第3章 物质的性质与转化
第1节 铁的多样性
第2课时 铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物
基础过关练
题组一 铁单质的性质
1.下列说法中,正确的是( )
A.过量的铁和氯气或稀盐酸反应均生成FeCl2
B.还原性铁粉可用作食品抗氧化剂
C.Fe在纯氧中燃烧生成Fe2O3
D.可以用铁制的水壶烧水,所以铁不能与水反应
2.(经典题)把铁片放入下列溶液中,铁片溶解且溶液质量增加的是( )
A.Na2SO4溶液 B.CuSO4溶液
C.AgNO3溶液 D.Fe2(SO4)3溶液
3.在高温下,Fe与水蒸气可发生反应,用如图装置在硬质玻璃管中放入还原性铁粉,加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下Fe与水蒸气的反应实验。请回答下列问题。
(1)写出该反应的化学方程式并用单线桥标出电子转移的方向和数目: 。
(2)圆底烧瓶底部放置了几片碎瓷片,碎瓷片的作用是 。
(3)酒精灯和酒精喷灯中,首先点燃的是 。
(4)检验A中收集的气体的方法是 。
题组二 铁的氧化物
4.某同学对铁的氧化物产生了浓厚的兴趣,查阅资料后制成以下卡片:
在空气中把铁灼烧到500 ℃就形成Fe3O4;温度再升高,可形成Fe2O3;在更高的温度下加热Fe2O3(约1 400 ℃)时,又可得到Fe3O4。
即:Fe Fe3O4Fe2O3 。
下列说法正确的是( )
A.FeO、Fe2O3和Fe3O4均为黑色固体
B.反应②的温度比反应③的温度高
C.热稳定性顺序:FeO>Fe2O3
D.四氧化三铁中铁元素的化合价复杂,化学式可写为FeO·Fe2O3
5.已知:FeS2和铁黄(FeOOH)均难溶于水。由硫铁矿烧渣(主要成分:Fe3O4、Fe2O3和FeO)得到绿矾(FeSO4·7H2O),再通过绿矾制备铁黄的流程如下:
硫铁矿烧渣 溶液绿矾铁黄
下列说法不正确的是( )
A.步骤①,硫酸酸溶后溶液中主要有Fe3+、Fe2+等阳离子
B.步骤②的反应为FeS2+14Fe3++8H2O 15Fe2++2S+16H+,消耗1 mol FeS2转移16 mol电子
C.步骤③得到的绿矾晶体久置于空气中会变质
D.步骤④,反应条件控制不当会使铁黄中混有Fe(OH)3
6.钢铁制品经常要进行烤蓝处理,即在铁制品的表面生成一层致密的氧化膜。某化学兴趣小组为了研究烤蓝铁片,进行了以下实验操作:
Ⅰ.把一定量烤蓝铁片加工成均匀粉末;
Ⅱ.取一定量的粉末,放入28.00 mL 1 mol·L-1的盐酸中,二者恰好完全反应,生成0.006 mol H2,再向溶液中滴入KSCN溶液,无明显现象。
已知:①不考虑空气对反应的影响;②杂质不参与反应。
下列说法错误的是( )
A.由实验可知,反应后所得溶液中一定无Fe3+
B.样品中氧原子的物质的量为0.008 mol
C.样品中铁元素的含量约为70%
D.钢铁制品表面进行烤蓝处理可以防止钢铁制品腐蚀生锈
题组三 铁的氢氧化物和氢氧化亚铁的制备
7.(经典题)下列物质不能通过化合反应直接制得的是( )
A.FeCl2 B.FeCl3
C.Fe(OH)3 D.Fe(OH)2
8.铁屑溶于过量稀硫酸,过滤后向滤液中加入过量氨水,有白色沉淀生成,过滤,在空气中加热沉淀至质量不再发生变化,得到红棕色残渣。上述白色沉淀和红棕色残渣分别是( )
A.Fe(OH)3 Fe2O3 B.Fe(OH)2 Fe2O3
C.Fe(OH)2 Fe(OH)3 D.Fe(OH)2 Fe3O4
9.某实验兴趣小组同学采用如图所示装置制备Fe(OH)2,下列说法错误的是( )
A.实验开始前,应检查装置的气密性
B.气体a的主要成分为氢气
C.为了制备较纯的Fe(OH)2,应打开K1,关闭K2,将装置内的气体尽可能赶出去
D.盛装稀硫酸的仪器使用前要检查是否漏液
10.用下面几种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一:用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时,还需加入少量铁屑,原因是 。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长胶头滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。这样操作的目的是 。
方法二:在如图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(4)在试管Ⅰ里加入的试剂是 ;在试管Ⅱ里加入的试剂是 。
(5)为了制得白色Fe(OH)2沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是 。
(6)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是 。
能力提升练
题组一 铁及其化合物之间的转化
1.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,它指的是以元素的化合价为纵坐标,以物质的类别为横坐标所绘制的二维平面图像。如图为铁及其化合物的“价—类”二维图,箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法正确的是( )
A.铁与水蒸气在高温条件下反应可实现转化①
B.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速发生转化②生成红棕色粉末
C.由图可预测:高铁酸钠(Na2FeO4)具有强氧化性,可用于消毒
D.加热Fe(OH)3发生转化⑥,加水可溶解Fe(OH)3
2.用废铁屑制备磁性胶体粒子,制备过程如下:
下列说法不正确的是( )
A.加稀H2SO4是为了使铁溶解生成FeSO4
B.通入N2是为了防止空气中的O2氧化Fe2+
C.加适量的H2O2是为了将部分Fe2+氧化为Fe3+,涉及反应:H2O2+2Fe2++2H+ 2Fe3++2H2O
D.溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为2∶1
3.部分元素的单质及其化合物的转化关系如图。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(部分产物未给出)。
请回答下列问题:
(1)写出下列物质的化学式:D ,G 。
(2)反应①的化学方程式为 ;反应②的离子方程式为 。
(3)F溶液常温下呈浅绿色,该溶液中金属阳离子为 (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 (填字母);反应④中氧化剂和还原剂的物质的量之比为 。
a.取样,滴加氯水后再滴加KSCN溶液,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
(4)写出C在生产、生活中的一种用途: 。
4.铁是人体不可缺少的微量元素,硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)在医药上可用作补铁剂。某课外小组测定某补铁剂中铁元素的含量。流程如下:
(1)实验室中配制480 mL 1 mol·L-1的H2SO4溶液,量取18.4 mol·L-1的浓硫酸 mL。
(2)步骤②加入氯水生成Fe3+的离子方程式为 。
(3)步骤④中一系列操作为 、洗涤、灼烧、冷却、称量。
(4)若实验无损耗,则该补铁剂含铁元素的质量分数为 。
(5)某同学发现部分补铁剂药片表面发黄,取发黄样品研细,溶于1 mol·L-1 H2SO4溶液,过滤。取滤液加 溶液(填化学式),若溶液变红说明该补铁剂已变质。
5.某兴趣小组设计的利用FeSO4制备还原铁粉的流程如图:
实验室中可用FeSO4(用废铁屑和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3利用如图装置模拟上述流程中的“转化”环节。
(1)植物油的作用是 。
(2)实验过程中,欲将A、B中液体混合,操作方法是 ,混合后反应生成FeCO3的离子方程式为 。
(3)FeSO4溶液要现用现配的原因是 ,检验久置的FeSO4溶液是否变质的方法是
。
(4)“干燥”的主要目的是脱去游离水,该过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH,该反应的化学方程式为 ;取干燥后的FeCO3样品11.33 g,与木炭混合后焙烧,最终得到还原铁粉5.6 g,样品中杂质FeOOH的质量为 g。在高温条件下,过量的木炭与FeCO3反应,写出此反应的化学方程式: 。
题组二 涉及铁元素的计算
6.向200 mL 0.1 mol·L-1 FeCl2溶液中加入适量NaOH溶液,使Fe2+恰好完全沉淀,小心加热混合物,直到水分蒸干,然后灼烧到质量不再变化,所得固体的质量为( )
A.1.6 g B.2.34 g
C.3.94 g D.5.00 g
7.向一定量铁的氧化物FexOy(铁只有+2、+3价)中加入100 mL 2 mol·L-1稀盐酸,恰好使固体完全溶解,再向所得溶液中通入标准状况下448 mL氯气,恰好能使溶液中的FeCl2完全转化为FeCl3,则x∶y为( )
A.1∶1 B.2∶3
C.3∶4 D.4∶5
8.(不定项)现有Fe和Fe2O3的混合物27.2 g,将其溶于100 mL稀硫酸中,恰好完全反应,放出2.24 L(已折合成标准状况下)H2;向反应后的溶液中滴入KSCN溶液,未见红色。下列说法正确的是( )
A.上述反应过程中,Fe2O3是氧化剂,H2是氧化产物
B.原混合物中Fe与Fe2O3的物质的量之比为1∶2
C.原混合物中单质铁的质量为11.2 g
D.稀硫酸的物质的量浓度为4 mol·L-1
9.将一定质量的铁、氧化铁、氧化铜的混合物粉末放入100 mL 4.40 mol L-1盐酸中,充分反应后产生896 mL H2(标准状况),残留固体1.28 g,过滤,滤液中无Cu2+。将滤液加水稀释到200 mL,测得其中c(H+)为0.400 mol L-1。则原混合物中铁元素的质量是( )
A.10.08 g B.3.36 g
C.5.60 g D.6.4 g
答案与分层梯度式解析
第3章 物质的性质与转化
第1节 铁的多样性
第2课时 铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物
基础过关练
1.B 铁无论过量与否,与氯气反应均生成FeCl3,故A错误;还原性铁粉具有强还原性,可用作食品抗氧化剂,故B正确;Fe在纯氧中燃烧生成Fe3O4,故C错误;铁与水蒸气在高温下反应生成四氧化三铁和氢气,故D错误。
2.D 铁片放入Na2SO4溶液中,不发生反应,溶液质量不变,A项不符合题意;铁片放入CuSO4溶液中,发生反应Fe+Cu2+ Fe2++Cu,每溶解1 mol Fe(56 g),生成1 mol Cu(64 g),溶液质量减小,B项不符合题意;把铁片放入AgNO3溶液中,发生反应Fe+2Ag+ Fe2++2Ag,每溶解1 mol Fe(56 g),析出2 mol Ag(216 g),溶液质量减小,C项不符合题意;把铁片放入Fe2(SO4)3溶液中,发生反应Fe+2Fe3+ 3Fe2+,铁片溶解,没有固体析出,溶液质量增加,D项符合题意。
3.答案 (1) (2)防暴沸 (3)酒精灯 (4)验纯后,将燃着的木条移近试管口,气体能够燃烧,火焰呈淡蓝色
解析 由题图可知,加热圆底烧瓶中的水用于制备水蒸气,硬质玻璃管中铁与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气,实验时为防止空气中的氧气氧化还原性铁粉,应先点燃酒精灯,用水蒸气将装置内空气排尽,再点燃酒精喷灯,干燥管中盛有的氯化钙用于干燥氢气,试管A是用向下排空气法收集反应生成的氢气。(1)实验时发生的反应为铁与水蒸气在高温条件下反应生成四氧化三铁和氢气,用单线桥表示反应中电子转移的方向和数目为。(2)液态水受热时会发生暴沸,所以实验时要在圆底烧瓶底部放置几片碎瓷片防止水发生暴沸。(3)由上述分析可知,实验时为防止空气中的氧气氧化还原性铁粉,应先点燃酒精灯,用水蒸气将装置内空气排尽,再点燃酒精喷灯。(4)由上述分析可知,试管A是用向下排空气法收集反应生成的氢气,检验氢气的方法为验纯后,将燃着的木条移近试管口,气体能够燃烧,火焰呈淡蓝色。
4.D Fe2O3为红棕色,A错误;根据题意可知,在空气中将铁灼烧到500 ℃时生成Fe3O4,继续升高温度生成Fe2O3,而再继续升温至1 400 ℃左右Fe2O3转化为Fe3O4,所以反应②的温度比反应③的温度低,B错误;FeO不稳定,在空气中受热会迅速被氧化为Fe3O4,而Fe2O3在空气中可稳定存在,故热稳定性:FeO5.B 步骤①中用硫酸酸溶时,烧渣中的Fe3O4、Fe2O3和FeO转化为Fe2+、Fe3+,故A正确;反应FeS2+14Fe3++8H2O 15Fe2++2S+16H+中,+3价铁元素降低为+2价,FeS2中硫元素化合价由-1升高到+6,所以消耗1 mol FeS2转移14 mol电子,故B错误;Fe2+有较强的还原性,所以绿矾晶体久置于空气中会被氧气氧化而变质,故C正确;步骤④,如果氨水过量,绿矾可与氧气、氨水反应生成Fe(OH)3,故D正确。
6.C 取一定量的粉末,放入28.00 mL 1 mol·L-1的盐酸中,二者恰好完全反应,向反应后所得溶液中滴入KSCN溶液,无明显现象,说明反应恰好生成氯化亚铁,溶液中一定无Fe3+,故A正确;HCl为0.028 mol,盐酸中H+部分转化为H2,部分转化为H2O,根据氢原子守恒有n(HCl)=2n(H2O)+2n(H2),即0.028 mol=2n(H2O)+0.006 mol×2,解得n(H2O)=0.008 mol,根据氧原子守恒可知,样品中n(O)=n(H2O)=0.008 mol,故B正确;HCl为0.028 mol,根据FeCl2的化学式及样品中氧原子的物质的量可知,样品中铁元素的含量约为×100%≈85.96%,故C错误;钢铁制品表面进行烤蓝处理,表面生成一层致密的氧化膜,可隔绝空气,防止钢铁制品腐蚀生锈,故D正确。
7.D 根据Fe+2FeCl3 3FeCl2、2Fe+3Cl2 2FeCl3、4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3可知,能通过化合反应直接制得FeCl2、FeCl3、Fe(OH)3,不能通过化合反应直接制得Fe(OH)2,故选D。
8.B 铁与稀硫酸反应生成FeSO4,FeSO4与过量氨水反应生成Fe(OH)2白色沉淀,在空气中加热Fe(OH)2,最后所得红棕色残渣为Fe2O3。
9.C 铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,气体a的主要成分为氢气;开始实验时应打开K1、K2,利用产生的氢气将装置内的空气尽可能赶出去,故C错误。
10.答案 (1)防止Fe2+被氧化 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2 (4)稀H2SO4、铁屑 NaOH溶液 (5)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度,当排出的H2纯净时,再关闭止水夹 (6)试管Ⅰ中生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入
解析 (1)Fe2+有还原性,易被氧气氧化,加入少量铁屑可防止Fe2+被氧化。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用煮沸的方法。(3)用长胶头滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液,这样操作的目的是避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2。(4)向试管Ⅰ中加铁屑和稀硫酸,向试管Ⅱ中加NaOH溶液,铁屑和稀硫酸反应生成FeSO4和氢气,打开止水夹,生成的氢气将两支试管内的空气都排尽,氢气充满试管Ⅰ和试管Ⅱ(起保护气的作用),关闭止水夹,试管Ⅰ内压强增大,试管Ⅰ内液体沿导管进入试管Ⅱ中,NaOH与FeSO4发生反应生成Fe(OH)2沉淀。(5)为保证氢气完全将试管内空气排出,应收集试管Ⅱ出口处的气体,检验氢气的纯度,当排出的H2纯净时,再关闭止水夹。
能力提升练
1.C 铁与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4,故A错误;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速反应生成黑色固体Fe3O4,故B错误;由题图可知高铁酸钠中Fe元素为+6价,易得到电子,具有强氧化性,可用于消毒,故C正确;Fe(OH)3受热分解生成Fe2O3,而Fe(OH)3难溶于水,与水也不反应,故D错误。
2.D 稀硫酸与铁反应生成硫酸亚铁,A正确;Fe2+容易被氧气氧化,因此通入N2的目的是防止空气中的氧气氧化Fe2+,B正确;利用H2O2的氧化性,把部分Fe2+氧化成Fe3+,涉及反应:2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O,C正确;Fe3O4可视作FeO·Fe2O3,因此溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为1∶2,D错误。
3.答案 (1)Fe3O4 FeCl3 (2)3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 Fe3O4+8H+ 2Fe3++Fe2++4H2O (3)Fe2+ b 1∶2 (4)用作燃料(答案合理即可)
解析
(1)D为Fe3O4,G为FeCl3。(2)反应①的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2;反应②为Fe3O4和盐酸反应,反应的离子方程式为Fe3O4+8H+ 2Fe3++Fe2++4H2O。(3)F为FeCl2,其溶液常温下呈浅绿色,该溶液中金属阳离子为Fe2+。a项,取样,滴加氯水后,再滴加KSCN溶液,溶液变红,可证明此时溶液中存在Fe3+,但不能证明样品中有Fe2+存在;b项,取样,滴加NaOH溶液,产生的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,可以证明Fe2+的存在;c项,取样,加入铜粉,铜与Fe2+不反应,无明显现象,不能证明Fe2+的存在。(4)C为氢气,可用作燃料,用作化工原料等。
4.答案 (1)27.2 (2)2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl- (3)过滤 (4)% (5)KSCN
解析 (1)设需要浓硫酸体积为V,根据溶液稀释前后溶质的物质的量不变可得18.4 mol·L-1×V=0.5 L×1 mol·L-1,解得V≈0.027 2 L=27.2 mL。(2)补铁剂中含FeSO4·7H2O,在保存过程中可能会被氧化变为Fe2(SO4)3,将其研细后,加入1 mol·L-1 H2SO4溶液溶解,过滤除去其中不溶性杂质,向滤液中加入氯水,Fe2+被氧化成Fe3+: 2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。(3)加入足量氨水产生Fe(OH)3红褐色沉淀,然后经过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量可得Fe2O3。(4)根据流程图可知,最后得到氧化铁质量为n g,依据铁原子守恒得该补铁剂中铁元素的质量分数=%。(5)部分补铁剂药片表面发黄,取发黄样品研细,溶于1 mol·L-1 H2SO4溶液,过滤,取滤液加KSCN溶液,若溶液变红,说明该补铁剂已变质。
5.答案 (1)隔绝空气,防止Fe2+被氧化
(2)排尽装置内的空气后,关闭止水夹 Fe2++2HC FeCO3↓+CO2↑+H2O
(3)亚铁离子易被氧化 取少量待检液于试管中,加入KSCN溶液,若溶液变红,则已变质,若溶液不变红,则未变质
(4)4FeCO3+O2+2H2O 4FeOOH+4CO2 0.89 FeCO3+2C Fe+3CO↑
解析 (1)植物油的作用是隔绝空气,防止Fe2+被氧化。(2)开始时打开止水夹,废铁屑和稀硫酸在A中反应生成FeSO4和氢气,生成的氢气排尽装置内的空气后,关闭止水夹,继续反应生成氢气产生较大的压强,将A中溶液沿着导管压入盛有NH4HCO3溶液的试管(B)中,反应的离子方程式为Fe2++2HC FeCO3↓+CO2↑+H2O。(3)由于亚铁离子易被氧化,所以FeSO4溶液要现用现配;若FeSO4溶液已经变质,则会有Fe3+存在,可以用KSCN溶液进行检验。(4)FeCO3在空气中被氧化为FeOOH的化学方程式为4FeCO3+O2+2H2O 4FeOOH+4CO2;根据题意可知在高温条件下,过量的木炭与FeCO3反应生成Fe和CO,反应的化学方程式为FeCO3+2C Fe+3CO↑;设FeCO3样品中FeCO3的物质的量为x,FeOOH的物质的量为y,则56 g·mol-1×(x+y)=5.6 g,116 g·mol-1×x+89 g·mol-1×y=11.33 g,解得y=0.01 mol,所以样品中杂质FeOOH的质量为0.01 mol×89 g·mol-1=0.89 g。
6.C 根据题意可知,该过程发生的化学反应有FeCl2+2NaOH Fe(OH)2↓+2NaCl,4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O,灼烧后得到的固体除了Fe2O3还有NaCl;由铁原子守恒得关系式FeCl2~×0.2 L×0.1 mol·L-1=0.01 mol,所以m(Fe2O3)=0.01 mol×160 g·mol-1=1.6 g;根据氯原子守恒可知,n(NaCl)=2n(FeCl2)=2×0.1 mol·L-1×0.1 L×2=0.04 mol,所以m(NaCl)=0.04 mol×58.5 g·mol-1=2.34 g,故所得固体的质量为1.6 g+2.34 g=3.94 g,C正确。
7.D 标准状况下448 mL氯气的物质的量为=0.02 mol,由反应2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-可知,加入稀盐酸,反应后溶液中n(Fe2+)=0.04 mol;FexOy与盐酸反应:FexOy+H+ Fe2++Fe3++H2O(未配平),H+的物质的量为0.1 L×2 mol·L-1=0.2 mol,根据溶液呈电中性可知盐酸中n(H+)=n(Cl-)=2n(Fe2+)+3n(Fe3+),所以n(Fe3+)=0.04 mol;由H原子守恒可知反应生成H2O的物质的量为0.1 mol,由Fe原子、O原子守恒可得x∶y=(0.04+0.04)∶0.1=4∶5,故D正确。
8.CD 向反应后的溶液中滴入KSCN溶液,未见红色,说明溶液中含有Fe2+,不含Fe3+,题中涉及反应的化学方程式为①Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑、②Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O、③Fe+Fe2(SO4)3 3FeSO4;反应①中H2是还原产物,反应②中Fe2O3既不是氧化剂也不是还原剂,故A错误;设原混合物中Fe与Fe2O3的物质的量分别为x mol、y mol,由反应①可知,生成2.24 L(已折合成标准状况下)H2需要铁单质的物质的量为0.1 mol,所以参与反应③的铁单质的物质的量为(x-0.1) mol,消耗Fe2(SO4)3的物质的量为(x-0.1) mol,结合反应②可知y=x-0.1,由“Fe和Fe2O3的混合物27.2 g”可得56x+160y=27.2,即56x+160(x-0.1)=27.2,解得x=0.2,则y=0.1,x∶y=2∶1,故B错误;原混合物中单质铁的质量为0.2 mol×56 g·mol-1=11.2 g,故C正确;根据反应①、②可知,H2SO4的物质的量为0.1 mol+0.3 mol=0.4 mol,稀硫酸的物质的量浓度为=4 mol·L-1,故D正确。
9.A 混合物与盐酸反应后,盐酸有剩余,且滤液中无Cu2+,则残留固体中没有Fe,只有Cu,说明溶液中没有Fe3+,阳离子只有H+和Fe2+,发生的反应有:CuO+2H+ Cu2++H2O、Fe2O3+6H+ 2Fe3++3H2O、Fe+2Fe3+ 3Fe2+、Fe+Cu2+ Fe2++Cu、Fe+2H+ Fe2++H2↑;设原混合物中含有的Fe为x mol,Fe2O3为y mol,生成Cu的物质的量为=0.02 mol,生成H2的物质的量为=0.04 mol,根据得失电子守恒,可得2x=2y+2×0.02+2×0.04,根据原子守恒,可得2(x+2y)+0.2×0.400=0.1×4.40,将两式联立,解得x=0.1,y=0.04,则原混合物中铁元素的质量是(0.1+0.04×2)mol×56 g·mol-1=10.08 g,故选A。
22第3章 物质的性质与转化
第1节 铁的多样性
第1课时 亚铁盐和铁盐
基础过关练
题组一 亚铁盐和铁盐的性质
1.已知下述三个实验,下列判断正确的是( )
① ② ③
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
A.实验①中铁是还原剂
B.实验②中新制氯水中起作用的微粒主要是HClO
C.实验③中发生的是置换反应
D.实验③可证明还原性:Cu>Fe
2.(教材习题改编)不能证明Fe3+具有氧化性的事实是 ( )
A.硫酸铁溶液可溶解铁粉
B.常用氯化铁溶液蚀刻铜制印刷电路板
C.含Fe3+的溶液遇KSCN溶液时变成红色
D.向氯化铁溶液中通入H2S可出现浑浊
3.(经典题)已知氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+。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
4.现有FeSO4溶液及以下试剂:①铁粉、②铜粉、③锌片、④氯水、⑤酸性KMnO4溶液、⑥KSCN溶液、⑦KI溶液、⑧淀粉溶液,若探究Fe2+的还原性和Fe3+的氧化性,可选用的一组试剂是( )
A.①②③ B.②④⑥ C.④⑤⑥ D.②⑦⑧
5.已知:NH4HCO3受热易分解。硫酸亚铁是一种重要的化工原料,可以制备一系列物质(如图所示)。下列说法错误的是( )
A.碱式硫酸铁是一种碱式盐,与水反应能产生Fe(OH)3胶体,可用作净水剂
B.为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行
C.在空气中煅烧FeCO3的方程式为4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2
D.常温下,(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的大
6.实验探究Fe2+、Fe3+的性质。已知:Fe2+可与K3[Fe(CN)6]溶液反应生成蓝色沉淀。
(1)分别取一定量的硫酸铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1 mol·L-1溶液。配制FeCl2溶液时需加入少量铁屑,目的是 。
(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液,加入几滴新制氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。FeCl2溶液与新制氯水反应的离子方程式为 。
(3)乙组同学认为甲组实验不够严谨,该组同学用煮沸后冷却的水配制FeCl2溶液,向2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于液面下依次加入几滴新制氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是 。
(4)丙组同学取10 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液,加入足量0.1 mol·L-1 Fe2(SO4)3溶液混合后,滴加淀粉溶液,出现蓝色,该现象说明氧化性:Fe3+ I2(填“>”或“<”);另取2 mL FeCl2溶液,加入几小块锌片,实验现象为 ,说明Fe2+具有 (填“氧化性”或“还原性”)。
(5)丁组同学为探究维生素C是否可将Fe3+转化为Fe2+,设计了如下实验。
实验操作 实验现象 结论
取一定量Fe2(SO4)3溶液于试管中,加入维生素C片,振荡溶解得到a溶液,取a溶液少许,滴加酸性KMnO4溶液 紫红色 褪去 维生素C可将Fe3+转化为Fe2+
其他组同学认为根据该实验现象不能得出“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”的结论,原因是 ;认为可另外设计实验验证结论是否正确:取a溶液少许,滴加 ,若观察到 ,则结论正确。
题组二 Fe2+、Fe3+的检验
7.(易错题)下列有关物质的检验方法不合理的是( )
A.向某溶液中滴加KSCN溶液,溶液不变色,滴加氯水后溶液显红色,该溶液中一定含有Fe2+
B.用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2
C.检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红
D.向某溶液中加入NaOH溶液产生红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
8.选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液(不含Cl-)中是否含有Fe2+;
乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列试剂及加入顺序能达到实验目的的是( )
选项 甲组 乙组
A 新制氯水、KSCN溶液 KSCN溶液
B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
C 酸性KMnO4溶液 溴水
D 溴水 酸性KMnO4溶液
题组三 Fe2+、Fe3+的转化与除杂
9.下列有关除杂的操作中不正确的是( )
A.除去FeSO4溶液中少量的CuSO4:加入过量的Fe粉,过滤
B.除去FeCl3溶液中少量的FeCl2:通入适量的Cl2
C.除去FeCl2溶液中少量的FeCl3:向溶液中加入过量铁粉,然后过滤
D.除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质:向溶液中加入过量铁粉,然后过滤
10.电子工业中,人们常用FeCl3溶液腐蚀覆铜板来制作印刷电路板,从其废液中可回收Cu并使FeCl3溶液再生。实验室模拟流程如图所示。下列说法不正确的是( )
A.废液中一定含FeCl2、CuCl2,可能含FeCl3
B.废液中Fe2+和Cu2+的物质的量之比为1∶2
C.Z可以是Cl2或H2O2溶液
D.X是铁粉,Y是盐酸
能力提升练
题组一 Fe2+、Fe3+之间的转化
1.(不定项)已知氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+。向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入m g Zn粉,充分反应后过滤,得到固体A和溶液B。下列说法正确的是( )
A.向溶液B中滴入几滴KSCN溶液,溶液可能变为红色
B.固体A中一定有Cu
C.将固体A投入稀盐酸中,无气泡生成,则溶液B中一定含有Zn2+、Fe2+
D.若溶液B无色透明,则固体A中一定含有Fe、Cu、Zn
2.向100 mL 3.0 mol·L-1的FeBr2溶液中逐渐通入Cl2,其中n(Fe3+)、n(Fe2+)、n(Br-)随通入Cl2的物质的量n(Cl2)的变化如图所示,下列说法错误的是( )
注意:②代表离子的物质的量变化图没有完全画出。
A.还原性:Fe2+>Br-
B.②代表Br-,③代表Fe3+
C.P点为②、③交点,P点坐标为(0.35,0.3)
D.n(Cl2)=0.5 mol时,总的离子方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2 2Fe3++2Br2+6Cl-
3.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“化学”图案的印刷电路板和废液(如图所示)。
(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+。
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,所加试剂均过量)
ⅰ.向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a、b、c中是过滤的是 (填字母)。
ⅳ.若取2 mL⑤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 。
4.(教材深研拓展)菠菜富含铁元素,14~18岁青少年每日合理摄入铁量为15~20 mg。某化学小组针对菠菜中含铁量进行如下实验。
(一)实验目的:100 g菠菜含铁量是否满足青少年日常所需。
(二)实验方案
Ⅰ.取适量新鲜菠菜,剪碎后在研钵中研磨,并分成三等份。实验操作和现象记录如表:
实验 操作和现象
一 用适量蒸馏水浸泡,过滤,取滤液,加KSCN溶液,无明显现象;后加入适量H2O2溶液,再次加入KSCN溶液,无明显现象
二 充分灼烧,加适量盐酸浸泡灰分,过滤,取滤液,加KSCN溶液,溶液显极浅的红色
三 充分灼烧,加适量盐酸、H2O2溶液浸泡灰分,过滤,取滤液,加KSCN溶液,溶液呈较深的红色
(1)灼烧菠菜时,不需要用到下列仪器中的 (填字母)。
A.蒸发皿 B.坩埚 C.酒精灯 D.坩埚钳
(2)实验三中H2O2参与的最主要反应的离子方程式为 。可选用 (填试剂名称)替换实验三中的H2O2溶液。
(3)实验中,KSCN溶液用来检测 (填离子符号)。
Ⅱ.菠菜中含铁量的测定,实验步骤如下:
①取10.0 g新鲜菠菜,充分灼烧,将灰分转移至干燥器中冷却。
②向灰分中加入10 mL盐酸和10 mL H2O2溶液(足量),浸泡10 min,过滤并用少量盐酸洗涤烧杯和沉淀,滤液和洗涤液合并。
③将合并液定容成100 mL待测液,测得铁离子的浓度为5×10-5 mol·L-1。
(4)根据实验数据计算新鲜菠菜含铁量为 mg/100 g。100 g菠菜含铁量 (填“能”或“不能”)满足14~18岁青少年日常所需。
题组二 与亚铁盐和铁盐有关的计算
5.将18 g铁、铜混合粉末加入100 mL 5.0 mol·L-1 FeCl3溶液中,充分反应后,剩余固体的质量为2.8 g(忽略溶液体积的变化)。下列说法正确的是( )
A.反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.75 mol
B.原固体混合物中Fe的质量是11.2 g
C.反应后溶液中n(Fe3+)=0.10 mol
D.反应后溶液中n(Fe2+)∶n(Cu2+)=2∶1
6.(不定项)已知Fe3+可以和Fe反应生成Fe2+。向FeCl3和CuCl2的混合液中逐渐加入铁粉,溶液中c(Fe2+)和加入铁粉的量之间的关系如图所示。忽略加入铁粉过程中溶液体积的变化,下列说法正确的是 ( )
A.氧化性Fe3+B.溶液总体积为1 L
C.加入2 mol Fe时,c(Fe2+)∶c(Cu2+)=3∶1
D.原溶液中FeCl3和CuCl2的浓度之比为2∶1
7.向FeI2和FeCl2的混合溶液中不断通入Cl2,溶液中n(含碘的某微粒)和n(含铁的某微粒)随n(Cl2)的变化曲线如图所示(已知:①Cl2可将I-氧化成I2;②5Cl2+I2+6H2O 2HIO3+10HCl,HIO3为强酸)。下列说法中错误的是( )
A.还原性:I->Fe2+
B.b点溶液中n(I2)=0.3 mol
C.a点时已通入标准状况下氯气的总体积为39.2 L
D.不考虑OH-,c点溶液中阴离子的物质的量为21 mol
答案与分层梯度式解析
第3章 物质的性质与转化
第1节 铁的多样性
第1课时 亚铁盐和铁盐
基础过关练
1.A 实验①中发生反应Fe+Cu2+ Fe2++Cu,铁元素化合价升高,铁是还原剂,故A正确;实验②中可发生反应2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,新制氯水中起作用的微粒也可能是Cl2,故B错误;实验③中发生反应2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,不属于置换反应,可证明还原性Cu>Fe2+,而Fe的还原性大于Cu,故C、D错误。
2.C 硫酸铁溶液可溶解铁粉,反应的离子方程式为2Fe3++Fe 3Fe2+,属于氧化还原反应,Fe3+做氧化剂,具有氧化性,A不符合题意;氯化铁溶液蚀刻铜制印刷电路板,反应的离子方程式为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,属于氧化还原反应,Fe3+做氧化剂,具有氧化性,B不符合题意;含Fe3+的溶液遇KSCN溶液时变成红色,未发生氧化还原反应,C符合题意;向氯化铁溶液中通入H2S可出现浑浊,反应的化学方程式为2FeCl3+H2S 2FeCl2+S↓+2HCl,属于氧化还原反应,Fe3+做氧化剂,具有氧化性,D不符合题意。
3.B 用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜,发生反应:2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,加入铁粉,铁可与Fe3+和Cu2+反应。由于氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,还原性:Fe>Cu,若无固体剩余,说明铁粉完全被氧化,此时溶液中不一定还有Fe3+,A项不合理;若有固体存在,固体中一定有铜,可能有铁,故溶液中一定有Fe2+,B项合理;若溶液中有Cu2+,可能有部分被置换出来,故不一定没有固体析出,C项不合理;溶液中一定有Fe2+,如果溶液中Fe3+过量,则没有Cu析出,D项不合理。
4.B A项,铁粉、铜粉与FeSO4不反应,不能探究Fe2+的还原性;锌片与FeSO4反应生成Fe和ZnSO4,证明Fe2+有氧化性。B项,向FeSO4溶液中滴加KSCN溶液,无明显现象,然后加入氯水,溶液变红,证明Fe2+具有还原性;再加入足量铜粉,与Fe3+反应生成Fe2+和Cu2+,溶液红色褪去,可证明Fe3+具有氧化性,故试剂可选择②④⑥,符合题意。C项,不能探究Fe3+的氧化性。D项,铜粉、KI、淀粉溶液与FeSO4均不反应,不能探究Fe2+的还原性。
5.D 碱式硫酸铁电离产生Fe3+,Fe3+与水反应形成氢氧化铁胶体,氢氧化铁胶体具有吸附性,可用作净水剂,故A正确;NH4HCO3不稳定,受热易分解,所以为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行,故B正确;在空气中煅烧FeCO3,化学方程式为4FeCO3+O2 2Fe2O3+4CO2,故C正确;常温下,(NH4)2Fe(SO4)2在水中的溶解度比FeSO4的小,因此FeSO4才能与(NH4)2SO4反应生成(NH4)2Fe(SO4)2,故D错误。
6.答案 (1)防止氯化亚铁被氧化
(2)2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
(3)隔绝空气,防止氯化亚铁被氧气氧化
(4)> 溶液由浅绿色变为无色 氧化性
(5)维生素C也可使酸性高锰酸钾溶液褪色 K3[Fe(CN)6]溶液 生成蓝色沉淀
解析 (1)Fe2+具有还原性,易被空气中的O2氧化为Fe3+,配制氯化亚铁溶液时需加入少量铁屑,其目的是防止氯化亚铁被氧化。(2)Fe2+具有还原性,Cl2具有氧化性,FeCl2溶液与新制氯水反应的离子方程式为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。(3)Fe2+具有还原性,易被空气中的O2氧化为Fe3+,向2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,作用是隔绝空气,防止Fe2+被空气中的氧气氧化。(4)滴加淀粉溶液,出现蓝色,说明有碘单质生成,反应为2Fe3++2I- 2Fe2++I2,所以氧化性Fe3+>I2;向FeCl2溶液中加入锌,发生反应FeCl2+Zn ZnCl2+Fe,所以实验现象为溶液由浅绿色变为无色,说明Fe2+具有氧化性。(5)维生素C具有还原性,也可以使酸性KMnO4溶液褪色,所以根据该实验现象不能得出“维生素C可将Fe3+转化为Fe2+”的结论;为验证结论是否正确,可取a溶液少许,加入K3[Fe(CN)6]溶液,若观察到生成蓝色沉淀,说明维生素C可将Fe3+转化为Fe2+,则结论正确。
7.B 滴加KSCN溶液,溶液不变色,说明溶液中不含Fe3+,滴加氯水后溶液显红色,说明Fe2+被氧化为Fe3+,原溶液中一定含Fe2+,A项合理;酸性KMnO4溶液与Fe3+不发生反应,但Fe2+及Cl-都能使酸性KMnO4溶液褪色,所以不能用酸性KMnO4溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2,B项不合理;检验绿矾晶体是否已氧化变质,可将绿矾晶体溶于稀H2SO4后滴加KSCN溶液,若溶液显红色,说明溶液中含有Fe3+,则晶体已变质,C项合理;加NaOH溶液产生红褐色沉淀(氢氧化铁),说明溶液中含有Fe3+,D项合理。
8.B A项,甲组依次加入新制氯水、KSCN溶液后,溶液变红色,不能检验原溶液中是否有Fe2+,错误;B项,甲组加入酸性KMnO4溶液可检验原溶液中是否有Fe2+,乙组加入KSCN溶液可检验原溶液中是否含有Fe3+,正确;C项,乙组加入溴水不能检验原溶液中是否含有Fe3+,错误;D项,乙组加入酸性KMnO4溶液不能检验原溶液中是否含有Fe3+,错误。
9.D 加入过量的铁粉,发生反应Fe+CuSO4 Cu+FeSO4,再经过过滤,能够除去杂质,故A正确;Cl2与FeCl2反应:2FeCl2+Cl2 2FeCl3,可以除去杂质,故B正确;向含有少量FeCl3的FeCl2溶液中加入过量Fe粉,发生反应2FeCl3+Fe 3FeCl2,再经过过滤,能够除去杂质,故C正确;Fe与氯化铁反应,不能除去FeCl2杂质,故D不正确。
10.B FeCl3与Cu反应生成FeCl2、CuCl2,X为Fe,Fe和CuCl2反应生成Cu和FeCl2,滤液1为FeCl2溶液,滤渣1为铜和铁,Y为盐酸,铁与盐酸反应生成氢气和FeCl2,滤液2为FeCl2、HCl的混合溶液,与滤液1合并;Z应具有强氧化性,可氧化Fe2+,且不能引入新杂质,可以为Cl2或H2O2溶液。由上述分析可知,废液中一定含FeCl2、CuCl2,可能含FeCl3,故A正确;FeCl3与铜反应的离子方程式为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,所以废液中Fe2+和Cu2+的物质的量之比为2∶1,故B不正确;由上述分析可知,C、D正确。
能力提升练
1.BC Zn和FeCl3反应:Zn(少量)+2Fe3+ 2Fe2++Zn2+、2Fe3++3Zn(过量) 2Fe+3Zn2+,Zn与CuCl2反应:Cu2++Zn Cu+Zn2+。由于氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,充分反应后得到固体A,所以溶液B中不可能含有Fe3+,滴入几滴KSCN溶液,溶液不可能变为红色,故A错误;由于氧化性:Fe3+>Cu2+>Fe2+,充分反应后得到固体A,固体A中一定有Cu,故B正确;将固体A投入稀盐酸中,无气泡生成,说明固体A为Cu,此时溶液B中一定含有Zn2+、Fe2+,故C正确;若溶液B无色透明,即溶液B中不含Fe3+、Cu2+、Fe2+,则Zn可能刚好置换出Fe和Cu,固体A中不一定有Zn,故D错误。
2.C 结合图像可知Cl2先氧化Fe2+,即还原性:Fe2+>Br-,故A正确;Cl2先与Fe2+反应,后与Br-反应,所以①代表Fe2+,②代表Br-,③代表Fe3+,故B正确;P点时n(Fe3+)=n(Br-),溶液中Fe2+完全转化为Fe3+,n(Fe3+)=3.0 mol·L-1×0.1 L=0.3 mol,氧化Fe2+消耗氯气的物质的量为0.15 mol,此时Br-的物质的量为0.3 mol,被氧化的Br-的物质的量为0.6 mol-0.3 mol=0.3 mol,氧化Br-消耗的氯气的物质的量为0.15 mol,消耗的氯气的总的物质的量为0.3 mol,所以P点坐标为(0.3,0.3),故C错误;n(Cl2)=0.5 mol时,溶液中的Fe2+和Br-全部被氧化,氯气过量,所以总的离子方程式为2Fe2++4Br-+3Cl2 2Fe3++2Br2+6Cl-,故D正确。
3.答案 (1)2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
(2)滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为红色
(3)ⅰ.2Fe3++Fe 3Fe2+、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+2H2O 4Fe(OH)3 ⅴ.2FeCl2+Cl2 2FeCl3
解析 (1)覆铜板浸入FeCl3溶液中,发生反应的离子方程式为2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。(2)通常用KSCN溶液检验Fe3+,取少量废液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为红色,说明废液中含有Fe3+。(3)由题图可知,向腐蚀废液中加入过量铁粉(药品①),发生反应2Fe3++Fe 3Fe2+、Fe+Cu2+ Cu+Fe2+,通过操作a(过滤)分离,得到的③为FeCl2溶液,②为Cu和Fe的混合物,向②中加入过量稀盐酸,发生反应Fe+2H+ Fe2++H2↑,经过操作b(过滤)分离出Cu(④),⑤为FeCl2和HCl的混合溶液,与③合并,向合并后的FeCl2和HCl的混合溶液中通入氯气(试剂⑥),FeCl2被氯气氧化,得到FeCl3,经过操作c得到氯化铁晶体。ⅰ.向腐蚀废液中加入过量的Fe后,铁离子、铜离子被还原,发生反应的离子方程式为2Fe3++Fe 3Fe2+、Fe+Cu2+ Cu+Fe2+;ⅱ.④所代表的物质是Cu;ⅲ.由上述分析可知,操作a、b为过滤;ⅳ.若取2 mL⑤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,FeCl2被氧化,发生反应的化学方程式是2FeCl2+Cl2 2FeCl3。
4.答案 (1)A (2)2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O 新制氯水(或稀硝酸) (3)Fe3+ (4)2.8 不能
解析 根据实验可知,实验一中未在滤液中检测出Fe2+、Fe3+;实验二中菠菜灼烧后,加入适量盐酸浸泡灰分后过滤,检验滤液中Fe3+含量很低;实验三中,灰分中含二价铁,用氧化剂将二价铁氧化为三价铁,用KSCN溶液检验三价铁,现象明显。(1)灼烧固体时不需要用蒸发皿,故选A。(2)实验三中二价铁可以被过氧化氢氧化为三价铁,H2O2参与的最主要反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O;新制氯水和硝酸也能把Fe2+氧化为Fe3+。(3)实验中,KSCN溶液用来检测Fe3+。(4)根据实验数据:10.0 g新鲜菠菜中含铁量为5×10-5 mol·L-1×0.1 L×56 g·mol-1=2.8×10-4 g,所以新鲜菠菜中含铁量为2.8 mg/100 g;已知14~18岁青少年每日合理摄入铁量为15~20 mg,则100 g菠菜含铁量不能满足14~18岁青少年日常所需。
5.A 铁的还原性强于铜,所以把铁、铜混合粉末加入氯化铁溶液中,铁先与铁离子反应,氯化铁的物质的量为5.0 mol·L-1×0.1 L=0.5 mol;设0.5 mol铁离子完全反应消耗铁的质量为m,则:
Fe + 2Fe3+ 3Fe2+
56 g 2 mol
m 0.5 mol
m==14 g
溶解的金属质量为18 g-2.8 g=15.2 g,14 g<15.2 g<18 g,所以铁完全反应、铜部分反应,且Fe3+完全反应,剩余的金属为Cu,设反应消耗铜的物质的量为n1,反应的铁的物质的量为n2,则:①64 g·mol-1×n1+56 g·mol-1×n2=15.2 g,②n1+n2=n(Fe3+)=0.25 mol,解得:n1=0.15 mol、n2=0.1 mol,所以原固体混合物中铁的质量为0.1 mol×56 g·mol-1=5.6 g,铜的质量为0.15 mol×64 g·mol-1+2.8 g=12.4 g;根据离子方程式可知反应后溶液中n(Fe2+)=2n1+3n2=2×0.15 mol+3×0.1 mol=0.6 mol,所以反应后溶液中n(Fe2+)+n(Cu2+)=0.6 mol+0.15 mol=0.75 mol,故A正确;原固体混合物中Fe的质量为5.6 g,故B错误;反应后溶液中没有Fe3+,故C错误;反应后溶液中n(Fe2+)∶n(Cu2+)=0.6 mol∶0.15 mol=4∶1,故D错误。
6.CD 氧化性:Fe3+>Cu2+,故A错误;氧化性:Fe3+>Cu2+,则加入铁粉后会依次发生反应Fe+2Fe3+ 3Fe2+、Fe+Cu2+ Cu+Fe2+,由图像可知加入2 mol Fe时,发生反应Fe+2Fe3+ 3Fe2+,生成Fe2+的物质的量为6 mol,此时溶液中Fe2+物质的量浓度为3 mol·L-1,则溶液体积为2 L,故B错误;加入2 mol Fe时,FeCl3恰好完全反应,则原溶液中FeCl3的物质的量为4 mol,在加入2 mol Fe的基础上再加入2 mol铁发生反应Fe+Cu2+ Cu+Fe2+,则原溶液中CuCl2的物质的量为2 mol,所以加入2 mol Fe时,溶液中有6 mol Fe2+、2 mol Cu2+,c(Fe2+)∶c(Cu2+)=3∶1,故C正确;原溶液中FeCl3、CuCl2的浓度之比为=2∶1,故D正确。
7.B 从题图可以看出,当没有通入氯气时,混合溶液中n(Fe2+)=3 mol、n(I-)=2 mol,所以混合溶液中的n(FeI2)=1 mol、n(FeCl2)=2 mol,当通入1 mol氯气时,I-被全部氧化为I2,n(I2)=1 mol,Fe2+的物质的量没有变化,所以还原性:I->Fe2+,故A正确;当通入氯气从1 mol到2.5 mol时,溶液中的Fe2+全部被氧化为Fe3+,a点为Fe2+被氧化了一半时的点,此时Fe2+和Fe3+各为1.5 mol,根据2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-可知,此过程消耗了氯气0.75 mol,a点时已通入氯气一共1.75 mol,标准状况下的体积为1.75 mol×22.4 L·mol-1=39.2 L,故C正确;当通入氯气从2.5 mol到7.5 mol 时,I2全部被氧化为HIO3,此过程消耗氯气5 mol,发生反应5Cl2+I2+6H2O 2HIO3+10HCl,通入的氯气从2.5 mol到4 mol(b点)时,溶液中有0.3 mol I2被氧化,剩余的n(I2)=1 mol-0.3 mol=0.7 mol,故B错误;c点时I2全部被氧化为HIO3,c点溶液中含有的阴离子为Cl-和I,n(Cl-)=2n(Cl2)+2n原(FeCl2)=2×7.5 mol+2×2 mol=19 mol,n(I)=n原(I-)=2 mol,即c点溶液中阴离子的物质的量为19 mol+2 mol=21 mol,故D正确。
1第3章 物质的性质与转化
专题强化练4 铁及其化合物性质的实验探究
1.某同学设计如下装置进行铁与水蒸气反应的实验,虚线框处的装置用来检验生成的气体。下列说法正确的是(已知:Fe+2Fe3+ 3Fe2+)( )
A.实验后,装置B中生成红棕色固体
B.虚线框C处应该选择装置甲
C.实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中,可观察到铜丝由黑变红
D.实验后,将装置B中的固体溶于稀硫酸,所得溶液中一定含有Fe3+
2.(不定项)某小组为探究K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾晶体)的热分解产物,按如图所示装置进行实验。下列有关叙述错误的是( )
A.通入氮气的目的有:排出装置中的空气、使反应产生的气体全部进入后续装置
B.实验中观察到装置F中澄清石灰水变浑浊,装置E中固体变为红色,由此可判断热分解产物中一定含有CO2和CO
C.为防止倒吸,停止实验时应进行的操作:先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气
D.样品完全分解后,取少许装置A中残留物于试管中,加稀硝酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红,可证明残留物中含有三价铁
3.某补铁剂的主要成分是FeSO4,说明书中建议“本品与维生素C同服”。小组同学为探究其原理,用放置7天的FeSO4溶液(pH>4)进行下列实验。
资料:维生素C(C6H8O6)又称抗坏血酸,易溶于水,其溶液呈酸性。
Ⅰ.检验铁元素的价态
实验装置 实验 序号 试管中的试剂 实验操作 及现象
ⅰ 2 mL放置后的FeSO4溶液 滴加5滴KSCN溶液后,溶液变为浅红色
ⅱ 2 mL放置后的FeSO4溶液,0.1 g维生素C 维生素C溶解,溶液pH<3,滴加5滴KSCN溶液后,溶液不变红
(1)ⅰ中观察到 ,说明溶液中存在Fe3+。将FeSO4氧化的物质是 。
(2)①小组同学推测,ⅱ中溶液不变红是因为维生素C与Fe3+发生了反应。补全该反应的离子方程式。
C6H8O6+ Fe3+ +C6H6O6+ H+
②甲同学认为,可以取ⅱ中溶液加入酸性KMnO4溶液验证反应产物。乙同学认为该方法不可行,理由是 。
(3)丙同学认为实验ⅱ的检验方案不严谨,应考虑pH对反应的影响,依据是 。
Ⅱ.探究pH对ⅱ中反应的影响
小组同学补充了如下实验,继续探究pH对ⅱ中反应的影响。
实验 序号 实验装置 及试剂 实验操作 及现象
ⅲ 滴加5滴KSCN溶液后,溶液变为浅红色,浅红色比ⅰ中加深
(4)由上述实验,得出实验结论:pH对Fe3+与SCN-的显色反应有影响。该结论 (填“正确”或“错误”)。
(5)反思实验ⅰ~ⅲ,下列说法合理的是 (填字母)。
a.维生素C具有氧化性和酸性
b.同服维生素C可减缓补铁剂中FeSO4被氧化
c.使用KSCN检验Fe3+时,宜先将溶液酸化
4.实验小组制备高铁酸钾(K2FeO4)并探究其性质。
资料:K2FeO4为紫色固体,微溶于KOH溶液;具有强氧化性,在酸性或中性溶液中快速产生O2,在碱性溶液中较稳定。
(1)制备K2FeO4(夹持装置略)
①A为氯气发生装置。A中反应的化学方程式为 。
②将除杂装置B补充完整并标明所用试剂。
③C中得到紫色固体和溶液。C中Cl2发生的反应有3Cl2+2Fe(OH)3+10KOH 2K2FeO4+6KCl+8H2O,另外还有 。
(2)探究K2FeO4的性质
①取C中紫色溶液,加入稀硫酸,产生黄绿色气体,得溶液a,经检验气体中含有Cl2。为证明K2FeO4氧化了Cl-而产生Cl2,设计以下方案:
方案Ⅰ 取少量a,滴加KSCN溶液至过量,溶液呈红色
方案Ⅱ 用KOH溶液充分洗涤C中所得固体,再用KOH溶液将K2FeO4溶出,得到紫色溶液b。取少量b,滴加盐酸,有Cl2产生
由方案Ⅰ中溶液变红可知a中含有 (填离子符号),但该离子的产生不能判断一定是K2FeO4将Cl-氧化,还可能由 产生(用离子方程式表示)。方案Ⅱ可证明K2FeO4氧化了Cl-。用KOH溶液洗涤的目的是 。
②根据K2FeO4的制备实验得出:氧化性Cl2 Fe(填“>”或“<”),而方案Ⅱ表明,Cl2和Fe的氧化性强弱关系相反,原因是 。
③资料表明,酸性溶液中的氧化性Fe,验证实验如下:将溶液b滴入MnSO4和足量H2SO4的混合溶液中,振荡后溶液呈浅紫色,该现象能否证明氧化性Fe。若能,请说明理由;若不能,进一步设计实验方案: 。
答案与分层梯度式解析
第3章 物质的性质与转化
专题强化练4 铁及其化合物性质的实验探究
1.C 实验后,装置B中生成黑色的四氧化三铁固体,A错误;虚线框C处装置用于检验生成的氢气,氢气密度小于空气,应该选择装置乙,B错误;实验时将螺旋状铜丝加热变黑后再趁热迅速伸入试管中,氢气可与氧化铜反应生成单质铜,则可观察到铜丝由黑变红,C正确;实验后,将装置B中的固体溶于稀硫酸,若铁粉足量可发生反应Fe+2Fe3+ 3Fe2+,所得溶液中不一定含有Fe3+,D错误。
2.BD 在反应开始前通入N2可排出装置中的空气,以免O2和CO2对实验产生干扰;用N2使装置A、E中反应生成的气体进入后续装置,故A正确。E中固体变红、F中澄清石灰水变浑浊证明分解产物中有还原性气体CO,B中澄清石灰水变浑浊才可证明分解产物中一定含有CO2,故B错误。为防止倒吸,停止实验时需要先熄灭反应装置中的酒精灯,冷却过程中需保持一直通入N2,故C正确。取少许装置A中残留物于试管中,加稀HNO3溶解,HNO3会将Fe2+氧化为Fe3+,滴加KSCN溶液,溶液变红,不能说明残留物中含有三价铁,故D错误。
3.答案 (1)溶液变为浅红色 氧气
(2)①2 2 Fe2+ 2 ②维生素C具有还原性,可以使酸性KMnO4溶液褪色
(3)加入0.1 g维生素C后,pH发生变化
(4)正确
(5)bc
解析 (1)Fe3+遇KSCN溶液变为红色,放置后的FeSO4溶液中滴加KSCN溶液后,溶液变为浅红色,说明Fe2+被氧化为Fe3+,将FeSO4氧化的物质是溶解的氧气。(2)①维生素C具有还原性,可以被Fe3+氧化为C6H6O6,Fe3+被还原为Fe2+,根据得失电子守恒、原子守恒和电荷守恒可得离子方程式为C6H8O6+2Fe3+ 2Fe2++C6H6O6+2H+;②ⅱ中溶液含有维生素C,维生素C具有还原性,可以被酸性KMnO4溶液氧化而使酸性KMnO4溶液褪色。(3)根据表格中的实验ⅱ可知,维生素C溶解,溶液的pH<3,则应该考虑pH的变化对反应的影响。(4)由实验ⅲ可知,滴加5滴KSCN溶液后,浅红色比ⅰ中加深,说明pH对Fe3+与SCN-的显色反应有影响。(5)由实验可知,维生素C具有还原性和酸性,故a不合理;根据实验ⅱ可知,维生素C可以将Fe3+还原为Fe2+,故可减缓补铁剂中FeSO4被氧化,故b合理;根据实验ⅲ可知,使用KSCN检验Fe3+时,溶液酸化,显色更加明显,故c合理。
4.答案 (1)①2KMnO4+16HCl(浓) 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O ② ③Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O (2)①Fe3+ 4Fe+20H+ 4Fe3++3O2↑+10H2O 排除ClO-的干扰 ②> 溶液的酸碱性不同 ③能,理由:Fe在过量酸的作用下完全转化为Fe3+和O2,溶液浅紫色一定是Mn的颜色(不能,方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色)
解析 (1)①KMnO4与浓盐酸反应制Cl2,根据得失电子守恒和原子守恒可得反应的化学方程式为2KMnO4+16HCl(浓) 2MnCl2+2KCl+5Cl2↑+8H2O;②由于盐酸具有挥发性,所得Cl2中混有HCl和水蒸气,HCl会消耗Fe(OH)3、KOH,用饱和食盐水除去HCl,所以除杂装置B为;③Cl2与Fe(OH)3、KOH反应制备K2FeO4,还可能发生Cl2与KOH的反应,离子方程式为Cl2+2OH- Cl-+ClO-+H2O。(2)①根据制备反应可知,C中紫色溶液中含有K2FeO4,还可能含有KClO等;方案Ⅰ加入KSCN溶液,溶液变红说明a中含Fe3+,但Fe3+的产生不能判断一定是K2FeO4与Cl-发生了反应,根据题意K2FeO4在酸性或中性溶液中快速产生O2,自身被还原成Fe3+,根据得失电子守恒、电荷守恒和原子守恒可知,可能的反应为4Fe+20H+ 4Fe3++3O2↑+10H2O;产生Cl2还可能是Cl-+ClO-+2H+ Cl2↑+H2O,即KClO的存在干扰判断,K2FeO4微溶于KOH溶液,用KOH溶液洗涤的目的是除去KClO,排除ClO-的干扰;②由于同一反应中氧化剂的氧化性大于氧化产物,根据K2FeO4的制备实验可知氧化性Cl2>Fe;对比两个反应的异同,制备反应在碱性条件下,方案Ⅱ在酸性条件下,说明酸碱性的不同影响物质氧化性的强弱;③判断时需排除Fe的颜色对实验的干扰;若能,根据题意K2FeO4在足量H2SO4的作用下会转化为Fe3+和O2,最后溶液中不存在Fe,溶液振荡后呈浅紫色一定是Mn的颜色,说明Fe将Mn2+氧化成Mn,所以该实验方案能证明氧化性Fe;若不能,因为溶液b呈紫色,溶液b滴入MnSO4和H2SO4的混合溶液中,c(Fe)变小,溶液的紫色也会变浅,可以设计一个方案:向紫色溶液b中滴加过量稀H2SO4,观察溶液紫色快速褪去还是显浅紫色。
9(共23张PPT)
1.铁元素在地壳中的含量
铁元素在地壳中的含量居第四位,仅次于氧、硅和铝元素。
2.铁元素的存在形态
(1)游离态:存在于陨铁中。
(2)化合态
①主要化合价:+2价、+3价。
②主要存在于矿石中,如黄铁矿(主要成分为FeS2)、赤铁矿(主要成分为Fe2O3)、磁铁矿(主要
成分为Fe3O4)等。
第1节 铁的多样性
知识点 1 铁元素在自然界中的存在
必备知识 清单破
第３章 物质的性质与转化
1.常见的亚铁盐和铁盐
(1)亚铁盐是组成中含有Fe2+的盐,常见的可溶性的亚铁盐有FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等。
(2)铁盐是组成中含有Fe3+的盐,常见的可溶性的铁盐有Fe2(SO4)3、FeCl3、Fe(NO3)3等。
2.研究物质性质的基本角度
在研究物质的性质时,可以从物质类别、物质所含核心元素的化合价这两个角度去预测
物质可能具有的性质,再通过实验进行验证。
3.亚铁盐和铁盐的化学性质
(1)亚铁盐的化学性质
①与碱反应:Fe2++2OH- Fe(OH)2↓。
②还原性:2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-。
知识点 2 亚铁盐和铁盐
③氧化性:Fe2++Zn Fe+Zn2+。
(2)铁盐的性质
①与碱反应:Fe3++3OH- Fe(OH)3↓。
②氧化性:2Fe3++2I- 2Fe2++I2、2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+。
4.Fe3+、Fe2+的检验(详见定点1)
1.物理性质
纯净的铁为光亮的银白色金属,密度较大,有良好的延展性和导热性,导电性比铜、铝差,能被
磁铁吸引。
2.化学性质
(1)与非金属单质反应:3Fe+2O2 Fe3O4、2Fe+3Cl2 2FeCl3、Fe+S FeS等。
(2)与水蒸气反应:3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2。
(3)与非氧化性酸反应:Fe+2H+ Fe2++H2↑。
(4)与盐溶液反应:Fe+Cu2+ Cu+Fe2+、Fe+2Fe3+ 3Fe2+。
知识点 3 铁单质
易错警示 铁在空气中不能燃烧,能在氧气中燃烧生成Fe3O4。
知识点 4 铁的氧化物
化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4
俗称 — 铁红 磁性氧化铁
颜色和状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色固体
水溶性 不溶 不溶 不溶
铁元素化合价 +2价 +3价 +2价、+3价
与CO反应 FeO+CO Fe+CO2 Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2 Fe3O4+4CO 3Fe+4CO2
与稀硫酸反应 FeO+H2SO4 Fe- SO4+H2O Fe2O3+3H2SO4 Fe2(SO4)3+3H2O Fe3O4+4H2SO4 FeSO4+
Fe2(SO4)3+4H2O
用途 用作色素 常用作油漆、涂料、油墨的红色颜料 常用的磁性材料
名师点睛 (1)FeO不稳定,易被氧化。
(2)Fe3O4可看成FeO·Fe2O3,所以在书写其与稀硫酸反应的化学方程式时,可看作FeO、Fe2O3分
别与稀硫酸反应,再把2个反应叠加即可。
(3)FeO、Fe3O4遇到强氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应,+2价的铁均被氧化为+3价。
(4)铝热反应:2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3,可用于焊接钢轨,制备金属纳米复合材料等。
1.Fe(OH)2和Fe(OH)3的比较
知识点 5 铁的氢氧化物
化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3
颜色和状态 白色固体 红褐色固体
水溶性 难溶 难溶
与盐酸反应 Fe(OH)2+2HCl FeCl2+2H2O Fe(OH)3+3HCl FeCl3+3H2O
稳定性 在空气中易转化为Fe(OH)3 2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
制备 Fe2++2OH- Fe(OH)2↓ Fe3++3OH- Fe(OH)3↓
二者的关系 在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 2.Fe(OH)2的制备(详见定点2)
知识点 6 Fe、Fe2+、Fe3+间的相互转化(详见定点3)
1.硫酸亚铁溶液中的Fe2+易被氧化,在保存硫酸亚铁溶液时,应加入过量的铁粉或铁钉,这种说
法正确吗 ( )
Fe能将被氧化生成的Fe3+还原为Fe2+。
2.Zn比Fe活泼,把少量锌粉放入FeCl3溶液中,有单质Fe生成,这种说法正确吗 ( )
少量锌粉放入FeCl3溶液中反应生成FeCl2和ZnCl2,没有单质Fe生成。
3.Fe2O3不能与水反应得到Fe(OH)3,所以不能通过化合反应制得Fe(OH)3,这种说法正确吗 ( )
可由化合反应4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3制得Fe(OH)3。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ” 。
√
提示
提示
提示
4.Fe(OH)3可与HI发生酸碱中和反应生成FeI3和水,这种说法正确吗 ( )
Fe3+具有氧化性,I-具有还原性,Fe(OH)3与HI反应的化学方程式为2Fe(OH)3+6HI
2FeI2+I2+6H2O。
5.1 mol Cl2与足量Fe反应转移2NA(设NA为阿伏加德罗常数的值)个电子,这种说法正确吗 ( )
Cl2与Fe反应生成FeCl3,1 mol Cl2得到2 mol电子,所以1 mol Cl2与足量Fe反应转移2NA
个电子。
6.在空气中加热Fe(OH)2可得到FeO,这种说法正确吗 ( )
在空气中Fe(OH)2易被氧化为Fe(OH)3,所以在空气中加热Fe(OH)2最终得到Fe2O3。
√
提示
提示
提示
1.观察溶液颜色
2. Fe3+ 的检验方法
关键能力 定点破
定点 1 Fe3+、Fe2+的检验
3.Fe2+的检验方法
4.同时含有Fe2+、Fe3+的检验方法
典例 铁是人体必需的微量元素,治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。“速力菲”
(主要成分为琥珀酸亚铁)是市场上一种常见的补铁药物。该药品难溶于水但能溶于人体中
的胃酸(主要成分为盐酸),同维生素C一起服用效果会更好。某学习小组为了检测“速力
菲”药片中Fe2+的存在,设计并进行了如下实验:
请回答下列问题:
(1)试剂1是 。
(2)取少量浅绿色溶液于试管中,向其中滴加NaOH溶液。最初观察到白色沉淀,迅速变为灰绿
色,最终变为红褐色,沉淀颜色变化的原因是 (用化学方程
式表示)。
(3)向浅绿色溶液中加入KSCN溶液后,溶液变为浅红色,其可能的原因是
。
(4)在上述实验中,同学们发现红色溶液放置一段时间后,溶液的颜色会逐渐褪去。为了进一
步探究溶液褪色的原因,甲、乙两位同学首先对此进行了猜想:
编号 猜想
甲 溶液中的Fe3+又被还原成Fe2+
乙 溶液中的SCN-被过量的新制氯水氧化
①你认为甲同学的猜想合理吗 (填“合理”或“不合理”);请说明你的理由:
。
②基于乙同学的猜想,请设计一个简单的实验加以验证:
。
思路点拨 根据“速力菲”药片难溶于水但能溶于人体中的胃酸可知,应用盐酸溶解药片;
向浅绿色溶液中加入KSCN溶液,溶液变成浅红色,说明“速力菲”中的Fe2+已部分被氧化,加
入稍过量的新制氯水后溶液变为红色,说明Fe2+被完全氧化为Fe3+;过一段时间后溶液褪色,可
能是溶液中的SCN-被过量的氯水氧化。
解析 (1)该药片难溶于水但能溶于人体中的胃酸,所以药片碾碎后可用盐酸溶解。
(2)浅绿色溶液中含有Fe2+,加入NaOH溶液反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被空气中的氧气氧化为
Fe(OH)3,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3。
(3)浅绿色溶液中加入KSCN溶液,溶液变为浅红色,说明溶液中含有少量Fe3+,原因是空气中含
有氧气,溶液中少量的Fe2+被氧气氧化为Fe3+。
(4)①红色溶液中含有过量的氯水,Fe3+不可能被还原成Fe2+,可能是SCN-被过量的氯水氧化,故
甲同学的猜想不合理,乙同学的猜想合理。②要验证乙同学的猜想是否正确,可以取少量褪
色后溶液,加入KSCN溶液,若溶液变为红色,说明溶液褪色是因为溶液中没有SCN-,则乙同学
的猜想合理,若溶液不变红,说明乙同学的猜想不合理;或取少量褪色后溶液,加入FeCl3溶液,
若溶液不变红色,说明溶液中没有SCN-,则乙同学的猜想合理,若溶液变红,说明乙同学的猜想
不合理。
答案 (1)盐酸 (2)4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3 (3)溶液中少量的Fe2+被空气中的氧气
氧化为Fe3+ (4)①不合理 溶液中不存在能将Fe3+还原成Fe2+的物质 ②取少量褪色后溶液,
加入KSCN溶液,若溶液变红,说明乙同学的猜想合理;若溶液不变红,说明乙同学的猜想不合
理(或取少量褪色后溶液,加入FeCl3溶液,若溶液仍不变红,说明乙同学的猜想合理;若溶液变
红,说明乙同学的猜想不合理)
方法点睛 检验Fe2+、Fe3+需要注意的问题
(1)检验Fe3+的方法很多,但在没有特殊要求的条件下,优先选择KSCN溶液。
(2)检验Fe2+的最佳方法:先加KSCN溶液,无明显现象,然后加新制氯水,溶液变成红色,试剂添
加顺序不能颠倒,若先滴入新制氯水,再加入KSCN溶液,溶液显红色,不能排除Fe3+的干扰。
(3)若溶液中同时含有Fe3+、Fe2+(不含Cl-),为避免Fe3+对Fe2+的检验造成干扰,通常取少量溶液
于试管中,向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液,若溶液紫红色褪去,说明原溶液中含有Fe2+;另
取少量溶液于试管中加入KSCN溶液,若溶液显红色,说明原溶液中含有Fe3+。
1.制备原理
可溶性硫酸盐(如FeSO4)与强碱(如NaOH)溶液反应:Fe2++2OH- Fe(OH)2↓。
2.制备Fe(OH)2的实验装置
① ② ③
定点 2 Fe(OH)2的制备
3.Fe(OH)2制备实验的四个关键点
(1)Fe2+极易被氧化,所以FeSO4溶液要现用现配。
(2)为了防止Fe2+被氧化,配制FeSO4溶液所用的蒸馏水和制备Fe(OH)2所用的NaOH溶液都要
煮沸,尽可能除去O2。
(3)为了防止滴加NaOH溶液时带入空气,可将吸有NaOH溶液的长胶头滴管伸入FeSO4溶液的
液面以下,再挤出NaOH溶液。
(4)为防止Fe2+被氧化,还可以向盛有FeSO4溶液的试管中加入少量的煤油或其他密度小于水
且不溶于水的有机物(如苯),以隔绝空气。
典例 某化学兴趣小组利用铁粉、稀硫酸、氢氧化钠溶液,用如图装置制备氢氧化亚铁并观
察其颜色。下列有关说法不正确的是 ( )
A.仪器1中应该盛放稀硫酸
B.反应一段时间后,可在仪器2中观察到白色沉淀
C.本实验制备的氢氧化亚铁可以较长时间保持白色
D.本实验通过控制A、B、C三个弹簧夹,将装置中的空气排尽后,先关闭B,再打开A,就可观
察到氢氧化亚铁的颜色
思路点拨 该装置制备Fe(OH)2白色沉淀的思路是先利用反应生成的氢气排尽装置中的空
气,再利用气体产生的较大压强把FeSO4溶液压至足量的NaOH溶液中并与之反应,得到Fe(OH)2。
解析 根据装置可知,仪器1分液漏斗中盛放稀硫酸,仪器2中盛放铁粉,二者反应生成FeSO4和
氢气,利用生成的氢气将FeSO4溶液压入仪器3,在仪器3中FeSO4与NaOH反应制备Fe(OH)2,故
A正确;反应一段时间后,可在仪器3中观察到白色沉淀,故B不正确;利用反应生成的氢气排尽
装置中的空气,制备的氢氧化亚铁可以较长时间保持白色,故C正确;打开B、C,关闭A,利用产
生的氢气将装置中的空气排尽,然后关闭B,打开A,生成的氢气使仪器2中压强增大,把仪器2
中产生的FeSO4压入仪器3中,产生白色沉淀Fe(OH)2,故D正确。
答案 B
1.Fe只具有还原性,可以被氧化剂氧化为Fe2+、Fe3+
定点 2 从氧化还原反应的角度分析Fe、Fe2+、Fe3+间的相互转化——“铁三角”
如:Fe+S FeS,Fe+2H+ Fe2++H2↑,Fe+Cu2+ Cu+Fe2+;2Fe+3Cl2 2FeCl3;3Fe+4H2O
(g) Fe3O4+4H2。
如:2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-;Zn+Fe2+ Zn2++Fe,FeO+CO Fe+CO2。
3.Fe3+具有较强氧化性,可被还原为Fe2+或Fe
2.Fe2+既具有氧化性又具有还原性
如:2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+;Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2,Fe2O3+2Al 2Fe+Al2O3。
