第11讲 铁盐、亚铁盐及相互转化
[目标速览] 1.了解Fe2+和Fe3+的常用检验方法。2.结合实例,认识铁盐、亚铁盐的性质,通过化学反应可以探索物质性质,实现物质的转化。
微考点 核心突破
考点 铁盐与亚铁盐
知|识|梳|理
1.亚铁盐
含有Fe2+的溶液呈________色,既有氧化性,又有还原性。
(1)氧化性:Fe2+与Zn反应的离子方程式为____________________________________。
(2)还原性。
①向FeCl2溶液中滴入几滴KSCN溶液,无现象,再滴加氯水(或通入Cl2),若溶液变成红色,证明Fe2+具有还原性。反应原理为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
②向少量酸性KMnO4溶液中滴入FeSO4溶液,若溶液紫红色褪去,证明Fe2+具有还原性。离子方程式为Mn+5Fe2++8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。
2.铁盐
(1)氧化性:含Fe3+的溶液呈______色,Fe3+具有较强的氧化性。
①向FeCl3溶液中滴入几滴KSCN溶液,再加入过量活泼金属(如Fe),若溶液红色褪去,证明Fe3+具有氧化性。离子方程式为__________________________。
②向FeCl3溶液中加入淀粉 KI溶液,若溶液变成蓝色,证明Fe3+具有氧化性。离子方程式为2Fe3++2I-===I2+2Fe2+。
③向FeCl3溶液中通入H2S气体,若出现黄色浑浊,证明Fe3+具有氧化性。离子方程式为2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+。
(2)特性:含有Fe3+的盐溶液遇到________时变成红色。
(3)FeCl3易水解:将其饱和溶液滴入沸水中制备Fe(OH)3胶体的化学方程式为__________________________。
3.Fe2+、Fe3+的相互转化
Fe2+Fe3+
上述转化中反应的离子方程式为
①___________________________________________________________;
②___________________________________________________________。
思维辨析
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
1.加热蒸干氯化铁溶液最终得到FeCl3晶体。( )
2.Fe比Cu活泼,所以FeCl3溶液可以腐蚀线路板上的Cu。( )
3.向某溶液中先滴加少量氯水,再滴加KSCN溶液,溶液变为红色,溶液中一定含有Fe2+。( )
4.取久置的绿矾(FeSO4·7H2O)溶于水,加入KSCN溶液,溶液变为红色,说明绿矾部分或全部被氧化。( )
实|验|回|放
实验一:Fe3+、Fe2+的检验
Fe3+ Fe2+
实验 操作
实验 现象 溶液变成红色 无明显现象
离子 方程式 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 —
结论 含有Fe3+的盐溶液遇到KSCN溶液时变成红色,可利用此现象检验Fe3+的存在 Fe2+和SCN-不反应
实验二:Fe3+和Fe2+的相互转化
加过量铁粉振荡后,棕黄色溶液变成浅绿色,再加KSCN溶液,溶液颜色无变化 向上层清液中滴加新制氯水,溶液变成红色
2Fe3++Fe===3Fe2+ 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
Fe3+遇到较强的还原剂时会被还原成Fe2+ Fe2+在较强的氧化剂作用下会被氧化成Fe3+
提醒 Fe3+和Fe2+的相互转化的应用
欲除去废水中的Fe2+,常先将废水中的Fe2+氧化为Fe3+(如通入氯气),反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,再调节溶液的pH,使Fe3+转化为红褐色的Fe(OH)3沉淀析出。
实验三:利用覆铜板制作图案
实验 原理 利用FeCl3溶液作为“腐蚀液”,将覆铜板上不需要的铜腐蚀
实验 操作 取一小块覆铜板,用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案,然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。过一段时间后,取出覆铜板并用水清洗干净。观察实验现象,并展示制作的图案
实验 现象 用油性笔画出的图案处不被腐蚀,洗净后板上留下设计的图案
反应 方程式 2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2
实验 结论 铜可被FeCl3溶液腐蚀
提醒 覆铜板是以绝缘板为基材,一面或两面覆以铜箔,经热压而成的一种板状材料,主要用于制作家电、计算机等电子产品的印刷电路板。
知|识|拓|展
1.“铁三角”的转化
(1)“铁三角”转化关系。
(2)具体应用。
①判断离子能否共存。
Fe2+N(H+)、ClO-、Mn(H+)。
Fe3+S2-、I-、S、HS-、HS。
Fe2+、Fe3+HC、C等水解相互促进的离子。
②盐溶液的配制与保存。
③物质的制备。
2.FeCl3溶液发生反应时的颜色变化
(1)向FeCl3溶液中加几滴KSCN溶液后,溶液呈红色。
(2)FeCl3与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀。
(3)向FeCl3溶液中通入H2S气体,生成淡黄色沉淀。
(4)向FeCl3溶液中加入几滴Na2S溶液,生成淡黄色(S)沉淀,当加入的Na2S溶液过量时,又生成黑色(FeS)沉淀。
(5)向FeCl3溶液中加入过量铁粉,溶液变成浅绿色(Fe2+)。
(6)将FeCl3溶液滴入淀粉 碘化钾溶液中,溶液变成蓝色。
(7)向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液,溶液变成紫色。
(8)将饱和FeCl3溶液滴入沸水中,继续加热,生成红褐色Fe(OH)3胶体。
3.Fe3+、Fe2+的检验
(1)检验Fe2+时的易错分析。
①只含Fe2+的溶液:注意检验Fe2+时加入试剂的顺序为待测液不变色红色(含Fe2+、不含Fe3+)。
a.加KSCN溶液前,要注意不要加入氧化性物质使Fe2+被氧化,如H2O2、N(H+)等。
b.氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液,因为酸性KMnO4溶液本身显紫红色,对实验现象有干扰,且酸性KMnO4溶液能氧化KSCN,即使溶液中含Fe3+也不变红色。
②同时含有Fe2+和Fe3+的溶液:Fe2+对检验Fe3+无干扰,可以滴加KSCN溶液检验Fe3+;Fe3+对检验Fe2+有干扰,不能通过先加入KSCN溶液再加氯水检验Fe2+,通常向溶液中加入适量K3[Fe(CN)6]溶液,若产生蓝色沉淀,说明含有Fe2+。
(2)检验Fe2+的方法:向某溶液中滴加KSCN溶液,无明显现象,再滴加少量新制氯水(或H2O2),溶液变成红色,证明原溶液中含有Fe2+。
4.混合溶液中Fe3+、Fe2+的除去方法
(1)除去Mg2+中混有的Fe3+的方法。
向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中之一,与Fe3+水解产生的H+反应,促进Fe3+的水解,将Fe3+转化成Fe(OH)3沉淀而除去。
(2)除去Cu2+中混有的Fe3+的方法。
向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中之一,与Fe3+水解产生的H+反应,促进Fe3+的水解,将Fe3+转化为Fe(OH)3沉淀而除去。
(3)除去Mg2+中混有的Fe2+的方法。
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按(1)的方法除去溶液中的Fe3+。
(4)除去Cu2+中混有的Fe2+的方法。
先加入氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按(2)的方法除去溶液中的Fe3+。
知|识|对|练
角度一 铁盐的性质
1.某同学通过实验模拟往年的春晚节目《魔壶》。将“魔壶”中盛有的FeCl3溶液依次倒入烧杯①②③中,烧杯①②③中分别盛有1 mL KSCN溶液、1 mL AgNO3溶液、1 mL NaOH溶液,实验现象均不同。下列说法正确的是( )
A.烧杯①中,有红色沉淀生成
B.烧杯②中,发生了氧化还原反应
C.烧杯③中,反应后所得分散系属于胶体
D.若用FeCl2溶液代替FeCl3溶液进行上述实验,烧杯中的现象均发生改变
角度二 根据试剂判断Fe2+、Fe3+的转化
2.用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜,所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是( )
A.若无固体剩余,则溶液中一定有Fe3+
B.若有固体存在,则溶液中一定有Fe2+
C.若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出
D.若溶液中有Fe2+,则一定有Cu析出
3.铁及其化合物的转化具有重要应用。在指定条件下,下列物质间转化能实现的是( )
A.Fe2O3FeCl3(aq)FeCl3(s)
B.FeFeI2FeCl3
C.FeS2Fe2O3Fe(OH)3
D.FeFeCl2(aq)FeCl3(aq)
角度三 Fe3+、Fe2+的检验
4.某溶液中可能存在Mg2+、Fe2+、Fe3+,加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。下列结论正确的是( )
A.一定有Fe2+,一定没有Fe3+、Mg2+
B.一定有Fe3+,一定没有Fe2+、Mg2+
C.一定有Fe3+,可能有Fe2+,一定没有Mg2+
D.一定有Fe2+,可能有Mg2+,一定没有Fe3+
5.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,进行如下实验操作时,最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量KMnO4溶液
③加入少量NH4SCN溶液
A.①③ B.③②
C.③① D.①②③
角度四 铁盐的制备
6.FeCl3是一种常用的化工原料,它受热易升华,极易与水反应。铁粉与氯气反应制备FeCl3的实验装置如图所示,C和E用来收集产物,回答下列问题:
(1)B中石棉绒不参与反应,石棉绒的作用是____________________________;写出B中反应的化学方程式:___________________________________________________________。
(2)在C、E处收集产物是利用了FeCl3__________的性质。
(3)实验过程中若D处出现堵塞,A处可观察到的现象是____________________;可通过____________(填简单操作),使实验能继续进行。
(4)G装置的主要作用是____________________________,F装置的主要作用是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(5)用a g铁粉,反应一段时间后得到的固体质量为b g,则参加反应的铁粉的质量为____________g。
角度五 实现转化时试剂的选择
7.“百炼成钢”原意是指反复将炽热的生铁在空气中锤打,最终将生铁转化为性能更优越的钢,其实质是对生铁的不断除杂过程。下列除去主体物质中的少量杂质时所选试剂或方法,不正确的是( )
选项 主体物质 杂质 除杂试剂或方法
A FeCl3溶液 FeCl2 通入Cl2并微热
B FeCl2溶液 FeCl3 加入过量铁粉并过滤
C Fe Al 加入FeSO4溶液并过滤
D Fe(OH)3 Fe(OH)2 在空气中灼烧
8.如何除去括号中的杂质。
(1)Fe2+(Fe3+):___________________________________________________________。
(2)FeCl3(FeCl2):___________________________________________________________。
(3)FeCl2(CuCl2):___________________________________________________________。
(4)Fe2O3(Al2O3、SiO2):___________________________________________________________。
阅读下列材料,完成(1)(2)题。
某化学研究小组制备硫酸亚铁铵晶体[(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O](M=392 g·mol-1)并测定其纯度。
实验步骤如下:
①铁屑的处理与称量。在盛有适量铁屑的锥形瓶中加入Na2CO3溶液,加热、过滤、洗涤、干燥、称量,铁屑质量为m1 g。
②FeSO4的制备。在盛有洗净铁屑的锥形瓶中加入一定量的稀硫酸,充分反应,过滤,收集滤液于蒸发皿中。将锥形瓶中的铁屑和滤纸上的铁屑收集、干燥后称量,质量为m2 g。
③硫酸亚铁铵晶体的制备。按反应配比准确称取所需质量为m3 g的(NH4)2SO4加入“步骤②”中的蒸发皿中,在水浴上蒸发混合液,浓缩至表面出现晶膜为止,静置,让溶液自然冷却至室温,减压过滤。晶体用无水乙醇洗涤并自然干燥,称量所得晶体质量为m4 g。
④测定硫酸亚铁铵晶体的纯度。称取a g产品,配制成100 mL溶液,取出25.00 mL置于锥形瓶中,用c mol·L-1酸性KMnO4标准溶液滴定(不考虑杂质的反应),平行滴定三次,平均消耗酸性KMnO4标准溶液V mL。
(1)下列计算正确的是( )
A.m3=
B.硫酸亚铁铵晶体的产率为×100%
C.配制的硫酸亚铁铵溶液的物质的量浓度为 mol·L-1
D.硫酸亚铁铵晶体的纯度为×100%
(2)根据上述实验原理,下列说法错误的是( )
A.步骤③需保持溶液pH为1~2,pH过大会导致产品不纯且产率降低
B.步骤④用未干燥的容量瓶配制溶液,测定的硫酸亚铁铵晶体的纯度会偏低
C.步骤④滴定结束时俯视读数,测定的硫酸亚铁铵晶体的纯度会偏低
D.三次滴定都应从零刻度或零刻度附近的某一固定刻度开始,以减小系统误差
微充电 素养提升
教考衔接——基于教材特色栏目的情境命题
【教材有源】
[实验探究] 补铁剂中铁元素价态检验
1.预测补铁剂中铁元素价态
补铁剂中铁元素价态有以下3种可能:
(1)可能为____________。
(2)可能为____________。
(3)可能既有+2价,又有+3价(Fe2+和Fe3+)。
2.实验方案
3.实验操作、现象及结论
方案一
实验操作 实验现象 实验结论
加入硫氰化钾溶液,溶液颜色无变化;加入氯水后,溶液变为________ 含有Fe2+,不含___________________________________________________________ ___________________________________________________________
方案二
实验操作 实验现象 实验结论
不变红色 ________
紫红色褪去 ________
4.实验结论分析
经过实验验证,补铁剂中铁元素价态为+2价,请写出方案一中相关反应的离子方程式:____________________________________,____________________________________。
【母题】 为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质,分别取少量样品溶于盐酸,再进行下列实验,其中结论正确的是( )
A.若滴加KSCN溶液,溶液变红,说明铁粉变质
B.若滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明铁粉未变质
C.若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,说明铁粉全部变质
D.若滴加KSCN溶液,溶液未变红;再滴加氯水,溶液变红,说明铁粉全部变质
【衍生1】 菠菜常用作补铁食品之一,为探究其中铁元素的价态,现进行如下实验。
(1)取新鲜的菠菜10 g,将菠菜剪碎后放在研钵中研磨,然后倒入烧杯中,加入30 mL蒸馏水、搅拌。将上述浊液过滤,得到的滤液作为实验样品,分置于两支试管中。
(2)向一支试管中加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,生成____________,说明滤液中含Fe2+。
(3)向另一支试管中加入少量稀硝酸,然后加入几滴KSCN溶液,溶液呈________色,能否说明滤液中含Fe3+ ________(填“能”或“否”),分析其原因:___________________________________________________________。
【衍生2】 某兴趣小组同学为探究黑木耳中的含铁量,进行如下实验。
已知:ⅰ.黑木耳富含蛋白质、糖类、卵磷脂、铁及一些还原性物质(如维生素C)等。每100 g黑木耳的含铁量高达185 mg。
ⅱ.紫色的KMnO4溶液在酸性条件下具有强氧化性,其还原产物是无色的Mn2+。
Ⅰ.为确定黑木耳中含有铁元素,甲同学设计实验方案如下。
(1)步骤②得到滤液A的操作是________________________。
(2)步骤④检验Fe3+所用试剂是____________溶液。
(3)下列有关上述实验得出的结论是________(填字母)。
a.黑木耳中一定含Fe2+和Fe3+
b.滤液A中一定含Fe2+和Fe3+
c.白色沉淀中一定含Fe(OH)2
Ⅱ.为测定黑木耳中铁元素的含量,乙同学设计实验方案如下。
(4)可选做试剂B的物质是________(填字母)。
a.Na b.Zn c.Fe d.Cu
(5)步骤⑦中观察到的实验现象是____________________________,反应的离子方程式是___________________________________________________________。
(6)若乙同学实验操作规范,但测得含铁量远大于实际的含量,其可能的原因是____________________________。
微真题 把握方向
考向一 铁的化合物的性质
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)氯化铁溶液腐蚀铜电路板,体现了Fe3+的氧化性。(2024·山东卷)( )
(2)Mg加入过量FeCl3溶液中可得Fe。(2020·浙江卷7月)( )
(3)FeS2在沸腾炉中与O2反应主要生成SO3。(2020·浙江卷7月)( )
(4)向盛有FeCl3溶液的试管中加入过量铁粉,充分振荡后加1滴KSCN溶液,实验现象为黄色逐渐消失,加KSCN后溶液颜色不变。(2019·全国卷Ⅱ)( )
2.(2023·浙江卷6月)氯化铁是一种重要的盐,下列说法不正确的是( )
A.氯化铁属于弱电解质
B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板
C.氯化铁可由铁与氯气反应制得
D.氯化铁溶液可制备氢氧化铁胶体
3.(2023·浙江卷1月)探究铁及其化合物的性质,下列方案设计、现象和结论都正确的是( )
选项 实验方案 现象 结论
A 往FeCl2溶液中加入锌片 短时间内无明显现象 Fe2+的氧化能力比Zn2+弱
B 往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液,再加入少量K2SO4固体 溶液先变成红色后无明显变化 Fe3+与SCN-的反应不可逆
C 将食品脱氧剂样品中的还原铁粉溶于盐酸,滴加KSCN溶液 溶液呈浅绿色 食品脱氧剂样品中没有+3价铁
D 向沸水中逐滴加5~6滴饱和FeCl3溶液,持续煮沸 溶液先变成红褐色再析出沉淀 Fe3+先水解得Fe(OH)3胶体,胶体再聚集成Fe(OH)3沉淀
4.(2022·湖南卷)为探究FeCl3的性质,进行了如下实验(FeCl3和Na2SO3溶液浓度均为0.1 mol·L-1)。
实验 操作与现象
① 在5 mL水中滴加2滴FeCl3溶液,呈棕黄色;煮沸,溶液变红褐色
② 在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液,变红褐色;再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀
③ 在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液,变红褐色;将上述混合液分成两份,一份滴加K3[Fe(CN)6]溶液,无蓝色沉淀生成;另一份煮沸,产生红褐色沉淀
依据上述实验现象,下列结论不合理的是( )
A.实验①说明加热促进Fe3+水解反应
B.实验②说明Fe3+既发生了水解反应,又发生了还原反应
C.实验③说明Fe3+发生了水解反应,但没有发生还原反应
D.整个实验说明S对Fe3+的水解反应无影响,但对还原反应有影响
考向二 Fe3+、Fe2+的检验
5.(2022·广东卷)为检验牺牲阳极法对钢铁防腐的效果,将镀层有破损的镀锌铁片放入酸化的3%的NaCl溶液中。一段时间后,取溶液分别实验,能说明铁片没有被腐蚀的是( )
A.加入AgNO3溶液产生沉淀
B.加入淀粉 碘化钾溶液无蓝色出现
C.加入KSCN溶液无红色出现
D.加入K3[Fe(CN)6]溶液无蓝色沉淀生成
考向三 有关铁的化合物的工业流程
6.(2022·河北卷)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)红渣的主要成分为________(填化学式),滤渣①的主要成分为________(填化学式)。
(2)黄铁矿研细的目的是___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(3)还原工序中,不生成S单质的反应的化学方程式为___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(4)工序①的名称为__________________________,所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe元素的化合价为________,氧化工序发生反应的离子方程式为___________________________________________________________
___________________________________________________________。
(6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4,所加试剂为________和________(填化学式,不引入杂质)。
第11讲 铁盐、亚铁盐及相互转化
微考点·核心突破
考点
知识梳理
1.浅绿 (1)Zn+Fe2+===Fe+Zn2+
2.(1)棕黄 ①2Fe3++Fe===3Fe2+ (2)KSCN溶液
(3)FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl
3.①2Fe2++Br2===2Fe3++2Br- ②2Fe3++Fe===3Fe2+
思维辨析
1.× 提示:FeCl3水解生成Fe(OH)3和HCl,HCl受热挥发,最终得到Fe(OH)3沉淀。
2.× 提示:三价铁离子的氧化性比铜离子强,与Fe比Cu活泼无关。
3.× 提示:如果原溶液中存在Fe3+也是此现象,故无法确定原溶液中一定含有Fe2+。
4.√ 提示:溶液变为红色,说明溶液中含有Fe3+。
知识对练
1.D 解析 FeCl3溶液遇KSCN溶液变成红色,没有沉淀产生,A项错误。FeCl3溶液和AgNO3溶液反应生成AgCl沉淀和Fe(NO3)3,该反应为复分解反应,不是氧化还原反应,B项错误。FeCl3溶液和NaOH溶液反应生成红褐色的Fe(OH)3沉淀,反应后所得分散系不属于胶体,C项错误。FeCl3溶液遇KSCN溶液显红色,FeCl2溶液和KSCN溶液不反应,无明显现象;FeCl3溶液、FeCl2溶液和AgNO3溶液反应均可生成AgCl白色沉淀,但前者反应后的体系中含大量Fe3+(显棕黄色),后者反应后的体系中含大量Fe2+(显浅绿色);FeCl3溶液和NaOH溶液反应立即生成红褐色沉淀,FeCl2溶液和NaOH溶液反应先生成Fe(OH)2白色絮状沉淀,然后白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,因此三个烧杯中的现象均改变,D项正确。
2.B 解析 FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上铜的反应为2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2,所得溶液中存在FeCl2和CuCl2,还可能有过量的FeCl3溶液,加入铁粉充分反应后,A项若无固体剩余,说明原溶液中含有Fe3+,反应后不一定还含有Fe3+;B项中不管固体是铁粉还是铜粉,溶液中一定含有Fe2+;C项若溶液中有Cu2+,可能有部分铜固体析出;D项若溶液中有Fe2+,不一定有Cu析出。
3.B 解析 Fe2O3溶于稀盐酸生成FeCl3和水,FeCl3为挥发性酸的弱碱盐,蒸发时会发生水解,转化为Fe(OH)3沉淀,A项不正确;I2具有弱氧化性,只能将Fe氧化为FeI2,FeI2电离产生的Fe2+和I-都能被Cl2氧化,从而生成FeCl3和I2,B项正确;FeS2在高温条件下能被O2氧化生成Fe2O3和SO2,但Fe2O3难溶于水,与水不能发生反应,C项不正确;Fe溶于盐酸生成FeCl2和H2,SO2具有弱氧化性,不能将Fe2+氧化为Fe3+,D项不正确。
4.D 解析 加入NaOH溶液,开始时有白色絮状沉淀生成,白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,说明溶液中一定有Fe2+,若有Fe3+,则红褐色Fe(OH)3沉淀会掩盖Fe(OH)2沉淀的白色,所以不可能存在Fe3+,而Mg(OH)2沉淀是白色的,有可能存在。
5.C 解析 在该溶液中先加入少量NH4SCN溶液,溶液不变红色,无Fe3+存在,再加入氯水,将Fe2+氧化成Fe3+,溶液变为红色。KMnO4溶液呈紫红色,溶液颜色变化不明显,所以不能用KMnO4溶液。
6.答案 (1)增大铁粉与Cl2的接触面积,使反应更充分
2Fe+3Cl22FeCl3
(2)受热易升华 (3)A中长玻璃管中液面上升 适当加热D处
(4)吸收多余的Cl2,防止污染空气 防止G中的水蒸气进入E中与FeCl3反应 (5)
解析 (1)B中反应的化学方程式为2Fe+3Cl22FeCl3,B中石棉绒不参与反应,石棉绒的作用是增大铁粉与Cl2的接触面积,使反应更充分。(2)在C、E处收集产物是利用了FeCl3受热易升华的性质。(3)FeCl3遇冷容易凝华,实验过程中在D处容易出现堵塞,A中长玻璃管中液面上升;可通过适当加热D处使氯化铁升华,实验能继续进行。(5)用a g铁粉,反应一段时间后得到的固体质量为b g,(b-a)g是参与反应的氯元素的质量,n(Cl)=,由氯化铁的化学式知n(Fe)=n(Cl-),m(Fe)=n(Cl-)×56 g·mol-1=××56 g·mol-1= g。
7.D 解析 Cl2能将FeCl2氧化为FeCl3,微热可赶出溶解的Cl2,故可除去FeCl3溶液中的FeCl2,A项正确;铁粉与FeCl3反应生成FeCl2,则加入过量铁粉并过滤可除去FeCl2溶液中的FeCl3,B项正确;FeSO4溶液能与Al反应生成Al2(SO4)3和Fe,则加入FeSO4溶液并过滤可除去Fe中的Al,C项正确;在空气中灼烧时,Fe(OH)3会分解,D项错误。
8.答案 (1)加过量铁粉,过滤 (2)加氯水或H2O2
(3)加过量铁粉,过滤 (4)加过量强碱溶液,过滤
新动向
答案 (1)D (2)B
解析 (1)由题中信息可知,参加反应的铁的质量为(m1-m2)g,其物质的量为 mol,根据原子守恒可知,硫酸亚铁铵晶体的制备反应中存在关系式(NH4)2SO4~FeSO4~(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,则按反应配比1∶1准确称取所需(NH4)2SO4的质量m3= g,A项错误。硫酸亚铁铵晶体的理论产量为 g,实际产量为m4 g,则硫酸亚铁铵晶体的产率为×100%=×100%,B项错误。a g产品不是纯的硫酸亚铁铵晶体,配制的硫酸亚铁铵溶液的物质的量浓度不是= mol·L-1,C项错误。硫酸亚铁铵溶液中的Fe2+被Mn氧化,发生反应的离子方程式为Mn+5Fe2++8H+===Mn2++5Fe3++4H2O,25.00 mL硫酸亚铁铵溶液消耗Mn的物质的量为cV×10-3 mol,则25.00 mL溶液中硫酸亚铁铵的物质的量为5cV×10-3 mol,a g产品中硫酸亚铁铵的物质的量为5cV×10-3 mol×=0.02cV mol,则硫酸亚铁铵晶体的纯度为×100%=×100%,D项正确。(2)步骤③需保持溶液pH为1~2是为了抑制硫酸亚铁、硫酸铵水解,若溶液pH过大会因硫酸亚铁水解而导致产品不纯,且N转化为NH3逸出,导致产品产率降低,A项正确。步骤④用未干燥的容量瓶配制溶液,对溶液浓度无影响,故对测定的硫酸亚铁铵晶体的纯度无影响,B项错误。步骤④滴定结束时俯视读数,测得的标准溶液的体积偏小,测定的硫酸亚铁铵晶体的纯度会偏低,C项正确。三次平行滴定时都应从零刻度或零刻度附近的某一固定刻度开始,以减小系统误差,D项正确。
微充电·素养提升
1.(1)+2价(Fe2+) (2)+3价(Fe3+)
3.红色 Fe3+ 不含Fe3+ 含Fe2+
4.2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
母题 A 解析 若滴加KSCN溶液,溶液变红,说明溶液中含有Fe3+,可确定还原铁粉被氧化变质,A项正确;若滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明溶液中无Fe3+,可能是未被氧化的铁将Fe3+还原为Fe2+,B项错误;氯水具有强氧化性,可以把亚铁离子氧化为铁离子,说明之前有亚铁离子,但亚铁离子可能是铁与盐酸反应生成的,故不能确定铁粉是部分氧化还是全部氧化还是没有被氧化,C项错误;滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,说明溶液中含有Fe2+,无Fe3+,但亚铁离子可能是铁与盐酸反应生成的,D项错误。
衍生1 答案 (2)蓝色沉淀 (3)红 否 滤液中含Fe2+,加入稀硝酸后生成Fe3+,干扰实验,故溶液变红不能说明滤液中含Fe3+
衍生2 答案 (1)过滤 (2)KSCN (3)bc (4)d (5)酸性高锰酸钾溶液紫色褪去 5Fe2++Mn+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O (6)黑木耳中还含有其他还原性物质(或黑木耳中还含有维生素C)
解析 (3)根据步骤③中产生蓝色沉淀可知滤液A中含有亚铁离子,则白色沉淀中含有Fe(OH)2;根据步骤④中溶液变红可知滤液A中含有铁离子,由于在灼烧过程中亚铁离子可能被氧化为铁离子,所以黑木耳中不一定含有铁离子,所以a项错误,b、c两项正确。(4)滤液A中含有铁离子,需要利用还原剂将其转化为亚铁离子,且不能再引入铁元素,也不能干扰亚铁离子与高锰酸钾的反应。金属钠在溶液中反应生成NaOH,NaOH与铁离子反应生成沉淀,得不到亚铁离子,a项错误;金属锌与铁离子、亚铁离子均反应,b项错误;金属铁和铁离子反应生成亚铁离子,引入了铁元素,c项错误;金属铜与铁离子反应生成亚铁离子和铜离子,且不会影响亚铁离子与高锰酸钾的反应,d项正确。
微真题·把握方向
1.答案 (1)√ (2)× (3)× (4)√
解析 (1)氯化铁溶液腐蚀铜电路板,发生的反应为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,体现了Fe3+的氧化性。(2)Mg加入FeCl3溶液中,Mg具有较强的还原性,先与Fe3+反应生成Mg2+和Fe2+,若Mg过量,Mg与Fe2+继续反应生成Mg2+和Fe,但由于反应中FeCl3过量,Mg已消耗完,所以无Mg和Fe2+反应,不会生成Fe。(3)FeS2在沸腾炉中与O2发生的反应为4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,产物主要是SO2而不是SO3。(4)向FeCl3溶液中加入过量铁粉,发生反应2Fe3++Fe===3Fe2+,可以看到溶液中黄色逐渐消失,加入KSCN溶液后,溶液颜色不发生变化。
2.A 解析 氯化铁能完全电离出铁离子和氯离子,属于强电解质,A项错误;氯化铁溶液与铜反应生成氯化铜和氯化亚铁,可用来蚀刻铜板,B项正确;氯气具有强氧化性,氯气与铁单质加热反应生成氯化铁,C项正确;向沸水中滴加饱和氯化铁溶液,继续加热呈红褐色,铁离子发生水解反应可得到氢氧化铁胶体,D项正确。
3.D 解析 往FeCl2溶液中加入锌片,发生反应Fe2++Zn===Fe+Zn2+,Fe2+的氧化能力比Zn2+的强,A项错误;往Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液,发生反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,溶液变为红色,再加入少量K2SO4固体,对平衡无影响,故不能说明Fe3+与SCN-的反应不可逆,B项错误;若食品脱氧剂样品中有+3价铁,铁粉与+3价铁发生反应Fe+2Fe3+===3Fe2+,滴加KSCN溶液,溶液呈浅绿色,C项错误;向沸水中逐滴加入5~6滴饱和FeCl3溶液,继续煮沸至溶液呈红褐色,得到Fe(OH)3胶体,持续煮沸,Fe(OH)3胶体发生聚沉,析出红褐色沉淀,D项正确。
4.D 解析 实验①为对照实验,说明铁离子在水溶液中显棕黄色,存在水解反应Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+,煮沸,促进水解平衡正向移动,得到红褐色的氢氧化铁胶体,A项合理;在5 mL FeCl3溶液中滴加2滴Na2SO3溶液,根据生成红褐色的氢氧化铁可知,Fe3+发生了水解反应,根据加入铁氰化钾溶液后出现特征蓝色沉淀,可知Fe3+被S还原为Fe2+,B项合理;实验③中在5 mL Na2SO3溶液中滴加2滴FeCl3溶液,根据现象可知仍发生水解反应,但未来得及发生铁离子的还原反应,C项合理;实验①中煮沸后溶液变红褐色,实验③中溶液直接变红褐色,说明S对Fe3+的水解反应有影响,D项不合理。
5.D 解析 氯化钠溶液中始终存在氯离子,所以加入硝酸银溶液后,不管铁片是否被腐蚀,均会出现白色沉淀,A项不符合题意;淀粉 碘化钾溶液可检测氧化性物质,但不论铁片是否被腐蚀,均无氧化性物质与碘化钾发生反应,B项不符合题意;KSCN溶液可检测铁离子的存在,上述现象中不会出现铁离子,所以无论铁片是否被腐蚀,加入KSCN溶液后均无红色出现,C项不符合题意;K3[Fe(CN)6]是用于检测Fe2+的试剂,若铁片没有被腐蚀,则溶液中不会生成亚铁离子,则加入K3[Fe(CN)6]溶液就不会出现蓝色沉淀,D项符合题意。
6.答案 (1)Fe2O3、SiO2 SiO2 (2)增大反应物的接触面积,加快反应速率
(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2O15FeSO4+8H2SO4 (4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤 (5)+2 6Fe(NH4)2Fe(CN)6+Cl6Fe(NH4)Fe(CN)6+Cl-+3H2O+6NH3↑ (6)O2(合理即可) NH3·H2O(或NH3)
解析 (1)黄铁矿中含FeS2、石英(主要成分为SiO2),焙烧时FeS2发生反应4FeS2+11O22Fe2O3+8SO2,石英不反应,因此红渣的主要成分为Fe2O3、SiO2。“酸浸”时Fe2O3和硫酸反应生成Fe2(SO4)3和水,SiO2与硫酸不反应,因此滤渣①的主要成分为SiO2。(3)还原工序中,FeS2与Fe2(SO4)3溶液反应,若不生成S单质,则FeS2中硫元素被氧化为S,Fe2(SO4)3被还原为FeSO4,FeS2→2S失14e-、Fe2(SO4)3→2FeSO4得2e-,根据得失电子守恒,FeS2、Fe2(SO4)3的化学计量数分别为1、7,再根据原子守恒配平化学方程式即可。(4)由流程图知,通过工序①获得了FeSO4晶体,则工序①为蒸发浓缩、冷却结晶、过滤,所得母液为硫酸,可以返回“酸浸”循环利用。(5)根据化合物中正负化合价代数和为0,可知该物质中Fe元素的化合价为+2。氧化工序中NaClO3在酸性条件下将Fe(NH4)2Fe(CN)6氧化为Fe(NH4)Fe(CN)6,NaClO3被还原为NaCl,Fe(NH4)2Fe(CN)6→Fe(NH4)Fe(CN)6失e-,Cl→Cl-得6e-,根据得失电子守恒,Fe(NH4)2Fe(CN)6、Cl的化学计量数分别为6、1,再根据电荷守恒和原子守恒配平离子方程式即可。(6)“还原”工序得到的滤液为FeSO4和H2SO4的混合溶液,用其制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4的过程中铁元素被氧化,为了不引入杂质,结合元素守恒知,所加试剂为O2(或H2O2)和NH3·H2O(或NH3)。
