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高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物第2课时导学案
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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第三章 铁 金属材料第一节 铁及其化合物第2课时导学案，共12页。
一、铁盐、亚铁盐的性质与检验
常见的铁盐有Fe2(SO4)3、FeCl3等，常见的亚铁盐有FeSO4、FeCl2等。
1．与KSCN溶液的反应——Fe3＋的检验
2.实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质
(1)从化合价角度预测Fe2＋和Fe3＋的性质
①Fe3＋——能降低到＋2价或0价，具有氧化性。
②
(2)实验探究
①实验操作：
②实验现象：溶液显浅绿色，试管中有黑色固体，再滴加KSCN溶液，溶液无明显变化，向上层溶液中滴加新制氯水，溶液变红色。
③离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
④实验结论：a.Fe3＋具有氧化性，能被还原剂(如Fe)还原为Fe2＋；b.Fe2＋具有还原性，能被氧化剂(如氯气、过氧化氢等)氧化为Fe3＋。
3．Fe2＋、Fe3＋的检验及性质总结
(1)Fe2＋、Fe3＋的检验
(2)亚铁盐和铁盐的性质
思考 (1)实验室中久置的硫酸亚铁溶液会变黄的原因是_____________________________。
提示 溶液中的亚铁离子被空气中的氧气氧化为Fe3＋
(2)请设计实验检验在空气中放置的硫酸亚铁溶液已部分变质：______________________。
提示 取装有溶液的两支试管，一支试管中滴加KSCN溶液，溶液变红，证明溶液中有Fe3＋；另一支试管中滴加酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，证明溶液中有Fe2＋
混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的检验
(1)Fe2＋和Fe3＋的混合溶液中检验Fe2＋的方法
①通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋(注意：Cl－等还原性的离子对Fe2＋的检验有干扰)。
②向溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明含有Fe2＋。
(2)Fe2＋和Fe3＋的混合溶液中检验Fe3＋，可用KSCN试剂，现象为溶液变红。
1．判断正误
(1)向某溶液中先滴加氯水，后滴加KSCN溶液，溶液变红色，则原溶液中有Fe3＋( )
(2)向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，出现红色沉淀( )
(3)向MCl2溶液中加入酸性KMnO4溶液，溶液褪色，则M2＋为Fe2＋( )
(4)向含有Fe2＋的溶液中，滴加几滴H2O2溶液后溶液变成红色，说明溶液中一定有SCN－( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
2．现欲探究铁及其化合物的氧化性或还原性，可供选用的试剂有铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、H2O2溶液、锌片。下列叙述不正确的是( )
A．在FeCl2溶液中加入锌片，溶液逐渐由浅绿色变为无色
B．向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液变为棕黄色，则Fe2＋具有还原性
C．向FeCl2溶液中滴加少量酸化的H2O2溶液，溶液变为棕黄色，并产生大量无色气体
D．向FeCl3溶液中加入足量铁粉，溶液由棕黄色变为浅绿色，则Fe具有还原性
答案 C
解析 向FeCl2溶液中加入锌片，发生反应：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe，溶液由浅绿色变为无色，A正确；向FeCl2溶液中滴加氯水，发生反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，溶液变为棕黄色，FeCl2体现还原性，B正确；向FeCl2溶液中滴加酸化的H2O2溶液，发生反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，溶液变为棕黄色，但不产生气体，C错误；向FeCl3溶液中加入足量铁粉，发生反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2，Fe体现还原性，D正确。
二、Fe、Fe2＋、Fe3＋的转化关系及应用
1．Fe、Fe2＋、Fe3＋的转化关系
铁元素不同价态之间的转化需要通过氧化还原反应来实现，氧化剂、还原剂的强弱不同，转化产物也不同。
2.转化关系的应用
(1)含Fe2＋、Fe3＋的分离、除杂方法
思考1 (1)如何除去FeCl2溶液中的少量Fe3＋，写出有关反应的离子方程式。实验室中应该怎样保存亚铁盐溶液？
提示 向FeCl2溶液中加入足量铁粉，充分反应后过滤，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。实验室保存亚铁盐溶液时向亚铁盐溶液中加入少量铁屑。
(2)如何除去FeCl3溶液中的少量Fe2＋？
提示 向FeCl3溶液中滴加足量氯水。
(2)与Fe2＋、Fe3＋在水溶液中不能大量共存的离子总结
①Fe2＋、Fe3＋与OH－因反应生成沉淀而不能大量共存。
②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SOeq \\al(2－,3)，Fe2＋与ClO－、MnOeq \\al(－,4)(H＋)在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存。
③Fe3＋与SCN－发生反应生成难电离的Fe(SCN)3，不能大量共存。
(3)利用覆铜板制作图案
①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。
②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。
③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。
④反应方程式：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2(2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋)。
⑤实验结论：铜可被FeCl3溶液腐蚀。
思考2 使用后的腐蚀液中含有哪些物质？如何处理腐蚀液回收得到Cu和FeCl3?
提示 使用后的腐蚀液中含有CuCl2、FeCl2、FeCl3，可经如下流程回收得到Cu和FeCl3：
(2022·湖南岳阳市教科院高一检测)下列除去杂质(括号中的物质为杂质)的方法正确的是( )
A．Fe(OH)3[Fe(OH)2]：灼烧
B．FeCl2溶液(FeCl3)：通入适量Cl2
C．FeCl3溶液(CuCl2)：加入足量的Fe粉，过滤
D．Cl2(HCl)：通过饱和食盐水洗气后干燥
答案 D
解析 Fe(OH)3、Fe(OH)2混合物在空气中灼烧得到Fe2O3，故A错误；FeCl2溶液(FeCl3)：通入适量Cl2，氯化亚铁被氧化为氯化铁，需要的物质被反应了，故B错误；FeCl3溶液(CuCl2)：加入足量的Fe粉，氯化铁和铁粉反应生成氯化亚铁，故C错误；Cl2(HCl)：HCl极易溶于水，可以被饱和食盐水吸收，故D正确。
1．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，说明原溶液中不含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KSCN溶液呈红色，说明原溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到沉淀颜色逐渐变为红褐色，说明原溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋
答案 C
解析 A项中现象可以证明存在Fe3＋，但无法确定Fe2＋是否存在，错误；B项中现象可以证明通入Cl2后存在Fe3＋，但原溶液是只存在Fe2＋，还是只存在Fe3＋或Fe2＋、Fe3＋均含有，不能确定，错误；D项中Fe(OH)2转化为红褐色的Fe(OH)3时会干扰其他白色沉淀的观察，所以当含Fe2＋的溶液中含有其他能与碱生成白色沉淀的离子时，也出现同样的现象，错误。
2．(2022·北京清华附中高一期末)下列方程式与所给事实不相符的是( )
A．用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
B．盐酸除铁锈：Fe2O3＋6H＋ ===2Fe3＋＋ 3H2O
C．将H2O2溶液滴加到酸性FeCl2溶液中：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋
D．红热的Fe粉和水蒸气反应生成黑色固体：2Fe＋3H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe2O3＋3H2
答案 D
解析 铁锈的主要成分为Fe2O3，B正确；H2O2与Fe2＋反应后可将Fe2＋氧化为Fe3＋，同时在酸性条件下可用H＋配平电荷，反应前后原子守恒，电荷守恒，C正确；铁粉在高温下与水蒸气反应生成的黑色固体是Fe3O4，不是Fe2O3，方程式不正确，D错误。
3．(2023·南昌高一检测)已知有以下物质相互转化：
(1)写出下列物质的化学式：B________________；D________________；F______________。
(2)C为________________，电离方程式：__________________________________________。
(3)写出由E转变成F的化学方程式：______________________________________________。
(4)用KSCN鉴别G溶液的现象：_________________________________________________；
向G溶液中加入A，写出反应的离子方程式：_______________________________________。
答案 (1)FeCl2 KCl Fe(OH)3 (2)KOH KOH===K＋＋OH－ (3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (4)溶液变红色 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
解析 白色沉淀E在空气中放置会变为红褐色沉淀F，可知E是Fe(OH)2，F是Fe(OH)3；Fe(OH)3与盐酸反应生成G为FeCl3，FeCl3溶液中加入A变为B溶液，B溶液中加入C溶液生成Fe(OH)2，则B是FeCl2，A与盐酸反应生成气体和FeCl2，所以A是Fe，气体是H2；FeCl2溶液中加入C溶液产生的D溶液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生的白色沉淀H是AgCl，将过滤所得溶液进行焰色试验，并透过蓝色钴玻璃观察，发现焰色呈紫色，说明溶液中含有K＋，因此C为KOH，D为KCl。(4)G为FeCl3，其中所含金属阳离子Fe3＋遇KSCN溶液时，溶液变为红色，向FeCl3溶液中加入Fe粉，发生氧化还原反应产生FeCl2，该反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
题组一 铁盐、亚铁盐的性质
1．下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述错误的是( )
A．Fe2＋的水溶液为浅绿色
B．Fe3＋的水溶液为棕黄色
C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性
D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀
答案 D
解析 通常情况下，铁的化合价有0价、＋2价、＋3价，Fe2＋处于中间价态，既能得电子，又能失电子，所以既有氧化性，又有还原性，一般认为Fe3＋处于最高价态，因此具有氧化性，C项正确；Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，生成红色可溶性物质，不是红色沉淀，D项错误。
2．已知2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是( )
A．加入KSCN溶液一定不变红色
B．溶液中一定含Fe2＋
C．剩余固体中一定含Cu
D．溶液中一定含Cu2＋
答案 D
解析 由于氧化性：Fe3＋>Cu2＋，Fe先与FeCl3发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，后与CuCl2发生反应：Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu，充分反应后有固体存在，则FeCl3完全反应，该固体可能为Cu或Fe和Cu的混合物。根据上述分析，溶液中不含Fe3＋，加入KSCN溶液一定不变红色，A正确；FeCl3完全反应被还原成FeCl2，CuCl2与Fe反应生成FeCl2和Cu，溶液中一定含Fe2＋，B正确；根据上述分析，剩余固体中一定含Cu，C正确；CuCl2可能部分与Fe反应，也可能全部与铁反应，故溶液中可能含Cu2＋，也可能不含Cu2＋，D错误。
3．(2022·青岛高一期末)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溶液反应：Zn＋2Ag＋===Zn2＋＋2Ag
答案 B
解析 A中正确的离子反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu；C中正确的离子反应为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的活动性，D错误。
4．常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A．无色透明的溶液中：Cu2＋、Mg2＋、NOeq \\al(－,3)、Cl－
B．使酚酞变红色的溶液中：Mg2＋、Na＋、SOeq \\al(2－,4)、HCOeq \\al(－,3)
C．0.1 ml·L－1 FeCl3溶液中：Cu2＋、Na＋、NOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,4)
D．0.1 ml·L－1 KI溶液中：Ca2＋、Na＋、ClO－、OH－
答案 C
解析 A项，无色透明的溶液中不能存在显蓝色的Cu2＋，错误；B项，使酚酞变红色的溶液呈碱性，存在大量的OH－，能与Mg2＋反应产生沉淀、与HCOeq \\al(－,3)反应生成碳酸根离子和水，不能大量共存，错误；D项，KI具有强还原性， ClO－具有强氧化性，二者能发生氧化还原反应而不能大量共存，错误。
题组二 Fe3＋ 、Fe2＋的检验与除杂
5．下列物质反应后，加入KSCN溶液一定变红的是( )
A．过量的Fe与Cl2反应
B．Fe与稀硫酸反应
C．FeCl2溶液中通入少量Cl2
D．Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸
答案 C
解析 铁与氯气反应生成氯化铁，过量的铁又与氯化铁反应生成氯化亚铁，溶液中没有Fe3＋，加入KSCN溶液后，溶液不变红，A错误；铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，溶液中没有Fe3＋，加入KSCN溶液，溶液不变红，B错误；少量氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁，溶液中有Fe3＋，加入KSCN溶液，溶液变红，C正确；氧化铁与盐酸反应生成Fe3＋，铁与盐酸反应生成Fe2＋，若铁过量，铁又会与生成的铁离子反应生成Fe2＋，溶液中不一定有Fe3＋，加入KSCN溶液，溶液不一定变红，D错误。
6．下列除杂试剂或方法不正确的是( )
答案 D
解析 FeCl2与Cl2反应生成FeCl3，FeCl3与Fe粉反应生成FeCl2，A、B正确；Fe(OH)3、Fe(OH)2受热都易分解，D错误。
题组三 Fe2＋、Fe3＋、Fe之间的相互转化关系
7．(2023·济南检测)下列反应中有三价铁生成的是( )
①铁丝在空气中生锈 ②向FeBr2溶液中通入足量Cl2 ③将铁片置于CuCl2溶液中 ④Fe(OH)2暴露在空气中 ⑤向FeSO4溶液中滴加双氧水 ⑥高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4
A．①②③④⑤ B．②③④⑤
C．①②④⑤⑥ D．全部
答案 C
解析 O2、Cl2、H2O2均可把Fe或二价铁氧化为三价铁，Fe3O4中既含二价铁，又含三价铁，Cu2＋只能把Fe氧化为Fe2＋。
8．自来水厂利用铁屑及FeCl2溶液处理泄漏的Cl2，下列有关说法不正确的是( )
A．Cl2和水反应的离子方程式为H2O＋Cl2Cl－＋HClO＋H＋
B．吸收泄漏氯气的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋
C．铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2
D．铁屑耗尽时溶液中可能大量存在：Fe2＋、Fe3＋、ClO－、Cl－
答案 D
解析 Cl2和水反应生成HCl和HClO，离子方程式为H2O＋Cl2Cl－＋HClO＋H＋，A正确；Fe2＋具有较强的还原性，可以和强氧化性的氯气反应生成Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋，B正确；铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2，生成的FeCl2可以继续吸收氯气，C正确； Fe2＋具有较强的还原性，会与强氧化性的ClO－反应，二者不能大量共存，D错误。
9．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是( )
答案 D
解析 A项中Fe3＋将I－氧化为I2，淀粉遇碘单质变蓝；B项中红棕色斑点是Fe2O3；C项中铁与盐酸反应生成Fe2＋。
10．工业用FeCl3溶液刻蚀电路板的废液中主要含有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋、Cl－，实验室从废液中回收某些物质的流程如下：
下列说法正确的是( )
A．还原过程中，溶液中可能存在的阳离子只有Fe2＋、Fe3＋
B．溶解过程中反应的离子方程式：2Fe＋6H＋=== 2Fe3＋＋3H2↑
C．滤液1、滤液2合并后通入过量的Cl2，重新获得FeCl3溶液
D．滤渣的成分为Fe和Cu
答案 C
解析 还原过程中铁与铁离子反应生成亚铁离子，铁与铜离子反应生成亚铁离子和铜，溶液中不可能存在铁离子，A错误；溶解过程中，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，B错误；滤液1和滤液2的主要成分为氯化亚铁，两者合并后通入氯气，氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁，可重新获得氯化铁溶液，C正确；滤渣为铜，D错误。
11．在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋的物质的量之比为3∶2∶1，现加入适量铁粉，使溶液中三种离子的物质的量之比变为1∶2∶4，则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3＋的物质的量之比为( )
A．2∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4
答案 C
解析 根据三种离子物质的量的变化可知，Cu2＋的物质的量并没有发生变化，说明没有参加反应，则反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，设溶液中Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋的物质的量分别为3 ml、2 ml、1 ml，根据离子方程式可知Fe3＋的物质的量减少2 ml，则需消耗1 ml铁粉，故参加反应的铁粉与原溶液中Fe3＋的物质的量之比为1∶3，C正确。
12．某研究小组用如图所示装置模拟工业上生产无水FeCl2的过程。
下列说法不正确的是( )
A．先打开分液漏斗的活塞，再点燃C处酒精灯
B．本实验中浓盐酸不只体现挥发性
C．利用该装置制备FeCl2的原理可表示为Fe＋2HCleq \(=====,\s\up7(△))FeCl2＋H2
D．装置D适合处理该实验的所有尾气
答案 D
解析 实验时要先打开分液漏斗的活塞，产生氯化氢，将装置中的空气赶出，排除干扰，再点燃C处酒精灯，A正确；氢氧化钠溶液不吸收氢气，所以装置D不能处理该实验的所有尾气，D错误。
13．(2022·北京师大附中高一质检)印刷电路板(PCB)是用腐蚀液(FeCl3溶液)将覆铜板上的部分铜腐蚀而制得。一种制作PCB并将腐蚀后废液(金属离子主要含Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋)回收再生的流程如下。
(1)腐蚀池中发生反应的离子方程式是___________________________。
(2)上述各池中，没有发生化学变化的是________________________池。
(3)置换池中发生反应的离子方程式有__________________________、___________________。
(4)向再生池中通入Cl2可以使废液再生，离子方程式是_____________________________；工业上通常用双氧水代替Cl2，这样做的优点是____________________。
答案 (1)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ (2)沉降
(3)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
(4)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 避免有毒气体污染环境
解析 (1)腐蚀池中铜和FeCl3反应生成FeCl2、CuCl2，发生反应的离子方程式是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。(2)上述各池中，沉降池没有生成新物质，没有发生化学变化。(3)置换池中加入过量Fe粉，Fe和FeCl3反应生成FeCl2，Fe和CuCl2反应生成FeCl2和Cu，发生反应的离子方程式有Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。(4)向再生池中通入Cl2，Cl2把FeCl2氧化为FeCl3，离子方程式是2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；工业上通常用双氧水代替Cl2，氯气有毒，双氧水无毒，优点是避免有毒气体污染环境。
14．(2022·成都新都区高一月考)混合物的分离提纯在生产、生活中有着重要的意义。已知某工业废水中含有大量的FeSO4，还可能含有较多的Fe3＋、OH－、Ba2＋、Cu2＋以及部分污泥，通过下列实验流程可从该废水中回收FeSO4·7H2O晶体及固体单质。已知氧化性：Fe3＋>Cu2＋。
(1)不需任何实验就可以确定该工业废水中一定不存在________________________(填离子符号)。
(2)步骤1采用了______________操作。根据步骤2中得到固体混合物可以确定该工业废水中一定存在______________(填离子符号)。
(3)通过上述实验流程___________(填“能”或“不能”)确定该工业废水中是否存在Fe3＋。Fe3＋的存在对回收FeSO4·7H2O晶体的纯度__________(填“有”或“无”)影响，理由是_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)步骤3中加入的试剂X为______________，发生反应的离子方程式为___________。
答案 (1)OH－、Ba2＋ (2)过滤 Cu2＋ (3)不能 无 Fe3＋有氧化性，能被过量的Fe还原为Fe2＋ (4)稀硫酸 2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑
解析 工业废水中含有大量的 FeSO4，Fe2＋与OH－、SOeq \\al(2－,4)与Ba2＋不能大量共存，故该工业废水中一定没有OH－、Ba2＋；将废水过滤可以除去废水中的污泥；向溶液1中加入过量的Fe，过滤后得到固体混合物，可以证明溶液中含有Cu2＋，固体混合物为Fe和Cu，溶液2为FeSO4溶液；向固体混合物中加入试剂X，得到 FeSO4 溶液和固体单质，固体单质为Cu，则试剂X为稀硫酸，既能溶解铁，又不引入新的杂质离子；FeSO4溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干得到FeSO4·7H2O。
15．某同学欲探究某袋敞口放置一段时间的名为“硫酸亚铁家庭园艺精品肥料”化肥的主要成分及相关性质。首先对该化肥的成分进行了如下假设：
a．只含有FeSO4
b．含有FeSO4和Fe2(SO4)3
c．只含有Fe2(SO4)3
将化肥固体粉末溶于水得到溶液(记为X)，进行如下实验：
(1)实验ⅰ中加入的1 mL 1 ml·L－1 NaOH溶液中含有NaOH______g。
(2)对实验ⅰ的预期现象是产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后出现红褐色沉淀，预期产生该现象的依据是(用化学方程式表示)___________________________________________、
___________________________________________。
(3)实验ⅱ现象说明假设________不成立。
为进一步验证假设，某小组同学进行了以下实验：
(4)实验ⅳ中，KMnO4 是该反应的______________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(5)通过以上实验，可得到的结论是____________________________________________。
答案 (1)0.04 (2)FeSO4＋2NaOH===Na2SO4＋Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (3)a (4)氧化剂 (5)该化肥的成分含有FeSO4和Fe2(SO4)3(或假设b成立)
解析 (1)实验ⅰ中加入的1 mL 1 ml·L－1 NaOH溶液中含有NaOH的质量为0.001 L×1 ml·L－1
×40 g·ml－1＝0.04 g。
(3)实验ⅱ现象说明溶液中含有Fe3＋，则假设a不成立。
(4)实验ⅳ中，KMnO4 将Fe2＋氧化为Fe3＋，从而说明KMnO4 是该反应的氧化剂。
(5)实验ⅲ表明溶液中含有Fe3＋，实验ⅳ表明溶液中含有Fe2＋，可得到的结论是假设b成立，即该化肥的成分含有FeSO4和Fe2(SO4)3。Fe2＋
Fe3＋
溶液的颜色
浅绿色
棕黄色
滴加KSCN溶液
无明显现象
溶液变红色
反应原理
不反应
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
应用
在含有Fe3＋的盐溶液中滴加KSCN溶液，检验Fe3＋的存在
价态变化
转化关系
反应方程式
0→＋2
0→＋3
Fe→Fe2＋
Fe→Fe3＋
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3
＋2→＋3
＋2→0
Fe2＋→Fe3＋
Fe(OH)2→
Fe(OH)3
FeO→Fe
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
FeO＋COeq \(=====,\s\up7(高温))Fe＋CO2
＋3→0
＋3→＋2
Fe2O3→Fe
Fe3＋→Fe2＋
3CO＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
选项
被提纯物质
杂质
除杂试剂或方法
A
FeCl3溶液
FeCl2
通入适量Cl2
B
FeCl2溶液
FeCl3
加入过量铁粉并过滤
C
铜粉
铁粉
加入过量盐酸并过滤
D
Fe(OH)3
Fe(OH)2
在空气中灼烧
选项
操作、现象
解释
A
向KI-淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝
Fe3＋能与淀粉发生显色反应
B
把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C
向盐酸中加入少量铁粉，有气泡产生
说明Fe被氧化为Fe3＋
D
新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色
说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
序号
操作
现象
ⅰ
取2 mL溶液X，加入1 mL 1 ml·L－1 NaOH溶液
产生红褐色沉淀
ⅱ
取2 mL溶液X，加入1滴KSCN溶液
溶液显红色
序号
操作
现象
ⅲ
取2 mL溶液X，加入1滴KSCN溶液
溶液显红色
ⅳ
取2 mL溶液X，滴入1滴酸性KMnO4溶液
KMnO4溶液紫红色褪去
一、铁盐、亚铁盐的性质与检验
常见的铁盐有Fe2(SO4)3、FeCl3等，常见的亚铁盐有FeSO4、FeCl2等。
1．与KSCN溶液的反应——Fe3＋的检验
2.实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质
(1)从化合价角度预测Fe2＋和Fe3＋的性质
①Fe3＋——能降低到＋2价或0价，具有氧化性。
②
(2)实验探究
①实验操作：
②实验现象：溶液显浅绿色，试管中有黑色固体，再滴加KSCN溶液，溶液无明显变化，向上层溶液中滴加新制氯水，溶液变红色。
③离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－、Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。
④实验结论：a.Fe3＋具有氧化性，能被还原剂(如Fe)还原为Fe2＋；b.Fe2＋具有还原性，能被氧化剂(如氯气、过氧化氢等)氧化为Fe3＋。
3．Fe2＋、Fe3＋的检验及性质总结
(1)Fe2＋、Fe3＋的检验
(2)亚铁盐和铁盐的性质
思考 (1)实验室中久置的硫酸亚铁溶液会变黄的原因是_____________________________。
提示 溶液中的亚铁离子被空气中的氧气氧化为Fe3＋
(2)请设计实验检验在空气中放置的硫酸亚铁溶液已部分变质：______________________。
提示 取装有溶液的两支试管，一支试管中滴加KSCN溶液，溶液变红，证明溶液中有Fe3＋；另一支试管中滴加酸性高锰酸钾溶液，溶液褪色，证明溶液中有Fe2＋
混合溶液中Fe2＋、Fe3＋的检验
(1)Fe2＋和Fe3＋的混合溶液中检验Fe2＋的方法
①通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去，说明含有Fe2＋(注意：Cl－等还原性的离子对Fe2＋的检验有干扰)。
②向溶液中加入K3[Fe(CN)6]溶液，产生蓝色沉淀，说明含有Fe2＋。
(2)Fe2＋和Fe3＋的混合溶液中检验Fe3＋，可用KSCN试剂，现象为溶液变红。
1．判断正误
(1)向某溶液中先滴加氯水，后滴加KSCN溶液，溶液变红色，则原溶液中有Fe3＋( )
(2)向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液，出现红色沉淀( )
(3)向MCl2溶液中加入酸性KMnO4溶液，溶液褪色，则M2＋为Fe2＋( )
(4)向含有Fe2＋的溶液中，滴加几滴H2O2溶液后溶液变成红色，说明溶液中一定有SCN－( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√
2．现欲探究铁及其化合物的氧化性或还原性，可供选用的试剂有铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、H2O2溶液、锌片。下列叙述不正确的是( )
A．在FeCl2溶液中加入锌片，溶液逐渐由浅绿色变为无色
B．向FeCl2溶液中滴加氯水，溶液变为棕黄色，则Fe2＋具有还原性
C．向FeCl2溶液中滴加少量酸化的H2O2溶液，溶液变为棕黄色，并产生大量无色气体
D．向FeCl3溶液中加入足量铁粉，溶液由棕黄色变为浅绿色，则Fe具有还原性
答案 C
解析 向FeCl2溶液中加入锌片，发生反应：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe，溶液由浅绿色变为无色，A正确；向FeCl2溶液中滴加氯水，发生反应：2FeCl2＋Cl2===2FeCl3，溶液变为棕黄色，FeCl2体现还原性，B正确；向FeCl2溶液中滴加酸化的H2O2溶液，发生反应：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，溶液变为棕黄色，但不产生气体，C错误；向FeCl3溶液中加入足量铁粉，发生反应：2FeCl3＋Fe===3FeCl2，Fe体现还原性，D正确。
二、Fe、Fe2＋、Fe3＋的转化关系及应用
1．Fe、Fe2＋、Fe3＋的转化关系
铁元素不同价态之间的转化需要通过氧化还原反应来实现，氧化剂、还原剂的强弱不同，转化产物也不同。
2.转化关系的应用
(1)含Fe2＋、Fe3＋的分离、除杂方法
思考1 (1)如何除去FeCl2溶液中的少量Fe3＋，写出有关反应的离子方程式。实验室中应该怎样保存亚铁盐溶液？
提示 向FeCl2溶液中加入足量铁粉，充分反应后过滤，离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。实验室保存亚铁盐溶液时向亚铁盐溶液中加入少量铁屑。
(2)如何除去FeCl3溶液中的少量Fe2＋？
提示 向FeCl3溶液中滴加足量氯水。
(2)与Fe2＋、Fe3＋在水溶液中不能大量共存的离子总结
①Fe2＋、Fe3＋与OH－因反应生成沉淀而不能大量共存。
②Fe3＋与S2－、I－、HS－、SOeq \\al(2－,3)，Fe2＋与ClO－、MnOeq \\al(－,4)(H＋)在溶液中因发生氧化还原反应而不能大量共存。
③Fe3＋与SCN－发生反应生成难电离的Fe(SCN)3，不能大量共存。
(3)利用覆铜板制作图案
①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。
②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。
③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。
④反应方程式：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2(2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋)。
⑤实验结论：铜可被FeCl3溶液腐蚀。
思考2 使用后的腐蚀液中含有哪些物质？如何处理腐蚀液回收得到Cu和FeCl3?
提示 使用后的腐蚀液中含有CuCl2、FeCl2、FeCl3，可经如下流程回收得到Cu和FeCl3：
(2022·湖南岳阳市教科院高一检测)下列除去杂质(括号中的物质为杂质)的方法正确的是( )
A．Fe(OH)3[Fe(OH)2]：灼烧
B．FeCl2溶液(FeCl3)：通入适量Cl2
C．FeCl3溶液(CuCl2)：加入足量的Fe粉，过滤
D．Cl2(HCl)：通过饱和食盐水洗气后干燥
答案 D
解析 Fe(OH)3、Fe(OH)2混合物在空气中灼烧得到Fe2O3，故A错误；FeCl2溶液(FeCl3)：通入适量Cl2，氯化亚铁被氧化为氯化铁，需要的物质被反应了，故B错误；FeCl3溶液(CuCl2)：加入足量的Fe粉，氯化铁和铁粉反应生成氯化亚铁，故C错误；Cl2(HCl)：HCl极易溶于水，可以被饱和食盐水吸收，故D正确。
1．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，说明原溶液中不含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KSCN溶液呈红色，说明原溶液中含有Fe3＋
D．向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀，又观察到沉淀颜色逐渐变为红褐色，说明原溶液中含有Fe2＋，不含有Mg2＋
答案 C
解析 A项中现象可以证明存在Fe3＋，但无法确定Fe2＋是否存在，错误；B项中现象可以证明通入Cl2后存在Fe3＋，但原溶液是只存在Fe2＋，还是只存在Fe3＋或Fe2＋、Fe3＋均含有，不能确定，错误；D项中Fe(OH)2转化为红褐色的Fe(OH)3时会干扰其他白色沉淀的观察，所以当含Fe2＋的溶液中含有其他能与碱生成白色沉淀的离子时，也出现同样的现象，错误。
2．(2022·北京清华附中高一期末)下列方程式与所给事实不相符的是( )
A．用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋
B．盐酸除铁锈：Fe2O3＋6H＋ ===2Fe3＋＋ 3H2O
C．将H2O2溶液滴加到酸性FeCl2溶液中：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2H2O＋2Fe3＋
D．红热的Fe粉和水蒸气反应生成黑色固体：2Fe＋3H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe2O3＋3H2
答案 D
解析 铁锈的主要成分为Fe2O3，B正确；H2O2与Fe2＋反应后可将Fe2＋氧化为Fe3＋，同时在酸性条件下可用H＋配平电荷，反应前后原子守恒，电荷守恒，C正确；铁粉在高温下与水蒸气反应生成的黑色固体是Fe3O4，不是Fe2O3，方程式不正确，D错误。
3．(2023·南昌高一检测)已知有以下物质相互转化：
(1)写出下列物质的化学式：B________________；D________________；F______________。
(2)C为________________，电离方程式：__________________________________________。
(3)写出由E转变成F的化学方程式：______________________________________________。
(4)用KSCN鉴别G溶液的现象：_________________________________________________；
向G溶液中加入A，写出反应的离子方程式：_______________________________________。
答案 (1)FeCl2 KCl Fe(OH)3 (2)KOH KOH===K＋＋OH－ (3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (4)溶液变红色 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
解析 白色沉淀E在空气中放置会变为红褐色沉淀F，可知E是Fe(OH)2，F是Fe(OH)3；Fe(OH)3与盐酸反应生成G为FeCl3，FeCl3溶液中加入A变为B溶液，B溶液中加入C溶液生成Fe(OH)2，则B是FeCl2，A与盐酸反应生成气体和FeCl2，所以A是Fe，气体是H2；FeCl2溶液中加入C溶液产生的D溶液中加入硝酸酸化的AgNO3溶液产生的白色沉淀H是AgCl，将过滤所得溶液进行焰色试验，并透过蓝色钴玻璃观察，发现焰色呈紫色，说明溶液中含有K＋，因此C为KOH，D为KCl。(4)G为FeCl3，其中所含金属阳离子Fe3＋遇KSCN溶液时，溶液变为红色，向FeCl3溶液中加入Fe粉，发生氧化还原反应产生FeCl2，该反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。
题组一 铁盐、亚铁盐的性质
1．下列关于Fe2＋和Fe3＋的叙述错误的是( )
A．Fe2＋的水溶液为浅绿色
B．Fe3＋的水溶液为棕黄色
C．Fe3＋具有氧化性，Fe2＋具有还原性
D．Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，立即出现红色沉淀
答案 D
解析 通常情况下，铁的化合价有0价、＋2价、＋3价，Fe2＋处于中间价态，既能得电子，又能失电子，所以既有氧化性，又有还原性，一般认为Fe3＋处于最高价态，因此具有氧化性，C项正确；Fe3＋溶液中滴入含SCN－的溶液，生成红色可溶性物质，不是红色沉淀，D项错误。
2．已知2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。向FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉，充分反应后仍有固体存在，则下列判断不正确的是( )
A．加入KSCN溶液一定不变红色
B．溶液中一定含Fe2＋
C．剩余固体中一定含Cu
D．溶液中一定含Cu2＋
答案 D
解析 由于氧化性：Fe3＋>Cu2＋，Fe先与FeCl3发生反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，后与CuCl2发生反应：Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu，充分反应后有固体存在，则FeCl3完全反应，该固体可能为Cu或Fe和Cu的混合物。根据上述分析，溶液中不含Fe3＋，加入KSCN溶液一定不变红色，A正确；FeCl3完全反应被还原成FeCl2，CuCl2与Fe反应生成FeCl2和Cu，溶液中一定含Fe2＋，B正确；根据上述分析，剩余固体中一定含Cu，C正确；CuCl2可能部分与Fe反应，也可能全部与铁反应，故溶液中可能含Cu2＋，也可能不含Cu2＋，D错误。
3．(2022·青岛高一期末)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溶液反应：Zn＋2Ag＋===Zn2＋＋2Ag
答案 B
解析 A中正确的离子反应为Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu；C中正确的离子反应为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的活动性，D错误。
4．常温下，下列各组离子在指定溶液中能大量共存的是( )
A．无色透明的溶液中：Cu2＋、Mg2＋、NOeq \\al(－,3)、Cl－
B．使酚酞变红色的溶液中：Mg2＋、Na＋、SOeq \\al(2－,4)、HCOeq \\al(－,3)
C．0.1 ml·L－1 FeCl3溶液中：Cu2＋、Na＋、NOeq \\al(－,3)、SOeq \\al(2－,4)
D．0.1 ml·L－1 KI溶液中：Ca2＋、Na＋、ClO－、OH－
答案 C
解析 A项，无色透明的溶液中不能存在显蓝色的Cu2＋，错误；B项，使酚酞变红色的溶液呈碱性，存在大量的OH－，能与Mg2＋反应产生沉淀、与HCOeq \\al(－,3)反应生成碳酸根离子和水，不能大量共存，错误；D项，KI具有强还原性， ClO－具有强氧化性，二者能发生氧化还原反应而不能大量共存，错误。
题组二 Fe3＋ 、Fe2＋的检验与除杂
5．下列物质反应后，加入KSCN溶液一定变红的是( )
A．过量的Fe与Cl2反应
B．Fe与稀硫酸反应
C．FeCl2溶液中通入少量Cl2
D．Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸
答案 C
解析 铁与氯气反应生成氯化铁，过量的铁又与氯化铁反应生成氯化亚铁，溶液中没有Fe3＋，加入KSCN溶液后，溶液不变红，A错误；铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁，溶液中没有Fe3＋，加入KSCN溶液，溶液不变红，B错误；少量氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁，溶液中有Fe3＋，加入KSCN溶液，溶液变红，C正确；氧化铁与盐酸反应生成Fe3＋，铁与盐酸反应生成Fe2＋，若铁过量，铁又会与生成的铁离子反应生成Fe2＋，溶液中不一定有Fe3＋，加入KSCN溶液，溶液不一定变红，D错误。
6．下列除杂试剂或方法不正确的是( )
答案 D
解析 FeCl2与Cl2反应生成FeCl3，FeCl3与Fe粉反应生成FeCl2，A、B正确；Fe(OH)3、Fe(OH)2受热都易分解，D错误。
题组三 Fe2＋、Fe3＋、Fe之间的相互转化关系
7．(2023·济南检测)下列反应中有三价铁生成的是( )
①铁丝在空气中生锈 ②向FeBr2溶液中通入足量Cl2 ③将铁片置于CuCl2溶液中 ④Fe(OH)2暴露在空气中 ⑤向FeSO4溶液中滴加双氧水 ⑥高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4
A．①②③④⑤ B．②③④⑤
C．①②④⑤⑥ D．全部
答案 C
解析 O2、Cl2、H2O2均可把Fe或二价铁氧化为三价铁，Fe3O4中既含二价铁，又含三价铁，Cu2＋只能把Fe氧化为Fe2＋。
8．自来水厂利用铁屑及FeCl2溶液处理泄漏的Cl2，下列有关说法不正确的是( )
A．Cl2和水反应的离子方程式为H2O＋Cl2Cl－＋HClO＋H＋
B．吸收泄漏氯气的离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋
C．铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2
D．铁屑耗尽时溶液中可能大量存在：Fe2＋、Fe3＋、ClO－、Cl－
答案 D
解析 Cl2和水反应生成HCl和HClO，离子方程式为H2O＋Cl2Cl－＋HClO＋H＋，A正确；Fe2＋具有较强的还原性，可以和强氧化性的氯气反应生成Fe3＋，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Cl－＋2Fe3＋，B正确；铁屑的作用是将FeCl3还原为FeCl2，生成的FeCl2可以继续吸收氯气，C正确； Fe2＋具有较强的还原性，会与强氧化性的ClO－反应，二者不能大量共存，D错误。
9．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是( )
答案 D
解析 A项中Fe3＋将I－氧化为I2，淀粉遇碘单质变蓝；B项中红棕色斑点是Fe2O3；C项中铁与盐酸反应生成Fe2＋。
10．工业用FeCl3溶液刻蚀电路板的废液中主要含有Cu2＋、Fe2＋、Fe3＋、Cl－，实验室从废液中回收某些物质的流程如下：
下列说法正确的是( )
A．还原过程中，溶液中可能存在的阳离子只有Fe2＋、Fe3＋
B．溶解过程中反应的离子方程式：2Fe＋6H＋=== 2Fe3＋＋3H2↑
C．滤液1、滤液2合并后通入过量的Cl2，重新获得FeCl3溶液
D．滤渣的成分为Fe和Cu
答案 C
解析 还原过程中铁与铁离子反应生成亚铁离子，铁与铜离子反应生成亚铁离子和铜，溶液中不可能存在铁离子，A错误；溶解过程中，铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，离子方程式为Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，B错误；滤液1和滤液2的主要成分为氯化亚铁，两者合并后通入氯气，氯气与氯化亚铁反应生成氯化铁，可重新获得氯化铁溶液，C正确；滤渣为铜，D错误。
11．在FeCl3、CuCl2、FeCl2的混合溶液中，Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋的物质的量之比为3∶2∶1，现加入适量铁粉，使溶液中三种离子的物质的量之比变为1∶2∶4，则参加反应的铁粉与原溶液中Fe3＋的物质的量之比为( )
A．2∶1 B．1∶2 C．1∶3 D．1∶4
答案 C
解析 根据三种离子物质的量的变化可知，Cu2＋的物质的量并没有发生变化，说明没有参加反应，则反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，设溶液中Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋的物质的量分别为3 ml、2 ml、1 ml，根据离子方程式可知Fe3＋的物质的量减少2 ml，则需消耗1 ml铁粉，故参加反应的铁粉与原溶液中Fe3＋的物质的量之比为1∶3，C正确。
12．某研究小组用如图所示装置模拟工业上生产无水FeCl2的过程。
下列说法不正确的是( )
A．先打开分液漏斗的活塞，再点燃C处酒精灯
B．本实验中浓盐酸不只体现挥发性
C．利用该装置制备FeCl2的原理可表示为Fe＋2HCleq \(=====,\s\up7(△))FeCl2＋H2
D．装置D适合处理该实验的所有尾气
答案 D
解析 实验时要先打开分液漏斗的活塞，产生氯化氢，将装置中的空气赶出，排除干扰，再点燃C处酒精灯，A正确；氢氧化钠溶液不吸收氢气，所以装置D不能处理该实验的所有尾气，D错误。
13．(2022·北京师大附中高一质检)印刷电路板(PCB)是用腐蚀液(FeCl3溶液)将覆铜板上的部分铜腐蚀而制得。一种制作PCB并将腐蚀后废液(金属离子主要含Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋)回收再生的流程如下。
(1)腐蚀池中发生反应的离子方程式是___________________________。
(2)上述各池中，没有发生化学变化的是________________________池。
(3)置换池中发生反应的离子方程式有__________________________、___________________。
(4)向再生池中通入Cl2可以使废液再生，离子方程式是_____________________________；工业上通常用双氧水代替Cl2，这样做的优点是____________________。
答案 (1)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋ (2)沉降
(3)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu
(4)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ 避免有毒气体污染环境
解析 (1)腐蚀池中铜和FeCl3反应生成FeCl2、CuCl2，发生反应的离子方程式是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋。(2)上述各池中，沉降池没有生成新物质，没有发生化学变化。(3)置换池中加入过量Fe粉，Fe和FeCl3反应生成FeCl2，Fe和CuCl2反应生成FeCl2和Cu，发生反应的离子方程式有Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋、Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。(4)向再生池中通入Cl2，Cl2把FeCl2氧化为FeCl3，离子方程式是2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－；工业上通常用双氧水代替Cl2，氯气有毒，双氧水无毒，优点是避免有毒气体污染环境。
14．(2022·成都新都区高一月考)混合物的分离提纯在生产、生活中有着重要的意义。已知某工业废水中含有大量的FeSO4，还可能含有较多的Fe3＋、OH－、Ba2＋、Cu2＋以及部分污泥，通过下列实验流程可从该废水中回收FeSO4·7H2O晶体及固体单质。已知氧化性：Fe3＋>Cu2＋。
(1)不需任何实验就可以确定该工业废水中一定不存在________________________(填离子符号)。
(2)步骤1采用了______________操作。根据步骤2中得到固体混合物可以确定该工业废水中一定存在______________(填离子符号)。
(3)通过上述实验流程___________(填“能”或“不能”)确定该工业废水中是否存在Fe3＋。Fe3＋的存在对回收FeSO4·7H2O晶体的纯度__________(填“有”或“无”)影响，理由是_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
(4)步骤3中加入的试剂X为______________，发生反应的离子方程式为___________。
答案 (1)OH－、Ba2＋ (2)过滤 Cu2＋ (3)不能 无 Fe3＋有氧化性，能被过量的Fe还原为Fe2＋ (4)稀硫酸 2H＋＋Fe===Fe2＋＋H2↑
解析 工业废水中含有大量的 FeSO4，Fe2＋与OH－、SOeq \\al(2－,4)与Ba2＋不能大量共存，故该工业废水中一定没有OH－、Ba2＋；将废水过滤可以除去废水中的污泥；向溶液1中加入过量的Fe，过滤后得到固体混合物，可以证明溶液中含有Cu2＋，固体混合物为Fe和Cu，溶液2为FeSO4溶液；向固体混合物中加入试剂X，得到 FeSO4 溶液和固体单质，固体单质为Cu，则试剂X为稀硫酸，既能溶解铁，又不引入新的杂质离子；FeSO4溶液经过蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、烘干得到FeSO4·7H2O。
15．某同学欲探究某袋敞口放置一段时间的名为“硫酸亚铁家庭园艺精品肥料”化肥的主要成分及相关性质。首先对该化肥的成分进行了如下假设：
a．只含有FeSO4
b．含有FeSO4和Fe2(SO4)3
c．只含有Fe2(SO4)3
将化肥固体粉末溶于水得到溶液(记为X)，进行如下实验：
(1)实验ⅰ中加入的1 mL 1 ml·L－1 NaOH溶液中含有NaOH______g。
(2)对实验ⅰ的预期现象是产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后出现红褐色沉淀，预期产生该现象的依据是(用化学方程式表示)___________________________________________、
___________________________________________。
(3)实验ⅱ现象说明假设________不成立。
为进一步验证假设，某小组同学进行了以下实验：
(4)实验ⅳ中，KMnO4 是该反应的______________(填“氧化剂”或“还原剂”)。
(5)通过以上实验，可得到的结论是____________________________________________。
答案 (1)0.04 (2)FeSO4＋2NaOH===Na2SO4＋Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (3)a (4)氧化剂 (5)该化肥的成分含有FeSO4和Fe2(SO4)3(或假设b成立)
解析 (1)实验ⅰ中加入的1 mL 1 ml·L－1 NaOH溶液中含有NaOH的质量为0.001 L×1 ml·L－1
×40 g·ml－1＝0.04 g。
(3)实验ⅱ现象说明溶液中含有Fe3＋，则假设a不成立。
(4)实验ⅳ中，KMnO4 将Fe2＋氧化为Fe3＋，从而说明KMnO4 是该反应的氧化剂。
(5)实验ⅲ表明溶液中含有Fe3＋，实验ⅳ表明溶液中含有Fe2＋，可得到的结论是假设b成立，即该化肥的成分含有FeSO4和Fe2(SO4)3。Fe2＋
Fe3＋
溶液的颜色
浅绿色
棕黄色
滴加KSCN溶液
无明显现象
溶液变红色
反应原理
不反应
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
应用
在含有Fe3＋的盐溶液中滴加KSCN溶液，检验Fe3＋的存在
价态变化
转化关系
反应方程式
0→＋2
0→＋3
Fe→Fe2＋
Fe→Fe3＋
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3
＋2→＋3
＋2→0
Fe2＋→Fe3＋
Fe(OH)2→
Fe(OH)3
FeO→Fe
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
FeO＋COeq \(=====,\s\up7(高温))Fe＋CO2
＋3→0
＋3→＋2
Fe2O3→Fe
Fe3＋→Fe2＋
3CO＋Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe＋3CO2
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
选项
被提纯物质
杂质
除杂试剂或方法
A
FeCl3溶液
FeCl2
通入适量Cl2
B
FeCl2溶液
FeCl3
加入过量铁粉并过滤
C
铜粉
铁粉
加入过量盐酸并过滤
D
Fe(OH)3
Fe(OH)2
在空气中灼烧
选项
操作、现象
解释
A
向KI-淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝
Fe3＋能与淀粉发生显色反应
B
把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点
铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3
C
向盐酸中加入少量铁粉，有气泡产生
说明Fe被氧化为Fe3＋
D
新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色
说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)3
序号
操作
现象
ⅰ
取2 mL溶液X，加入1 mL 1 ml·L－1 NaOH溶液
产生红褐色沉淀
ⅱ
取2 mL溶液X，加入1滴KSCN溶液
溶液显红色
序号
操作
现象
ⅲ
取2 mL溶液X，加入1滴KSCN溶液
溶液显红色
ⅳ
取2 mL溶液X，滴入1滴酸性KMnO4溶液
KMnO4溶液紫红色褪去
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