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
课后篇巩固提升
夯实基础·轻松达标
1.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C.除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入铁粉,然后过滤
D.Fe3+与KSCN反应产生红色沉淀
答案C
解析赤铁矿的主要成分是红色的Fe2O3;铁与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4和H2;铁粉可将FeCl3还原成FeCl2;Fe3+与KSCN反应不会生成沉淀。
2.为了检验某FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入的最佳试剂是( )
A.NaOH溶液 B.铁片
C.KSCN溶液 D.石蕊溶液
答案C
解析氯化亚铁溶液变质是Fe2+被氧化成Fe3+,Fe3+能与SCN-结合使溶液呈红色,这一反应是Fe3+的特征反应,所以可用KSCN溶液检验某FeCl2溶液是否变质。
3.将下列物质溶于稀盐酸后,滴加硫氰酸钾(KSCN)溶液没有颜色变化,再加入氯水即呈红色的是( )
A.Fe B.Fe2O3 C.FeCl3 D.Fe(OH)3
答案A
解析加入KSCN时溶液无明显现象,则溶液中没有Fe3+,加入氯水后溶液变为红色,说明加入氯水后溶液中生成了Fe3+,故原溶液中含有Fe2+。
4.下列物质能通过化合反应直接制得的是( )
①FeCl2 ②FeCl3 ③HCl
A.①② B.② C.①③ D.①②③
答案D
解析Fe+2FeCl33FeCl2、2Fe+3Cl22FeCl3、H2+Cl22HCl。
5.已知硝酸能将Fe2+氧化为Fe3+。某同学对未知物A盐的水溶液进行了鉴定,实验过程及现象如图所示:
现对A、B、C、D作出的如下推断中,不正确的是( )
A.盐A一定是FeCl3
B.白色沉淀B是AgCl
C.滤液C中一定含Fe3+
D.无法确定A中是否含有Fe2+
答案A
解析生成白色沉淀证明A中含Cl-,B为AgCl,A与酸化的AgNO3溶液反应生成C,C遇KSCN生成D(红色溶液),则C中一定含Fe3+,A中也可能含Fe2+。因为A中加入了酸化的硝酸银溶液,相当于有硝酸存在,硝酸可以把Fe2+氧化成Fe3+。
6.不能证明Fe3+的氧化性的事实是( )
A.硫酸铁溶液可溶解铁粉
B.常用氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板
C.含Fe3+的溶液遇到KSCN溶液时变成红色
D.往氯化铁溶液中通入H2S时出现浑浊
答案C
解析硫酸铁溶液可溶解铁粉,反应的离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,该反应属于氧化还原反应,Fe3+作氧化剂,表现氧化性,故A项正确;氯化铁溶液溶解含铜的印刷电路板,反应的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,属于氧化还原反应,Fe3+作氧化剂,表现氧化性,故B项正确;含Fe3+的溶液遇到KSCN溶液时变成红色,反应的离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,故C项错误;往氯化铁溶液中通入H2S可出现浑浊,反应的化学方程式为2FeCl3+H2S2FeCl2+S↓+2HCl,属于氧化还原反应,Fe3+做氧化剂,表现氧化性,故D项正确。
7.A、B、C均为单质,B与C反应后的产物溶于水得无色酸性溶液。B的水溶液有漂白作用且显酸性,E可做还原剂,其浓溶液用于实验室制B。A、B、C之间的反应及其他反应如图所示:
试填空:
(1)写化学式:B ,D ,F 。?
(2)鉴别D溶液中阳离子的方法是 。?
(3)写出下列反应的离子方程式:
①A+E→F+C: 。?
②B+F→D: 。?
答案(1)Cl2 FeCl3 FeCl2 (2)向D溶液中滴加KSCN溶液,溶液呈红色表明含Fe3+(其他合理答案也可)
(3)①Fe+2H+Fe2++H2↑
②2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
解析由“B为单质,其水溶液有漂白作用且显酸性”知B为氯气;由“E的浓溶液用于实验室制B”知E为HCl,进而可知C为H2。由“E+AF+C,即HCl+AF+H2”知A为金属单质且F为盐;由“A+BD,即A+Cl2D”知D为盐;再由“F+BD,即F+Cl2D”知D、F中A元素的化合价不同,即A为变价金属,可推出A为铁,经验证符合题意。
8.电子工业常用30%的氯化铁溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔,制作印刷电路板。某工艺对腐蚀废液的处理采用了下列实验方案:
(1)加入的①物质的化学式是 ,
写出主要反应的化学方程式?
。?
(2)滤渣③的成分是 ,操作Ⅱ的名称是 ,加过量④反应的离子方程式是 ?
。?
(3)将②⑤合并通入⑥后溶液颜色变化为 ,该反应的离子方程式为 ?
。?
(4)该实验方案的目的是 。?
答案(1)Fe 2FeCl3+Fe3FeCl2、CuCl2+FeFeCl2+Cu (2)Fe、Cu 过滤 Fe+2H+Fe2++H2↑
(3)浅绿色变为棕黄色 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- (4)重新获得三氯化铁溶液,并回收金属铜
提升能力·跨越等级
1.向某晶体的水溶液中加Fe2+的溶液后,无明显变化,当滴加几滴溴水后,混合液出现红色。那么,由此得出的下列结论错误的是( )
A.该晶体中一定含有SCN-
B.Fe3+的氧化性比Br2的氧化性强
C.Fe2+被Br2氧化为Fe3+
D.Fe2+与SCN-不能形成红色的化合物
答案B
解析向含Fe2+的溶液中滴加几滴溴水后,混合液出现红色说明Br2将Fe2+氧化成了Fe3+,即Br2的氧化性比Fe3+的氧化性强;同时也说明无色晶体中存在SCN-,且Fe2+与SCN-不能形成红色的化合物。
2.向含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中通入足量的SO2,有白色沉淀生成,过滤后向滤液中滴入KSCN溶液时,无明显现象,由此得出的正确结论是( )
A.白色沉淀是FeSO3
B.白色沉淀是BaSO3和BaSO4的混合物
C.白色沉淀是BaSO4
D.FeCl3已全部被SO2氧化成FeCl2
答案C
解析FeCl3和SO2发生反应2Fe3++SO2+2H2OS+2Fe2++4H+,生成的S再与Ba2+发生反应Ba2++SBaSO4↓。故白色沉淀为BaSO4,C项正确;A、B两项均错误;FeCl3被SO2还原,D项错误。
3.常温下在溶液中可发生以下反应:①2Fe2++Br22Fe3++2Br- ②2Br-+Cl2Br2+2Cl- ③2Fe3++2I-2Fe2++I2。下列说法正确的是( )
A.铁元素在反应①中被还原,在③中被氧化
B.反应②中当有1 mol Cl2被氧化时,有2 mol电子转移
C.氧化性强弱顺序为:Cl2>I2>Br2>Fe3+
D.还原性强弱顺序为:I->Fe2+>Br->Cl-
答案D
解析铁元素在反应①中化合价升高,被氧化,在③中化合价降低,被还原,A项错误;反应②中当有1 mol Cl2被还原时,有2 mol电子转移,B项错误;根据氧化还原反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性可知氧化性强弱顺序为Cl2>Br2>Fe3+>I2,C项错误;根据氧化还原反应中还原剂的还原性强于还原产物的还原性可知还原性强弱顺序为I->Fe2+>Br->Cl-,D项正确。
4.下列有关Fe2(SO4)3溶液的叙述正确的是( )
A.该溶液中K+、Fe2+、SCN-、Br-可以大量共存
B.和H2S反应的离子方程式:2Fe3++H2SFeS+2H+
C.和Ba(OH)2溶液反应的离子方程式:Fe3++S+Ba2++3OH-Fe(OH)3↓+BaSO4↓
D.1 L 0.1 mol·L-1该溶液和足量的Zn充分反应,生成11.2 g Fe
答案D
解析Fe2(SO4)3溶液中的Fe3+与SCN-发生显色反应,在溶液中不能大量共存,故A项错误;铁离子能够与H2S发生氧化还原反应,生成亚铁离子和单质硫沉淀,故B项错误;Fe2(SO4)3溶液和Ba(OH)2溶液反应生成氢氧化铁沉淀和硫酸钡沉淀,铁离子和硫酸根离子的物质的量的比为2∶3,正确的离子方程式为2Fe3++3S+3Ba2++6OH-2Fe(OH)3↓+3BaSO4↓,故C项错误;1 L 0.1 mol·L-1该溶液中含有溶质硫酸铁0.1 mol,0.1 mol硫酸铁中含有0.2 mol铁离子,与足量锌反应可以生成0.2 mol铁,生成铁的质量为11.2 g,故D项正确。
5.将11.2 g铁粉加入250 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中,充分反应后,其结果是( )
A.铁有剩余,溶液呈浅绿色,Cl-浓度基本不变
B.往溶液中滴入KSCN溶液,不显红色
C.Fe2+与Fe3+的物质的量之比为6∶1
D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为2∶5
答案C
解析铁粉和Fe3+发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,11.2 g铁粉的物质的量是0.2 mol,250 mL 2 mol·L-1的氯化铁溶液中含氯化铁的物质的量是0.5 mol,所以铁反应完全,剩余0.1 mol Fe3+,生成0.6 mol Fe2+。铁没有剩余,氯化铁有剩余,Cl-浓度基本不变,故A项错误;氯化铁有剩余,所以往溶液中滴入KSCN溶液,显红色,故B项错误;Fe2+与Fe3+的物质的量之比为0.6∶0.1=6∶1,故C项正确;铁被氧化生成的Fe2+与Fe3+被还原生成的Fe2+的物质的量比是1∶2,即氧化产物与还原产物的物质的量之比为1∶2,故D项错误。
6.向100 mL碘化亚铁溶液中缓慢通入标准状况下4.48 L氯气,完全反应后,溶液中有一半的Fe2+未被氧化,则原碘化亚铁溶液的物质的量浓度是( )
A.1.2 mol·L-1 B.1.5 mol·L-1
C.1.6 mol·L-1 D.2.0 mol·L-1
答案C
解析还原性强弱:I->Fe2+,往100 mL碘化亚铁溶液中缓慢通入4.48 L(标准状况)氯气,氯气先氧化碘离子,再氧化亚铁离子,已知氯气的物质的量为=0.2 mol,发生反应:Cl2+2I-2Cl-+I2,I-完全氧化后,溶液中一半的Fe2+被氧化成Fe3+,发生反应:Cl2+2Fe2+2Cl-+2Fe3+,设原FeI2溶液的物质的量浓度为a mol·L-1,则c(I-)=2c(FeI2)=2a mol·L-1、c(Fe2+)=a mol·L-1,根据得失电子守恒:0.2 mol×2=2a mol·L-1×0.1 L+0.5a mol·L-1×0.1 L,解得a=1.6。
7.将单质Fe、Cu与FeCl3、FeCl2、CuCl2溶液一起放进某容器内,根据下述不同情况,填写金属或金属离子。
(1)充分反应后,如果Fe有剩余,则溶液中不可能有 。?
(2)充分反应后,如果向溶液滴入KSCN溶液反应,溶液呈红色。则说明溶液中含有 ,反应体系中一定不存在 。?
(3)充分反应后,如果容器内有较多Cu2+和相当量的Cu,则容器内不可能有 。?
答案(1)Fe3+、Cu2+ (2)Cu2+、Fe2+、Fe3+ Fe、Cu
(3)Fe3+和Fe
解析(1)根据Fe+2Fe3+3Fe2+,Fe+Cu2+Cu+Fe2+,Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,若Fe有剩余,则容器中只能有Fe2+,不可能有Fe3+、Cu2+。
(2)如果向溶液滴入KSCN溶液,溶液呈红色说明容器内还有大量Fe3+,则说明溶液中含有Cu2+和Fe2+,一定没有Fe和Cu。
(3)如果容器内有较多Cu2+和相当量的Cu,Fe能置换出Cu,Fe3+能氧化Cu,则容器内不可能有Fe3+和Fe。
8.(1)用FeSO4·7H2O配制FeSO4溶液时,需加入稀硫酸和 。?
(2)在过量FeSO4溶液中滴入稀硫酸,再滴入几滴H2O2溶液,溶液立即变黄。上述反应的离子方程式为 。?
(3)为检验(2)反应中的氧化产物,甲同学取少许上述反应后的溶液,加入 ,出现红色溶液,证明氧化产物为Fe3+;乙同学取少许上述反应后的溶液,加入 溶液,溶液变蓝,证明氧化产物为Fe3+,该反应的离子方程式为 。?
(4)为证明上述反应后的溶液中仍存在过量的Fe2+,可向其中滴加 溶液。?
答案(1)铁屑或铁粉 (2)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O (3)KSCN溶液 淀粉KI 2Fe3++2I-2Fe2++I2 (4)酸性KMnO4
解析(1)为防止FeSO4被空气氧化为Fe2(SO4)3,又不引入新的杂质,则在配制过程中可加入还原剂铁屑或铁粉。
(2)在过量FeSO4溶液中加入稀硫酸,再滴入几滴H2O2溶液,溶液立即变黄,说明亚铁离子被氧化成铁离子,所以反应的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
(3)氧化产物是铁离子,检验铁离子可滴加KSCN溶液,若溶液变红色,则证明存在铁离子。因铁离子能将碘离子氧化成碘单质,淀粉遇I2会变蓝,则根据题设条件可知,乙同学通过加入淀粉KI溶液来检测Fe3+的存在,发生反应的离子方程式为2Fe3++2I-2Fe2++I2。
(4)为证明上述反应后的溶液中仍存在过量的Fe2+,可加入酸性高锰钾溶液,如果溶液紫色褪去,说明溶液中仍存在过量的Fe2+。
贴近生活·拓展创新
★铁是人类较早使用的金属之一。运用所学知识,回答下列问题。
(1)将FeCl3溶液滴入沸水可以制得Fe(OH)3胶体。鉴别Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的方法是 。?
(2)胶体区别于其他分散系的本质特征是 。?
(3)人体不易吸收三价铁,所以常用硫酸亚铁治疗缺铁性贫血。解释补铁的同时服用维生素C的原因 。?
(4)电子工业用FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜,制造印刷电路板,请写出FeCl3溶液与铜反应的离子方程式 。?
工程师欲从制造印刷电路板的废水中回收铜,并获得FeCl3溶液,设计如下方案:
根据上述设计方案并结合所学知识回答以下问题。
(5)检验滤液E中金属阳离子的方法是 。?
(6)通入F发生反应的离子方程式为 。?
答案(1)用可见光照射两种分散系(或利用丁达尔现象)
(2)分散质粒子直径在1~100 nm之间
(3)服用维生素C可以保护二价铁不被氧化成三价铁,促进药物的吸收(或者维生素C有还原性,防止亚铁被氧化等) (4)2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
(5)滴加KSCN无变化,再滴加氯水(或双氧水)显红色,则有Fe2+(或滴加NaOH溶液产生白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,则有Fe2+)
(6)2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-
解析(1)鉴别Fe(OH)3胶体和FeCl3溶液的方法是利用丁达尔现象,胶体可以产生丁达尔现象。(2)胶体区别于其他分散系的本质特征是分散质粒子直径在1~100 nm之间。(3)维生素C具有还原性,服用维生素C可以保护二价铁不被氧化成三价铁,促进药物的吸收。(4)FeCl3溶液与铜反应的离子方程式为2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+。(5)废液中含有铜离子和亚铁离子,加入金属铁置换出铜,滤渣C中为铜和过量的铁,加入盐酸溶解铁过滤得到铜,滤液E与含B的滤液合并后通入氯气生成氯化铁。检验滤液E中亚铁离子的方法是滴加KSCN溶液无变化,再滴加氯水(或双氧水)显红色。(6)通入氯气发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
课件31张PPT。第1课时 亚铁盐和铁盐知识铺垫新知预习自主测试1.铁元素的常见化合价有0价、+2价和+3价,分别举一例写出对应物质的化学式Fe、FeCl2、FeCl3。
2.一般来说,元素处于高价态时具有氧化性,元素处于最低价态时只具有还原性,元素处于中间价态时既有氧化性又有还原性,请判断下列反应中铁元素表现的是氧化性还是还原性。知识铺垫新知预习自主测试一、铁元素的存在
1.含量
铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝。
2.存在形态
(1)游离态:存在于陨铁中。
(2)化合态:主要以+2、+3价铁的化合物存在。如黄铁矿(FeS2)、赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)等。知识铺垫新知预习自主测试二、Fe2+、Fe3+的性质
1.实验预测与假设知识铺垫新知预习自主测试2.实验操作与现象 知识铺垫新知预习自主测试知识铺垫新知预习自主测试【微思考1】实验室中盛FeSO4溶液的试剂瓶中,通常加些铁屑或铁钉,这是为什么?
提示:Fe2+具有较强还原性,易被氧化而变质。因此向盛有亚铁盐溶液的试剂瓶中加单质铁的目的是防止Fe2+被氧化。
【微思考2】如何除去FeCl3溶液中混有的杂质FeCl2?
提示:通入Cl2或滴加氯水或加入“绿色”氧化剂H2O2溶液:知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)铁元素在地壳中含量位于第三位。 ( )
(2)自然界中无游离态铁。 ( )
(3)工业炼铁,需加入还原剂。 ( )
(4)钢和生铁都是铁的合金,钢不易生锈,生铁易生锈,铁锈的主要成分是Fe3O4。 ( )
答案:(1)× (2)× (3)√ (4)×
解析:铁元素在地壳中含量位于第四位。游离态的铁存在于陨石中。工业炼铁的一般过程是Fe2O3 Fe。铁锈的主要成分是Fe2O3。知识铺垫新知预习自主测试2.(1)向FeCl2溶液中通入Cl2,现象是:溶液由 变为 。?
(2)足量的Cl2与Fe反应的化学方程式为? ,?
Fe与稀硫酸反应的离子方程式为? 。?
答案:(1)浅绿色 棕黄色探究1探究2素养脉络随堂检测Fe2+、Fe3+的性质
问题探究
在FeCl3和CuCl2的混合溶液中,加入过量的铁粉,充分反应后,溶液中的金属离子有哪些?探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析
例1已知下述三个实验均能发生化学反应:
①将光亮的铁钉放入硫酸铜溶液中 ②向硫酸亚铁溶液中滴入几滴双氧水 ③将铜丝放入氯化铁溶液中。下列判断正确的是( )
A.实验①中铁钉做氧化剂
B.实验②中Fe2+具有还原性
C.实验③中发生的是置换反应
D.上述实验证明氧化性Fe3+>Fe2+>Cu2+探究1探究2素养脉络随堂检测答案:B
解析:铁和硫酸铜发生置换反应生成铜和硫酸亚铁,铁是还原剂,A项错误;向硫酸亚铁溶液中滴入几滴双氧水,亚铁离子被氧化生成铁离子,体现亚铁离子的还原性,B项正确;将铜丝放入氯化铁溶液中生成氯化亚铁和氯化铜,不是置换反应,C项错误;氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,则氧化性是Fe3+>Cu2+>Fe2+,D项错误。探究1探究2素养脉络随堂检测方法规律铁、铜及其化合物在溶液中的共存规律
(1)Fe能与Fe3+、Cu2+发生反应,因而当溶液中有Fe粉剩余时,溶液中不可能大量存在Fe3+、Cu2+。由于氧化性Fe3+>Cu2+,所以向Fe3+、Cu2+的混合溶液中加入铁粉,铁先与Fe3+反应;由于还原性Fe>Cu,所以向Fe3+的溶液中加入Fe、Cu混合物,Fe先反应。
(2)Cu能与Fe3+发生反应,因此当有Cu析出时,溶液中不可能大量存在Fe3+。
(3)Fe2+与Fe3+、Cu2+、Fe、Cu均能大量共存。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练1-1下列物质反应后一定有+3价铁生成的是( )
①过量的Fe与Cl2反应 ②Fe与过量稀硫酸反应后,再向其中加H2O2溶液 ③Fe(NO3)2溶液中加少量盐酸 ④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中。
A.只有① B.只有①② C.只有①②③ D.全部
答案:C
解析:①中的Cl2氧化性强,它能将铁氧化为+3价,由于不是在溶液中反应,因此过量的铁不会将氯化铁还原。②中Fe与稀硫酸反应只能生成Fe2+,向其中加H2O2溶液后,由于H2O2是一种常见的氧化剂,能将Fe2+氧化成Fe3+。③从表面上看不会发生反应,但实际上发生了Fe2+被硝酸氧化的反应。④中首先发生Fe与盐酸反应生成FeCl2、Fe2O3与盐酸反应生成FeCl3的反应,但题中未给出反应物间相对量的关系,若铁是足量的,则能将生成的FeCl3全部还原为FeCl2。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练1-2实验室在含Fe3+的溶液中加入铜粉与铁粉,充分反应后发现溶液中有Cu2+存在,下列说法错误的是( )
A.容器中肯定无Fe粉存在
B.容器中肯定无Cu粉存在
C.溶液中Fe2+比Cu2+多
D.溶液中可能存在Fe3+
答案:B探究1探究2素养脉络随堂检测Fe2+、Fe3+的检验
问题探究
为了检验某未知溶液是不是FeCl2溶液,一位同学设计了以下实验方案加以证明。
方案:向一支装有该未知溶液的试管中先通入氯气,再滴加KSCN溶液,溶液呈现红色,证明该未知溶液是FeCl2溶液。
此方案是否合理?若不合理,要检验Fe2+应如何操作?
提示:不合理。Fe2+的检验要注意排除Fe3+的干扰,若先通Cl2再滴加KSCN溶液,溶液呈现红色说明溶液中有Fe3+,但无法说明Fe3+来源于Fe2+还是原溶液。应该先加KSCN溶液,无现象,再通入氯气,若溶液变红色,则说明原溶液含有Fe2+。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳
Fe2+、Fe3+的检验方法探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析
例2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探究1探究2素养脉络随堂检测解析:KSCN与Fe3+反应的离子方程式为Fe3++3SCN- === Fe(SCN)3,而Fe2+与KSCN不反应,如果该溶液既含Fe3+,又含Fe2+,滴加KSCN溶液,溶液呈红色,证明存在Fe3+而不能证明没有Fe2+,故A项错误;若原溶液中含Fe2+,通入Cl2将Fe2+氧化成Fe3+,滴加KSCN溶液后显红色,若原溶液中不含Fe2+,含有Fe3+,通入Cl2,加入KSCN溶液同样可以变血红色,故B项错误;加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+,故C项正确;氢氧化镁为白色沉淀,能被红褐色沉淀掩盖,无法确定是否含有镁离子,故D项错误。探究1探究2素养脉络随堂检测方法规律(1)Fe3+的检验方法很多,但在没有特殊要求的条件下,最好选择KSCN溶液,因为此法最灵敏。
(2)检验Fe2+的最好方法:加KSCN溶液(无明显现象),然后加氯水(溶液变红色)。试剂顺序不能颠倒,若先滴入氯水或双氧水,再加入KSCN溶液,溶液显红色,排除不了原溶液中可能含Fe3+的干扰。也不能选用加KSCN溶液(无明显现象),然后加酸性高锰酸钾溶液(溶液变红色)的方案,因为KMnO4本身显紫红色,对实验现象有所干扰。
(3)若溶液中同时含有Fe3+、Fe2+,因为Fe3+对Fe2+的检验造成干扰,通常取少量溶液置于试管中,向溶液中滴加适量酸性高锰酸钾溶液(溴水),溶液紫红色(橙黄色)褪去,说明含有Fe2+。另取少量溶液置于试管中加入KSCN溶液,显红色,说明溶液中含Fe3+。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练2-1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( )答案:B 探究1探究2素养脉络随堂检测解析:甲组,在Fe3+存在的条件下检验Fe2+,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。只有酸性KMnO4溶液符合条件: ,实验现象是紫色变浅(或褪去)。乙组,在Fe2+存在的条件下,用KSCN溶液检验Fe3+,Fe2+无干扰。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练2-2证明某溶液含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是( )
A.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显红色
B.先滴加KSCN溶液,不显红色,再滴加氯水后显红色
C.先加入铁粉,再滴加NaOH溶液
D.只需滴加KSCN溶液
答案:B
解析:Fe2+具有较强还原性,Fe3+遇KSCN溶液变红色,证明某溶液只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是先滴加KSCN溶液,不显红色,确认溶液不含有Fe3+,再滴加氯水后显红色,证明Fe2+被氧化为Fe3+,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2 === 2Fe3++2Cl-,说明原溶液中含有Fe2+。探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测1.将铁粉放入盐酸、MgCl2溶液、FeCl3溶液、CuCl2溶液组成的混合液中,充分反应后,铁粉有剩余,则此时溶液中含有的大量阳离子是( )
A.Cu2+和Fe2+ B.Fe2+和Mg2+
C.Fe3+和Fe2+ D.H+和Cu2+
答案:B探究1探究2素养脉络随堂检测2.下列反应最终能生成含Fe3+的化合物的是( )
①过量Fe与稀硝酸 ②铁丝在硫蒸气中燃烧 ③向FeBr2溶液中通入Cl2 ④铁与CuCl2溶液反应
⑤Fe(OH)2露置于空气中
A.①②③ B.①③⑤
C.③④ D.③⑤
答案:D
解析:①Fe与稀硝酸反应生成硝酸铁,Fe3+与过量的Fe反应生成Fe2+,故不选;②铁丝在硫蒸气中燃烧生成FeS,故不选;③向FeBr2溶液中通入Cl2,由于Fe2+还原性强于Br-,氯气首先把Fe2+氧化为Fe3+,故选;④铁与CuCl2溶液反应生成氯化亚铁和铜,故不选;⑤Fe(OH)2露置于空气中,与氧气、水反应生成Fe(OH)3,故选。探究1探究2素养脉络随堂检测3.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是( )
A.④ B.③ C.③④ D.①②③④⑤
答案:C
解析:③不反应,实验方案及现象均错误;④检验的是Cl-,与Fe3+的性质无关。探究1探究2素养脉络随堂检测4.(1)为了检验某未知溶液是不是FeCl2溶液,一位同学设计了以下实验方案加以证明。
方案:向一支装有该未知溶液的试管中先通入氯气,再滴加KSCN溶液,溶液呈现红色,证明该未知溶液是FeCl2溶液。回答以下问题:
你认为此方案是否合理 (填“合理”或“不合理”),若不合理,要检验Fe2+应如何操作? (若方案合理,则此空不答)。?
(2)实验室在保存FeCl2溶液时为了防止FeCl2溶液变质,经常向其中加入铁粉,其原因是(用离子方程式表示) 。?
答案:(1)不合理 先加KSCN溶液,无现象,再通入氯气,若溶液变红色,则原溶液含有Fe2+探究1探究2素养脉络随堂检测解析:(1)Fe2+的检验要注意排除Fe3+的干扰,若先通Cl2再滴加KSCN溶液,溶液呈现红色说明溶液中有Fe3+,但无法说明Fe3+来源于Fe2+还是原溶液。
(2)FeCl2中的Fe2+易被氧化成Fe3+,加铁粉可防止Fe3+生成。第2课时 铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物
课后篇巩固提升
夯实基础·轻松达标
1.下列说法不正确的是( )
A.Fe在过量O2中燃烧反应生成Fe2O3
B.Fe与少量的Cl2发生反应生成FeCl3
C.Fe在潮湿的环境中易生锈
D.Fe在氧气中燃烧需要在集气瓶中放上少量沙子,以免炸裂集气瓶
答案A
解析Fe在O2中燃烧生成Fe3O4,A项错误。
2.下列说法不正确的是( )
A.铁的氧化物均为黑色固体,均难溶于水
B.Fe(OH)2在空气中易变质,生成红褐色Fe(OH)3
C.铁在氧气中剧烈燃烧,火星四射,生成黑色的Fe3O4
D.氢氧化亚铁为白色沉淀
答案A
解析FeO是一种黑色粉末,Fe2O3是一种红棕色粉末,Fe3O4是一种有磁性的黑色晶体。
3.有关铁与水反应的说法中,正确的是( )
A.在任何条件下,铁与水均不发生反应
B.Fe与热水反应可生成可燃性的H2
C.在高温时,铁与水蒸气反应的方程式为2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2
D.铁与高温水蒸气反应后生成的固体溶于H2SO4,所得溶液能使酸性高锰酸钾褪色
答案D
解析Fe不能与热水反应,但能与高温水蒸气反应生成Fe3O4和H2,溶于稀硫酸后的溶液中含有Fe2+,能使KMnO4溶液褪色。
4.稀硫酸中加入适量铁粉,反应完全后再加入适量的NaOH溶液,放置片刻,整个过程中观察到的颜色变化是( )
A.无色、灰绿色、红褐色
B.无色、浅绿色、白色、灰绿色、红褐色
C.灰绿色、红褐色、蓝色
D.灰绿色、白色、浅绿色、灰绿色、红褐色
答案B
解析H2SO4、FeSO4、Fe(OH)2和Fe(OH)3依次为无色、浅绿色、白色和红褐色。
5.利用如图装置做铝热反应实验,下列说法不正确的是( )
A.该反应的化学方程式是2Al+Fe2O32Fe+Al2O3
B.该反应会产生高温,发出强光
C.根据铝热反应的原理,可以冶炼某些金属
D.若反应中转移3 mol电子,消耗氧化剂的物质的量是1 mol
答案D
解析消耗1 mol氧化剂Fe2O3转移6 mol电子。
6.如图所示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )
A.①②③④ B.①②③ C.①②④ D.②③④
答案C
解析因为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。因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。①②原理一样,都是先用氢气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由于空气中的氧气能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。④中上面的苯阻止了空气进入。
7.已知A为常见的金属单质,根据如图所示的关系回答下列问题。
(1)确定B、D、E的化学式,B为 ,D为 ,E为 。?
(2)写出⑧的化学方程式及④⑤的离子方程式:
⑧ 。?
④ 。?
⑤ 。?
答案(1)Fe3O4 FeCl3 Fe(OH)2
(2)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- Fe+2Fe3+3Fe2+
解析找到本题中“突破口”——“红褐色固体F”,就可迅速得出F是Fe(OH)3,从而得出A为Fe,黑色晶体B为Fe3O4,继而推出C为FeCl2、D为FeCl3、E为Fe(OH)2。
提升能力·跨越等级
1.以下有关铁的氧化物的叙述中正确的是( )
A.常见的铁的氧化物FeO、Fe2O3、Fe3O4都是黑色
B.铁的氧化物中Fe2O3、Fe3O4都有导磁性
C.作为炼铁原料之一的赤铁矿的主要成分是Fe2O3
D.铁的氧化物Fe2O3、Fe3O4都只有氧化性
答案C
解析FeO和Fe3O4是黑色的,而赤铁矿的主要成分是红棕色的Fe2O3,A项错误,C项正确;常见的三种铁的氧化物中,只有Fe3O4有导磁性,B项错误;Fe3O4中铁的化合价为+2价和+3价,既有氧化性又有还原性,D项错误。
2.将Na2O2投入到FeCl2溶液中,可观察到的现象是( )
①有气泡产生 ②生成白色沉淀 ③生成红褐色沉淀
④无变化
A.①③ B.①② C.①②③ D.④
答案A
解析过氧化钠溶于水生成氢氧化钠和氧气,溶液显碱性,且过氧化钠还具有强氧化性。所以将Na2O2投入到FeCl2溶液中,可观察到的现象是有气泡产生。亚铁离子被氧化生成铁离子,然后铁离子与生成的氢氧化钠反应生成红褐色氢氧化铁沉淀。
3.实验室用FeCl2和烧碱制备Fe(OH)2,为了使生成的产物不容易被氧化,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溶液的上面加一层植物油,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到试管内
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氧气,确保Fe(OH)2的生成在无氧的环境里,故A项正确;在FeCl2溶液的上面加一层苯或一层油,以隔绝空气防止氧气溶入,故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到FeCl2溶液中,防止氢氧化钠溶液在滴入时接触空气溶解氧气,故C项错误;产生Fe(OH)2沉淀后,若振荡试管,会增大沉淀与空气接触的机会,使沉淀更易被氧化,故D项正确。
4.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L-1的盐酸,恰好使混合物完全反应,放出11.2 mL(标准状况)气体,所得溶液加入KSCN溶液不变红色。用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物,所得铁的质量为( )
A.2.8 g B.11.2 g C.5.6 g D.无法计算
答案A
解析盐酸恰好使混合物完全溶解,盐酸没有剩余,向反应所得溶液中加KSCN溶液无红色出现,说明溶液为FeCl2溶液,根据氯元素守恒可知n(FeCl2)=n(HCl)=×0.1 L×1 mol·L-1=0.05 mol;用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物得到铁,根据铁元素守恒可知n(Fe)=n(FeCl2)=0.05 mol,其质量为0.05 mol×56 g·mol-1=2.8 g。
5.向200 mL 0.1 mol·L-1的Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液,使Fe2+恰好完全沉淀,过滤,小心加热沉淀,直到水分蒸干,再灼烧到质量不再变化,此时固体的质量为( )
A.1.44 g B.4.36 g C.2.82 g D.1.6 g
答案D
解析在实验过程中发生如下反应:Fe2++2OH-Fe(OH)2↓,加热、灼烧时又会发生下列变化:Fe(OH)2→Fe(OH)3→Fe2O3,根据反应前后铁元素守恒,从而可得所得固体的质量为1.6 g。
6.把含有氧化铁的铁片投入到足量的稀硫酸中,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.2∶5 C.4∶1 D.3∶1
答案B
解析设原混合物中含有Fe和Fe2O3的物质的量分别为x、y,根据方程式可知
Fe2O3+3H2SO4Fe2(SO4)3+3H2O
y y
Fe2(SO4)3+Fe3FeSO4
y y 3y
Fe+H2SO4FeSO4 + H2↑
(x-y) (x-y) (x-y)
则[3y+(x-y)]∶(x-y)=3∶1,解得y∶x=2∶5,B项正确。
7.某化学兴趣小组利用如图进行“铁与水反应”的实验,并检验产物的性质,请回答下列问题:
(1)A装置的作用是 ,B中反应的化学方程式为 。?
(2)D的作用是 。?
(3)E中的现象是 。?
(4)A、B两个装置中应先点燃 处的酒精(喷)灯,点燃E处酒精灯之前应进行的操作是 。?
答案(1)产生水蒸气 3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(2)除去未反应的水蒸气,干燥H2 (3)黑色固体变为红色,右端管壁有水珠生成 (4)A 收集H2,并检验其纯度
解析(1)B中发生的反应是3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,故A为提供水蒸气的装置。
(2)D的作用是除去未反应的水蒸气,干燥H2。
(3)E中反应为H2+CuOCu+H2O,故黑色粉末变红,同时硬质玻璃管右端会有水珠生成。
(4)应先点燃A处,若先点燃B处,B中的Fe会与空气中O2反应生成Fe2O3,点燃E处酒精灯前要收集H2,并检验其纯度。
8.某铁的氧化物粉末可能含有FeO、Fe2O3中的一种或两种。某化学兴趣小组为验证该氧化物粉末的组成,做了如下实验:
(1)甲同学利用1 mol·L-1的硫酸、KSCN溶液、酸性高锰酸钾溶液来确定其组成。
编号
实验操作
实验现象与结论
①
取少量粉末放入试管中,注入1 mol·L-1的硫酸
粉末逐渐溶解,溶液呈黄绿色
②
将①中所得溶液分成两份,向其中一份滴加几滴 ,振荡?
若溶液 ,说明有Fe2O3存在?
③
向另一份溶液中加入少量 ,振荡?
若溶液 ,说明有FeO存在?
(2)乙同学称取30.4 g固体,按以下步骤进行实验:
步骤一:将固体置于烧杯中,加入1 mol·L-1的硫酸将固体完全溶解。
步骤二:往烧杯中先加入足量的氯水,充分反应后再加入足量的氢氧化钠溶液。
步骤三:将步骤二所得的物质过滤洗涤后,灼烧至固体质量不再变化,得到32 g红棕色固体。
①步骤二中加入氯水的目的是 。?
②步骤三中洗涤沉淀的操作为 。?
③原固体中FeO和Fe2O3的物质的量之比为 。?
答案(1)KSCN溶液 变红 KMnO4溶液 紫色褪去
(2)①将Fe2+全部转化成Fe3+ ②沿玻璃棒往漏斗中继续加蒸馏水至浸没沉淀,使溶液自然流下,重复2~3次 ③2∶1
解析(1)②Fe3+遇到KSCN溶液,溶液变为红色,若溶液变为红色,则“①”中溶液含有Fe3+,说明原固体中有Fe2O3;③KMnO4溶液能氧化Fe2+,本身紫色褪去,若向另一份中加入少量KMnO4溶液,紫色褪去,则“①”中溶液含有Fe2+,说明原固体中有FeO;
(2)①往烧杯中先加入足量的氯水,充分反应后再加入足量的氢氧化钠溶液,加入氯水的目的是将Fe2+全部转化成Fe3+;②根据题知步骤三中洗涤沉淀的操作为沿玻璃棒往漏斗中继续加蒸馏水至浸没沉淀,使溶液自然滤下,重复2~3次;③根据题知步骤一发生反应的离子方程式为FeO+2H+Fe2++H2O,Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O;
步骤二发生反应的离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-;步骤三发生反应的化学方程式为2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O。
设FeO和Fe2O3的物质的量分别为x、y;则有72 g·mol-1 x+160 g·mol-1 y=30.4 g,再根据步骤三:灼烧至固体质量不再变化,得到32 g红棕色固体,依据2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O得出总的Fe3+的物质的量为0.4 mol,最后根据FeO+2H+Fe2++H2O,Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O;2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-得出x+2y=0.4 mol,综上所述得出方程组:,解得,故原固体中FeO和Fe2O3的物质的量之比为2∶1。
贴近生活·拓展创新
★常温下,在没有氧气存在时,铁粉与水几乎不反应,但在高温下,铁粉能与水蒸气反应。
(1)铁粉与水蒸气反应的化学方程式为 。?
(2)停止反应,待装置冷却后,取出反应后的混合物,加入过量的稀硫酸充分反应,过滤。简述检验所得滤液中含有Fe3+的操作方法: 。?
(3)经检验上述滤液中不含Fe3+,这不能说明铁粉与水蒸气反应所得的产物中不含+3价的铁,原因是(结合方程式说明) 。?
(4)向上述滤液中加入NaOH溶液后,观察到的现象为 。沉淀由白色变为红褐色的原因是 (用化学方程式表示)。?
(5)为了得到白色的Fe(OH)2沉淀,并尽可能较长时间看到白色沉淀,该同学设计了如图所示的装置,请简述实验操作: 。?
答案(1)3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
(2)取少量滤液置于试管中,滴入几滴KSCN溶液,观察溶液颜色。如果溶液变为红色,说明原滤液中含有Fe3+,否则不含Fe3+
(3)如果反应后的混合物中铁粉过量,可发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,铁粉将溶液中的Fe3+全部还原为Fe2+,加入KSCN溶液后不会变为红色
(4)生成白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(5)实验时,先打开活塞K,再将分液漏斗的活塞打开,使稀硫酸与铁粉反应,用生成的H2排出装置中的空气;然后关闭K,利用生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中,则可在盛NaOH溶液的试剂瓶中较长时间看到白色Fe(OH)2沉淀
解析(1)在高温下,铁粉能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2;
(2)检验所得滤液中是否含有Fe3+,可利用Fe3+与SCN-反应使溶液显红色进行检验,具体的操作方法是:取少量滤液置于试管中,滴入几滴KSCN溶液,观察溶液颜色。如果溶液变为红色,说明原滤液中含有Fe3+,否则不含Fe3+;
(3)铁与水蒸气反应生成的四氧化三铁可与稀硫酸发生反应Fe3O4+8H+Fe2++2Fe3++4H2O,若铁粉过量,还可以和铁离子发生反应Fe+2Fe3+3Fe2+,所以滤液中可能含有铁离子,也可能不含有铁离子。
(4)向上述滤液中加入NaOH溶液后,Fe2+与OH-反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2不稳定,接触空气时很快被氧化为Fe(OH)3,现象是先生成白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
(5)要较长时间观察到氢氧化亚铁白色沉淀,关键是尽量减少氢氧化亚铁与空气接触,可以利用生成的氢气赶走装置中的空气,实验步骤为:实验时,先打开活塞K,再将分液漏斗的活塞打开,使稀硫酸与铁粉反应,用生成的H2排出装置中的空气;然后关闭K,利用生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中,则可在盛NaOH溶液的试剂瓶中较长时间看到白色Fe(OH)2沉淀。
课件30张PPT。第2课时 铁、铁的氧化物和铁的氢氧化物知识铺垫新知预习自主测试1.金属单质可以与非金属反应,可以与水或酸反应产生H2。可以与某些盐溶液发生置换反应。并且金属越活泼与水或酸反应越剧烈。
2.碱性氧化物都是金属氧化物,可以与酸反应生成盐和水。如Na2O+2HCl === 2NaCl+H2O,铁的氧化物也能与酸反应。知识铺垫新知预习自主测试一、铁单质的性质
1.物理性质
铁单质为光亮的银白色金属,密度较大,熔点为1 538 ℃,纯铁有很强的抗腐蚀力。有良好的延展性和导热性,导电性比铜、铝差,能被磁铁吸引。知识铺垫新知预习自主测试2.化学性质 知识铺垫新知预习自主测试二、铁的氧化物——FeO、Fe2O3、Fe3O4性质的比较 知识铺垫新知预习自主测试三、铁的氢氧化物——Fe(OH)2、Fe(OH)3的性质比较 知识铺垫新知预习自主测试知识铺垫新知预习自主测试提示:Cl2能将Fe氧化为+3价,硫单质只能将Fe氧化为+2价,说明Cl2氧化性强于单质硫。
【微思考2】指出铁与水蒸气的反应、铝热反应中的氧化剂和还原剂。
提示:铁与水蒸气的反应中铁做还原剂,水做氧化剂,说明铁具有还原性。铝热反应中铝做还原剂,氧化铁做氧化剂,说明氧化铁具有氧化性。知识铺垫新知预习自主测试1.纯净铁的物理性质有( )
①光亮的银白色 ②黑色 ③在潮湿空气中易腐蚀
④有延展性 ⑤能导电、导热 ⑥硬而脆 ⑦能被磁铁吸引,易被磁化 ⑧密度比铝小
A.①③④⑤⑦ B.①④⑤⑦
C.①③⑤⑦ D.全部
答案:B知识铺垫新知预习自主测试2.下列有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A.赤铁矿呈红褐色,其主要成分为FeO
B.生铁和钢都属于铁合金,均含铁元素,不含非金属元素
C.铁比铝更易被腐蚀说明铁比铝活泼
D.Fe(OH)2不稳定,在溶液中会迅速被氧化为Fe(OH)3
答案:D
解析:赤铁矿的主要成分是Fe2O3,A项错误;生铁和钢中含碳元素,B项错误;铝比铁活泼,由于铝表面容易形成致密的氧化膜而抗腐蚀,C项错误;Fe(OH)2还原性很强,易被氧化,D项正确。探究1探究2素养脉络随堂检测铁的性质
问题探究
在课堂分组实验中,小明同学不小心将少量铁粉混入铜粉中。小明同学欲将混合物遗弃,被小兵同学阻止,小兵运用所学知识成功将少量铁粉除去。除去铜粉中混有的铁粉,可选用FeCl3溶液吗?若不可以,可以选用什么试剂?另外还可以用什么方法?
提示:由于FeCl3不仅与Fe反应,而且能与Cu反应,故不可以用FeCl3溶液除去铜粉中混有的铁粉;H2SO4和CuSO4溶液均与Fe反应而不与Cu反应,故可用H2SO4或CuSO4溶液除去铜粉中混有的铁粉。另外,铁能被磁铁吸引而铜不会,故也可用磁铁吸出铁粉。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳
(1)常温下,Fe与H2O不反应。但在水、空气中的O2等的共同作用下,Fe却很容易被腐蚀。铁不能与热水反应,但在高温下,Fe能
(2)铁单质中铁元素的化合价为0价,铁单质具有还原性,能与具有氧化性的物质发生反应。
(3)Fe只具有还原性,可以被氧化剂氧化为Fe2+、Fe3+。探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析
例1将铁片放入下列各溶液中,反应后溶液质量增加,且无气体产生的是( )
A.CuCl2溶液 B.AgNO3溶液
C.Fe2(SO4)3溶液 D.稀硫酸
答案:C
解析:Fe与CuCl2溶液反应,每溶解56 g Fe,生成64 g Cu,溶液质量减轻,A项错误。Fe与AgNO3溶液反应,每溶解56 g Fe,生成216 g Ag,溶液质量减轻,B项错误。Fe与Fe2(SO4)3溶液反应,Fe溶解,溶液质量增加且无气体放出,C项正确。Fe与稀硫酸反应,每溶解56 g Fe,生成2 g H2,溶液质量增加,但有气体放出,错误。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练1-1下列物质与铁反应只生成+3价铁的化合物的是( )
A.Cl2 B.盐酸 C.O2 D.CuSO4
答案:A
解析:Fe→Fe3+的转化需强氧化剂。铁在O2中燃烧生成的是Fe3O4,盐酸、CuSO4与Fe发生置换反应,生成的是+2价铁的化合物。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练1-2下列关于金属与水的反应说法正确的是( )
A.钠可以沉入水底与水剧烈反应
B.由于铝锅可以用于烧水,因此铝不能跟沸水反应
C.铁和冷水可以反应生成四氧化三铁和氢气
D.金属的活泼性越弱,与水反应时需要的条件越苛刻
答案:D
解析:钠的密度比水小,钠不可能沉入水底与水剧烈反应,故A项错误;铝锅可以用于烧水,因为铝表面有一层致密的氧化膜,阻止内部金属继续反应,故B项错误;铁和水蒸气可以反应生成四氧化三铁和氢气,故C项错误;金属的活泼性越弱,还原性越差,与水反应时需要的条件越苛刻,故D项正确。探究1探究2素养脉络随堂检测铁的氧化物、氢氧化物的性质
问题探究
在学习铁及其化合物的性质时,同学们做了以下两个实验。已知苯是一种不溶于水的有机溶剂,密度比水的小。
探究1探究2素养脉络随堂检测(1)图甲实验中生成的产物是Fe3O4,可以写成FeO·Fe2O3的形式,那么Fe3O4是混合物吗?
提示:不是。尽管Fe3O4中铁元素的化合价为+2价和+3价,可以写成FeO·Fe2O3的形式,但Fe3O4是一种化合物而非混合物。
(2)图乙中实验制取的Fe(OH)2为何能较长时间地观察?
提示:苯浮在液面上层隔绝了空气,使生成的Fe(OH)2难以被氧化。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳
(1)Fe3O4是一种纯净物,而不是Fe2O3和FeO组成的混合物。能通过化合反应制得Fe(OH)3:Fe(OH)2、O2和H2O反应生成Fe(OH)3。
(2)铁是典型的变价金属元素,常见价态有0价、+2价、+3价,其氧化物FeO、Fe2O3和Fe3O4都难溶于水,Fe(OH)2和Fe(OH)3都是难溶于水的弱碱。
(3)Fe3O4、FeO遇非氧化性酸(如盐酸、稀硫酸)发生非氧化还原反应;遇强氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应,+2价的铁均被氧化成+3价。探究1探究2素养脉络随堂检测(4)Fe(OH)2在空气中加热不能得到FeO,因Fe(OH)2在空气中易被氧化,产物复杂。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。
(5)由亚铁盐与铁盐制备Fe(OH)2和Fe(OH)3:FeCl2+2NaOH === Fe(OH)2↓+2NaCl,FeCl3+3NaOH === Fe(OH)3↓+3NaCl。探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析
例2如图为Fe(OH)2制备实验的改进装置,使用该装置将能在较长时间内观察到白色沉淀。关于此实验,下列说法正确的是 ( )
A.装入药品后应关闭止水夹,等反应完成后再打开止水夹
B.此装置是通过H2的排出使A中压强减小,从而将B中的烧碱溶液吸入A中产生Fe(OH)2
C.H2的作用是排尽装置内的空气并将A中溶液压入B中
D.在药品用量上硫酸应过量,使铁粉能充分反应完探究1探究2素养脉络随堂检测答案:C
解析:装入药品后应该打开止水夹,让铁与稀硫酸反应生成的氢气将装置中的空气排净,避免后来生成的氢氧化亚铁被氧化,故A项错误;该装置是利用铁与稀硫酸反应生成的氢气将A中生成的硫酸亚铁溶液压入B中,从而使硫酸亚铁与氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁,故B项错误;根据实验装置可知,本实验中氢气的作用有:先将装置中空气排净,然后关闭止水夹后将A中液体压入B中,故C项正确;亚铁离子易被氧化,为了避免硫酸亚铁被氧化,该实验中铁粉应该过量,故D项错误。探究1探究2素养脉络随堂检测方法规律实验室在制备Fe(OH)2时,因氢氧化亚铁在空气中极易与氧气、水反应生成氢氧化铁,因此实验中要隔绝空气。常采取以下措施:(1)亚铁盐需新制(用足量铁与稀硫酸反应或还原氯化铁溶液),(2)将所用氢氧化钠溶液煮沸以赶尽溶于其中的空气(O2),(3)使用长滴管吸入氢氧化钠溶液后将滴管伸入氯化亚铁溶液的液面以下,慢慢挤压乳胶头使氢氧化钠溶液与氯化亚铁溶液混合。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练2-1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.氢氧化亚铁易被空气氧化
B.氢氧化亚铁为灰绿色沉淀
C.可利用右图所示装置制备氢氧化亚铁
D.实验中所用氢氧化钠溶液应预先煮沸
答案:B
解析:氢氧化亚铁易被空气中的氧气氧化为氢氧化铁,故A项正确;氢氧化亚铁为白色沉淀,不是灰绿色,故B项错误;氢氧化亚铁的制备要隔绝空气,可将硫酸亚铁溶液滴入氢氧化钠溶液中,故C项正确;将硫酸亚铁滴入氢氧化钠溶液中可制取Fe(OH)2,氢氧化钠溶液预先煮沸可以将其中的空气排净,故D项正确。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练2-2下列关于铁矿石的说法正确的是 ( )
A.赤铁矿的主要成分是Fe3O4
B.黄铁矿的主要成分与铁锈的主要成分相同
C.磁铁矿粉末溶于盐酸后,加入KSCN溶液,溶液变红色
D.FeO俗称铁红
答案:C
解析:赤铁矿的主要成分是氧化铁,化学式为Fe2O3,故A项错误;黄铁矿的主要成分主要是FeS2,铁锈主要成分是Fe2O3,故B项错误;磁铁矿的主要成分是Fe3O4,Fe3O4与稀盐酸发生反应的离子方程式为Fe3O4+8H+ === Fe2++2Fe3++4H2O,故加入KSCN溶液显红色,故C项正确;氧化铁俗称铁红,故D项错误。探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测1.下列物质不能由相应的单质在空气中直接燃烧生成的是( )
A.MgO B.CO2 C.CO D.Fe3O4
答案:D
解析:MgO可由镁带在空气中燃烧生成;CO2、CO可由碳在空气中分别发生完全燃烧、不完全燃烧生成;而Fe3O4只能是铁丝在纯氧气中燃烧生成。
2.下列方案得不到Fe3O4的是( )
A.将FeO放在空气里高温加热
B.将Fe丝放在氧气里燃烧
C.将Fe丝放在水蒸气里高温加热
D.将Fe丝放在潮湿的空气里缓慢生锈
答案:D
解析:铁锈呈现红棕色,其成分为Fe2O3。探究1探究2素养脉络随堂检测3.下列叙述正确的是( )
①铁能被磁铁吸引 ②人体内的血红蛋白中含铁元素
③Fe在纯氧中燃烧可得Fe2O3 ④Fe2O3不可与水反应得Fe(OH)3,所以不能通过化合反应制Fe(OH)3
⑤Fe(OH)2在空气中加热,可得FeO
A.①② B.②④ C.②③④⑤ D.①②⑤
答案:A
解析:①铁能被磁铁吸引,②人体血红蛋白含铁元素,③铁在纯氧中燃烧可得Fe3O4;④Fe(OH)3可通过反应4Fe(OH)2+O2+2H2O === 4Fe(OH)3制得;⑤Fe(OH)2在空气中加热,最终得到的是Fe2O3。探究1探究2素养脉络随堂检测4.下列关于铁及其化合物的说法正确的是( )
A.铁是地壳中含量最多的金属元素,因此在日常生活中应用最广
B.FeCl2溶液存放时,在溶液中放入少量的铁粉,目的是防止Fe2+被氧化
C.隔绝空气的情况下,FeCl2溶液中加入Na2O2后得到Fe(OH)2
D.FeO、Fe2O3、Fe3O4均为铁的氧化物,并且都是碱性氧化物
答案:B
解析:铝是地壳中含量最多的金属元素,A项错误;Fe2+容易被空气中的氧气氧化为Fe3+,加Fe可防止Fe2+被氧化,B项正确;过氧化钠具有氧化性会将Fe2+氧化成Fe3+,因此FeCl2溶液中加入Na2O2后得到红褐色的Fe(OH)3沉淀,C项错误;Fe3O4不是碱性氧化物,D项错误。探究1探究2素养脉络随堂检测5.用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含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FeSO4溶液时,从防止Fe2+被氧化的角度分析,还需加入 。?
(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。这样操作的理由是 。?
答案:(1)铁粉 (2)煮沸
(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化
解析:(1)Fe2+易被空气中的O2氧化,要加Fe粉防止Fe2+被氧化。
(2)气体的溶解度随温度升高而降低,所以煮沸后的水中溶解的O2较少。第3课时 铁及其化合物之间的转化关系
课后篇巩固提升
夯实基础·轻松达标
1.下列物质不能通过化合反应得到的是( )
A.Fe(OH)2 B.Fe(OH)3
C.FeCl2 D.FeCl3
答案A
解析亚铁盐与氢氧化钠反应生成Fe(OH)2,不能通过化合反应生成,故A项符合题意;Fe(OH)3可以通过化合反应实现,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,故B项不符合题意;铁与氯化铁反应生成氯化亚铁,属于化合反应,故C项不符合题意;铁和氯气在加热时可生成FeCl3,可以通过化合反应生成,故D项不符合题意。
2.下列物质溶于稀盐酸后,滴加KSCN溶液没有颜色变化,再加氯水呈红色的是( )
A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeCl3 D.FeO
答案D
解析Fe3O4溶于稀盐酸,溶液中存在铁离子和亚铁离子,滴加硫氰酸钾溶液后即可变成红色,故A项错误;Fe2O3与盐酸反应生成了铁离子,滴加硫氰酸钾溶液后变成红色,故B项错误;FeCl3溶于稀盐酸,溶液中含有铁离子,滴加硫氰酸钾溶液后变成红色,故C项错误;FeO和稀盐酸反应生成氯化亚铁,溶液中没有铁离子,滴加硫氰酸钾溶液没有颜色变化;加入氯水后,氯水具有很强的氧化性,会把亚铁离子氧化成铁离子,溶液显示红色,故D项正确。
3.有Fe、H2、Ba(OH)2溶液、K2CO3溶液、NaOH溶液及稀硫酸等六种物质,在常温下两种物质间能发生的化学反应最多有( )
A.4个 B.5个 C.6个 D.7个
答案B
解析常温下题给物质中铁只能与稀硫酸反应,氢气与其他物质均不反应,氢氧化钡溶液与碳酸钾溶液及稀硫酸反应,碳酸钾溶液能与氢氧化钡溶液及稀硫酸反应,氢氧化钠溶液只能与稀硫酸反应,所以在常温下两种物质间能发生的化学反应最多有5个。
4.铁及其化合物是中学化学中的一类重要物质,下列关于铁元素的叙述中正确的是( )
A.2Fe3++Fe3Fe2+成立说明氧化性:Fe3+>Fe2+
B.25 ℃,酸性溶液中,Al3+、N、N、Fe2+可以大量共存
C.5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子为0.2 mol
D.硫酸亚铁溶液中加入过氧化氢溶液:Fe2++2H2O2+4H+Fe3++4H2O
答案A
解析氧化剂的氧化性强于氧化产物,A项正确;强酸性溶液中含有大量H+,Fe2+、N、H+不能大量共存,B项错误;5.6 g铁与足量的氯气反应失去电子为0.3 mol,C项错误;D项电荷不守恒,错误。
5.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置于试管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液呈红色
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溶液变红色
原溶液中含有Fe2+
答案A
解析B项,CO还原Fe2O3得到单质Fe,即使有Fe3O4,其溶于盐酸后产生的Fe3+与Fe发生反应:Fe+2Fe3+3Fe2+,加入KSCN溶液也不显红色,错误;C项,N+H+具有强氧化性,而Fe2+具有还原性,两者发生氧化还原反应,有Fe3+生成,遇KSCN溶液呈红色,不能证明样品是否变质,错误;D项,若原溶液中不存在Fe2+而存在Fe3+,也有此现象,错误。
6.根据下列实验:
①向Fe2(SO4)3和CuSO4的混合液中加入过量铁粉,充分反应,有红色固体析出,过滤。
②取①中滤液,向其中滴加KSCN溶液,观察现象。
判断下列说法正确的是( )
A.氧化性Cu2+>Fe3+
B.①中所得固体只含铜
C.①中滤液含有Cu2+和Fe2+
D.②中不会观察到溶液变红
答案D
解析在反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+中,氧化剂为Fe3+,氧化产物为Cu2+,即可知氧化性Fe3+>Cu2+,故A项错误;①中所得固体含有过量的铁和置换出的铜,故B项错误;由于加入的铁是过量的,则溶液中不可能含有Cu2+,故C项错误;因在①的滤液中只有Fe2+,没有Fe3+,则滴加KSCN溶液时并不会出现溶液变红的现象,故D项正确。
7.某同学为了检验家中的一瓶补铁药(成分为FeSO4)是否变质,查阅了有关资料,得知Fe2+能被酸性高锰酸钾溶液氧化而使高锰酸钾溶液褪色,并结合已学的知识设计了如下实验:
将药片除去糖衣研细后,溶解过滤,取滤液分别加入到两支试管中,在一支试管中滴入酸性高锰酸钾溶液,在另一支试管中滴入KSCN溶液。
请你填出该同学实验中出现以下现象时应得出的结论。
(1)若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色,滴入KSCN溶液后不变红,结论是 。?
(2)若滴入酸性高锰酸钾溶液后不褪色,滴入KSCN溶液变红,结论是 。?
(3)若滴入酸性高锰酸钾溶液后褪色,滴入KSCN溶液变红,结论是 。?
(4)能不能将KMnO4和KSCN滴入同一试管中进行验证,为什么?试进行解释 。?
答案(1)没有变质 (2)完全变质 (3)部分变质
(4)不能,原因是KMnO4溶液呈紫红色,影响Fe3+的检验;KSCN具有还原性,影响Fe2+的检验
解析加KMnO4溶液只要褪色就说明含有Fe2+,而加入KSCN溶液变红则说明含有Fe3+,所以前三问的答案很容易得出,而第(4)问中的原因可归结为两条,一是KMnO4溶液呈紫色,在溶液中影响观察Fe(SCN)3的红色,二是KSCN具有还原性,可以被KMnO4氧化,影响Fe2+的检验。
提升能力·跨越等级
1.为除去括号内的杂质,所选用的试剂或方法不正确的是( )
A.FeCl2溶液(FeCl3):加入过量铁粉,过滤
B.NaHCO3溶液(Na2CO3):通入过量的CO2气体
C.Na2CO3固体(NaHCO3):加热固体至质量不再减少
D.NaNO3溶液(Na2SO4):加入适量的BaCl2溶液
答案D
解析Fe与氯化铁反应生成氯化亚铁,则加铁粉、过滤可除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质,A项正确;通入过量的CO2气体,反应的化学方程式为Na2CO3+CO2+H2O2NaHCO3,则通入过量的CO2气体,可除去NaHCO3溶液中的Na2CO3,B项正确;碳酸氢钠受热易分解生成碳酸钠、水和二氧化碳,则可以用加热法除去碳酸钠固体中的碳酸氢钠,C项正确;加入适量的BaCl2溶液,与Na2SO4反应生成硫酸钡沉淀和氯化钠,引入新的杂质,则不能通过加入适量的BaCl2溶液除去NaNO3溶液中的Na2SO4,D项错误。
2.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的溶液一定不变红色
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+;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+;溶液中一定不含Fe3+,所以加入KSCN溶液不变红色,故A项正确;通过以上分析知,溶液中一定不含有Fe3+,故B项错误;当固体为铜时,溶液中可能含有Cu2+,故C项正确;通过以上分析知,剩余固体中可能是Fe、Cu,也可能是Cu,则剩余固体中一定有Cu,故D项正确。
3.用足量的CO还原8 g铁的氧化物,把生成的CO2全部通入到过量的澄清石灰水中,得到的沉淀干燥后质量为15 g,则此铁的氧化物是( )
A.Fe2O3 B.FeO
C.Fe3O4 D.Fe3O4和FeO的混合物
答案A
解析得到的沉淀是碳酸钙,质量是15 g,则其物质的量是0.15 mol,所以反应中生成的CO2的物质的量也是0.15 mol,所以根据原子守恒可知,氧化物中氧原子的物质的量是0.15 mol,其质量是0.15 mol×16 g·mol-1=2.4 g。则铁元素的质量是8 g-2.4 g=5.6 g,铁原子的物质的量是0.1 mol,则铁原子与氧原子的物质的量之比是2∶3,所以铁的氧化物是Fe2O3。
4.将适量的铁粉放入三氯化铁溶液中,完全反应后,溶液中的Fe2+和Fe3+浓度相等,则已经反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量比为( )
A.2∶3 B.3∶2 C.1∶2 D.1∶1
答案A
解析将适量铁粉放入FeCl3溶液中,完全反应,发生的反应为Fe+2Fe3+3Fe2+,设已反应的Fe3+的物质的量为x,则
Fe+2Fe3+3Fe2+
2 3
x 1.5x
溶液中的Fe3+和Fe2+浓度相等,所以,未反应的Fe3+的物质的量为1.5x,所以已反应的Fe3+和未反应的Fe3+的物质的量之比为x∶1.5x=2∶3。
5.某化学实验室产生的废液中含有Fe3+、Cu2+、Ag+三种金属离子,甲同学设计了如下图所示的方案对废液进行处理,以回收金属,保护环境。据此分析,下列说法正确的是( )
A.沉淀A中含有2种金属单质
B.可用KSCN溶液来检验溶液B中所含的金属离子
C.溶液A若只经过操作③最终将无法得到沉淀C
D.操作①②③中都需要用到玻璃棒、漏斗
答案B
解析废液中含有Fe3+、Cu2+、Ag+三种金属离子,加入过量的铁粉后,Fe3+被还原为Fe2+,Cu2+被还原成金属铜,Ag+被还原生成银,所以沉淀A中含有金属铜、银和过量的铁,A项错误;溶液B中含有的金属阳离子为Fe3+,因为Fe3+遇SCN-发生反应Fe3++3SCN-Fe(SCN)3,溶液呈红色,所以检验溶液B中含有的金属阳离子常用的试剂是KSCN溶液,B项正确;溶液A含Fe2+,加入碱生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁不稳定,易被氧化生成氢氧化铁,C项错误;操作②加入过氧化氢,将亚铁离子氧化为Fe3+,不需要漏斗,D项错误。
6.部分被氧化的Fe-Cu合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共8.0 g,经如下处理:
下列说法正确的是( )
A.滤液A中的阳离子为Fe2+、Fe3+、H+
B.该样品中Cu、O元素的质量比为10∶1
C.V=448
D.溶解样品时消耗H2SO4的物质的量为0.04 mol
答案B
解析硫酸过量、滤液A不含Cu2+,说明3.2 g滤渣全是铜;滤液A中加入过量的氢氧化钠溶液,滤渣充分灼烧生成氧化铁,所以氧化铁的质量为6.4 g;与硫酸反应后生成单质铜,Fe3+与Cu能反应,所以滤液A不可能含有Fe3+,故A项错误;根据元素守恒,合金样品中铁元素的质量是6.4 g××100%=4.48 g,氧元素的质量是8 g-4.48 g-3.2 g=0.32 g,该样品中Cu、O元素的质量比为10∶1,故B项正确;铁原子的物质的量是0.08 mol,则滤液A含有FeSO4 0.08 mol;反应消耗硫酸0.08 mol,样品含有氧原子的物质的量是0.02 mol,生成水0.02 mol,所以根据元素守恒,生成氢气0.08 mol-0.02 mol=0.06 mol,所以V=1 320 mL,故C项错误;溶解样品时消耗H2SO4的物质的量为0.08 mol,故D项错误。
7.某学习小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验,根据实验流程回答相关问题:
(1)请写出Fe2O3与物质①反应的离子方程式: 。?
(2)物质②为 。?
(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式: 。?
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液,该过程的现象为 ,此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表达) 。?
(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中,并继续煮沸至红褐色,制得分散系③为 ,它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是 。?
答案(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
(2)NaOH溶液(其他合理答案也可)
(3)Fe+2FeCl33FeCl2
(4)生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(5)Fe(OH)3胶体 分散质粒子大小不同
解析(1)由Fe2O3发生反应后变为FeCl3可知是Fe2O3与盐酸反应,反应的离子方程式为Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O。
(2)FeCl3反应生成Fe(OH)3,应加入NaOH溶液、氨水等。
(3)FeCl3与铁粉反应的化学方程式为Fe+2FeCl33FeCl2。
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液先生成Fe(OH)2,Fe(OH)2是白色沉淀,容易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,这个过程的现象为:生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。发生氧化还原反应的化学方程式是4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。
(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中并继续煮沸至红褐色,制得Fe(OH)3胶体,溶液、胶体、浊液的本质区别是分散质粒子直径大小不同。
8.某工厂的工业硫酸盐废水中含有大量的Fe2+、Fe3+、较多的Cu2+和少量的Na+。工厂计划从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜,设计如下流程图。
回答下列问题:
(1)A的化学式为 ,D的化学式为 。?
(2)在工业废水中加入过量A时,反应的离子方程式有 、 。?
(3)得到FeSO4·7H2O晶体的操作Ⅲ为:蒸发浓缩、冷却结晶、 、 、干燥。?
答案(1)Fe H2SO4 (2)Fe+2Fe3+3Fe2+ Fe+Cu2+Fe2++Cu (3)过滤 洗涤
解析工业废水中含大量Fe2+、Fe3+、Cu2+和少量Na+,从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜,结合流程可知,要加入铁粉,可置换出铜,同时生成硫酸亚铁,经过滤,则滤液C中主要含硫酸亚铁,固体B中含Cu、Fe,向该固体混合物中加入D(H2SO4),得到的溶液F主要含硫酸亚铁,得到固体E为Cu,将溶液C、F合并就是以FeSO4为主要成分的溶液,溶液经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥就可得到FeSO4·7H2O晶体。
贴近生活·拓展创新
★铁是人体必需的微量元素之一,没有铁,血红蛋白就不能结合氧分子进行输氧,所以缺少铁元素,人体易患的疾病为贫血,医学上经常用硫酸亚铁糖衣片给这种病人补铁。小陈同学对这种糖衣片产生了兴趣,进行探究实验如下:
(1)提出问题
这种糖衣片中是否含有硫酸亚铁,若有,含量是多少?
(2)查阅资料
①亚铁离子遇具有氧化性的物质时易被氧化。如氢氧化亚铁为白色沉淀,在空气中会迅速被氧化成红褐色的氢氧化铁沉淀,这是氢氧化亚铁的典型特征。
②亚铁盐溶于水时,会产生少量氢氧根离子而产生沉淀(溶液浑浊)。
(3)实验验证
①鉴定硫酸亚铁的成分时需加水溶解,并加入1滴稀盐酸的作用是 , (填“能”或“不能”)用稀硫酸代替。?
②为了不影响后续检验亚铁盐,检验硫酸盐可用的试剂是 (选填“A”或“B”)。?
A.用硝酸酸化的硝酸钡溶液
B.用盐酸酸化的氯化钡溶液
③检验亚铁盐可用的试剂是 ,现象为 。?
(4)含量测定
①取十粒糖衣片,称其质量为5 g,溶于20 g水中;溶解药品时用到玻璃棒的作用是 。?
②向所配溶液中滴加氯化钡溶液至略过量;证明溶液过量的操作为:静置,向上层清液中滴加 溶液,若现象为 ,则溶液已过量。?
③过滤、洗涤、干燥;洗涤沉淀的操作:用玻璃棒(填一操作名) ,向过滤器中加入蒸馏水至淹没沉淀,待液体滤出。重复操作2~3次。证明沉淀已洗净的方法是 。?
④称量得沉淀质量为4.66 g,计算该糖衣片中硫酸亚铁的质量分数 。?
(5)总结反思
对硫酸亚铁来说,药片的糖衣起到的作用是 。?
答案(3)①加入盐酸酸化,防止产生沉淀 不能 ②B
③氢氧化钠溶液 产生白色沉淀并迅速变成灰绿色,最终变成红褐色沉淀(合理即可)
(4)①搅拌以促进溶解 ②氯化钡 不再产生白色沉淀 ③引流 取最后一次洗涤所得的滤液,滴入硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则已洗净 ④60.8% 隔绝氧气,防止硫酸亚铁被氧化而失效
解析(3)①根据题意,加入盐酸的目的是防止因产生少量氢氧根离子而产生沉淀。不能用硫酸来替代盐酸,因为我们要检验硫酸亚铁的含量,不能引入硫酸根离子;②硝酸具有强氧化性,加入硝酸导致亚铁被氧化为铁离子而影响后期的检验,因此在检验硫酸盐时可用氯化钡溶液,所以选B;③由于氢氧化亚铁易被氧化为红褐色的氢氧化铁,所以检验亚铁盐可用的试剂是氢氧化钠溶液,实验现象为产生白色沉淀并迅速变成灰绿色,最终变成红褐色沉淀。
(4)①玻璃棒在配制溶液时的作用是搅拌以促进溶解;②要想检验是否完全反应时,可继续滴加氯化钡溶液不再产生白色沉淀,说明溶液已过量,即静置,向上层清液中滴加氯化钡溶液,若不再产生白色沉淀,则溶液已过量;③在洗涤沉淀时,玻璃棒的作用为引流。由于沉淀表面含有硫酸根离子,则要证明沉淀已洗净的方法就是证明洗涤液中不含有硫酸根离子,即可以取最后一次洗涤所得的滤液,滴入硝酸银溶液,若无白色沉淀产生,则已洗净;④沉淀质量为4.66 g,即硫酸钡的物质的量是0.02 mol,根据硫酸根守恒可知硫酸亚铁的物质的量是0.02 mol,质量是0.02 mol×152 g·mol-1=3.04 g,因此质量分数为×100%=60.8%。
(5)由于亚铁离子易被氧化,则对硫酸亚铁来说,药片的糖衣可以起到隔绝氧气、防止硫酸亚铁被氧化而失效的作用。
课件37张PPT。第3课时 铁及其化合物之间的转化关系知识铺垫新知预习自主测试知识铺垫新知预习自主测试1.绘制铁及其化合物的“价—类”二维图,并表示各物质之间的转化关系,示例如下:知识铺垫新知预习自主测试2.补铁剂中铁元素价态的检验
(1)Fe3+的检验方法很多,但在没有特殊要求的条件下,最好选择KSCN溶液,此法灵敏且现象明显。
(2)检验Fe2+的最好方法是加KSCN溶液(无明显现象),然后加氯水(溶液变红色)。
【微思考1】如何检验某铁的氧化物中含有Fe2+?
提示:取少量固体置于试管中,向其中加入稀盐酸配制成溶液,加入酸性高锰酸钾溶液,高锰酸钾溶液褪色,证明氧化物中含有Fe2+。
【微思考2】碱性氧化物是否都能与水反应生成相应的碱?FeO与硝酸(具有强氧化性)反应是氧化还原反应吗?
提示:碱性氧化物不一定都能溶于水与水反应,如FeO、Fe2O3都难溶于水,与水不反应,因此不能与水反应生成相应的碱。FeO具有还原性,与硝酸反应生成硝酸铁和氮的氧化物,属于氧化还原反应。知识铺垫新知预习自主测试1.下列物质中,不能由两种单质直接化合得到的是 ( )
A.FeCl2 B.CuCl2 C.HCl D.Na2O2
答案:A
解析:Fe和Cl2反应生成FeCl3,所以FeCl2不能由两种单质直接化合得到,A项符合题意;Cu与Cl2反应生成CuCl2,CuCl2能由两种单质直接化合得到,B项不符合题意;H2、Cl2点燃生成HCl,HCl能由两种单质直接化合得到,C项不符合题意;Na与O2在加热时生成Na2O2,Na2O2能由两种单质直接化合得到,D项不符合题意。知识铺垫新知预习自主测试2.有关物质的转化关系如下图所示。A、C、E是常见的金属单质,E为紫红色,反应①可用于焊接铁轨,B是赤铁矿的主要成分,F的溶液中加入KSCN溶液变红。(部分反应物和生成物省略)
请回答下列问题:
(1)D的化学式是 。?
(2)可选用 (填“字母”)实现反应C→F的转化。?
a.稀盐酸
b.氯气/点燃
c.CuSO4溶液
(3)反应①的化学方程式为 。?
(4)反应②的离子方程式为 。?知识铺垫新知预习自主测试探究1探究2素养脉络随堂检测补铁剂中铁元素价态的检验
问题探究
1.补铁剂所含铁盐中铁元素的价态有几种可能?
提示:Fe2+、Fe3+、Fe2+和Fe3+。
2.如何验证某补铁剂溶液中含Fe2+而不含Fe3+?
提示:验证某补铁剂中含Fe2+而不含Fe3+,可以根据检验亚铁离子的方法完成:取少量溶液置于试管中,先加几滴硫氰酸钾溶液,溶液不变为红色,证明补铁剂中不含Fe3+。另取补铁剂加过量氧化剂(补铁剂中存在较多的抗氧化物质如维生素C等),再加过量硫氰酸钾溶液,溶液变红色,证明补铁剂中含有Fe2+。探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳
(1)若溶液中只存在Fe2+,加入氢氧化钠溶液,溶液中出现白色沉淀并迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。若同时存在Fe3+,加入氢氧化钠溶液生成红褐色沉淀,会掩盖Fe2+的检验。故溶液中有Fe2+和Fe3+同时存在时不能用氢氧化钠溶液检验Fe2+。
(2)检验某未知溶液中是否含Fe2+时,不能先滴加氯水,后滴加KSCN溶液。因为若未知溶液中含有Fe3+,滴加KSCN溶液时,溶液变成红色,会干扰Fe2+的检验。探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析
例1一个体重50 kg的健康人体内含铁元素2 g,这2 g铁元素以Fe2+和Fe3+的形式存在,Fe2+易被吸收,所以给贫血者补充铁时,应补充含Fe2+的亚铁盐,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:琥珀酸亚铁,呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2+的存在,设计并进行了如下实验:探究1探究2素养脉络随堂检测(1)试剂1是 。?
(2)加入试剂2和新制氯水后溶液中发生反应的离子方程式为 。?
(3)加入试剂2时溶液为淡红色说明“速力菲”中的Fe2+已部分氧化,一般在服用“速力菲”时,同时服用Vc,说明Vc具有 性。不仅溶液中Fe2+易被氧化成Fe3+,碱性环境中Fe(OH)2更易被O2氧化,请写出反应的化学方程式 。?探究1探究2素养脉络随堂检测(4)在实验中发现放置一段时间,溶液颜色会逐渐褪去,为了进一步探究溶液褪色的原因,甲、乙、丙三位同学首先进行了猜想:
基于乙同学的猜想,请设计实验方案,验证乙同学的猜想是否正确。写出有关的实验操作、预期现象和结论。 。?探究1探究2素养脉络随堂检测(4)取少量褪色后溶液置于试管中,并滴入足量的KSCN溶液,若溶液显红色,则乙同学猜想正确,若不显红色,则乙同学猜想不正确探究1探究2素养脉络随堂检测解析:(1)根据“琥珀酸亚铁不溶于水但能溶于人体中的胃酸”,用盐酸溶解琥珀酸亚铁,所以试剂1是盐酸。(2)根据溶液变红色,加入的试剂2是KSCN溶液,加入新制氯水后溶液变红,说明Fe2+被氧化为Fe3+,反应的离子方程式是2Fe2++Cl2 === 2Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN- === Fe(SCN)3;(3)维生素C可使食物中的Fe3+转化成Fe2+,Fe元素的化合价降低,所以Fe3+是氧化剂,维生素C是还原剂,则维生素C具有还原性;碱性环境中Fe(OH)2被O2氧化为Fe(OH)3,反应的化学方程式是4Fe(OH)2+O2+2H2O === 4Fe(OH)3;(5)取少量褪色后溶液置于试管中滴入足量的KSCN溶液,若溶液显红色,则乙同学猜想正确,若不显红色,则乙同学猜想不正确。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练1在探究某补铁剂中铁元素价态的实验中,老师取一片该补铁剂用盐酸溶解,经脱色过滤后,得到250 mL近乎无色的溶液,继续加入1滴液溴(已知Br2和Cl2的性质相似),振荡,溶液变为黄色。
(1)甲同学认为这不是发生化学反应所致,因Br2水本就呈棕黄色,使溶液变黄色的物质是Br2。乙同学认为这是发生化学反应所致,使溶液变黄色的物质是 (填粒子的化学式),发生反应的离子方程式为 。?探究1探究2素养脉络随堂检测(2)现提供以下试剂:A.酸性高锰酸钾溶液 B.氢氧化钠溶液 C.四氯化碳 D.硫氰酸钾溶液。
请你用两种方法支持乙同学,写出选用的试剂编号及实验中应观察到的现象:
(3)补铁剂中铁元素含量的测定通常使用到双氧水,请写出将双氧水滴入该补铁剂用酸溶解并经脱色后的溶液中发生反应的离子方程式? 。?探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测解析:(1)乙同学认为这是发生化学反应所致,溴单质具有强氧化性,能够将亚铁离子氧化成铁离子,反应的离子方程式为2Fe2++Br2 === 2Fe3++2Br-;(2)溴易溶于四氯化碳中而不易溶于水中,且四氯化碳与水不溶,根据四氯化碳层颜色判断,若有机层为橙红色,乙同学观点不成立,若有机层为无色,则说明使溶液呈黄色的物质不是溴,乙同学观点成立;Fe3+遇KSCN溶液变为红色,向溶液中滴加硫氰酸钾溶液后,溶液呈红色,则说明使溶液呈黄色的物质是铁离子。(3)H2O2具有氧化性,可将Fe2+氧化为Fe3+。探究1探究2素养脉络随堂检测含铁元素物质之间的转化
问题探究
1.含有同种价态铁元素的物质之间通过什么类型的反应相互转化?含有不同价态铁元素的物质可以通过什么反应相互转化?
提示:含有同种价态铁元素的物质之间可以通过复分解反应相互转化,含有不同价态铁元素的物质可以通过氧化还原反应转化。探究1探究2素养脉络随堂检测2.利用铁及其化合物之间的转化关系可以解决哪些问题?
提示:(1)离子共存问题
Fe2+在酸性条件下不能与强氧化性离子大量共存;Fe3+不能与还原性离子大量共存,如:I-、S2-、 等。不能与OH-、SCN-等大量共存。
(2)分离与提纯
①FeCl2(杂质FeCl3),加入铁钉或铁粉后过滤。
②FeCl3(杂质FeCl2),通入Cl2或滴加氯水或加入“绿色”氧化剂H2O2(2Fe2++H2O2+2H+ === 2H2O+2Fe3+)。
(3)溶液的配制与保存探究1探究2素养脉络随堂检测知识归纳
Fe、Fe2+、Fe3+之间的相互转化探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测 易错提醒(1)溶液中Fe3+与Cu等不活泼金属反应时,Fe3+只能转化为Fe2+。
(2)溶液中Fe3+与较活泼金属如Zn、Al等反应时,金属单质足量时:Fe3+→Fe2+→Fe,金属单质不足时:Fe3+→Fe2+。探究1探究2素养脉络随堂检测典例剖析
例2下列框图中甲、乙为单质,其余均为化合物,B为常见液态化合物,A为淡黄色固体,F、G所含元素相同且均为氯化物。G遇KSCN溶液显红色。探究1探究2素养脉络随堂检测请填写下列空白。
(1)上述5个反应中,既属于氧化还原反应又属于化合反应的是 (填序号)。?
(2)反应⑤的化学方程式为 。?
(3)甲与B反应的离子方程式为 。?
(4)在实验室将C溶液滴入F溶液中,观察到的现象是 。?
(5)在F溶液中加入等物质的量的A,发生反应的总的离子方程式为 。?探究1探究2素养脉络随堂检测解析:框图中甲、乙为单质,其余均为化合物,B为常见液态化合物,则B应是水,A为淡黄色固体,则A是过氧化钠,所以甲和乙应该是钠和氧气。过氧化钠和水反应生成氢氧化钠和氧气,则乙是氧气,甲是钠,C是氢氧化钠。F、G所含元素相同且均为氯化物,G遇KSCN溶液显红色,所以G是氯化铁,氢氧化钠与氯化铁反应生成氢氧化铁,E是氢氧化铁,D与氧气、水反应生成E,所以D是氢氧化亚铁,则F是氯化亚铁。(1)根据以上分析可知题中既属于氧化还原反应又属于化合反应的是①和⑤。探究1探究2素养脉络随堂检测(2)反应⑤的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O === 4Fe(OH)3。(3)钠与水反应的离子方程式为2Na+2H2O === 2Na++2OH-+H2↑。(4)在实验室将氢氧化钠溶液滴入氯化亚铁溶液中,观察到的现象是产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最终变为红褐色沉淀。(5)由于过氧化钠具有强氧化性,可以把亚铁离子氧化并最终转化为氢氧化铁沉淀,则根据原子守恒和电荷守恒以及电子得失守恒可知发生反应的总的离子方程式为4Fe2++4Na2O2+6H2O === 4Fe(OH)3+8Na++O2↑。探究1探究2素养脉络随堂检测对点训练2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。下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。下列说法正确的是( )A.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化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.转化⑦发生反应的类型是化合反应
D.加热Fe(OH)3发生转化⑥,加水溶解可实现转化③探究1探究2素养脉络随堂检测答案:C
解析:铁与高温水蒸气的反应不能实现题中转化①,A项错误;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,部分被氧化,氧化生成Fe3O4,B项错误;转化⑦发生反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O === 4Fe(OH)3,属于化合反应,C项正确;加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁,氢氧化铁不溶于水,加水溶解不可实现转化③,D项错误。探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测1.现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,其原因可能是( )
A.苹果汁中的Fe2+变成Fe3+
B.苹果汁中含有Cu2+
C.苹果汁含有OH-
D.苹果汁含有Fe3+
答案:A
解析:苹果中含有Fe2+,把苹果榨成苹果汁之后,果汁中的Fe2+被空气中的氧气氧化成Fe3+。探究1探究2素养脉络随堂检测2.下列叙述不正确的是( ) 答案:D
解析:A项发生反应:2FeCl2+Cl2 === 2FeCl3,正确;B项发生反应:Fe+2FeCl3 === 3FeCl2,正确;C项银与盐酸不反应,而Fe与盐酸反应,正确;D项混合物在空气中灼烧时,Fe(OH)2最终转变为Fe2O3,错误。探究1探究2素养脉络随堂检测3.下列说法正确的是( )
A.Fe在一定条件下与水反应生成H2和Fe(OH)3
B.Fe3O4溶于盐酸后加入几滴KSCN溶液,溶液不会显红色
C.工业上在高温下用CO还原含Fe2O3的铁矿石炼铁
D.Fe3+具有氧化性,据此可用KSCN溶液鉴别Fe3+
答案:C
解析:高温下铁能与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,故A项错误;Fe3O4溶于盐酸生成Fe3+和Fe2+,Fe3+与KSCN反应得到红色溶液,故B项错误;一般炼铁的过程就是用CO还原Fe2O3生成Fe,故C项正确;用KSCN溶液鉴别Fe3+主要是利用了Fe3+与KSCN溶液反应显示红色,而非Fe3+的氧化性,故D项错误。探究1探究2素养脉络随堂检测4.将过量Na2O2投入FeCl2溶液中,可观察到的现象是 ( )
A.有白色沉淀生成 B.有红褐色沉淀生成
C.溶液由浅绿色变为黄色 D.不可能有无色气体产生
答案:B
解析:首先发生反应2Na2O2+2H2O === 4NaOH+O2↑,然后发生反应Fe2++2OH- === Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2+O2+2H2O === 4Fe(OH)3,即生成红褐色沉淀,且有无色气体(O2)生成。探究1探究2素养脉络随堂检测5.若下图所示实验均进行合理的操作。回答相关问题:
(1)①中两溶液混合后,观察到的现象为 。写出相关反应的化学方程式或离子方程式 。
(2)②中加入苯的作用是 。?
(3)或要持续较长时间地看到产生的白色Fe(OH)2沉淀,③所示装置进行的操作为 。?探究1探究2素养脉络随堂检测答案:(1)生成的白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色 Fe2++2OH- === Fe(OH)2↓,4Fe(OH)2+O2+2H2O === 4Fe(OH)3
(2)隔绝空气 (3)先加入稀硫酸,待不再冒出气泡或冒出气泡速率较小时,加入NaOH溶液
解析: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+2H2O === 4Fe(OH)3。因此要持续较长时间地看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的空气。装置③的原理是先用稀硫酸与Fe反应生成的氢气将装置中的空气排尽,再加入NaOH溶液,使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中。
