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第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第2课时 铁盐和亚铁盐
学习任务二 铁盐、亚铁盐的性质与转化
自主学习 认知形成
Fe3+、Fe2+的相互转化[实验3—3]
浅绿
红
2Fe3++Fe===3Fe2+
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
氧化性
还原性
【微提醒】 (1)Fe3+处于铁的最高价态,一般只表现氧化性,能被常见还原剂:金属单质(钾钙钠除外)、I-、S2-等还原。
(1)Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中可能发生哪些化学反应?写出反应离子方程式。
提示:可能发生以下三个反应:Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O、2Fe3++Fe===3Fe2+、Fe+2H+===Fe2++H2↑。
(2)能将Fe氧化为+3价的氧化剂一定条件下也能氧化Fe2+吗?
提示:能 如Cl2能将Fe氧化为+3价,也能将Fe2+氧化为+3价。
1.正误判断
(1)除去FeCl3溶液中的Fe2+,可通入适量Cl2。( )
提示:发生反应2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-将Fe2+转化除去。
(2)在氧化还原反应中,金属阳离子一定表现氧化性。( )
提示:Fe2+在氧化还原反应中既可以表现氧化性,也可以表现还原性。
√
×
2.(2024·福建厦门高一厦门市期中)下列各组物质反应后,滴入KSCN溶液,显红色的是( )
①Fe+稀HCl ②FeCl2溶液+Cl2 ③Fe+CuSO4溶液 ④Fe2O3+稀H2SO4
A.①② B.②④
C.①④ D.③④
【解析】 ①Fe和稀HCl反应生成FeCl2,滴入KSCN溶液不显红色;②FeCl2溶液和Cl2反应生成FeCl3,滴入KSCN溶液显红色;③Fe和CuSO4溶液反应生成FeSO4和Cu,滴入KSCN溶液不显红色;④Fe2O3和稀H2SO4反应生成Fe2(SO4)3和水,滴入KSCN溶液显红色;B正确。故选B。
互动探究 能力提升
●情境创设
覆铜箔层压板,简称覆铜板,主要用于加工制造印制电路板。FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂(HCl—FeCl3),根据工业制电路板原理在覆铜板上制作图案(如图所示)。
●问题探究
问题1.请写出发生的反应离子方程式,指出反应的氧化剂、还原剂。
提示:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ 氧化剂是FeCl3(或Fe3+),还原剂是Cu。
问题2.腐蚀结束后,废腐蚀液中主要含有哪些金属阳离子?
提示:废腐蚀液中含有的金属阳离子有Fe3+、Fe2+、Cu2+。
问题3.某同学欲从以上废腐蚀液中分离出铜,并实现FeCl3溶液再生,设计如下方案:
(1)试剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和操作Ⅰ、Ⅱ分别是什么?
(2)试写出以上流程中有铁元素参与的反应的离子方程式。
提示:(1)试剂Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ分别为铁粉、Cl2(或H2O2等)、稀盐酸,操作Ⅰ、Ⅱ为过滤。
(2)2Fe3++Fe===3Fe2+、Cu2++Fe===Cu+Fe2+、2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-(或2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O)、2H++Fe===Fe2++H2↑。
●要点归纳
Fe2+、Fe3+、Fe的相互转化——“铁三角”
(2023·长沙高一质检)下列实验设计及其对应的离子方程式均正确的是( )
A.把铁片插入CuSO4溶液中,验证古代湿法冶铜:2Fe+3Cu2+===2Fe3++3Cu
B.某溶液中滴入KSCN溶液显红色,说明含Fe3+:Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
C.FeCl3溶液中加入铜粉:Fe3++Cu===Fe2++Cu2+
D.若要求用两种单质和一种溶液来测定Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,可用Zn、Cu和AgNO3溶液发生反应:Zn+2Ag+===Zn2++2Ag
题点1
铁盐、亚铁盐的性质
●题点例练
【解析】 A中正确的离子反应方程式为Fe+Cu2+===Fe2++Cu;C中正确的离子反应方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+;D中Zn、Cu均能与AgNO3发生置换反应生成Ag,则不能比较Zn、Cu的金属活动性,D错误。故选B。
1.(2024·辽宁省沈阳市五校协作体高一期末)下列有关Fe3+、Fe2+的性质及应用的说法正确的有几个( )
①向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,充分振荡后加1滴KSCN溶液,黄色逐渐消失,加KSCN后溶液颜色不变 ②将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2 ③向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液显红色 ④将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中制备Fe(OH)3胶体 ⑤向Fe2(SO4)3溶液中加入过量铁粉的离子方程式:Fe3++Fe===2Fe2+ ⑥Fe2+与H2O2在酸性溶液中的反应:2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
A.2 B.3
C.4 D.5
【解析】 向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+,溶液不再存在Fe3+,黄色逐渐消失,加KSCN后溶液颜色不变,①正确;氯气具有强氧化性,能氧化Fe2+生成Fe3+,Fe3+能氧化Fe生成亚铁离子,涉及的反应为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-、2Fe3++Fe===3Fe2+,从而除去氯气,②正确;FeCl2溶液中不存在Fe3+,加入NH4SCN溶液不变红,③错误;将NaOH浓溶液滴加到饱和FeCl3溶液中会得到氢氧化铁沉淀,④错误;选项所给离子方程式电荷不守恒,正确离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+,⑤错误;酸性环境中H2O2可以将Fe2+氧化为Fe3+,离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O,⑥正确。故选B。
要除去FeCl2溶液中少量的FeCl3,可行的方法是( )
利用Fe2+与Fe3+的相互转化
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;加入铜粉发生反应:Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+,引入新杂质Cu2+,C错误;加入铁粉发生反应:Fe+2Fe3+===3Fe2+,过滤除去剩余铁粉,得到纯净的FeCl2溶液,D正确。故选D。
题点2
Fe2+、Fe3+的检验与除杂
思维建模 》 含Fe2+、Fe3+的分离、除杂方法(括号内为杂质)
(1)FeCl3溶液(FeCl2):加足量氯水或通入足量Cl2。
(2)FeCl2溶液(FeCl3):加足量铁粉,充分反应后过滤。
(3)FeSO4溶液(CuSO4):加足量铁粉,充分反应后过滤。
2.在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入一定量的铁屑,反应完全后将固体滤出,下列说法中正确的是( )
A.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+
B.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,可能含有Cu2+和Fe3+
C.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe3+和Fe2+,一定不含Cu2+
D.若滤出的固体中含有铁和铜,则溶液中一定含有的阳离子是 Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+
【解析】 依据氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,加入铁屑后,依次发生2Fe3++Fe===3Fe2+、Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。列出可能存在的情况
由上表看出,D正确。故选D。
阳离子 Fe3+、Fe2+、Cu2+ Fe2+、Cu2+ Fe2+、Cu2+ Fe2+ Fe2+
滤出固体 — — Cu Cu Fe、Cu
(2024·广东省广州市黄广中学高一第二次月考)印刷电路板(PCB)是用腐蚀液将覆铜板上的部分铜腐蚀掉而制得,一种用FeCl3溶液制作PCB并将腐蚀后废液回收再生的流程如图:下列说法不正确的是( )
废液中的氯化亚铁转化为氯化铁循环利用
→固体的成分是铜和铁,加入适量
稀硫酸过滤可回收铜循环利用
新题剖析
Fe2+、Fe3+、Fe相互转化的应用
A.腐蚀池中发生反应的化学方程式是Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2
B.腐蚀后的废液中,主要的金属阳离子有Fe3+、Cu2+、Fe2+
C.置换池中发生的主要反应为Fe+Cu2+===Cu+Fe2+和Fe+ 2Fe3+===3Fe2+
D.再生池中可加入过量的铁粉
【思路分析】 分析流程图,覆铜板在腐蚀池中发生反应:Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2,在沉降池中沉降后,在置换池中加入铁粉置换出Cu,同时发生Fe3+被铁粉还原为Fe2+的反应,则固体为Cu以及剩余的Fe,再生池中为FeCl2,通过加入氧化剂将FeCl2氧化为FeCl3,再循环利用。
【解析】 腐蚀池中为FeCl3溶液与覆铜板发生反应:Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2,A正确;腐蚀后的废液中,有未反应完的FeCl3和反应过程中生成的CuCl2及FeCl2,故废液中,主要的金属阳离子有Fe3+、Cu2+、Fe2+,B正确;置换池中铁粉分别与CuCl2、FeCl3发生了化学反应:Fe+Cu2+===Cu+Fe2+和Fe+2Fe3+===3Fe2+,C正确;再生池中加入过量的铁粉,无法将Fe2+转化为Fe3+,D错误。故选D。
3.(2024·曲靖上学期高一月考)“垃圾是放错地方的资源”。印刷电路板由高分子材料和铜箔复合而成,印刷电路时要用FeCl3溶液做“腐蚀液”,刻制印刷后的废液中,含有FeCl3、CuCl2和FeCl2,为回收其中的铜,并使腐蚀液循环使用,有人设计了如右流程:
请按要求回答下列问题:
(1)步骤Ⅱ和Ⅲ中,分离溶液和固体的操作是________,步骤Ⅱ所得滤渣的成分是Fe和________(填化学式)。
(2)向腐蚀液中加____________溶液,可看到溶液变红色。
(3)写出实验室制备Cl2的化学方程式:____________________________________________________________。
(4)FeCl2溶液中通入Cl2生成“腐蚀液”的离子方程式:_____________________________________。
过滤
Cu
KSCN
MnCl2+Cl2↑+2H2O
2Fe2++Cl2
===2Fe3++2Cl-
知识思维导图
课堂素养评价
1.(2024·北京人大附中高一月考)下列物质或离子只具有还原性的是( )
A.Fe2+ B.Fe
2.(2024·北京人大附中高一月考)苹果汁是人们喜爱的饮料。现榨苹果汁露置在空气中,其中的Fe2+会转变为Fe3+离子,使其由淡绿色变为棕黄色。若榨苹果汁时加入维生素C,可有效防止此现象的发生。这说明维生素C具有( )
A.氧化性 B.还原性
C.酸性 D.碱性
【解析】 在空气中,氧气能够把+2价铁氧化成+3价;而加入维生素C则能防止这种氧化,说明被氧化的是维生素C而不再是+2价铁,说明维生素C具有还原性。故选B。
3.(2024·辽宁省大连市第十二中学高一月考)下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )
A.Fe3O4是一种红棕色粉末,俗称铁红
B.Fe2(SO4)3与KSCN反应产生血红色沉淀
C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质,可以向溶液中加入过量的铁粉,然后过滤
D.Fe(OH)2为白色固体,不溶于水,能在空气中稳定存在
【解析】 四氧化三铁俗称磁性氧化铁,是一种黑色固体,三氧化二铁是一种红棕色粉末,俗称铁红,A错误;Fe2(SO4)3与KSCN发生络合反应产生血红色物质,不生成沉淀,B错误;铁可以和三价铁反应生成亚铁离子,除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质,可以向溶液中加入过量的铁粉,过滤即可,C正确;Fe(OH)2为白色固体,不溶于水,在空气中易被氧气氧化为氢氧化铁,D错误。故选C。
4.铁是人体必需的微量元素之一。补铁剂中的Fe2+在空气中很容易被氧化为Fe3+,影响铁元素在人体中的吸收利用。某实验小组进行如图所示的对照实验,验证补铁剂和维生素C一起服用的科学性。
[实验操作]
第一步,在A、B两支试管中加入对比试剂;第二步,振荡;第三步,滴加KSCN溶液。
[实验现象]
(1)A试管中溶液变______色,B试管中无明显现象。
[实验结论]
(2)维生素C具有__________(填“氧化性”或“还原性”),能防止Fe2+被氧化为Fe3+,所以补铁剂和维生素C一起服用具有科学依据。
红
还原性
[生活应用]
(3)某品牌泡腾片的主要成分为维生素C和NaHCO3,放入水中立即产生大量气泡(CO2)使口感更好,说明维生素C具有________(填“酸性”或“碱性”)。
(4)为防止烹调时蔬菜中维生素C的损失,烹调蔬菜应注意________________________________________________(写一条即可)。
酸性
避免与氧
化性物质接触(或避免与碱性物质接触)第三章 第一节 第2课时
课时达标分层练
学业考达标练
1.下列试剂中,能使Fe2+转化为Fe3+的是( )
①氯气 ②NaCl溶液 ③酸性KMnO4溶液 ④次氯酸 ⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
A.①②③ B.①③④
C.②④⑤ D.②⑤⑥
【解析】 ①氯气、③酸性KMnO4溶液、④次氯酸具有强氧化性,能氧化亚铁离子生成铁离子,B正确;②NaCl溶液、⑤盐酸、⑥NaNO3溶液不具有强氧化性,不能氧化亚铁离子生成铁离子,A、C、D错误。故选B。
2.(2024·北京人大附中高一月考)下列离子方程式书写不正确的是( )
A.向FeCl2溶液中通入氯气:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
B.向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液:Fe3++3SCN-??Fe(SCN)3
C.向FeCl3溶液中加入少量氨水:Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH
D.向FeCl3溶液中加入过量铜粉:2Fe3++3Cu===2Fe+3Cu2+
【解析】 向FeCl2溶液中通入氯气,生成铁离子和氯离子:2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,A正确;向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红色:Fe3++3SCN-??Fe(SCN)3,B正确;向FeCl3溶液中加入少量氨水,生成氢氧化铁沉淀:Fe3++3NH3·H2O===Fe(OH)3↓+3NH,C正确;向FeCl3溶液中加入过量铜粉,生成铜离子和亚铁离子:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,D错误。故选D。
3.(2024·辽宁省大连市第十二中学高一月考)FeCl3是有机反应中常用的催化剂。实验室用如下图所示装置制备少量FeCl3,已知:FeCl3易升华,且易水解:FeCl3+3H2O??Fe(OH)3+3HCl。下列说法不正确的是( )
A.甲中可制得纯净的Cl2
B.实验时若Cl2不足量,则可能生成FeCl2
C.装置丙的作用是收集FeCl3
D.装置丁中CaCl2的作用是防止水蒸气进入装置丙
【解析】 高锰酸钾与浓盐酸反应生成氯气,混有杂质HCl和水蒸气,饱和食盐水除去HCl,浓硫酸干燥氯气,A正确;氯气和铁粉在加热下反应生成FeCl3,其易升华,加热形成蒸气,在丙装置中冷凝收集氯化铁,C正确;由于氯化铁能与H2O反应生成Fe(OH)3和HCl,氯化钙作用是防止空气中水蒸气进入装置丙,D正确;无论氯气是否足量,Fe与Cl2都只生成FeCl3,B错误。故选B。
4.(2024·辽宁省大连市第十二中学高一月考)现有①Na2O2;②Fe3O4;③FeCl2;④FeCl3;⑤Fe(OH)3五种物质,下列说法正确的是( )
A.③⑤不能通过化合反应生成
B.铁在氯气中燃烧生成③
C.②溶于盐酸可生成③④
D.将1 mol①投入含有1 mol③的溶液中,生成白色絮状沉淀并有气泡冒出
【解析】 Fe与FeCl3通过化合反应产生FeCl2;Fe(OH)2、O2、H2O通过化合反应产生Fe(OH)3,A错误;铁在氯气中燃烧生成FeCl3,B错误;Fe3O4与HCl反应产生FeCl2、FeCl3,故②溶于盐酸可生成③④,C正确;Na2O2溶于水,反应产生NaOH和O2,同时能够将FeCl2氧化为FeCl3,FeCl3与NaOH反应产生Fe(OH)3红褐色沉淀,D错误。故选C。
5.维生素C又称“抗坏血酸”,能帮助人体将食物中摄取的、不易吸收的Fe3+转化为易吸收的Fe2+,下列有关分析错误的是( )
A.维生素C具有还原性
B.Fe3+转化为Fe2+发生了氧化反应
C.维生素C药片应隔绝空气保存
D.向Fe3+的溶液中加入Cu,也能将Fe3+转化为Fe2+
【解析】 维生素C能够将Fe3+转化为易吸收的Fe2+,Fe元素化合价降低,得到电子被还原,说明维生素C具有还原性,A正确;Fe3+转化为Fe2+时,Fe元素化合价降低,得到电子被还原,发生了还原反应,B错误;维生素C药片具有强还原性,容易被空气中的氧气氧化,因此应隔绝空气保存,C正确;向Fe3+的溶液中加入Cu,会发生反应:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,因此Cu单质也能将Fe3+转化为Fe2+,D正确。故选B。
6.(2024·河北省邢台市质检联盟高一月考)部分元素的单质及其化合物(或其溶液)的转化关系如图。已知A是生活中使用广泛的金属单质,常温下B是无色无味的液体,E是胃酸的主要成分。
请回答下列问题。
(1)写出下列物质的化学式:E HCl ;G FeCl3 。
(2)反应①的化学方程式为 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2 ;反应②的离子方程式为 Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O 。
(3)F溶液常温下呈浅绿色,该溶液中金属阳离子为 Fe2+ (填离子符号),下列实验操作及现象能证明溶液中含有该金属阳离子的是 b (填标号),反应④中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 1∶2 。
a.取样,滴加氯水后滴加KSCN,溶液变红
b.取样,滴加NaOH溶液,产生白色沉淀,白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
c.取样,加入铜粉,无明显现象
【解析】 A是生活中使用广泛的金属单质,A为Fe,常温下B是无色无味的液体,B为H2O,E是胃酸的主要成分,E为HCl,A和B在高温条件下反应生成C为H2和D为Fe3O4,A和E反应生成F为FeCl2,则G为FeCl3,F和Cl2反应生成G。(1)E为HCl,G为FeCl3。(2)反应①为Fe和水蒸气反应,化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2;反应②为四氧化三铁和盐酸反应生成氯化亚铁、氯化铁、水,离子方程式为Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O。(3)F为FeCl2,溶液常温下呈浅绿色,该溶液中金属阳离子为Fe2+;A.取样,滴加氯水后,再滴加KSCN,溶液变红,可证明存在铁离子,不能证明亚铁离子的存在,a错误;B.取样,滴加NaOH溶液,产生白色沉淀为氢氧化亚铁,白色沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色沉淀为氢氧化铁,可以证明亚铁离子的存在,b正确;C.取样,加入铜粉,两者不反应,无明显现象,不能证明亚铁离子的存在,c错误。故选b。反应④为2FeCl2+Cl2===2FeCl3,氧化剂为Cl2,还原剂为FeCl2,氧化剂和还原剂物质的量之比为1∶2。
选择考提升练
7.(2024·清华大学附属中学朝阳学校高一期中)CuCl2是一种可用于生产颜料、木材防腐剂等的化工产品。将铜粉加入稀盐酸中,并持续通入空气,在Fe3+的催化作用下可生成CuCl2(过程如图所示)。下列说法不正确的是( )
A.Fe3+可循环使用
B.过程Ⅰ中,Fe3+的氧化性小于Cu2+
C.过程Ⅱ中Fe2+发生氧化反应
D.该过程总反应为2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O
【解析】 Fe3+与Cu反应生成的Fe2+,在O2、H+作用下可重新转化为Fe3+,则Fe3+可循环使用,A正确;过程Ⅰ中,发生反应2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,则Fe3+的氧化性大于Cu2+,B不正确;过程Ⅱ中,Fe2+被O2氧化为Fe3+,发生氧化反应,C正确;在两个反应中,Fe3+作催化剂,Cu、O2、H+为反应物,Cu2+和H2O为生成物,该过程总反应为2Cu+O2+4H+2Cu2++2H2O,D正确。故选B。
8.(2024·广东省广州市天河中学高一月考)下列关于离子的检验方法中错误的是( )
选项 实验操作 现象 结论
A 取少量待检验溶液于试管中,先加过量稀硝酸,再滴入少量硝酸银溶液 溶液中产生白色沉淀 溶液中含有Cl-
B 取已灼烧干净的铂丝醮取少量待检验溶液,放在酒精灯外焰上灼烧 火焰呈黄色 溶液中含有Na+
C 取少量待检验溶液于试管中,滴入几滴酸性高锰酸钾溶液 高锰酸钾溶液褪色 溶液中含有Fe2+
D 取少量待检验溶液于试管中,滴入几滴硫氰化钾溶液 溶液变红 溶液中含有Fe3+
【解析】 待测溶液中加入硝酸酸化,再滴入硝酸银溶液,产生白色沉淀,该白色沉淀只能为AgCl,则溶液中一定含有Cl-,A正确;做焰色试验时,火焰呈黄色,则表明待测溶液中一定含有Na+,B正确;待测溶液中滴加酸性KMnO4溶液,高锰酸钾的紫色褪去,则表明KMnO4被还原,可能是Fe2+表现还原性,也可能是S2-、Cl-等表现还原性,C错误;待测溶液中滴加KSCN溶液,溶液呈血红色,则溶液中一定含有Fe3+,D正确。故选C。
9.(2024·辽宁省大连市第十二中学高一月考)把含有氧化铁的铁片投入到足量的稀盐酸中,直到铁片完全溶解,经分析该溶液中无Fe3+,且生成的Fe2+与反应生成的H2的物质的量之比为3∶1,则原混合物中Fe2O3与Fe的物质的量之比为( )
A.1∶1 B.1∶2
C.3∶5 D.2∶5
【解析】 设原混合物中含有x mol Fe2O3,y mol Fe,
Fe2O3 + 6HCl===2FeCl3+3H2O
x 2x
2FeCl3 + Fe===3FeCl2
2x x 3x
Fe+2HCl===FeCl2 + H2↑
y-x y-x y-x
=,得=2∶5,D正确。故选D。
10.(2024·广东省广州市天河中学高一月考)硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)是医药上补血剂的有效成分。某课外活动中,同学们分组对硫酸亚铁进行定性和定量研究。
(1)甲组同学用FeSO4·7H2O固体配制100 mL 0.10 mol·L-1的FeSO4溶液。
①需要FeSO4·7H2O固体的质量为 2.78 g。
②所需要用到的仪器有托盘天平,烧杯,量筒,玻璃棒, 100 mL容量瓶、胶头滴管 。
③下列操作导致配制的FeSO4溶液浓度偏低的是 。
A.容量瓶用蒸馏水洗净之后未干燥,直接用于溶液的配制
B.配制过程中,未用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒
C.摇匀后,发现液面低于刻度线,又滴加蒸馏水至与刻度线相切
D.定容时,俯视刻度线
(2)乙组同学研究pH对FeSO4溶液稳定性的影响,结果如图所示,增强FeSO4溶液稳定性的措施是 降低pH或增强溶液的酸性 。
(3)丙组同学欲验证某补血剂(含FeSO4)超过保质期后已变质,实验操作和现象是:除去药物表面包装的糖衣后将药物粉碎、 加水溶解、静置、取少量上层清液于试管中,向其中加入KSCN溶液,溶液变红色说明亚铁离子被氧化为铁离子而变质 。
(4)丁组同学测定某品牌补血剂中铁元素含量的流程如下(其他成分在测定过程中不参与反应):
①加入H2O2的目的是 将Fe2+全部氧化为Fe3+,以便于转化为Fe(OH)3 ,发生反应的离子方程式是 2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O 。
②该补血剂中铁元素的质量分数是 2.24% 。
【解析】 (1)①100 mL 0.10 mol·L-1的FeSO4溶液中n(FeSO4)=0.1 L×0.10 mol·L-1=0.01 mol,则需要的m(FeSO4·7H2O)=0.01 mol×278 g·mol-1=2.78 g;②所需要用到的仪器有托盘天平,烧杯,量筒,玻璃棒,100 mL容量瓶及胶头滴管;③容量瓶用蒸馏水洗净之后未干燥,不影响所配溶液的体积,FeSO4溶液浓度不受影响,A错误;配制过程中,未用蒸馏水洗涤烧杯和玻璃棒,会使部分溶质损失,所配的FeSO4溶液浓度偏低,B正确;摇匀后,又滴加蒸馏水至与刻度线相切会导致溶液的体积偏大,所配的FeSO4溶液浓度偏低,C正确;定容时,俯视刻度线会导致溶液体积偏小,所配的FeSO4溶液浓度偏高,D错误。故选BC。(2)根据图像分析可知,pH越小时,亚铁离子越不容易被氧化损耗,越稳定,所以增强Fe2+稳定性的措施为降低pH或增强酸性。(3)欲验证该药物超过保质期后已变质,可进行的操作是:除去药物表面包装的糖衣后,将药物粉碎、加水溶解、静置、取少量上层清液于试管中,向其中加入KSCN溶液,溶液变红色说明亚铁离子被氧化为铁离子而变质。(4)①加入H2O2的目的是将Fe2+全部氧化为Fe3+,以便于转化为Fe(OH)3,发生反应的离子方程式是2Fe2++2H++H2O2===2Fe3++2H2O;②氧化铁的质量为80 mg,则其中所含的铁元素的质量为80× mg=56 mg=0.056 g,则补血剂中铁元素的质量分数为×100%=2.24%。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)(共24张PPT)
第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
第2课时 铁盐和亚铁盐
课程标准要求 1.通过Fe2+、Fe3+检验的演示实验,学会Fe2+、Fe3+的不同检验方法。
2.理解Fe3+的氧化性及Fe2+、Fe3+、Fe之间的相互转化。
3.了解铁盐的净水作用。
学科核心素养 1.宏观辨识与微观探析:结合植物补铁剂的成分探究,了解铁盐和亚铁盐的主要性质及在生产、生活中的应用,能用化学方程式、离子方程式正确表示相应物质的主要化学性质。
2.证据推理与模型认知:能从物质类别、元素价态的角度,依据复分解反应和氧化还原反应原理,理解铁盐和亚铁盐的化学性质、检验方法及转化关系,设计实验进行初步验证,并能分析、解释有关实验现象。
学习目标 1.依据氧化还原反应理论,掌握Fe、Fe2+、Fe3+相互转化的途径。
2.通过实验探究学会Fe2+、Fe3+的检验方法。
3.以硫酸亚铁补铁剂为学习载体,提升运用相关知识解决实际问题的能力。
学习任务一 Fe3+和Fe2+的检验
自主学习 认知形成
?铁盐和亚铁盐的组成
亚铁盐 铁盐
组成 含有____________的盐 含有____________的盐
常见物质 FeSO4、FeCl2等 FeCl3、Fe2(SO4)3等
Fe2+
Fe3+
?Fe2+、Fe3+的检验[实验3-2]
项目 滴入KSCN溶液的现象 解释
(用离子方程式) 结论与应用
FeCl3溶液 ______________ Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3 可用KSCN溶液来检验_________
FeCl2溶液 ________________ —
溶液变红色
没有明显现象
Fe3+
如何检验FeCl2溶液中含有Fe2+?(可用试剂:NaOH溶液、KSCN溶液和双氧水)
提示:方案1.向待测液中加入NaOH溶液,生成白色沉淀,又迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。
1.正误判断
(1)向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红,则该溶液中一定含 Fe3+,一定不含Fe2+。( )
提示:Fe2+遇KSCN溶液无现象,不能判定Fe2+是否存在。
(2)向含Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液,溶液中产生红色沉淀。( )
提示:向含Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液,溶液变红色,不是产生红色沉淀。
×
×
(3)向某溶液中滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色,说明溶液中含有Fe2+。( )
提示:Fe2+遇NaOH溶液,先产生白色沉淀,然后迅速变成灰绿色,最终变成红褐色,这是Fe2+的特征反应现象,可以判定其存在。
√
2.证明某溶液中只含有Fe2+而无Fe3+的最佳方案是____________________________________________________________(可用试剂:KSCN溶液和双氧水)。
先滴加KSCN
溶液,无明显现象,再滴加双氧水后溶液显红色
互动探究 能力提升
●情境创设
红砖与青砖之谜
烧制砖瓦时,用富含铁元素黏土做成的坯经过烘烧后,铁的化合物氧化为红色的氧化铁(Fe2O3),而制得红色的砖瓦。烘烧完全后向窑内添加大量的煤炭后封窑约1天后,从窑顶向下慢慢浇水7天。水蒸气和窑内高温的炭发生化学反应,密闭的窑内会产生大量的还原气体H2和CO,它们把红色Fe2O3又逐渐还原成为青灰色的FeO、Fe3O4,而制得青砖。
●问题探究
问题1.如何检验红砖含有+3价的铁元素?
提示:将红砖研磨成粉末,取少许粉末于试管中,加入稀硫酸溶解,过滤;向滤液中滴加KSCN溶液,如溶液变红色,则说明红砖中含有+3价的铁元素,或向滤液中加入NaOH溶液,生成红褐色沉淀,则说明红砖中含有+3价的铁元素。
问题2.如何检验青砖含有+2价的铁元素?
提示:将青砖研磨成粉末,取少许粉末于试管中,加入稀硫酸溶解,过滤,向滤液中滴加少量酸性KMnO4溶液,如酸性KMnO4溶液褪色,则说明青砖中含有+2价的铁元素。
问题3.为检验青砖含有+2价的铁元素,某同学设计方案如下:将青砖研磨成粉末,取少许粉末于试管中,加入稀硫酸溶解,过滤,向滤液中先滴加KSCN溶液,再滴加氯水(或双氧水)溶液变红,则含有Fe2+。此方案是否合理?为什么?
提示:不合理,因为青砖中含Fe3O4,加入稀硫酸后所得的溶液中含有Fe3+,干扰Fe2+的检验。
●要点归纳
1.Fe2+检验
(1)观察法:溶液呈浅绿色(Fe2+)。
(2)化学法 显色法一般不用酸性高锰酸钾溶液,因为过量时也是
紫红色
方法 试剂 现象 离子方程式
沉淀法 NaOH溶液 白色沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色 Fe2++2OH-===4Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
显色法 KSCN溶液、氯水或H2O2 无色―→血红色 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
?
2.Fe3+检验
(1)观察法:溶液呈棕黄色(Fe3+)
(2)化学法
方法 试剂 现象 离子方程式
沉淀法 NaOH溶液 红褐色沉淀 Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
显色法 KSCN溶液 血红色溶液 Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
3.含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验
【微提醒】 溶液中含Cl-、Br-、I-等还原性的离子时,不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+,因为酸性KMnO4溶液与Cl-、Br-、I-等还原性的离子发生氧化还原反应而褪色。
(2024·广东省广州市黄广中学高一第二次月考)下列各试剂中,不能用来鉴别FeSO4和Fe2(SO4)3的是( )
A.NaOH溶液 B.酸性KMnO4溶液
C.BaCl2溶液 D.KSCN溶液
题点
Fe2+、Fe3+的检验
●题点例练
【易错分析】 检验Fe2+时常出现的错误
只含Fe2+的溶液:注意检验Fe2+时加入试剂的顺序
【解析】 FeSO4溶液与NaOH溶液反应生成白色沉淀并迅速变为灰绿色,最后变成红褐色,Fe2(SO4)3与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀,可鉴别,A不符合题意;亚铁离子能使酸性KMnO4溶液褪色,可鉴别,B不符合题意;二者均与氯化钡溶液反应生成白色沉淀硫酸钡,不能鉴别,C符合题意;加入KSCN溶液呈红色的是硫酸铁,没有明显现象的是硫酸亚铁,可鉴别,D不符合题意。故选C。
(2024·湖南省娄底市新化县期末)为检验某溶液中是否含有Fe3+,可以选择的试剂是( )
A.KSCN溶液 B.AgNO3溶液
C.酸性KMnO4溶液 D.BaCl2溶液
【解析】 检验溶液中是否含有Fe3+的方法为:向溶液中加入KSCN溶液,然后观察现象,若溶液变红色,说明溶液中存在Fe3+,否则没有铁离子,故选A项。