高2021届高2018级高中化学第一轮复习配套学案第三章第11讲

高2021届高2018级高中化学第一轮复习配套学案第三章第11讲

第 11 讲 铁及其重要化合物 考纲要求 1.掌握铁及其重要化合物的主要性质及其应用。 2.了解铁及其化合物的制备方 法。 1.铁 铁位于元素周期表中第四周期Ⅷ族 ,是一种应用最广泛的过渡金属元素； 铁元素是一种典型的 变价金属元素。 (1)结构 (2)铁的物理性质 银白色固体 ,熔点较高 ,具有良好的导热、导电、延展性 ,能被磁铁吸引。 (3)铁的化学性质 铁元素性质活泼 ,有较强的还原性 ,主要化合价为＋ 2 价和＋ 3 价。 按要求书写下列反应的方程式： ①Fe 与 Cl 2、 S 反应的化学方程式： 2Fe＋3Cl 2===== 点燃 2FeCl3； Fe＋S===== △ FeS。 ②Fe 与水蒸气的反应： 3Fe＋4H 2O(g)===== 高温 Fe3O4＋ 4H2。 ③与氧化性酸 (如 HNO 3)的反应 (写离子方程式 )。 Fe 与过量稀 HNO 3 的反应： Fe＋NO － 3 ＋4H ＋ ===Fe3＋ ＋NO↑＋ 2H 2O。 Fe 与少量稀 HNO 3 的反应： 3Fe＋2NO － 3 ＋8H＋ ===3Fe2 ＋＋ 2NO↑＋ 4H2O。 ④Fe 与 FeCl3 溶液的反应 (写离子方程式 )： Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 。 特别提醒 铁遇冷的浓硝酸、浓硫酸时 ,表面会生成一层致密的氧化膜 ,化学上称之为钝化 ,属 于化学变化。 2.铁的氧化物 化学式 FeO Fe2O3 Fe3O4 俗名 铁红 磁性氧化铁 颜色状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体 (有磁性 ) 溶解性 难溶于水 难溶于水 难溶于水 铁的化合价 ＋ 2 ＋3 ＋2,＋3 稳定性 不稳定 稳定 稳定 与 H＋反应的 离子方程式 FeO＋ 2H＋ ===Fe2＋ ＋ H2O Fe2O3＋6H ＋ ===2Fe3＋ ＋3H 2O Fe3O4＋8H ＋ ===Fe2＋ ＋2Fe3＋ ＋4H 2O 3.铁的氢氧化物 (1)Fe(OH) 2 是白色絮状物 ,易被空气中的氧气氧化生成 Fe(OH) 3,颜色由白色变为灰绿色 ,最后 变为红褐色 ,化学方程式为 4Fe(OH) 2＋O2＋2H 2O===4Fe(OH) 3。 (2)Fe(OH) 3 是红褐色、难溶于水的固体 ,在空气中久置会部分失水生成铁锈 (Fe2O3·xH 2O),受热 易分解 ,化学方程式为 2Fe(OH) 3===== △ Fe2O3＋3H 2O；制取 Fe(OH) 3 用可溶性铁盐与碱反应 ,离 子方程式： Fe3＋＋3OH －===Fe(OH) 3↓。 问题思考 铁有＋ 2、＋ 3 价两种价态 ,单质铁与 ________(填下列编号 ,下同 )反应时只生成＋ 3 价铁；与 ______________反应时只生成＋ 2 价铁；与 ________反应时既生成＋ 2 价铁也生成＋ 3 价铁。 所选试剂：① Cl 2 ②O2 ③H2O(g) ④S ⑤盐酸 ⑥稀硝酸 (足量 ) ⑦稀硫酸 ⑧CuSO4 溶液 ⑨ FeCl3溶液 答案 ①⑥ ④⑤⑦⑧⑨ ②③ (1)铁位于元素周期表中第四周期Ⅷ B 族 ( ) (2)铁的化学性质比较活泼 ,所以铁在自然界中全部以化合态存在 ( ) (3)Fe 在足量 Cl 2 中燃烧生成 FeCl3,在少量 Cl 2中燃烧生成 FeCl2( ) (4)Fe 分别与氯气、盐酸反应得到相同的氯化物 ( ) (5)Fe3O4 中 Fe 的化合价有＋ 2 价和＋ 3 价 ,因而 Fe3O4 是 FeO 与 Fe2O3的混合物 ( ) (6)因为纯铁块是黑色的 ,故金属铁称为黑色金属 ( ) 答案 (1) × (2)× (3)× (4)× (5)× (6)× 题组一 铁及其氧化物 1.铁是日常生活中使用最广泛的金属 ,下列关于铁的一些说法正确的是 ( ) A.常温下浓硫酸与铁不反应 ,故常温下可用铁制容器贮藏、贮运浓硫酸 B.铁是较活泼的金属 ,它与卤素单质 (X 2)反应的生成物均为 FeX3 C.Fe(OH) 2 易被氧化成 Fe(OH) 3,说明稳定性： Fe(OH) 2Fe3O4 D.FeO、Fe2O3 和 Fe3O4 均可与盐酸反应 ,且反应类型均为复分解反应 答案 D 【解析】 FeO 和 Fe3O4 均为黑色固体 ,Fe2O3 为红棕色固体 ,故 A 错误； Fe3O4 是一种纯净物 , 化合价是一种复合化合价 ,故 B 错误；在 1 400 ℃ 以上的温度下加热 Fe2O3 时 ,Fe2O3 会部分失 去氧 ,生成 Fe3O4,说明四氧化三铁稳定 ,故 C 错误； FeO、Fe2O3 和 Fe3O4 均可与盐酸反应生成 盐和水 ,反应过程中无元素化合价变化 ,反应类型均为复分解反应 ,故 D 正确。 3.如图两圆相交部分 A、B、C、D 分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式 书写不正确的是 ( ) A.Fe＋4H ＋ ＋ NO － 3 ===Fe3＋ ＋NO ↑＋ 2H2O B.Fe3O4＋8H＋===Fe2＋ ＋2Fe3＋ ＋4H2O C.Fe(OH) 3＋3H ＋ ===Fe3＋＋3H 2O D.3Fe(OH) 2＋10H ＋＋NO － 3 ===3Fe3＋＋NO ↑＋ 8H 2O 答案 B 【解析】 Fe3O4 与 HNO 3反应生成 Fe3＋ ,正确的离子方程式为 3Fe3O4＋28H ＋＋NO － 3 ===9Fe3＋ ＋NO↑＋14H2O。 题组二 铁的氧化物组成的确定 4.准确称取某种铁的氧化物 2.88 g,用足量的 CO 进行还原 ,将生成的 CO2 全部用足量的澄清石 灰水吸收 ,得到沉淀 4.00 g,则这种铁的氧化物为 ( ) A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.以上都不是 答案 C 【解析】 4.00 g CaCO3 沉淀的物质的量为 0.04 mol,则 CO、CO2的物质的量也为 0.04 mol, 增加的氧元素为 0.04 mol, 质量为 0.04 mol×16 g·mol －1＝0.64 g,铁的氧化物中氧元素质量为 0.64 g,铁元素质量为 2.88 g－ 0.64 g＝ 2.24 g,铁的氧化物中铁元素与氧元素的物质的量之比为 2.24 g 56 g ·mol －1∶0.04 mol＝ 1∶1,则这种铁的氧化物的化学式为 FeO。 5.(2019 ·舟山质检 )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 Cl 2,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 答案 D 【解析】 根据 2Fe2＋ ＋Cl 2===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。 确定铁的氧化物组成的基本方法 设铁的氧化物中铁元素与氧元素的质量比为 m∶n, 则氧化物中 n(Fe)∶n(O) ＝ m 56∶ n 16＝a∶b, 若 a∶b＝1∶ 1,则铁的氧化物为 FeO； 若 a∶b＝2∶ 3,则铁的氧化物为 Fe2O3； 若 a∶b＝3∶4,则铁的氧化物是 Fe3O4 或 FeO 与 Fe2O3 按物质的量之比为 1∶1 的混合物或 FeO、Fe2O3、Fe3O4 的混合物 (其中 FeO、 Fe2O3 物质的量之比为 1∶1,Fe3O4 为任意值 )。 题组三 多种氢氧化亚铁的制备方法 6.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 )。 答案 ①②③⑤ 【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。 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 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中加苯阻止了空气进入； ④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。 7.如下图所示 ,此装置可用来制取和观察 Fe(OH) 2 在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使 用铁屑和 6 mol ·L －1 的硫酸 ,其他试剂任选。填写下列空白： (1)B 中盛有一定量的 NaOH 溶液 ,A 中应预先加入的药品是 ________。A 中反应的离子方程式 是 ________________________________________________________________________ 。 (2)实验开始时先将止水夹 a________(填“打开”或“关闭” )。 (3)简述生成 Fe(OH) 2 的操作过程 __________________________________________________ 。 (4)实验完毕 ,打开 b 处止水夹 ,放入一部分空气 ,此时 B 瓶中发生的反应为 ____________ _______________________________________________________________________________ 。 答案 (1) 铁屑 Fe＋ 2H ＋ ===Fe2＋＋ H2↑ (2)打开 (3)待 A 装置反应一段时间后关闭止水夹 a,产生的 H 2将 FeSO4 溶液压入 B 中进行反应 (4)4Fe(OH) 2＋O2＋2H 2O===4Fe(OH) 3 【解析】 Fe＋2H ＋ ===Fe2＋＋H 2↑ ,产生的 H2 将 Fe2＋ 压入 B 中 ,Fe2＋ ＋2OH－ ===Fe(OH) 2↓； 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 4Fe(OH) 2 ＋ O2 ＋ 2H2O===4Fe(OH) 3。 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盛有亚铁盐溶液的试管底部 ,并慢慢挤出 NaOH 溶 液。 (3)在亚铁盐溶液上面充入保护气 ,如 H2、N 2、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。 1.亚铁盐 (1)Fe2＋的氧化性和还原性 含有 Fe2＋的溶液呈浅绿色 ,Fe2＋处于铁的中间价态 ,既有氧化性 ,又有还原性 ,其中以还原性为主 , 如：遇 Br 2、Cl 2、H2O2、 NO－ 3 (H＋ )等均表现为还原性。 Fe2＋的酸性溶液与 H2O2 反应的离子方程式： 2Fe2＋＋H 2O2＋2H ＋===2Fe3 ＋＋2H 2O。 (2)可水解 Fe(OH) 2 是弱碱 ,含 Fe2＋ 的盐 (如硫酸亚铁 )溶液呈酸性。配制硫酸亚铁溶液时常加少量硫酸抑 制 Fe2＋ 的水解 ,加少量铁屑防止 Fe2＋ 被氧化。 2.铁盐的性质及应用 (1)氧化性：含有 Fe3＋的溶液呈棕黄色 ,Fe3＋ 处于铁的高价态 ,遇 Fe、Cu、HI、H2S 等均表现为 氧化性。 ①Fe3＋与 S2 －、 I－、 HS－、SO2－ 3 等具有较强还原性的离子不能大量共存。 ②Fe3＋可腐蚀印刷电路板上的铜箔 ,反应的离子方程式为 2Fe3＋ ＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋ 。 (2)易水解： Fe(OH) 3 是很弱的碱 ,且溶度积很小 ,因而 Fe3＋极易水解 ,只能存在于酸性较强的溶 液中。 利用 Fe3＋ 易水解的性质 ,实验室可用 FeCl3 滴入沸水中制取氢氧化铁胶体 ,反应的化学方程式： FeCl3＋3H2O===== △ Fe(OH) 3(胶体 )＋3HCl 。 3.Fe2＋、Fe3 ＋的检验方法 (1)用 KSCN 溶液和氯水 (2)用 NaOH 溶液 (3)含 Fe2＋ 、Fe3＋ 的混合溶液中 Fe3 ＋ 、Fe2＋ 的检验 混合溶液 ――――――→ 滴加 KSCN溶液 溶液变红色 ,说明含有 Fe3＋ 。 混合溶液 ―――――→ 滴加酸性 KMnO 4 溶液 KMnO 4 溶液紫红色褪去 ,说明含有 Fe2＋。 (4)Fe2＋的特征检验方法 溶液― ―――――→ K3[Fe CN 6] 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↓。 问题思考 混合溶液中 Fe3＋、Fe2＋除去的常用方法 已知： 化合物 Fe(OH) 3 Fe(OH) 2 Mg(OH) 2 Cu(OH) 2 K sp近似值 10－39 10－17 10－11 10－ 20 (1)除去 Mg 2＋中混有的 Fe3＋的方法 向混合溶液中加入 ________、_________、_________中之一 ,与 Fe3＋ 水解产生的 H＋反应 ,促进 Fe3＋的水解 ,将 Fe3＋转化为 Fe(OH) 3沉淀除去。 (2)除去 Mg 2＋中混有的 Fe2＋的方法 先加入氧化剂 (如____)将溶液中的 Fe2＋氧化成 Fe3＋ ,然后再按 (1)的方法除去溶液中的 Fe3＋。 (3)请设计实验方案：除去 CuCl 2 溶液中混有的少量 FeCl2。 答案 (1)MgO MgCO 3 Mg(OH) 2 (2)H 2O2 (3)先通入适量 Cl 2(或加入 H 2O2),然后再向混合溶液中加入足量 CuO[或 CuCO3、 Cu(OH) 2、 Cu2(OH) 2CO3 中之一 ],充分反应后过滤。 (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 ＋ 、SO2－ 4 ( ) (4)FeCl 3 溶液与 KSCN 溶液反应的离子方程式为 Fe3＋＋3SCN －===Fe(SCN) 3↓( ) (5)用酸性 KMnO 4 溶液检验 FeCl3 溶液中是否含有 FeCl2( ) (6)能通过化合反应制取 FeCl2( ) 答案 (1) × (2)× (3)× (4)× (5)× (6)√ 题组一 Fe2＋ 、Fe3＋ 的性质及应用 1.《新修本草》中关于“青矾”的描述：“本来绿色 ,新出窟未见风者 ,正如琉璃 ,烧之赤色”。 《物理小识》中说：“青矾厂气熏人 ,衣服当之易烂 ,栽木不茂” ,下列相关叙述不正确的是 ( ) A.赤色固体可能是 Fe2O3 B.青矾宜密闭保存 ,防止氧化变质 C.青矾燃烧过程中发生了电子转移 D.“青矾厂气”可能是 CO 和 CO2 答案 D 【解析】 根据《新修本草》关于青矾的描述可知为 FeSO4·7H 2O,其分解产生的气体二氧化 硫有刺激性气味 ,三氧化硫有腐蚀性 ,不可能产生 CO 和 CO2。 2.在 FeCl3、CuCl 2 混合溶液中 ,加入一定量的铁屑 ,反应完全后将固体滤出 ,下列说法中正确的 是 ( ) A.若滤出的固体中只有铜 ,则溶液中一定含有的阳离子是 Fe2＋ ,一定不含 Cu2＋ B.若滤出的固体中只有铜 ,则溶液中一定含有的阳离子是 Fe2 ＋,可能含 Cu 2＋和 Fe3＋ C.若滤出的固体中只有铜 ,则溶液中一定含有的阳离子是 Fe3 ＋和 Fe2＋ ,一定不含 Cu2 ＋ D.若滤出的固体中含有铁和铜 ,则溶液中一定含有的阳离子是 Fe2＋ ,一定不含 Cu2＋和 Fe3＋ 答案 D 【解析】 氧化性 Fe3＋＞ Cu2＋＞Fe2 ＋ ,加入铁粉后有固体剩余 ,Fe3＋一定不存在； 若剩余固体全 部都是 Cu,溶液中还可能有 Cu2＋ ,也可能恰好被完全置换； 若剩余固体是 Cu 和 Fe,则溶液中不 可能有 Cu2＋和 Fe3＋。 3.下列有关 Fe3＋、Fe2＋的性质及应用的说法正确的是 ____________(填序号 )。 ①Fe2(SO4)3 易溶于水 ,所以可用作净水剂 ②向 Fe2(SO4)3 溶液中加入过量铁粉 ,可制得硫酸亚铁溶液 ③室温下 ,向 FeCl3 溶液中滴加少量 KI 溶液 ,再滴加几滴淀粉溶液 ,溶液变蓝色 ,则说明 Fe3＋的氧 化性比 I2 的强 ④Fe2＋与 H2O2 在酸性溶液中的反应： 2Fe2 ＋＋H2O2＋2H ＋ ===2Fe3＋ ＋2H2O ⑤硫酸亚铁片和维生素 C 同时服用 ,能增强治疗缺铁性贫血的效果 答案 ②③④⑤ 【解析】 Fe3＋水解生成 Fe(OH) 3 胶体 ,可用于净水 ,与 Fe2(SO4)3 是否易溶于水无对应关系 ,① 错误；由于 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋ ,②正确； Fe3＋将 I－氧化成 I2,依据氧化剂的氧化性大于氧化产 物的氧化性 ,可知 ,Fe3＋的氧化性强于 I2,③正确； H2O2 具有强氧化性 ,能将 Fe2＋氧化为 Fe3＋,④ 正确；维生素 C 具有还原性 ,能防止硫酸亚铁片中的 Fe2＋被氧化 ,⑤正确。 题组二 Fe2＋、Fe3＋的检验 4.(2020 ·济南质检 )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＋＋I 2 的是 ( ) A.向混合液中滴入 KSCN 溶液 ,溶液变红色 B.向混合液中滴入 AgNO 3 溶液 ,有黄色沉淀生成 C.向混合液中滴入 K 3[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 答案 A 【解析】 0.2 mol ·L －1 的 KI 溶液和 0.05 mol ·L － 1 Fe2(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 K 3[Fe(CN) 6]溶液 ,有蓝色沉淀生成 ,只能说明溶液中含有 Fe2＋ ,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 ,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 KMnO 4 溶液检验 Fe2＋(Cl －能还原酸性 KMnO 4,有 干扰 )。 (3)检验 Fe2＋、Fe3 ＋的其他方法 检验 Fe3＋ 也可用苯酚 (C6H 5OH) ；检验 Fe2＋最好用 K 3[Fe(CN) 6]溶液。 从物质类别和物质所含核心元素的化合价两个角度总结、预测物质的性质是学习化学的重要 方法之一。 1.横向变化体现了同价态不同类别 (氧化物、碱、盐 )之间的转化；①碱性氧化物 (Fe2O3、FeO) 都能溶于酸 (H ＋ )转化为盐；② Fe2＋ 、Fe3＋ 与碱 (OH － )反应生成对应的碱；③难溶性的碱易分解 生成对应的氧化物 ,但难溶性的碱性氧化物一般不与水反应生成对应的碱。 2.纵向变化体现不同价态同类别物质之间的转化 ,主要体现物质的氧化性或还原性。 3.斜向变化体现不同价态、不同类别之间物质的转化 ,主要体现物质的氧化物和还原性。 问题思考 1.完成下列变化的离子方程式 ,体会 Fe2＋与 Fe3＋转化条件。 (1)将 H 2S 气体通入 FeCl3 溶液中产生淡黄色沉淀： H 2S＋2Fe3＋===S↓＋ 2Fe2 ＋＋2H ＋。 (2)将 FeCl3 溶液滴入 KI- 淀粉溶液 ,溶液变蓝： 2I －＋2Fe3＋ ===I 2＋2Fe2 ＋。 (3)FeCl 3 可溶解铁片： 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 (4)FeSO4 可使酸性 KMnO 4 溶液褪色： 5Fe2＋＋MnO － 4 ＋8H＋ ===5Fe3＋＋ Mn 2＋＋4H 2O。 (5)将 FeCl2 溶液滴入 HNO 3 溶液中 ,有无色气体放出： 3Fe2＋ ＋NO － 3 ＋4H ＋ ===3Fe3＋＋NO ↑＋ 2H2O。 2.甲、 乙两种单质与 A 、B、C、D、E、F 六种化合物之间可以按下面框图所示进行反应 ,已知： C 为红褐色沉淀 ,E 为白色沉淀 ,F 焰色反应为黄色。 (1)写出甲、乙、 B、E 化学式： 甲： ________；乙： ________；B：________；E： ________。 (2)写出①②③④反应的化学方程式： ①________________________________________________________________________ 。 ②________________________________________________________________________ 。 ③________________________________________________________________________ 。 ④________________________________________________________________________ 。 答案 (1)Fe Cl 2 FeCl3 Fe(OH) 2 (2)Fe＋2HCl===FeCl 2＋H2↑ FeCl2＋2NaOH===Fe(OH) 2↓＋ 2NaCl 4Fe(OH) 2＋O2＋2H 2O===4Fe(OH) 3 2FeCl2＋Cl 2===2FeCl3 (1)Fe3＋处于铁元素的高价态 ,因而铁盐遇到 Fe、 Cu、HI 、H2S、H 2SO3 等具有较强还原性的物 质时 ,能被还原为亚铁盐。 (2)Fe2＋ 处于铁的中间价态 ,但常表现为还原性 ,当亚铁盐遇到强氧化剂 ,如 Cl 2、 Br2、HNO 3、 MnO － 4 (H ＋ )、H 2O2 等均能被氧化为铁盐。 题组一 铁及其化合物的转化关系 1.某同学欲探究铁及其化合物的性质 ,下列实验方案可行的是 ( ) A.将铁粉加入热的浓硫酸中：探究铁的活泼性 B.将热的 NaOH 溶液滴入 FeCl3 溶液中：制备 Fe(OH) 3 胶体 C.在蒸发皿中加热蒸干 FeSO4 溶液：制备 FeSO4·6H 2O 晶体 D.将铜粉加入 FeCl3 溶液中：验证 Fe3＋的氧化性强于 Cu2＋ 答案 D 2.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.FeSO 4 与 NH 4HCO 3 反应制备 FeCO3,适宜在高温条件下进行 B.碱式硫酸铁水解能产生 Fe(OH) 3 胶体 ,可用作净水剂 C.可用 KSCN 溶液检验 (NH 4)2Fe(SO4)2 是否被氧化 D.常温下 ,FeSO4 比(NH 4)2Fe(SO4)2 易溶于水 答案 A 题组二 铁及其化合物转化关系的定量判断 3.(2019 ·河北衡水中学周测 )球墨铸铁中含有一种铁碳化合物 X。实验小组为测定化合物 X 的 组成设计实验如下： 下列说法不正确的是 ( ) A.固体 2 是氧化铁 B.X 的化学式可以表示为 Fe3C2 C.溶液甲加热、蒸发、灼烧也可得到 24.0 g 固体 D.X 与足量的热浓硝酸反应有 NO 2和 CO2 生成 答案 B 【解析】 X 在空气中煅烧转化为 CO2 气体与铁的氧化物 ,再经盐酸、氯气处理后得到 FeCl3 溶液 (溶液乙 ),加热、蒸发时 ,FeCl3 水解得到 Fe(OH) 3,灼烧 Fe(OH) 3 得到固体 Fe2O3(固体 2),A 正确； n(Fe2O3)＝ 24.0 g 160 g ·mol －1＝ 0.15 mol, n(Fe)＝ 0.3 mol,m(Fe)＝16.8 g,m(C)＝18.0 g－16.8 g＝ 1.2 g,n(C)＝0.1 mol, n(Fe)∶n(C)＝ 3∶1,X 的化学式可以表示为 Fe3C,B 错误；溶液甲加热、蒸 发、 灼烧过程中 ,Fe2＋会被空气中的氧气氧化为 Fe3＋ ,最后得到的固体也是 Fe2O3,C 正确； 浓硝 酸和铁碳化合物反应 ,碳元素被氧化成 CO2,氮元素被还原为 NO2,D 正确。 4.(2019 ·重庆一中月考 )向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液 200 mL 中逐渐加入铁粉 ,产生气体的量 随铁粉质量的变化如图所示 (已知硝酸只被还原为 NO 气体 )。下列分析错误的是 ( ) A.OA 段产生的是 NO, AB 段的反应为 Fe＋2Fe3＋ ===3Fe2＋ ,BC 段产生 H2 B.A 点溶液中的溶质为 Fe(NO 3)3 和 H2SO4 C.原混合酸中 NO － 3 物质的量为 0.2 mol D.原混合酸中 H 2SO4 的物质的量浓度为 2 mol ·L －1 答案 B 【解析】 分析图像中各阶段所发生的反应： OA 段： Fe＋NO － 3 ＋4H＋ ===Fe3＋ ＋NO ↑＋2H2O； AB 段： Fe＋2Fe3＋ ===3Fe2＋ ； BC 段： Fe＋2H ＋===Fe2 ＋＋H2↑。 由此可知 A 正确；由 OA 段所发生的反应可知硝酸完全转化为 NO, 溶液中不存在 NO － 3 ,故 A 点溶质应该是 Fe2(SO4)3 和 H2SO4,B 错误； 由 OA 段氧化还原反应中得失电子守恒可知 ,n(NO － 3 ) ＝n(Fe)＝ 11.2 g 56 g ·mol －1＝0.2 mol,C 正确；三个阶段共消耗铁为 22.4 g,即 22.4 g 56 g ·mol －1＝0.4 mol,C 点溶质为 FeSO4,由溶液中的电荷守恒可知 n(SO2－ 4 )＝n(Fe2＋)＝0.4 mol,由反应前后 SO2－ 4 物质 的量不变可知原混合酸中硫酸的物质的量浓度为 2 mol ·L －1,D 正确。 铁与硫酸、硝酸的混酸反应顺序总结 足量铁与稀硫酸、 稀硝酸的混合溶液反应 ,则可利用离子反应分析 ,依次发生反应： Fe＋NO － 3 ＋ 4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H 2O、2Fe3＋ ＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋ ＋H 2↑(若 H＋ 量不足 ,该反应 不再发生 )。 1.(高考选项组合 )下列叙述正确的是 ( ) A.Fe 在稀硝酸中发生钝化 (2019 ·江苏 ,6A) B.将废铁屑加入 FeCl2 溶液中 ,可除去工业废气中的 Cl 2(2019 ·天津 ,3A) C.向 FeCl2 溶液中滴加 NH 4SCN 溶液 ,溶液显红色 (2018 ·江苏 ,6A) D.给定条件下 ,能实现转化： Fe――→ Cl 2 点燃 FeCl2――――→ NaOH aq Fe(OH) 2(2017 ·江苏 ,7A) 答案 B 【解析】 A 项 ,常温下 ,Fe 遇浓硝酸发生钝化 ,稀硝酸中溶解 ,错误； B 项 ,氯气将 Fe2＋氧化为 Fe3＋ ,铁屑再将 Fe3＋还原为 Fe2＋ ,从而除去废气中的 Cl 2,正确；C 项 ,Fe2＋与 SCN －不会显色 ,错误； D 项 ,铁与氯气反应只能生成氯化铁 ,错误。 2.(2016 ·高考选项组合 )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.FeCl 3 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 Cl 2 反应生成 FeCl3,推测 Fe 与 I2 反应生成 FeI3(2016 ·上海 ,21C) 答案 C 【解析】 A 项 ,制备 Fe(OH) 3 胶体 ,应将饱和氯化铁溶液滴入沸水中 ,错误； B 项 ,铁离子与铜 反应生成铜离子和亚铁离子说明铜的还原性比亚铁离子的还原性强 ,无法证明金属性的强弱 , 错误； C 项 ,在溶液中铁离子极易发生水解反应 ,产生难溶性的氢氧化铁 ,为了抑制铁离子的水 解,应该先将氯化铁溶解在较浓的盐酸中 ,然后再加水稀释到相应的浓度 ,正确； D 项 ,因 I2 的氧 化性较弱 ,故与铁反应生成 FeI2,错误。 3.(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 FeCl 2 溶液 ,加入几滴氯水 ,再加入 1 滴 KSCN 溶液 ,溶液变红 ,说明 Cl 2 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 FeCl 2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 －1KI 溶液 ,加入 6 mL 0.1 mol ·L －1 FeCl 3 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 CCl 4 充分振荡、静置 ,CCl 4层显紫色； ②第二支试管中加入 1 滴 K 3[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 )。 答案 (1) 防止 Fe2＋被氧化 (2)2Fe2＋＋Cl 2===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)H 2O2＋2Fe2＋＋2H ＋===2Fe3 ＋＋2H 2O Fe3＋催化 H2O2分解产生 O2 H2O2分解放热 ,促进 Fe3 ＋ 的水解平衡正向移动 【解析】 (1)亚铁离子具有还原性 ,能被空气中的氧气氧化 ,所以在配制的 FeCl2 溶液中加入少 量铁屑的目的是防止 Fe2＋ 被空气氧化。 (2)Cl 2 可将 Fe2＋氧化成 Fe3 ＋。(3)煤油的作用是隔绝空 气,防止空气中的氧气将 Fe2＋氧化 ,产生干扰。 (4)Fe2＋与 K 3[Fe(CN) 6]反应生成蓝色沉淀 Fe3[Fe(CN) 6]2。碘在 CCl 4 中呈紫色 ,Fe3＋遇 KSCN 溶液显红色 ,实验 ①和 ③说明 ,在 I －过量的情 况下 ,溶液中仍含有 Fe3＋ ,由此可以证明该氧化还原反应为可逆反应。 (5)溶液变成棕黄色说明 Fe2＋被氧化为 Fe3＋ ,即可写出离子方程式。一段时间后 ,产生气泡的原因是反应产生的 Fe3＋是 H2O2 分解的催化剂 ,促进 H2O2 分解生成 O2,同时 H2O2分解是放热反应 ,并促进了 Fe3＋水解平衡 Fe3＋ ＋3H 2O Fe(OH) 3＋3H ＋ 向正反应方向移动 ,产生较多 Fe(OH) 3,聚集形成沉淀。 基础知识训练 1.北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载：“方家以磁石磨针锋 ,则能指南。”磁石 的主要成分是 ( ) A.Fe3O4 B.Fe2O3 C.FeO D.CuFeS2 答案 A 2.铁是一种应用广泛的金属 ,下列有关铁的说法正确的是 ( ) A.铁与盐酸反应生成氯化铁和氢气 B.常温下 ,铁在浓硫酸中钝化 C.铁在氧气中燃烧 ,生成物为 Fe2O3 D.纯铁 (块状 )是黑色金属 答案 B 【解析】 A 项 ,铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气 ,错误； C 项 ,铁在氧气中燃烧的生成物为 Fe3O4,错误； D 项 ,纯铁 (块状 )是银白色金属 ,错误。 3.(2019 ·西湖区校级模拟 )下列有关 Fe、 Cu 及其化合物的说法中 ,不正确的是 ( ) A.Fe、Cu 元素在自然界中主要以化合态形式存在 B.CO 在高温下能将 Fe2O3 还原为 Fe C.Fe 与盐酸、 Fe 与 Cl2 发生反应均生成 FeCl3 D.可通过加入过量铁粉 ,再过滤的方法从而除去 FeCl2 溶液中的少量 CuCl 2 杂质 答案 C 【解析】 铁、铜均易和空气中氧气等物质发生反应 ,生成化合物 ,自然界中主要是化合态 ,故 A 正确； CO 还原氧化铁为铁 ,是工业冶炼铁的原理 ,故 B 正确； 铁和盐酸反应生成氯化亚铁和 氢气 ,Fe 与 Cl 2 发生反应生成 FeCl 3,故 C 错误； Fe 可置换出 Cu,加入过量铁粉 ,再过滤从而除去 FeCl2 溶液中的少量 CuCl 2 杂质 ,故 D 正确。 4.关于实验室铁和稀盐酸反应的描述正确的是 ( ) A.这是一个置换反应 B.反应的化学方程式是 2Fe＋ 6HCl===2FeCl 3＋3H 2↑ C.实验现象是出现气泡 ,溶液由无色变为棕黄色 D.如果把稀盐酸改为浓盐酸会出现钝化现象 答案 A 【解析】 铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气 ,一种单质与一种化合物反应生成新的单质和新 的化合物 ,属于置换反应 ,故 A 正确；铁与盐酸反应生成氯化亚铁 ,反应的化学方程式是： Fe＋ 2HCl===FeCl 2＋H2↑,故 B 错误；铁与盐酸反应生成氯化亚铁 ,有气泡冒出 ,氯化亚铁溶液为浅 绿色 ,故 C 错误；盐酸为非氧化性酸 ,浓盐酸不能使铁钝化 ,故 D 错误。 5.(2019 ·延安高三测试 )铁是人类应用较早 ,当前应用量最大的金属元素。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 FeCl 3 杂质可以向溶液中加入过量铁粉 ,然后过滤 D.Fe3＋ 与 KSCN 产生红色沉淀 答案 C 【解析】 赤铁矿的主要成分是 Fe2O3；铁与水蒸气在高温下的反应产物为 Fe3O4 和 H 2；Fe3 ＋遇 KSCN 溶液变为红色 ,但没有沉淀产生 ,一般可以用此方法检验 Fe3＋的存在。 6.(2020 ·道里区校级期末 )下列关于铁的氧化物说法不正确的是 ( ) A.铁的氧化物通常状况下都是有色固体 B.四氧化三铁是一种复杂的铁的氧化物 ,它与盐酸反应后的溶液中同时存在 Fe2 ＋和 Fe3＋ C.氧化铁是铁锈的主要成分 ,因此氧化铁俗称为铁锈 D.工业上常使用铁的氧化物作原料冶炼铁 答案 C 【解析】 氧化铁为红色 ,氧化亚铁和四氧化三铁为黑色 ,铁的氧化物通常状况下都是有色固体 , 故 A 正确； 四氧化三铁和盐酸反应生成氯化铁、 氯化亚铁和水 ,它与盐酸反应后的溶液中同时 存在 Fe2＋ 和 Fe3 ＋ ,故 B 正确；氧化铁是铁锈的主要成分 ,氧化铁颜色为红色 ,俗称铁红 ,故 C 错 误； 铁的氧化物被还原剂还原生成铁 ,工业上常使用铁的氧化物作原料和还原剂焦炭反应冶炼 铁,故 D 正确。 7.(2019 ·武汉高三质检 )铁的常见化合价有＋ 2 价和＋ 3 价。 据研究 ,铁在浓 HNO 3 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 答案 B 【解析】 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 n＋2m＝8 n＋3m＝11 解得 n＝2,m＝3,该化合物可以表示为 2FeO·3Fe2O3。 8.某学生以铁丝和 Cl 2 为原料进行下列实验。 从分类角度分析下列说法正确的是 ( ) A.实验①③反应制得的物质均为纯净物 B.实验②③均未发生氧化还原反应 C.实验②③均为放热过程 D.实验①②所涉及的物质均为电解质或非电解质 答案 B 【解析】 实验 ③得到的是氢氧化铁胶体 ,是混合体系 ,A 项错误； 实验 ②中的溶解主要是物理 变化 ,实验 ③中的水解是发生复分解反应 ,两者均未发生氧化还原反应 ,B 项正确；实验 ③ 中盐 的水解是吸热过程 ,C 项错误；实验 ①中的铁和氯气是单质 ,既不是电解质也不是非电解质 ,D 项错误。 9.用废铁屑制备磁性胶体粒子的过程如下。下列说法不正确的是 ( ) A.用 Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的油污 B.通入 N2 是防止空气中的 O2 氧化 Fe2＋ C.加适量的 H 2O2 是为了将部分 Fe2＋ 氧化为 Fe3＋ ,涉及反应： H 2O2＋2Fe2＋ ＋2H ＋ ===2Fe3＋ ＋ 2H2O D.溶液 A 中 Fe2＋和 Fe3＋ 的浓度比为 2∶1 答案 D 【解析】 Na2CO3 溶液显碱性 ,油污在碱性溶液中发生水解 ,用 Na2CO3 溶液浸泡是为了除去 废铁屑表面的油污 ,A 正确； Fe2＋ 容易被 O2氧化 ,所以通入 N 2的目的是防止空气中的 O2 氧化 Fe2＋,B 正确；利用 H 2O2 的氧化性 ,把部分 Fe2＋氧化成 Fe3＋,涉及的反应为 2Fe2＋＋H2O2＋2H＋ ===2Fe3＋＋ 2H2O,C 正确； Fe3O4 中 Fe2＋ 和 Fe3＋的物质的量之比为 1∶2,即溶液 A 中 Fe2＋和 Fe3 ＋的浓度比为 1∶2,D 错误。 10.(2019 ·浙江模拟 )下列关于 Fe3 ＋、 Fe2＋性质实验的说法错误的是 ( ) A.用如图装置可以制备 Fe(OH) 2 B.配制 FeCl3 溶液时 ,先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中 ,再加水稀释到所需要的浓度 C.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 ,此现象不能确定溶液中含 有 Fe2＋ D.向 FeCl2 溶液中加入少量铁粉是为了防止 Fe2＋被氧化 答案 C 【解析】 反应开始时生成的 H 2 进入 B 中 ,可排出其中的空气 ,防止生成的 Fe(OH) 2 被氧化 , 一段时间后关闭止水夹 C,A 中硫酸亚铁进入 B 中可生成 Fe(OH) 2,A 项正确； FeCl3 易水解 ,为 抑制水解配制溶液时先将氯化铁晶体溶于较浓的盐酸中 ,再加水稀释到所需要的浓度 ,B 项正 确；Fe3 ＋与铁反应可生成 Fe2＋ ,则向 FeCl2溶液中加入少量铁粉是为了防止 Fe2＋被氧化 ,D 项正 确。 11.FeCl3 易潮解、 易升华 ,实验室制备 FeCl3 的装置如图所示 (加热和夹持装置已略去 )。下列说 法正确的是 ( ) A.导管 g 的作用是增强装置的气密性 B.试剂 X 和试剂 Y 分别为浓硫酸、饱和食盐水 C.直接用 E 接收产物比用导管连接 D、 E 的优点是可防止堵塞 D.出于简化装置的目的 ,F 装置可拆除 答案 C 【解析】 导管 g 的作用是平衡气压 ,保证液体顺利滴下 ,A 错误； 为得到干燥纯净的 Cl 2,应先 用饱和食盐水除去 HCl, 再通过浓硫酸干燥气体 ,B 错误； FeCl3 易潮解 ,而 F 中的浓硫酸起到干 燥的作用 ,防止 G 中水蒸气进入 D 中 ,不能拆除 ,D 错误。 12.实验室用 FeCl2 和烧碱制备 Fe(OH) 2,为了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 溶液的上面加一层苯 ,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】 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有氧气 ,故 C 错误。 13.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(NO 3) 2 试样加水溶解 ,加稀 H2SO4 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】 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 ,B 项错误； NO － 3 ＋ 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,C 项错误；若原溶液中不存在 Fe2＋,存在 Fe3＋ ,也有此现象 ,D 项错误。 14.将 1.12 g 铁粉加入 25 mL 2 mol ·L － 1 的氯化铁溶液中 ,充分反应后 ,其结果是 ( ) A.铁粉有剩余 ,溶液呈浅绿色 ,Cl－ 浓度基本不变 B.往溶液中滴入 KSCN 溶液 ,溶液变红色 C.Fe2＋和 Fe3＋的物质的量之比为 5∶1 D.氧化产物与还原产物的物质的量之比为 2∶5 答案 B 【解析】 n(Fe)＝ 1.12 g 56 g ·mol－1＝0.02 mol, n(FeCl 3)＝2 mol ·L －1×0.025 L＝0.05 mol, 由反应 Fe＋ 2Fe3＋ ===3Fe2＋知 ,0.02 mol 铁粉完全反应需要 0.04 mol 氯化铁。 铁完全反应 ,氯化铁有剩余 ,Cl － 浓度基本不变 ,A 错误； 氯化铁有剩余 ,往溶液中滴入 KSCN 溶液 ,显红色 ,B 正确； 0.02 mol Fe 反应生成 Fe2＋为 0.06 mol,Fe3＋剩余 0.01 mol, 其物质的量之比为 6∶1,C 错误； 氧化产物与还原产物均为氯化亚铁 ,Fe 被氧化 ,氯化铁被还原 ,则氧化产物与还原产物的物质的量之比为 1∶ 2,D 错误。 15.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离子方程式： ________________________________ 。 (3)某工程师为了从使用过的腐蚀废液中回收铜 ,并重新获得纯净的 FeCl 3 溶液 ,准备采用下列 步骤： 请写出上述实验中加入或生成的有关物质的化学式。 ①____________________,④___________________________ 。 (4)要证明某溶液中不含 Fe3＋而可能含有 Fe2＋ ,进行如下实验操作时的最佳顺序为 ________。 ①加入足量氯水 ②加入足量 KMnO 4溶液 ③加入少量 KSCN 溶液 A.①③ B.③② C.③① D.①②③ (5)写出向②⑤的混合液中通入⑥的离子方程式： ____________________________________ 。 答案 (1)KSCN 溶液 溶液变成红色 (2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋ ＋Cu2＋ (3)Fe HCl (4)C (5)2Fe2＋＋Cl 2===2Fe3＋＋2Cl － 【解析】 (3)本实验目的是回收铜和制取纯净的 FeCl3,向废液中加入过量的铁屑 ,然后过滤 , 滤液为 FeCl2,滤渣为 Cu 和 Fe,因为铁能与盐酸反应 ,铜和盐酸不反应 ,因此滤渣 ③中加入过量的 盐酸 ,过滤 ,得到金属铜 ,两种滤液合并 ,通入氯气 ,把 Fe2＋氧化成 Fe3＋。(4)检验某溶液中不含 Fe3 ＋ ,含 Fe2＋ ,应先加 KSCN 溶液 ,溶液不变红 ,说明不含 Fe3＋ ,再加入氧化剂 ,溶液变红 ,说明原溶液 中含 Fe2＋ ,氧化剂不能是酸性高锰酸钾溶液 ,因为高锰酸钾溶液能氧化 KSCN, 故选项 C 正确。 16.高铁酸钾 (K 2FeO4)是一种新型、高效、多功能绿色水处理剂 ,比 Cl 2、O2、ClO 2、KMnO 4 氧 化性更强 ,无二次污染 ,工业上先制得高铁酸钠 ,然后在低温下 ,向高铁酸钠溶液中加入 KOH 至 饱和 ,使高铁酸钾析出。 (1) 干法制备高铁酸钠的主要反应为： 2FeSO4＋ 6Na2O2===2Na2FeO4＋ 2Na2O ＋ 2Na2SO4 ＋ O2↑, ①该反应中的氧化剂是 ___________,还原剂是 ___________, 每生成 1 mol Na2FeO4 转移 _________ mol 电子。 ②简要说明 K 2FeO4 作为水处理剂时所起的作用： ___________________________________ ____________________________________________________________________________ 。 (2)湿法制备高铁酸钾 (K 2FeO4)的反应体系中有六种微粒： Fe(OH) 3、ClO－、OH－、FeO2－ 4 、Cl－、 H2O。 写出并配平湿法制备高铁酸钾的离子方程式： _____________________________________ 。 答案 (1) ①Na2O2 FeSO4、Na2O2 5 ②高铁酸钾具有强氧化性 ,能杀菌消毒 ,且消毒过程中 自身被还原为 Fe3＋ ,Fe3＋ 水解生成 Fe(OH) 3 胶体 ,能吸附水中悬浮杂质而沉降 (2)2Fe(OH) 3＋3ClO －＋4OH － ===2FeO2－ 4 ＋ 3Cl －＋5H2O 【解析】 (1)①反应中 Fe 元素化合价由＋ 2 价升高为＋ 6 价 ,被氧化 ,FeSO4 为还原剂 ,过氧化 钠中 O 元素的化合价由－ 1 价降低为－ 2 价 ,由－ 1 价升高为 0 价 ,过氧化钠既是氧化剂也是还 原剂 ,由方程式可知 ,每生成 2 mol Na 2FeO4,有 6 mol Na 2O2 参加反应 ,转移 10 mol 电子 ,则每生成 1 mol Na 2FeO4 转移 5 mol 电子。 ②K 2FeO4 中 Fe 元素的化合价为＋ 6 价 ,具有强氧化性 ,且还原 产物铁离子能水解生成氢氧化铁胶体 ,胶体具有吸附性能吸附水中的悬浮杂质而除去。 (2)湿法制备高铁酸钾 (K 2FeO4)的反应体系中有六种微粒： Fe(OH) 3、ClO － 、OH－ 、FeO2－ 4 、Cl － 、 H2O。根据化合价有升必有降找出反应物和生成物 ,故湿法制备高铁酸钾的离子方程式： 2Fe(OH) 3＋3ClO －＋4OH － ===2FeO2－ 4 ＋3Cl －＋ 5H 2O。