质,所加试剂均为过量)
ⅰ.腐蚀废液中加入药品①后,发生反应的离子方程式为 (2分)。
ⅱ.④所代表的物质是 (1分)(用化学式表示)。
ⅲ.操作方法a、b、c中是过滤的是 (1分)(填序号)。
ⅳ.若取2 mL溶液⑤加入试管中,然后滴加氢氧化钠溶液,产生白色沉淀, (1分)(补全实验现象),此过程涉及氧化还原反应的化学方程式是 (2分)。
ⅴ.试剂⑥是Cl2时,发生反应的化学方程式是
(2分)。
B级 素养培优练
(14~18题,每题3分)
14.(2024·山东肥城一中高一联考)用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜,所得的溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是 ( )
若溶液中有Fe2+,则一定有Cu析出
若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出
若有固体存在,则溶液中一定有Fe2+
若无固体剩余,则溶液中一定有Fe3+
15.(2024·陕西汉中市校级联考高一月考)从印刷电路板的废液中回收铜单质,并重新获得FeCl3溶液的工艺流程如下:
下列说法不正确的是 ( )
滤液④为混合物
③物质可能为稀H2SO4溶液
物质⑤可用H2O2代替
过滤用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒
16. K2FeO4具有强氧化性,酸性条件下,其氧化性强于Cl2、KMnO4,其制备的流程如下:
K2FeO4能溶于水,微溶于浓KOH溶液,“转化1”有Fe生成。下列有关说法正确的是 ( )
K2FeO4中铁元素的化合价是+3
“转化1”发生反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+5H2O2Fe+3Cl-+10H+
“转化2”能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小
过滤所得产品可用冷水洗去表面杂质离子
17.(2024·江苏江南十校高一摸底联考)有某种含有少量FeCl2杂质的FeCl3样品,现要测定其中铁元素的质量分数,实验采用下列步骤进行:
①准确称量m g样品(在2~3 g范围内);
②向样品中加入10 mL 6 mol·L-1的盐酸,再加入蒸馏水,配制成250 mL溶液;
③量取25 mL操作②中所配的溶液,加入3 mL氯水,加热使其反应完全;
④趁热迅速加入10%的氨水至过量,充分搅拌,使沉淀完全;
⑤过滤,将沉淀洗涤后,灼烧、冷却、称重,并重复操作至恒重,若坩埚质量W1 g,坩埚及灼烧后的固体总质量为W2 g。
下列说法正确的是 ( )
步骤③中的离子反应为Fe2++Cl2Fe3++2Cl-
最后坩埚中的固体是FeO和Fe2O3
样品中铁元素的质量分数为%
向样品水溶液中先通Cl2再滴加KSCN溶液,出现血红色,判断有Fe2+
18.(2024·湖南长沙雅礼中学高一月考)向100 mL CuSO4和Fe2(SO4)3的混合溶液中逐渐加入铁粉,充分反应后溶液中固体剩余物的质量与加入铁粉的质量如图所示(忽略溶液体积的变化)。下列说法不正确的是 ( )
a点时溶液中金属阳离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+
b点时溶液中发生的反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+
c点时溶液中溶质的物质的量浓度无法计算
原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为1∶2
19.(13分)(2023·洛阳高一期末联考)某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。回答下列问题:
(1)(2分)分别取一定量硫酸铁、硫酸亚铁固体,均配制成100 mL 0.1 mol·L-1的溶液。在配制FeSO4溶液时需加入少量铁屑,其目的是
。
(2)(2分)甲组同学取2 mL FeSO4溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeSO4溶液与氯水反应的离子方程式为 。
(3)(2分)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2 mL FeSO4溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是
。
(4)(2分)丙组同学研究pH对FeSO4稳定性的影响,得到如图所示结果,增强Fe2+稳定性的措施为
(写出一条即可)。
(5)(5分)丁组同学为了探究Fe2(SO4)3与Cu的反应,做了如图所示实验:
①(2分)Fe3+与Cu反应的离子方程式为
。
②为了探究白色沉淀产生的原因,同学们查阅资料得知:
ⅰ.CuSCN是难溶于水的白色固体;
ⅱ.SCN- 的化学性质与I-相似;
ⅲ.2Cu2++4I-2CuI↓+I2。
填写实验方案:
实验方案 现象
步骤1:取4 mL 0.2 mol·L-1的FeSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol·L-1的KSCN溶液 无明显现象
步骤2:取4 mL (1分) mol·L-1的CuSO4溶液,向其中滴加3滴0.1 mol·L-1的KSCN溶液 产生白色沉淀
Cu2+与SCN-反应的离子方程式为
(2分)。
20.(14分)(2024·山东菏泽一中高一月考)长期放置的FeSO4溶液易被氧化而变质。某兴趣小组分别对新制和久置的两瓶FeSO4溶液进行了如表实验。
Ⅰ.分别取2 mL新制的FeSO4溶液于三支试管中,进行如图实验。
实验 试剂X 实验现象
实验i 1 mL 1 mol·L-1 NaOH溶液 现象a
实验ii 5滴酸性KMnO4溶液 现象b: 紫色褪去
实验iii 依次加入5滴KSCN溶液、5滴氯水 现象c
(1)(3分)方案i中,现象a是立即产生白色沉淀,白色沉淀逐渐变为灰绿色,最终变为红褐色。白色沉淀的化学式是 (1分),最终变为红褐色的化学方程式是 (2分)。
(2)(3分)方案iii的实验现象是 (1分),
写出氯水参与反应的离子方程式:
(2分)。
Ⅱ.久置的FeSO4溶液。
实验操作 实验现象 实验结论
实验iv 取少量久置的FeSO4溶液于试管中,向其中滴加5滴KSCN溶液 溶液变红 FeSO4 溶液部 分变质
实验v
(3)(4分)将上述实验v中的实验操作和现象补充完整
。
(4)(2分)若要使部分变质的FeSO4复原,发生反应的离子反应方程式是
。
(5)(2分)小组同学查阅资料得知,“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”。为了验证维生素C的作用,设计了如表实验vi。
实验操作 实验现象
实验vi 取一定量Fe2(SO4)3溶液于试管中,加入维生素C片,振荡溶解后,滴加酸性KMnO4溶液 紫色褪去
由实验vi能否得出“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”的结论 请说明理由
。
作业20 反应的合理选择
1.C [Fe与Cl2反应,Cl2是强氧化剂,无论Cl2是否充足,均生成FeCl3,故①一定含+3价铁。Fe与过量稀硫酸发生置换反应,氢离子的氧化性弱,只能把铁氧化为亚铁离子,故②一定不含+3价铁。因为还原性:I->Fe2+>Cl-,当FeI2溶液中通入少量Cl2时,发生反应:2I-+Cl22Cl-+I2;当FeI2溶液中通入过量Cl2时,发生反应:2Fe2++4I-+3Cl22Fe3++2I2+6Cl-,故③可以不含+3价铁。Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中,Fe2O3与盐酸反应生成氯化铁,如果铁足量,可发生反应:Fe+2FeCl33FeCl2,故④可以不含+3价铁。所以最终可以不含+3价铁的是②③④。故选C。]
2.A [A错误,发生反应Fe2++ZnZn2++Fe,溶液由浅绿色变为无色,锌片质量减小;B正确,发生反应2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,溶液变为棕黄色;C正确,发生反应2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,2H2O22H2O+O2↑,溶液变为棕黄色,产生无色气泡;D正确,发生反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,溶液由棕黄色变为蓝色。]
3.D [Fe2+具有还原性,要把Fe2+转化为Fe3+需要加入强氧化剂,题中氯水、酸性KMnO4溶液、H2O2溶液,具有强氧化性,可以使Fe2+转化为Fe3+,而NaCl溶液、盐酸、NaNO3溶液不具强氧化性,不能使Fe2+转化为Fe3+,故选②⑤⑥,选D。]
4.A [坩埚不可用于研磨,一般用于灼烧固体等,A错误;过滤所需用到的玻璃仪器有漏斗、烧杯和玻璃棒,B正确;硝酸具有强氧化性,双氧水也有强氧化性,氧化时可选用稀硝酸或双氧水,C正确;由题意中的氧化一步可知,菠菜中的铁元素主要以+2价的形式存在,D正确。]
5.D [金属单质与非金属单质反应:铁丝在氯气中燃烧生成氯化铁,故A不选;碱性氧化物与酸反应:三氧化二铁与盐酸反应生成氯化铁和水,故B不选;酸与碱发生中和反应:氢氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水,故C不选;金属与酸反应:铁与盐酸反生成氯化亚铁和氢气,不能得到氯化铁,故D选。]
6.C [铁与盐酸反应,铜与盐酸不反应,让铁与铜的混合物与盐酸反应,会将铁反应,铜会剩余,不能除去,A项错误;二氧化碳属于酸性氧化物,能与氢氧化钠溶液反应,因此,不能用氢氧化钠溶液作除杂试剂,应该使用饱和碳酸氢钠溶液,B项错误;FeCl2溶液中混有FeCl3,加入铁粉,氯化铁与铁反应生成氯化亚铁,C项正确;Fe2O3和Al2O3的混合物加入盐酸,氧化铁和氧化铝都与盐酸反应生成盐和水,不能除杂,D项错误。]
7.C [①中发生反应Fe+Cu2+Fe2++Cu,其中铁做还原剂,A正确;②中发生反应2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,其中Fe2+做还原剂,表现还原性,B正确;③中发生反应为Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+,不属于置换反应,C不正确;氧化性:由①知Cu2+>Fe2+,由③知Fe3+>Cu2+,即Fe3+>Cu2+>Fe2+,由④可知Fe2+遇KSCN溶液不生成血红色物质,D正确。]
8.D [向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后仍有固体存在,则固体中一定含有Cu,可能含有Fe,溶液中一定不含有Fe3+,可能含有Cu2+。由分析知,溶液中一定不含有Fe3+,则加入KSCN溶液一定不变红色,A正确;溶液中一定不含有Fe3+,则溶液中一定含有铁元素,所以溶液中一定含Fe2+,B正确;若固体为Fe,则溶液中一定含有Cu2+,而Fe与Cu2+不共存,所以剩余固体中一定含Cu,C正确;若剩余固体中含有Fe,则溶液中一定不含Cu2+,D不正确。]
9.C [A.向FeSO4溶液中滴加少量稀硝酸,溶液变为浅黄色,说明溶液中的部分亚铁离子被硝酸氧化生成了铁离子,再滴加少量KSCN溶液,溶液变血红色,故A正确;B.K+、Fe3+、S之间不发生反应,能大量共存,故B正确;C.FeSO4溶液中滴加稀硝酸,亚铁离子被氧化成铁离子,反应的离子方程式为3Fe2++4H++N3Fe3++NO↑+2H2O,故C错误;D.上述浅黄色溶液中还含有没有被硝酸氧化的亚铁离子,亚铁离子具有还原性,能够将高锰酸钾溶液还原,因此滴加少量KMnO4溶液,紫色褪去,故D正确。]
10.B [a为Fe,g为Fe2(SO4)3,f为FeSO4,a与g可发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,故A正确;b为FeO,c为Fe2O3,FeO和Fe2O3均不溶于水,均不能直接与水反应生成相应的碱Fe(OH)2和Fe(OH)3,故B错误;e为Fe(OH)2,d为Fe(OH)3,Fe(OH)2在潮湿的空气中容易转变为Fe(OH)3,即4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,故C正确;h为高铁酸盐即含Fe,Fe具有强氧化性,能够杀菌消毒,故D正确。]
11.B [向FeCl3溶液中加入过量铁粉,Fe与Fe3+反应生成Fe2+,溶液由棕黄色变为浅绿色,A项正确;先加氯水,Fe2+被氧化为Fe3+,再加KSCN溶液,溶液变成血红色,无法检验Fe2+,B项错误;滴加氯水后,Fe2+被氧化为Fe3+,C项正确;由反应方程式可知,氧化性:Cl2>Fe3+>Fe2+,D项正确。]
12.(1)SO2 Fe(OH)3
(2)3Fe2++N+4H+3Fe3++2H2O+NO↑
(3)Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe
(4)3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+4H2O+2NO↑
(5)取样品,加入KSCN溶液,不变色,再加新制氯水溶液变血红色,说明存在亚铁离子
(6)Cl2+2NaClO22ClO2+2NaCl
解析 I是由地壳中含量最多的金属元素组成的单质,为Al;FeS2和氧气生成氧化铁和二氧化硫,D为红棕色固体,则D为氧化铁、A为二氧化硫;铝和氧化铁高温生成铁和氧化铝,则G、H为铁和氧化铝中一种;二氧化硫和氧气生成三氧化硫,三氧化硫和水生成硫酸,C是一种强酸,则B为三氧化硫、C为硫酸;K是一种红棕色气体,为二氧化氮,则L为一氧化氮,一氧化氮和氧气生成二氧化氮;二氧化氮和水生成硝酸,硝酸和过量铁生成一氧化氮和硝酸亚铁,则G为铁、H为氧化铝;硝酸亚铁和硫酸混合在酸性条件下亚铁离子和硝酸根离子反应生成铁离子和一氧化氮,F中为含铁离子的溶液,加入氢氧化钠生成氢氧化铁沉淀,E为氢氧化铁;氢氧化铁加热生成氧化铁;代入检验推理正确。(1)物质的化学式A:SO2,E:Fe(OH)3。(2)反应④的离子方程式:3Fe2++N+4H+3Fe3++2H2O+NO↑。(3)反应⑦的化学方程式:Fe2O3+2AlAl2O3+2Fe。(4)反应⑩的化学方程式:3Fe+8HNO33Fe(NO3)2+4H2O+2NO↑。(5)M溶液中阳离子为亚铁离子,检验方法为取样品,加入KSCN溶液,不变色,再加新制氯水溶液变血红色。(6)氯气氧化固体亚氯酸钠(NaClO2)生成ClO2,反应为Cl2+2NaClO22ClO2+2NaCl。
13.Ⅰ.(1)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
(2)滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为血红色
Ⅱ.(3)ⅰ.2Fe3++Fe3Fe2+、Fe+Cu2+Cu+Fe2+ ⅱ.Cu ⅲ.ab ⅳ.迅速变为灰绿色,最后变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 ⅴ.2FeCl2+Cl22FeCl3
解析 腐蚀废液加入过量铁粉,经过反应①和操作a过滤分离,得到溶液③为含亚铁离子的溶液;同时生成的Cu和过量的Fe为滤渣,滤渣中加入稀盐酸经过反应②和操作b分离出Cu,生成的氯化亚铁溶液⑤,与溶液③合并,通入氯气经过反应生成⑦,亚铁离子被氯气氧化生成氯化铁溶液,进一步得到氯化铁晶体。Ⅰ.(1)覆铜板上制作出“化学”图案过程中是因为铁离子氧化金属铜,则发生反应的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。(2)检验铁离子一般用KSCN溶液,则取少量废液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为血红色,则废液中含有Fe3+。Ⅱ.(3)ⅰ.腐蚀废液中加入药品铁后,铁离子、铜离子被还原,发生反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+(若溶液中有Fe3+剩余)、Fe+Cu2+Cu+Fe2+。ⅱ.根据以上分析可知④所代表的物质是铜,化学式为Cu。ⅲ.根据以上分析可知操作方法a、b、c中是过滤的是ab。ⅳ.若取2 mL氯化亚铁溶液加入试管中,然后滴加氢氧化钠溶液,产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,此过程涉及氧化还原反应的化学方程式是4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。ⅴ.试剂⑥是Cl2时,亚铁离子被氧化,发生反应的化学方程式是2FeCl2+Cl22FeCl3。
14.C [用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜,发生反应2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,所得的溶液中一定含有氯化亚铁、氯化铜,加入铁粉,若有Fe3+剩余,铁粉先与Fe3+发生反应2Fe3++Fe3Fe2+,若此反应完成后铁粉无剩余,则不能发生Cu2++FeFe2++Cu,由此可知,溶液中一定有Fe2+,但是不一定有Cu析出,故A错误;若溶液中有Cu2+,可能是加入的铁量不足,铁粉可能置换出一部分铜,剩余一部分Cu2+,故可能有固体析出,故B错误;若有固体存在,固体中一定有铜,可能有铁,溶液中一定有Fe2+,故C正确;无固体剩余,说明铜全部以铜离子形式存在,加入的铁粉完全反应,溶液中一定含有Fe2+,但是不一定含有Fe3+,故D错误。]
15.B [腐蚀废液中主要含FeCl3、FeCl2、CuCl2,加入过量铁粉,铁与FeCl3、CuCl2反应得到FeCl2和Cu单质,过滤后得滤液①为FeCl2,滤渣②为Fe、Cu混合物,结合流程可知③为HCl,加过量HCl并过滤得滤液④,合并滤液后通入⑤应为氧化剂将氯化亚铁氧化为FeCl3且不引入杂质。滤液④为氯化亚铁和过量盐酸的混合物,A正确;③物质为盐酸,不可能为稀H2SO4溶液,加稀硫酸会引入硫酸根杂质,B错误;物质⑤为氧化剂将氯化亚铁氧化为FeCl3,例如氯气,氯气也可用绿色氧化剂H2O2代替,C正确;通常,过滤用到的玻璃仪器是漏斗、烧杯和玻璃棒,D正确。]
16.C [由K2FeO4中化合价代数和为0可知,高铁酸钾中铁元素的化合价为+6价,故A错误;转化1为碱性条件下,硝酸铁溶液与次氯酸钠溶液反应生成高铁酸钠、氯化钠和水,反应的离子方程式为2Fe3++3ClO-+10OH-2Fe+3Cl-+5H2O,故B错误;转化2发生的反应为Na2FeO4+2KClK2FeO4↓+2NaCl,反应能进行的原因是该条件下K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小,故C正确;由K2FeO4能溶于水,微溶于浓KOH溶液可知,为减少产品因溶解造成损失,应用浓KOH溶液洗去表面杂质离子,故D错误。]
17.C [由题意可知,步骤①②为称量、溶解样品得到含有氯化亚铁杂质的氯化铁溶液,步骤③为向溶液中加入氯水将溶液中氯化亚铁氧化为氯化铁,步骤④为向溶液中加入氨水使铁离子转化为氢氧化铁沉淀,步骤⑤为过滤得到氢氧化铁,将氢氧化铁灼烧分解转化为氧化铁。步骤③为向溶液中加入氯水将溶液中氯化亚铁氧化为氯化铁,反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,故A错误;最后坩埚中发生的反应为氢氧化铁灼烧分解生成氧化铁和水,故B错误;氧化铁的质量为(W2-W1) g,由铁原子个数守恒可知,样品中铁元素的质量分数为%,故C正确;样品水溶液是含有氯化亚铁杂质的氯化铁溶液,无论是否通入氯气,加入硫氰化钾溶液,溶液一定会变为血红色,则溶液变为血红色只能说明溶液中含有铁离子,无法确定是否含有亚铁离子,故D错误。]
18.C [铁粉先和Fe3+反应,再和Cu2+反应,所以a点时溶液中发生的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,故a点时溶液中金属阳离子有Cu2+、Fe2+、Fe3+,A正确;由图可知,b点时溶液中发生的反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+,B正确;当加入铁粉质量从1.68~2.24时,剩余固体质量从1.28~1.84,说明就是增加了铁粉质量,铁粉过量,c点时溶液的溶质只有FeSO4,由图可知,结合Fe+2Fe3+3Fe2+、Fe+Cu2+Cu+Fe2+,溶液中Fe2+的物质的量为0.05 mol,所以溶质物质的量浓度为0.5 mol·L-1,C错误;由C易得原溶液中Fe2(SO4)3和CuSO4的物质的量浓度之比为1∶2,D正确。]
19.(1)防止Fe2+被氧化
(2)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
(3)隔绝空气(防止O2将Fe2+氧化)
(4)增强溶液的酸性(或降低溶液的pH等)
(5)①2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
②0.1 2Cu2++4SCN-2CuSCN+(SCN)2
解析 (1)铁和硫酸铁反应生成硫酸亚铁,在FeSO4溶液中需加入少量铁屑,发生反应2Fe3++Fe3Fe2+,其目的是防止硫酸亚铁被氧化。(2)氯气具有氧化性,能将硫酸亚铁氧化为硫酸铁,反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。(3)煤油不溶于水,密度比水小,分层后可以使溶液与空气隔离,排除氧气对实验的影响。(4)根据图像分析可知,pH越小,亚铁离子越不容易被氧化损耗,所以增强Fe2+稳定性的措施为增强溶液的酸性(或降低溶液的pH等)。(5)①硫酸铁与Cu粉反应生成硫酸亚铁和硫酸铜,其离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。②由反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+可知,图1得到的溶液中Fe2+为0.2 mol·L-1,Cu2+为0.1 mol·L-1,分别取4 mL 0.2 mol·L-1的FeSO4溶液和4 mL 0.1 mol·L-1的CuSO4溶液,滴加3滴0.1 mol·L-1的KSCN溶液,观察实验现象,前者无明显现象,后者有白色沉淀生成,又由SCN-的化学性质与I-相似可知,该离子反应方程式为2Cu2++4SCN-2CuSCN+(SCN)2。
20.(1)Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(2)加入KSCN后无明显现象,加入氯水后溶液变成血红色 Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+
(3)取少量久置的FeSO4溶液于试管中,向其中滴加5滴酸性KMnO4溶液,紫色褪去
(4)2Fe3++Fe3Fe2+
(5)不能,维生素C可能过量,也可使酸性KMnO4溶液褪色,则无法说明一定有Fe2+生成。
解析 (1)方案i中,现象a是立即产生白色沉淀,白色沉淀逐渐变为灰绿色,最终变为红褐色,白色沉淀的化学式是Fe(OH)2,最终变为红褐色的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;(2)方案ii的实验现象是加入KSCN后无明显现象,加入氯水后溶液变成血红色,证明含亚铁离子,不含铁离子,氯水参与反应的离子方程式为Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+;(3)要想证明FeSO4溶液部分变质,需要证明溶液中含有Fe3+和Fe2+,实验iv中,向待测液中加入KSCN溶液,溶液变为血红色,说明溶液中含有Fe3+,实验v中,取少量久置的FeSO4溶液于试管中,向待测液中滴加5滴酸性KMnO4溶液,酸性KMnO4溶液紫色褪去,说明溶液中含有Fe2+;(4)若要使变质的FeSO4溶液复原,可以向溶液中加入过量的Fe粉,再经过滤除去剩余的Fe粉即可,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+;(5)由实验vi不一定得出“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”的结论:不能,维生素C可能过量,也可使酸性KMnO4溶液褪色,则无法说明一定有Fe2+生成。
