【鲁科版】高考化学一轮复习第10讲铁及其重要化合物教案
展开第10讲 铁及其重要化合物
[考纲要求] 1.了解铁及其重要化合物的主要性质及其应用。2.能鉴别溶液中的Fe2+、Fe3+。
考点一 铁的单质、氧化物和氢氧化物
1.变价金属——铁
(1)物理性质
铁具有金属的共性,具有能被磁体吸引的特性。
(2)化学性质
按要求书写下列反应的方程式:
①Fe与Cl2、S反应的化学方程式:
2Fe+3Cl22FeCl3;Fe+SFeS。
②Fe与水蒸气的反应:
3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
③与氧化性酸(如HNO3)的反应(写离子方程式)。
酸
化学方程式或现象
稀HNO3
Fe不足
Fe+4H++NO===Fe3++NO↑+2H2O
Fe过量
3Fe+8H++2NO===3Fe2++2NO↑+4H2O
浓HNO3、浓H2SO4
常温下钝化
④与某些盐溶液的反应
与CuSO4溶液反应的离子方程式:Fe+Cu2+===Fe2++Cu。
与FeCl3溶液反应的离子方程式:Fe+2Fe3+===3Fe2+。
(3)生铁的冶炼
①原料:铁矿石、焦炭、空气、石灰石。
②设备:高炉。
③主要反应
a.还原剂的生成:C+O2CO2,CO2+C2CO;
b.铁的还原:Fe2O3+3CO2Fe+3CO2;
c.造渣反应:CaCO3CaO+CO2↑,CaO+SiO2CaSiO3。
2.铁的氧化物
(1)物理性质
化学式
FeO
Fe2O3
Fe3O4
俗称
铁红
磁性氧化铁
色态
黑色粉末
红棕色粉末
黑色晶体
Fe元素的价态
+2
+3
+2,+3
与盐酸反应生成的离子
Fe2+
Fe3+
Fe2+和Fe3+
(2)化学性质
FeO、Fe2O3、Fe3O4分别与盐酸反应的离子方程式为
FeO+2H+===Fe2++H2O,
Fe2O3+6H+===2Fe3++3H2O,
Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O。
3.铁的氢氧化物
化学式
Fe(OH)2
Fe(OH)3
色态
白色固体
红褐色固体
与盐酸反应
Fe(OH)2+2H+=== Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
受热分解
2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O
二者的关系
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,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=== 4Fe(OH)3
(1)Fe与Cl2反应生成FeCl3而不是FeCl2;Fe与S反应生成FeS而不是Fe2S3;Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3;Fe与I2反应生成FeI2而不是FeI3。
(2)Fe3O4的组成可用氧化物的形式表示为FeO·Fe2O3,即有1/3的铁显+2价,2/3的铁显+3价。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)铁位于元素周期表中第四周期第ⅧB族( )
(2)氧化铁能与酸反应,所以可用于制作红色染料( )
(3)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸( )
(4)Fe2O3与NaOH溶液反应可制取Fe(OH)3( )
(5)铁与过量的硫粉共热产物是Fe2S3( )
(6)Fe在足量Cl2中燃烧生成FeCl3,在少量Cl2中燃烧生成FeCl2( )
答案: (1)× (2)× (3)√ (4)× (5)× (6)×
2.将下列物质的颜色和用途或性质用短线连接起来。
①Fe2O3 a.红褐色 A.具有较强的还原性
②Fe(OH)2 b.红棕色 B.易被氧化成灰绿色最终变成红褐色
③Fe(OH)3 c.白色 C.红色油漆、涂料
④Fe2+ d.棕黄色 D.受热分解成红棕色粉末
⑤Fe3+ e.浅绿色 E.具有较强的氧化性
答案: ①—b—C;②—c—B;③—a—D;④—e—A;⑤—d—E
3.通过化合反应能制取FeCl2、FeCl3、Fe(OH)2、Fe(OH)3吗?能制取的用化学方程式表示。
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案: FeCl2、FeCl3和Fe(OH)3均能通过化合反应制取,而Fe(OH)2则不能。
FeCl2:2FeCl3+Fe===3FeCl2
FeCl3:①2Fe+3Cl22FeCl3
②2FeCl2+Cl2===2FeCl3
Fe(OH)3:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
题组一 铁及其化合物的性质
1.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为止,得到红棕色残渣,上述沉淀和残渣分别是( )
A.Fe(OH)3 Fe2O3 B.Fe(OH)2 Fe2O3
C.Fe(OH)2 Fe(OH)3 D.Fe(OH)2 FeO
B
2.写出下列反应的离子方程式。
(1)FeO溶于足量稀硝酸中:
________________________________________________________________________。
(2)Fe2O3溶于足量HI溶液中:
________________________________________________________________________。
(3)Fe(OH)3溶于足量HI溶液中:
________________________________________________________________________。
答案: (1)3FeO+NO+10H+===3Fe3++NO↑+5H2O
(2)Fe2O3+6H++2I-===2Fe2++I2+3H2O
(3)2Fe(OH)3+6H++2I-===2Fe2++I2+6H2O
题组二 探究Fe(OH)2的制备方法
3.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上述FeSO4溶液时还需加入________。
(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)稀硫酸、铁屑 (2)加热煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化
4.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是____ (填序号)。
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4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(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。①、②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的原理为铁作阳极产生Fe2+,与电解水产生的OH-结合生成Fe(OH)2,且液面用汽油保护,能防止空气进入;⑤中液面加苯阻止了空气进入;④由于带入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。
答案: ①②③⑤
防止Fe(OH)2氧化的方法
(1)将配制溶液的蒸馏水煮沸,驱除溶液中的氧气。
(2)将盛有NaOH溶液的胶头滴管尖端插入试管的亚铁盐溶液底部,并慢慢挤出NaOH溶液。
(3)在亚铁盐溶液上面充入保护气,如H2、N2、稀有气体等。
(4)在亚铁盐溶液上面加保护层,如苯、植物油等。
(5)用Fe作阳极,石墨作阴极,电解NaOH溶液,利用新产生的Fe2+与OH-反应制取。
题组三 用守恒思想判断氧化物的组成
5.铁的常见化合价有+2价和+3价。据研究,铁在浓HNO3中发生钝化时,可生成一种化学式为Fe8O11的化合物,它可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物。该化合物可以表示为( )
A.FeO·3Fe2O3 B.2FeO·3Fe2O3
C.FeO·2Fe2O3 D.2FeO·Fe2O3
B [化合物Fe8O11可以看作由FeO和Fe2O3组成的复杂氧化物,设化学式为nFeO·mFe2O3,则
解得n=2,m=3,该化合物可以表示为2FeO·3Fe2O3。]
6.有一块铁的“氧化物”样品,用140 mL 5.0 mol·L-1盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收0.025 mol Cl2,恰好使
其中的Fe2+全部转变为Fe3+,则该样品可能的化学式为( )
A.Fe2O3 B.Fe3O4
C.Fe4O5 D.Fe5O7
D [根据2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,可知铁的“氧化物”样品用盐酸溶解后所得溶液中n(Fe2+)=0.025 mol×2=0.05 mol,根据电荷守恒得2n(Fe2+)+3n(Fe3+)=n(Cl-),则n(Fe3+)=0.2 mol,故n(Fe2+)∶n(Fe3+)=0.05∶0.2=1∶4,故该氧化物可表示为FeO·2Fe2O3,即Fe5O7。]考点二 铁盐和亚铁盐
1.亚铁盐和铁盐的转化
Fe3+Fe2+
完成下列变化的离子方程式,体会Fe2+与Fe3+的转化条件。
(1)将H2S气体通入FeCl3溶液中产生淡黄色沉淀:
________________________________________________________________________。
(2)将FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液中,溶液变蓝:
________________________________________________________________________。
(3)用FeCl3溶液腐蚀废旧线路板上的铜箔:
________________________________________________________________________。
(4)将H2O2滴入酸性FeCl2溶液中:
________________________________________________________________________。
答案: (1)H2S+2Fe3+===S↓+2Fe2++2H+
(2)2I-+2Fe3+===I2+2Fe2+
(3)Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
(4)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
2.Fe2+、Fe3+的检验
(1)用KSCN溶液和氯水
溶液
(2)用NaOH溶液
溶液
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的检验
溶液变红色,说明含有Fe3+。
KMnO4溶液紫红色褪去,说明含Fe3+。
(4)Fe2+的特征检验方法
溶液产生蓝色沉淀,说明溶液中含有Fe2+,3Fe2++2[Fe(CN)6]3-===Fe3[Fe(CN)6]2↓。
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)金属阳离子只有氧化性,不可能有还原性(×)
(2)氢氧化铁与HI溶液反应仅能发生中和反应(×)
(3)中性溶液中可能大量存在Fe3+、Cl-、K+、SO(×)
(4)FeCl3溶液与KSCN溶液反应的离子方程式为Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3↓(×)
2.除去括号中的杂质,并写出反应的离子方程式。
(1)FeCl2(FeCl3)除去方法:____________,离子方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)FeCl3(FeCl2)除去方法:____________,离子方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)Fe2(SO4)3(FeSO4)除去方法:____________,离子方程式:
________________________________________________________________________。
(4)FeCl2(Cu2+)除去方法:____________,离子方程式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案: (1)加入过量铁粉,过滤 2Fe3++Fe===3Fe2+
(2)加入氯水或通入Cl2 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
(3)滴加H2O2 2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
(4)加入过量铁粉,过滤 Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
3.在一定量的稀HNO3中慢慢加入铁粉,得到的Fe2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。
①Fe3+ ②Fe2+ ③Fe、Fe2+ ④Fe2+、Fe3+
(1)AB段铁元素以________形式存在。
(2)BC段铁元素以________形式存在。
(3)CD段铁元素以________形式存在。
答案: (1)① (2)④ (3)③
题组一 Fe2+、Fe3+的检验
1.下列有关物质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,再观察溶液是否变红
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+
B [B项中的Cl-也能使酸性KMnO4溶液褪色。]
2.(2020·山东济宁一中升级考)将0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1Fe2(SO4)3溶液等体积混合充分反应后,取混合液分别完成下列实验,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2的是( )
A.向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变血红色
B.向混合液中滴入AgNO3溶液,有黄色沉淀生成
C.向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成
D.向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色
A [0.2 mol·L-1的KI溶液和0.05 mol·L-1Fe2(SO4)3溶液等体积混合,KI过量,向混合液中滴入KSCN溶液,溶液变红色,说明溶液中仍含有Fe3+,能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2,A项正确;KI过量,溶液中存在I-,B项错误;该反应生成Fe2+,向混合液中滴入K3[Fe(CN)6]溶液,有蓝色沉淀生成,只能说明溶液中含有Fe2+,不能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2,C项错误;该反应生成I2,向混合液中滴入淀粉溶液,溶液变蓝色,说明溶液中含有碘单质,不能说明溶液中存在化学平衡2Fe3++2I-⇌2Fe2++I2,D项错误。]
检验Fe2+和Fe3+时的注意事项
(1)检验Fe2+时不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能将加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN-)。
(2)Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl-能还原酸性KMnO4,有干扰)。
(3)检验Fe2+、Fe3+的其他方法
检验Fe3+也可用苯酚(C6H5OH);检验Fe2+最好用K3[Fe(CN)6]溶液。
题组二 Fe2+与Fe3+之间的转化
3.(2019·湖南岳阳质检)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.碱式硫酸铁水解能产生Fe(OH)3胶体,可用作净水剂
B.该温度下,(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在水中的溶解度比FeSO4的大
C.可用KSCN溶液检验(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O是否被氧化
D.为防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行
B [碱式硫酸铁电离产生Fe3+,Fe3+能发生水解生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附性,故碱式硫酸铁可用作净水剂,A项正确;(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O在水中的溶解度比FeSO4的小,因此在该实验中能得到(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O,B项错误;KSCN溶液遇Fe2+溶液无现象,(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O若被氧化,则Fe2+变为Fe3+,KSCN溶液遇Fe3+溶液变红,C项正确;NH4HCO3不稳定,受热易分解,所以为了防止NH4HCO3分解,生产FeCO3需在较低温度下进行,D项正确。]
4.(2019·福建泉州质检)废铁屑制Fe2O3的一种流程如图:
下列说法不正确的是( )
A.热的纯碱溶液可去除废铁屑表面的油污
B.操作a是萃取
C.冰水既可洗去杂质又可减少固体的溶解
D.Fe2O3可用作红色颜料
B [热的纯碱溶液可洗去废铁屑表面的油污,A项正确;经过操作a得到废液和沉淀,故操作a是过滤,B项错误;冰水既可以洗去杂质,又可以降低温度,减少固体的溶解,C项正确;Fe2O3俗称铁红,可用作红色颜料,D项正确。]
以铁及其化合物为载体的探究实验
铁元素有多种价态,化合物种类多,特别Fe2+、Fe3+的性质多样,是命制综合实验题恰当的载体。考查内容可涉及物质性质的探究、物质的制备、成分测定、离子检验等,通过上述问题的设计,同时可考查仪器的使用、条件的控制、物质的分离提纯、实验安全等化学实验基础知识。
[集训1] 从宏观现象探究微观本质是重要的化学学科素养。以FeCl3溶液为实验对象,探究其与碱性物质之间反应的复杂多样性。实验如下:
(1)①中反应的离子方程式是
________________________________________________________________________。
(2)②中逸出的无色气体是__________。从物质类别的角度分析,Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的共性是__________________(写一条);从化合价角度分析,Na2CO3与Na2SO3在化学性质方面的差异是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________(写—条)。
(3)对于③中的实验现象,同学们有诸多猜测,继续进行实验:
Ⅰ.甲取③中的红棕色溶液少许,滴入盐酸酸化的BaCl2溶液,产生白色沉淀。甲得出结论:FeCl3与Na2SO3发生了氧化还原反应,离子方程式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
Ⅱ.乙认为甲的实验不严谨,重新设计并进行实验,证实了甲的结论是正确的。其实验方案是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)受以上实验的启发,同学们对pH≈8的1 mol/L NaF溶液与FeCl3溶液混合时的现象产生了好奇并进行实验:
实验操作
及现象
④向2 mL 0.2 mol/L FeCl3溶液中滴入2 mL 1 mol/L NaF溶液,溶液变无色
⑤向2 mL 0.2 mol/L FeCl3溶液中滴入2 mL蒸馏水,溶液颜色变浅
Ⅰ.⑤的实验目的是
________________________________________________________________________。
Ⅱ.为探究④中溶液变无色的原因,进行如下实验:
资料显示:FeF3溶液为无色。
用平衡移动原理解释红褐色沉淀产生的原因:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)根据实验,FeCl3溶液与碱性物质之间的反应的多样性与________有关。
解析: (1)根据图中对实验现象的描述,反应①氢氧化镁沉淀转化为氢氧化铁胶体。(2)由于碳酸钠溶液显碱性,氯化铁溶液显酸性,相互促进水解,生成CO2气体和氢氧化铁沉淀。
(3)加入盐酸酸化的BaCl2溶液产生白色沉淀,说明③中溶液中有SO,亚硫酸钠与氯化铁会发生氧化还原反应,即Fe3+将SO氧化为SO,甲中SO也可能是SO被空气氧化,所以用铁氰化钾溶液检验溶液中是否生成Fe2+更合理。
(4)FeCl3溶液中加入NaF,颜色变浅,说明反应生成了FeF3,是可溶性的难电离物质,加入氢氧化钠溶液生成红褐色沉淀,说明OH-更容易与Fe3+结合。
答案: (1)3Mg(OH)2+2Fe3+===2Fe(OH)3(胶体)+3Mg2+
(2)CO2 两者都为强碱弱酸盐,能与强酸反应 Na2CO3中碳原子为最高正价+4,无还原性;Na2SO3中硫原子为+4价,具有较强的还原性
(3)Ⅰ.2Fe3++SO+H2O===2Fe2++SO+2H+
Ⅱ.取③中的红棕色溶液少许,滴加铁氰化钾溶液,出现蓝色沉淀
(4)Ⅰ.排除加水稀释对溶液颜色变化的影响
Ⅱ.无色溶液中存在平衡:Fe3++3F-⇌FeF3,加入NaOH后,Fe3+更易与OH-结合生成难溶的Fe(OH)3
(5)碱性物质的pH、离子的性质
[集训2] 某小组在验证反应“Fe+2Ag+===Fe2++2Ag”的实验中检测到Fe3+,发现和探究过程如下。向硝酸酸化的0.05 mol·L-1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置,烧杯底部有黑色固体,溶液呈黄色。
(1)检验产物。
①取出少量黑色固体,洗涤后
________________________________________________________________________
(填操作和现象),证明黑色固体中含有Ag。
②取上层清液,滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有________。
(2)针对“溶液呈黄色”,甲认为溶液中有Fe3+,乙认为铁粉过量时不可能有Fe3+,乙依据的原理是________(用离子方程式表示)。针对两种观点继续实验:
①取上层清液,滴加KSCN溶液,溶液变红,证实了甲的猜测。同时发现有白色沉淀产生,且溶液颜色深浅、沉淀量多少与取样时间有关,对比实验记录如下:
序号
取样时间/min
现象
Ⅰ
3
产生大量白色沉淀;溶液呈红色
Ⅱ
30
产生白色沉淀;较3 min时量少;溶液红色较3 min时加深
Ⅲ
120
产生白色沉淀;较30 min时量少;溶液红色较30 min时变浅
(资料:Ag+与SCN-生成白色沉淀AgSCN)
②对Fe3+产生的原因做出如下假设:
假设a:可能是铁粉表面有氧化层,能产生Fe3+;
假设b:空气中存在O2,由于
________________________________________________________________________
(用离子方程式表示),可产生Fe3+;
假设c:酸性溶液中NO具有氧化性,可产生Fe3+;
假设d:根据____________现象,判断溶液中存在Ag+,可产生Fe3+。
解析: (1)①加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化,固体未完全溶解。
②K3[Fe(CN)6]是检验Fe2+的试剂,所以产生蓝色沉淀说明含有Fe2+。
(2)过量铁粉与Fe3+反应生成Fe2+,Fe+2Fe3+===3Fe2+。②O2氧化Fe2+反应为4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O。
白色沉淀是AgSCN,所以实验可以说明含有Ag+,Ag+可能氧化Fe2+生成Fe3+。
答案: (1)①加入足量稀盐酸(或稀硫酸)酸化,固体未完全溶解
②Fe2+
(2)Fe+2Fe3+===3Fe2+
②4Fe2++O2+4H+===4Fe3++2H2O 加入KSCN溶液后生成白色沉淀
1.下列叙述正确的是( )
A.“雨过天晴云破处”所描述的瓷器青色,来自氧化铁(2019·全国卷Ⅰ,7A)
B.向盛有FeCl3溶液的试管中加过量铁粉,充分振荡后加1滴KSCN溶液,溶液黄色逐渐消失,加KSCN后溶液颜色不变(2019·全国卷Ⅱ,10D)
C.将废铁屑加入FeCl2溶液中,可用于除去工业废气中的Cl2(2019·天津,3A)
D.氧化亚铁溶于稀硝酸:FeO+2H+===Fe2++H2O(2019·天津,2D)
BC
2.下列叙述正确的是( )
A.向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液显红色(2018·江苏卷,6A)
B.Fe2O3(s)Fe(s)FeCl3(aq)(2018·江苏卷,9D)
C.向2 mL 0.1 mol·L-1的FeCl3溶液中加足量铁粉,振荡,加1滴KSCN溶液,黄色逐渐消失,加KSCN溶液颜色不变,说明还原性:Fe>Fe2+(2017·全国卷Ⅱ,13A)
D.将稀硝酸加入过量铁粉中,充分反应后滴加KSCN溶液,有气体生成,溶液呈红色,稀硝酸将Fe氧化为Fe3+(2015·全国卷Ⅰ,10A)
C
3.有关铁及其化合物的说法正确的是( )
A.将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中,制备Fe(OH)3胶体 (2016·全国卷Ⅱ,13A)
B.FeCl3腐蚀Cu刻制印刷电路板,说明铁比铜金属性强 (2016·全国卷Ⅲ,7B)
C.配制氯化铁溶液时,将氯化铁溶解在较浓的盐酸中再加水稀释 (2016·全国卷Ⅰ,10C)
D.Fe与Cl2反应生成FeCl3,推测Fe与I2反应生成FeI3(2016·上海,21C)
C
4.(2016·全国卷Ⅱ,28)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 mol·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 mol·L-1 KI溶液,加入6 mL 0.1 mol·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
________________________________________________________________________;
生成沉淀的原因是
________________________________________________________________________
(用平衡移动原理解释)。
解析: (1)Fe2+具有很强的还原性,易被空气中的O2氧化为Fe3+,在FeCl2溶液中加入少量铁屑,可防止Fe2+被氧化。
(2)Fe2+被氧化为Fe3+,Cl2被还原为Cl-,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
(3)O2难溶于煤油,加入煤油能隔绝空气,排除O2对实验的影响。
(4)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I-+2Fe3+===I2+2Fe2+。K3[Fe(CN)6]是检验Fe2+的试剂。实验③溶液变红,说明溶液中仍存在Fe3+,由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。
(5)酸化的FeCl2溶液与H2O2反应,Fe2+被氧化为Fe3+,H2O2被还原为H2O,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O。Fe3+对H2O2的分解起催化作用,当反应一段时间后,会发生反应:2H2O22H2O+O2↑,故溶液中产生气泡。由于H2O2分解反应放热,促使Fe3++3H2O⇌Fe(OH)3+3H+平衡右移,最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。
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)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O Fe3+催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动
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