高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物第二课时教案设计

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第一册第一节 铁及其化合物第二课时教案设计，共24页。

学习目标：1.了解铁的氧化物的性质及应用。2.了解Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。3.掌握Fe2＋、Fe3＋间的相互转化以及Fe3＋、Fe2＋的检验方法。








1．铁的氧化物


(1)物理性质





(2)化学性质


①氧化亚铁不稳定，在空气中受热易被氧化为Fe3O4。


②氧化亚铁和氧化铁属于碱性氧化物，与非强氧化性酸反应生成Fe2＋和Fe3＋。


③写出氧化亚铁和氧化铁分别与盐酸反应的离子方程式：


a．氧化亚铁：FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O。


b．氧化铁：Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋＋3H2O。


(3)主要用途


氧化铁俗称铁红，常用作红色油漆和涂料。


2．铁的氢氧化物


(1)铁的氢氧化物的制备





(2)化学性质








3.铁盐和亚铁盐


常见的铁盐有Fe2(SO4)3、FeCl3等，常见的亚铁盐有FeSO4、FeCl2等。


(1)Fe3＋的检验


①向FeCl3溶液中滴入KSCN溶液


现象：溶液显血红色；


化学反应方程式：FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl。


②向FeCl2溶液中滴入KSCN溶液


eq \a\vs4\al(现象：无现象。)


(2)Fe3＋、Fe2＋的相互转化








氧化性较强的物质遇到还原性较强的物质时，有可能发生氧化还原反应。Fe3＋有较强的氧化性，当它遇到某些较强的还原剂时，会被还原成Fe2＋；Fe2＋既有氧化性又有还原性，当它遇到某些较强的氧化剂时，会被氧化成Fe3＋。Fe3＋与Fe2＋在一定条件下是可以相互转化的。


Fe3＋eq \(,\s\up15(还原剂Fe、Cu等),\s\d15(氧化剂Cl2、HNO3、KMnO4等))Fe2＋








1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)


(1)Fe3O4可由单质直接化合而得到( )


(2)FeCl2、FeCl3、Fe(OH)3都可通过化合反应生成( )


(3)Fe3＋、Cu2＋、H＋、Fe2＋四种离子中氧化能力最强的是Fe3＋( )


(4)在配制FeSO4溶液时，为防止FeSO4被氧化而变质，常在溶液中加入少量的铁粉( )


(5)某溶液中滴加氯水，然后滴加KSCN溶液，溶液显红色，该溶液中一定含有Fe2＋( )


[答案] (1)√ (2)√ (3)√ (4)√ (5)×


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．氢氧化亚铁为白色絮状沉淀


[解析] 铁的氧化物有黑色FeO和Fe3O4以及红棕色Fe2O3均不溶于水，铁丝在氧气中燃烧生成Fe3O4，在空气中缓慢氧化生成Fe2O3；Fe(OH)2为白色絮状沉淀具有极强还原性，易被O2氧化生成红褐色Fe(OH)3。


[答案] A





知识点一 铁的氧化物和氢氧化物


1.铁的氧化物


(1)Fe的常见化合价只有＋2价和＋3价，Fe3O4是黑色具有磁性的晶体，可以看成由FeO和Fe2O3按物质的量之比1∶1组合而成的复杂氧化物，通常也可写成FeO·Fe2O3的形式。


(2)FeO、Fe2O3属于碱性氧化物，Fe3O4不属于碱性氧化物，均不溶于水。


(3)Fe3O4与盐酸反应可分别看作Fe2O3、FeO与盐酸反应，然后把两个反应式相加。


Fe3O4＋8HCl===2FeCl3＋FeCl2＋4H2O


(4)从价态分析，FeO有还原性，Fe2O3有氧化性，Fe3O4既有氧化性又有还原性。但FeO与Fe2O3中Fe元素价态相邻，两者不会反应。FeO、Fe3O4遇氧化性酸(如HNO3)发生氧化还原反应，＋2价的铁均被氧化成＋3价。


2．氢氧化物


(1)Fe(OH)3红褐色，Fe(OH)2白色，均不溶于水。


(2)Fe(OH)2具有强还原性，易被空气中的O2氧化生成Fe(OH)3。


①转化过程中的特殊现象是：白色沉淀迅速变成灰绿色，最终变成红褐色。


②转化方程式：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3


反应类型属于化合反应。


(3)Fe(OH)2、Fe(OH)3受热均分解生成同价态的氧化物。


【典例1】 用足量的CO还原32.0 g某种氧化物，将生成的气体通入足量的澄清石灰水中，得到60 g沉淀，则该氧化物是( )


A．FeO B．Fe2O3


C．CuO D．Fe3O4


[思路启迪] 解决本题的关键是准确把握氧化还原反应过程的元素守恒，并灵活运用n1/n2＝N1/N2确定化学式。


[解析] 由生成CaCO3 60 g可得反应掉CO为0.6 ml，即32 g金属氧化物中含氧原子为0.6 ml，铁原子：eq \f(32.0 g－0.6 ml×16 g·ml－1,56 g·ml－1)＝0.4 ml，N(Fe)∶N(O)＝0.4∶0.6＝2∶3，即氧化物为Fe2O3。


[答案] B








灵活运用守恒思想：


由COeq \(――→,\s\up15(结合O))CO2eq \(――→,\s\up15(CaOH2))CaCO3


可知n(CaCO3)＝n(氧化物中氧原子)。





[针对训练1] 下列说法正确的是( )


A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4


B．Fe2O3为碱性氧化物，可与水反应生成Fe(OH)3


C．铁锈的主要成分是Fe2O3


D．Fe3O4中铁元素有＋2价和＋3价，Fe3O4是混合物


[解析] 赤铁矿、铁锈的主要成分是Fe2O3，A错误，C正确；Fe2O3为碱性氧化物，但不与水反应，B错误；Fe3O4为化合物，不是混合物，D错误。


[答案] C


知识点二 Fe(OH)2的制备


1.操作


将吸有NaOH溶液的胶头滴管插入新制备的亚铁盐(以FeSO4为例)溶液的液面以下，缓慢挤出NaOH溶液。





2．原理：Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓


3．注意事项


(1)Fe2＋必须是新制的并加入Fe粉，以防Fe2＋被氧化成Fe3＋；(2)除去溶液中溶解的O2，其方法是加热煮沸NaOH溶液；(3)滴管末端插入试管内的液面以下；(4)必要时可在液面上加植物油或苯进行液封。


4．改进方法


为了防止Fe(OH)2被O2氧化，在制备Fe(OH)2时，一般从两个角度考虑，一是反应试剂，二是反应环境。


(1)反应试剂


取用最新配制的FeSO4溶液；NaOH溶液加热煮沸并冷却后使用，以驱除溶液中溶解的O2。





(2)反应环境


方法1：装置如图所示。在试管中加入适量的5% FeSO4溶液，并覆盖一层苯，再用长滴管注入不含O2的1 ml·L－1NaOH溶液。由于苯的液封作用，防止了生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀。


方法2：装置如下图所示。实验时，先打开弹簧夹K，再将分液漏斗的旋塞打开，使稀硫酸与铁粉作用，用产生的H2排出装置中的空气；然后关闭K，使生成的H2将试管中的FeSO4溶液压入NaOH溶液中，则可较长时间观察到生成的白色Fe(OH)2沉淀。若拔去广口瓶上的橡皮塞，则白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。





【典例2】 下列各图中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是( )





A．①③ B．①②


C．①②③ D．②③


[思路启迪] 制备纯净的Fe(OH)2的关键点就是给反应体系制造一个无氧气的环境，从而防止Fe(OH)2被O2氧化为Fe(OH)3，另外为保证实验成功，Fe2＋不能长时间放置，而应随时制备。


[解析] 要较长时间看到Fe(OH)2沉淀，必须在制取过程中尽可能减少和空气接触。对比3个实验可以发现：①中盛有氢氧化钠溶液的滴管伸入放有还原性铁粉的硫酸亚铁溶液中，可以较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀；②中生成的氢氧化亚铁能够与空气中氧气发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，导致不能长时间观察到氢氧化亚铁白色沉淀。③中加入有机物作隔离层，和空气接触少，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀。


[答案] A














制备纯净的Fe(OH)2时制造无氧气的环境可采用以下几种方法：


(1)加热煮沸NaOH溶液；


(2)长胶头滴管末端插入试管内的液面以下；


(3)在FeSO4溶液液面上加植物油或苯进行液封；


(4)改进实验装置，排尽装置内空气。


[针对训练2] 按如图所示装置，用两种不同操作分别进行实验，观察B管中的现象。(注：操作过程中不考虑稀H2SO4与NaOH溶液的作用)





(1)操作Ⅰ：先夹紧止水夹a，使A管开始反应，实验中B管观察到的现象是____________________________________________。B管发生反应的化学方程式是______________。


(2)操作Ⅱ：打开止水夹a，使A管开始反应一段时间后再夹紧止水夹a，实验中在B管观察到的现象是_____________________。B管中发生反应的离子方程式是_____________。


[解析] (1)当夹紧止水夹a时，A管便成了一个封闭体系，产生的H2使A管内压强增大，将生成的FeSO4溶液压入B管中，从而与NaOH溶液发生反应生成Fe(OH)2，而NaOH溶液中溶解的O2可将Fe(OH)2迅速氧化，最后转变成Fe(OH)3，所以观察到白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色。(2)当进行操作Ⅱ时，产生的H2首先通过导气管通入到B管中的NaOH溶液中，将其中溶解的O2赶走，再夹紧止水夹a时，FeSO4溶液压入B管中，此时反应所产生的Fe(OH)2在一段时间内不变色。


[答案] (1)先出现白色絮状沉淀，然后沉淀迅速变为灰绿色，最后变为红褐色 FeSO4＋2NaOH===Fe(OH)2↓＋Na2SO4、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3


(2)打开止水夹a时，溶液中的导气管口有气泡冒出；夹紧止水夹a后，出现白色沉淀，短时间内沉淀不变色 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓


知识点三 铁盐和亚铁盐


1.“铁三角”


铁元素有三种价态：0价、＋2价和＋3价，这三种价态的铁在一定条件下可相互转化，我们称之为“铁三角”。





(1)Fe只有还原性，可以被氧化成＋2价或＋3价的铁


Fe—eq \b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\(――→,\s\up15(较弱氧化剂),\s\d15(如I2、S、H＋、Cu2＋、Ag＋等))Fe2＋,\(――→,\s\up15(较强氧化剂),\s\d15(如Cl2、Br2、稀硝酸足量等))Fe3＋,\(――→,\s\up15(氧化剂O2、H2O等),\s\d15( ))Fe3O4FeO·Fe2O3))


如：Fe＋2H＋===H2↑＋Fe2＋，


2Fe＋3Cl2eq \(=====,\s\up15(点燃))2FeCl3，


3Fe＋4H2O(g)eq \(=====,\s\up15(高温))Fe3O4＋4H2。


(2)Fe2＋既有氧化性又有还原性


Fe2＋—eq \b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\(――→,\s\up15(强氧化剂),\s\d15(如Cl2、Br2、HNO3、HClO等))Fe3＋,\(――→,\s\up15(还原剂),\s\d15(如C、Al、Zn、CO等))Fe))


如：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，


Zn＋Fe2＋===Fe＋Zn2＋。


(3)Fe3＋具有较强的氧化性，可被还原为＋2价或0价的铁


Fe3＋—eq \b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\(――→,\s\up15(还原剂),\s\d15(如Cu、Fe等))Fe2＋,\(――→,\s\up15(还原剂),\s\d15(如C、Zn、CO等))Fe))


如：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，


3CO＋Fe2O3eq \(=====,\s\up15(△))2Fe＋3CO2。


注：“铁三角”转化关系的两个应用


(1)判断离子共存


Fe2＋eq \(――→,\s\up15(不共存))NOeq \\al(－,3)(H＋)、ClO－(次氯酸根)、MnOeq \\al(－,4)(H＋)；


Fe3＋eq \(――→,\s\up15(不共存))S2－、I－、SOeq \\al(2－,3)。


(2)除杂


2.Fe3＋和Fe2＋的检验


(1)Fe3＋的检验方法


eq \x(\a\al(未,知,溶,液))—eq \b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\(――→,\s\up15(观察颜色),\s\d15( ))溶液呈棕黄色―→含有Fe3＋,\(――→,\s\up15(NaOH),\s\d15( ))产生红褐色沉淀―→含有Fe3＋,\(――→,\s\up15(KSCN),\s\d15( ))溶液呈红色―→含有Fe3＋,\(――→,\s\up15(氢碘酸、淀粉溶液),\s\d15(利用Fe3＋的氧化性))\a\vs4\al(溶液变蓝色，说明溶液中,存在Fe3＋)))


(2)Fe2＋的检验方法


eq \x(\a\al(未,知,溶,液))—eq \b\lc\|\rc\ (\a\vs4\al\c1(\(――→,\s\up15(观察颜色),\s\d15( ))溶液呈浅绿色―→含有Fe2＋,\(――→,\s\up15(NaOH),\s\d15( ))\a\vs4\al(产生白色沉淀，然后迅速变为灰绿,色，最后变成红褐色―→含有Fe2＋),\(――→,\s\up15(KSCN),\s\d15( ))\a\vs4\al(溶液不变红\(――→,\s\up15(氯水))溶液呈红色―→,含有Fe2＋),\(――→,\s\up15(酸性KMnO4溶液),\s\d15(利用Fe2＋的还原性))\a\vs4\al(溶液紫色褪去，说明溶液中,存在Fe2＋)))


【典例3】 欲证明某溶液中含有Fe2＋不含Fe3＋，进行如下实验操作时最佳顺序为( )


①加入少量氯水 ②加入少量KMnO4溶液 ③加入少量KSCN溶液


A．①③ B．③② C．③① D．①②③


[思路启迪] 在分析Fe2＋、Fe3＋检验题型时，既要熟悉各自的检验方法，又要注意二者因性质差异而导致的相互干扰，结合题干信息选择正确的试剂。


[解析] Fe3＋与KSCN溶液反应变红色，Fe2＋与KSCN溶液不反应，但加入氧化剂后Fe2＋被氧化成Fe3＋，使KSCN变红色。所以，应先加入KSCN，如果溶液不变色，再加入氯水，溶液变成红色，则可证明溶液中含有Fe2＋不含Fe3＋。


[答案] C











(1)Fe2＋既有氧化性又有还原性。可被强氧化剂[Cl2、KMnO4(H＋)等]氧化为Fe3＋。


(2)Fe3＋只具有氧化性，可被弱还原剂(Fe、Cu等)还原为Fe2＋。


(3)只有Fe3＋能与SCN－结合形成血红色物质，Fe2＋遇到SCN－不会产生血红色物质。





[针对训练3] 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．溶液中一定含Cu2＋


B．溶液中一定含Fe2＋


C．加入KSCN溶液一定不变红色


D．剩余固体中一定含Cu


[解析] 加入铁粉后，因为Fe3＋氧化性强于Cu2＋，铁粉先与FeCl3反应，然后与CuCl2反应，充分反应后仍存在


的固体一定含有Cu，可能含有Fe，D正确；所得溶液中一定不含Fe3＋，可能含Cu2＋，一定含有Fe2＋，加入KSCN一定不变红色，B、C正确，A错误。


[答案] A











1．下列有关铁及其化合物的说法正确的是( )


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FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中通入足量的氯气


D．Fe3＋与KSCN反应产生红色沉淀


[解析] 赤铁矿的主要成分是Fe2O3，A选项错误；铁与水蒸气在高温下反应产生Fe3O4和H2，B选项错误；Fe3＋与SCN－结合生成红色可溶物而非沉淀，D选项错误。


[答案] C


2．将下列四种化合物溶于稀盐酸，滴加硫氰化钾溶液，没有颜色变化，再加氯水即呈现红色的是( )


A．FeO B．Fe2O3


C．FeCl3 D．Fe2(SO4)3


[解析] 根据题意可知溶液中含有Fe2＋，只有FeO溶于稀盐酸产生Fe2＋，A项符合题意。


[答案] A


3．除去FeCl2溶液中少量的FeCl3，最好的办法是( )


A．加入氢氧化钠溶液 B．通入氯气


C．加入铜粉 D．加入铁粉


[解析] 根据反应：Fe＋2FeCl3===3FeCl2，可知除去FeCl2中少量FeCl3最好的办法是加入铁粉。


[答案] D


4．下列描述不正确的是( )


A．FeSO4可用于防止食品氧化变质，延长食品的保质期


B．向FeSO4溶液中加入NaOH溶液，观察到有白色沉淀生成，白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色


C．向Fe2(SO4)3溶液中加入足量铁粉，充分反应后滴加KSCN溶液，溶液立即变成血红色


D．铁在氧气中燃烧，生成黑色的Fe3O4


[解析] 向Fe2(SO4)3溶液中加入足量铁粉，充分反应后生成FeSO4，滴加KSCN溶液，溶液不会变成血红色。


[答案] C


5．几种物质间的相互转化关系如图所示：





(1)A转化为B及气体的反应中应加入的试剂是________(填化学式)。


(2)写出B的化学式：________，F的化学式：________。


(3)写出G→H的化学方程式：_______________。


(4)写出检验D溶液中金属阳离子的方法：____________(用离子方程式表示)；


向D溶液中加入A，发生反应的离子方程式是___________。


[解析] 根据框图信息，可以推出A为Fe，B为FeCl2，C为Cl2，D为FeCl3，E为KOH，F为KCl，G为Fe(OH)2，H为Fe(OH)3，J为AgCl。


[答案] (1)HCl (2)FeCl2 KCl


(3)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3


(4)Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋


课后作业(十五)


[基础巩固]


一、铁的氧化物和氢氧化物


1．在一些高档茶叶、点心等食品的包装盒中有一个小袋，将小袋打开，可以看到灰黑色粉末，其中有些已变成棕褐色。将上述粉末溶于稀盐酸，取上层清液，滴入几滴氯水，再滴加KSCN溶液，马上出现红色。以下结论不正确的是( )


A．该灰黑色粉末用作抗氧化剂


B．该灰黑色粉末不可食用


C．小袋中原来装有铁粉


D．小袋中原来装有氧化铁


[解析] 从溶液遇KSCN出现红色看，黑色粉末应该含铁元素。氧化铁为红棕色粉末，D错误；该灰黑色粉末为还原铁粉，起到吸收包装盒中的氧气，防止高档茶叶、点心等食品变质的作用，故A、B、C正确。


[答案] D


2．“秦砖汉瓦”是我国传统建筑文化的一个缩影。同时由黏土烧制的砖瓦，有的是黑色的，有的却是红色的，猜测其中的原因可能是( )


A．土壤中含有铁粉、二氧化锰等


B．黑砖瓦是煅烧过程中附着了炭黑，红砖瓦则是添加了红色耐高温染料


C．土壤中含有的铜元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色CuO和红色Cu


D．土壤中含有的铁元素经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3


[解析] 土壤中含有铁，经过不同工艺煅烧，分别生成了黑色Fe3O4或FeO和红色Fe2O3，灼烧时不会存在铁粉、铜等，故只有D正确。


[答案] D


二、Fe(OH)2的制备


3．下列物质不能通过化合反应得到的是( )


A．Al(OH)3 B．Fe(OH)3


C．Al2O3 D．Fe3O4


[解析] 不溶于水的氧化物，不能与水反应制取相应的氢氧化物，如Fe2O3不溶于水，不能与水化合生成Fe(OH)3，但反应4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3为化合反应。


[答案] A


4．下列实验方案可以得到白色纯净的Fe(OH)2的是( )


A．在Fe2(SO4)3溶液中加入过量的铁粉，过滤，在滤液中加入过量的NaOH溶液


B．将铁粉与稀硫酸充分反应，然后再加入过量的氨水


C．在FeCl2溶液上加一层苯，然后将滴管插入到FeCl2溶液液面以下，慢慢滴加NaOH溶液(溶液中不能有气泡，配制FeCl2溶液和NaOH溶液的蒸馏水必须加热煮沸)


D．在生成Fe(OH)3的悬浊液中加过量的铁粉


[解析] 必须防止Fe(OH)2被氧化，可以用油封(如苯等)，同时在配制碱和Fe2＋溶液时，也不能用含有氧气的蒸馏水。


[答案] C


三、铁盐和亚铁盐


5．下列离子的检验方法最合理的是( )


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NaOH溶液，得到红褐色沉淀，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＋


[解析] Fe3＋与SCN－生成红色Fe(SCN)3，A项中现象可以证明存在Fe3＋，但无法确定Fe2＋的存在，A项不合理；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，B项不合理；Fe(OH)2转化为红褐色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，也同样出现D项所述现象，D项不合理。


[答案] C


6．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( )


[解析] 甲组，在Fe3＋存在的条件下，检验Fe2＋，要排除Fe3＋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，不干扰现象观察。只有酸性KMnO4溶液符合条件：5Fe2＋＋MnOeq \\al(－,4)＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O，现象是紫红色变浅(或褪去)。乙组，在Fe2＋存在的条件下，检验Fe3＋，用KSCN溶液检验Fe3＋，Fe2＋无干扰。


[答案] B


7．向某晶体的水溶液中加入含有Fe2＋的溶液后，无明显变化，当滴加几滴溴水后，混合溶液出现血红色，由此得出的结论错误的是( )


A．该晶体的水溶液中一定含有SCN－


B．Fe3＋的氧化性比Br2强


C．Fe2＋被Br2氧化成Fe3＋


D．Fe2＋与SCN－不能形成血红色的化合物


[解析] 向水溶液中加入含有Fe2＋的溶液后，溶液无明显变化，随后加入溴水，出现血红色，说明Fe2＋被Br2氧化成Fe3＋，即Br2的氧化性比Fe3＋强，且原溶液中含有SCN－，Fe2＋与SCN－不能形成血红色的化合物。


[答案] B


8．将1.12 g铁粉加入到25 mL 2 ml·L－1的氯化铁溶液中，充分反应后，其结果是( )


A．铁粉剩余，溶液呈浅绿色，Cl－基本不变


B．向溶液中滴入无色KSCN溶液，仍无色


C．溶液中Fe2＋与Fe3＋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


[解析] n(Fe)＝0.02ml，n(FeCl3)＝0.05ml，由Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋知，Fe3＋过量0.01 ml，铁粉全部溶解，反应生成Fe2＋ 0.06 ml；Fe3＋过量，滴入无色KSCN溶液，溶液显红色；氧化生成的Fe2＋和还原生成的Fe2＋的物质的量之比为1∶2。


[答案] C


[能力提升]


9．某溶液中含有Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋和Al3＋四种阳离子，若向其中加入过量的NaOH溶液，微热并搅拌，过滤，在滤渣中再加入过量的盐酸，所得溶液中大量增加的阳离子是( )


A．Mg2＋ B．Fe2＋


C．Fe3＋ D．Al3＋


[解析]





[答案] C


10．某200 mL溶液中含0.1 ml Fe2＋、0.2 ml Fe3＋，加入0.2 ml铁粉，待Fe3＋完全还原后，溶液中Fe2＋的物质的量浓度为(假设反应前后体积不变)( )


A．0.4 ml/L B．2 ml/L


C．0.8 ml/L D．1.0 ml/L


[解析] 根据反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋可知，0.2 ml Fe3＋和0.1 ml铁粉反应可生成0.3mlFe2＋，故Fe2＋的物质的量浓度为：eq \f(0.1 ml＋0.3 ml,0.2 L)＝2 ml/L。


[答案] B


11．下列各组物质中，X是主体物质，Y是少量杂质，Z是为除去杂质所要加入的试剂，其中所加试剂正确的一组是( )


[解析] A项中Cl2能把FeCl2氧化，B项中Fe能把FeCl3还原，D项除去了COeq \\al(2－,3)和SOeq \\al(2－,4)又引入了Cl－，均不合要求。


[答案] C


12．电子工业常用30%的FeCl3溶液腐蚀敷在绝缘板上的铜箔，制造印刷电路板。


(1)检验溶液中Fe3＋存在的试剂是________，证明Fe3＋存在的现象是_____________。


(2)写出FeCl3溶液与金属铜发生反应的化学方程式：


______________。


(3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜，并重新获得FeCl3溶液，准备采用下列步骤：





A．请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式。


①________，②________，③________，


④________，⑤________，⑥________。


B．请写出相关反应的化学方程式。


__________________________________________________，


__________________________________________________，


__________________________________________________，


__________________________________________________。


[解析] 从腐蚀铜的废液中回收铜。





[答案] (1)KSCN溶液 溶液变成红色


(2)2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2


(3)A.①Fe ②FeCl2 ③Fe和Cu ④HCl ⑤FeCl2 ⑥Cl2


B．CuCl2＋Fe===FeCl2＋Cu


Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑


2FeCl3＋Fe===3FeCl2


2FeCl2＋Cl2===2FeCl3


13．某班同学用如下实验探究Fe2＋、Fe3＋的性质。回答下列问题：


(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1 ml·L－1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量铁屑，其目的是________。


(2)甲组同学取2 mL FeCl2溶液，加入几滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液变红，说明Cl2可将Fe2＋氧化。FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为__________________。


(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨，该组同学在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 ml·L－1KI溶液，加入6 mL 0.1 ml·L－1 FeCl3溶液混合。分别取 2 mL 此溶液于3支试管中进行如下实验：


①第一支试管中加入1 mL CCl4充分振荡、静置，CCl4层显紫色；


②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液，生成蓝色沉淀；


③第三支试管中加入1滴KSCN溶液，溶液变红。


实验②检验的离子是________(填离子符号)；实验①和③说明：在I－过量的情况下，溶液中仍含有________(填离子符号)，由此可以证明该氧化还原反应为________________________________。


(5)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2溶液，溶液变成棕黄色，发生反应的离子方程式为_________；一段时间后，溶液中有气泡出现，并放热，随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是______________。


[解析] (1)Fe2＋易被氧化，因此加入少量铁屑的目的是防止Fe2＋被氧化。(2)由题意写出离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(3)煤油的作用是隔绝空气，从而防止空气中的氧气将Fe2＋氧化为Fe3＋对实验造成干扰。(4)实验②中，试管加入K3[Fe(CN)6]，与该溶液作用生成蓝色沉淀，因此实验②中检验的离子是Fe2＋。混合后发生的反应为2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，实验①③说明在I－过量时溶液中仍有Fe3＋，因此该反应为可逆反应。(5)由题意写出离子方程式为：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O，一段时间后，H2O2仍过量，因此产生气泡的原因为Fe3＋催化H2O2分解产生O2。


[答案] (1)防止Fe2＋被氧化


(2)2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－


(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)


(4)Fe2＋ Fe3＋ 可逆反应


(5)H2O2＋2Fe2＋＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O Fe3＋催化H2O2分解产生O2


14．Ⅰ.铁及其化合物之间的相互转化可用下式表示：


Fe2＋eq \(,\s\up15(①),\s\d15(④))Fe3＋eq \(,\s\up15(②),\s\d15(③))FeOeq \\al(2－,4)


回答下列有关问题：


(1)Fe与过量盐酸反应可以制取FeCl2。若用反应所得的酸性溶液，实现上述①、④的转化，要求产物纯净，可选用________(选填字母)。


a．Cl2 b．Fe


c．Cu d．KMnO4


(2)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酸性高锰酸钾溶液褪色，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，取滤液分别加入两支试管中，在试管Ⅰ中滴入酸性高锰酸钾溶液，在试管Ⅱ中滴入KSCN溶液。


①请你填出该同学实验中出现以下现象时应得出的结论：





②能不能将KMnO4和KSCN滴入到同一试管中进行验证，为什么？试进行解释：___________________。


Ⅱ.硫酸亚铁是一种重要的工业原料，同时可以用于制造补血药物，但具有毒性，故严禁在食品中滥用硫酸亚铁。某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的糕点的情况，设计了如图所示实验方案：


eq \x(糕点)eq \(――→,\s\up15(水),\s\d15(过滤))eq \x(淡黄色溶液)eq \(――→,\s\up15(试剂1))eq \x(淡红色溶液)eq \(――→,\s\up15(新制氯水))eq \x(血红色溶液)


(1)该同学在实验中加入了过量新制氯水，放置一段时间后，发现血红色褪去，现对褪色原因进行探究(已知SCN－有还原性)。


【提出假设】


假设1：溶液中的＋3价铁被氧化为更高的价态；


假设2：_______________________________。


【设计方案】


(2)为了对你所提出的假设2进行验证，实验方案是


______________。


[解析] Ⅰ.(1)要使产物纯净，必须物质间发生反应后，没有杂质生成；氯气有氧化性，能氧化二价铁离子生成三价铁离子，同时有氯离子生成，没有杂质生成，故a正确；铁与铁离子反应生成二价铁离子，不引入其他杂质，故b正确；铜与铁离子反应生成铜离子和亚铁离子，引入了铜离子杂质，故c错误；酸性高锰酸钾氧化亚铁离子时，产物会有钾离子、锰离子引入，不符合，故d错误；故选ab。(2)①亚铁离子具有还原性，可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，所以若酸性高锰酸钾溶液褪色，说明样品中含有亚铁离子；铁离子与KSCN可以形成血红色的溶液，所以若出现血红色，说明样品中含有铁离子，即样品变质了。a.试管Ⅰ褪色，说明含有亚铁离子，试管Ⅱ不变血红色，说明不含铁离子，即样品没有变质；b.试管Ⅰ不褪色，说明不含有亚铁离子，试管Ⅱ变血红色，说明含铁离子，即样品完全变质；c.试管Ⅰ褪色，说明含有亚铁离子，试管Ⅱ变血红色，说明含铁离子，即样品部分变质。②酸性高锰酸钾溶液呈紫红色，铁离子与KSCN会形成血红色，两者颜色较近，不容易观察到血红色；同时KSCN具有较强的还原性，也可以被酸性高锰酸钾溶液氧化，使酸性高锰酸钾溶液褪色，影响亚铁离子的检验，所以不能将两者滴入同一个试管中进行验证。


Ⅱ.(1)实验中加入了过量的新制氯水，放置一段时间后，发现红色褪去，说明Fe(SCN)3的浓度逐渐减小。而Fe(SCN)3的生成与Fe3＋、SCN－有关，故可能是溶液中的Fe3＋被Cl2氧化为更高的价态，也可能是由于SCN－具有还原性，Cl2是一种强氧化剂，SCN－被过量的新制氯水氧化，导致红色褪去。(2)假设Fe3＋没有被氧化，而是SCN－被氧化，则只要向褪色后的溶液中加入过量KSCN溶液，溶液出现血红色，说明假设2成立；若溶液不出现血红色，说明假设2不成立。


[答案] Ⅰ.(1)ab


(2)①a.没有变质 b．完全变质 c．部分变质


②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


Ⅱ.(1)SCN－被过量的新制氯水氧化


(2)取少量褪色后的溶液，滴加过量KSCN溶液，若溶液变为血红色，则说明假设2成立；若溶液不变为血红色，则假设2不成立


实验操作
实验现象
加少量铁粉振荡后，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
离子


方程式
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－


Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
实验


结论
Fe3＋遇到较强的还原剂时，会被还原成Fe2＋
Fe2＋在较强氧化剂的作用下会被氧化成Fe3＋
溶液
杂质
除杂方法
FeCl2
FeCl3
加过量铁粉后过滤
FeCl3
FeCl2
通Cl2或加氯水或加H2O2
FeCl2
CuCl2
加过量铁粉后过滤
试剂


选项
甲组
乙组
A
新制氯水、


KSCN溶液
NaOH溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
KOH溶液
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
选项
A
B
C
D
X
FeCl2溶液
FeCl3溶液
Fe
Na2SO4溶液
Y
FeCl3
CuCl2
Al
Na2CO3
Z
Cl2
Fe
NaOH溶液
BaCl2溶液