2019届一轮复习人教版第三章第12讲铁及其重要化合物学案

2019届一轮复习人教版第三章第12讲铁及其重要化合物学案

第 12 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 铁及其重要化合物的性质 1．铁 铁位于周期表中第四周期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 Cl2、S 反应的化学方程式： 2Fe＋3Cl2===== 点燃 2FeCl3； Fe＋S===== △ FeS。 ②Fe 与水蒸气的反应： 3Fe＋4H2O(g)===== 高温 Fe3O4＋4H2。 ③与氧化性酸(如 HNO3)的反应(写离子方程式)。 Fe 与过量稀 HNO3 的反应： Fe＋NO－ 3 ＋4H＋===Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 Fe 与少量稀 HNO3 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＋。 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＋ ＋3H2O Fe3O4＋8H＋===Fe2＋ ＋2Fe3＋＋4H2O 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，方程式为 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===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·xH2O)， 受热易分解，方程式为 2Fe(OH)3===== △ Fe2O3＋3H2O；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↓。 4．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 Br2、Cl2、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＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O。 (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。 5．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－、SO 2－ 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。 ①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。 ②利用 Fe3＋易水解的性质，工业上常用调节 pH 方法除去溶液中的铁离子。 ③利用 Fe3＋易水解的性质，实验室配制氯化铁溶液，通常将氯化铁固体先溶于较浓的盐酸 中，然后再稀释至所需浓度。 ④Fe3＋与 HCO－ 3 、AlO－ 2 、CO2－ 3 、ClO－等水解呈碱性的离子不能大量共存。 铁及其化合物的性质及应用 (1)铁位于元素周期表中第四周期ⅧB 族( ) (2)氧化铁能与酸反应，所以可用于制作红色染料( ) (3)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( ) (4)用铁制容器可以运输浓硝酸和浓硫酸( ) (5)Fe2O3 与 NaOH 溶液反应可制取 Fe(OH)3( ) (6)铁与过量的硫粉共热产物是 Fe2S3( ) (7)Fe 在足量 Cl2 中燃烧生成 FeCl3，在少量 Cl2 中燃烧生成 FeCl2( ) (8)Fe3＋有氧化性，所以 FeCl3 溶液可用于回收旧电路板中的铜( ) (9)饱和 FeCl3 溶液为红褐色，Fe(OH)2 为灰绿色( ) (10)既可通过复分解反应，又可通过化合反应制取 Fe(OH)3( ) (11)铁铝矾[Al2Fe(SO4)4·xH2O]溶液呈浅绿色，具有净水作用( ) (12)将 FeCl3 溶液蒸干可得到 FeCl3 晶体( ) 答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)× (9)× (10)√ (11)√ (12)× 1．铁有＋2、＋3 价两种价态，单质铁与①⑥(填下列编号，下同)反应时只生成＋3 价铁； 与④⑤⑦⑧反应时只生成＋2 价铁；与②③反应时既生成＋2 价铁也生成＋3 价铁。 所选试剂：①Cl2 ②O2 ③H2O(g) ④S ⑤盐酸 ⑥稀硝酸(足量) ⑦稀硫酸 ⑧CuSO4 溶液 ⑨FeCl2 溶液 2．FeCl3、FeCl2 和 Fe(OH)3 是否都可以通过化合反应制取？ 答案 都可以。2Fe＋3Cl2===== 点燃 2FeCl3； 2FeCl3＋Fe===3FeCl2； 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 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 解析 (1)稀硫酸抑制 Fe2＋水解，铁屑防止 Fe2＋被氧化。 (3)Fe(OH)2 很容易被氧化，实验过程中要确保在无氧条件下生成。 题组一 用守恒思想判断氧化物的组成 1．(2017·西南大学附属中学高三模拟)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 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。 2．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 ∶ 0.64 g 16 g·mol－1 ＝1∶1，则这种铁的氧化物的化学式为 FeO。 3．(2018·营口质检)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 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 答案 D 解析 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。 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)。 题组二 氢氧化亚铁制备方法的改进 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)。 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。 5．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，将 FeSO4 溶液压入 B 中进行反应 (4)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 解析 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，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。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。 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。 考点二 “铁三角”、Fe2＋和 Fe3＋的检验 1．“铁三角”的转化关系 完成下列变化的离子方程式，体会 Fe2＋与 Fe3＋转化条件。 (1)将 H2S 气体通入 FeCl3 溶液中产生淡黄色沉淀： H2S＋2Fe3＋===S↓＋2Fe2＋＋2H＋。 (2)将 FeCl3 溶液滴入 KI淀粉溶液，溶液变蓝： 2I－＋2Fe3＋===I2＋2Fe2＋。 (3)FeCl3 可溶解铁片： 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 (4)FeSO4 可使酸性 KMnO4 溶液褪色： 5Fe2＋＋MnO－ 4 ＋8H＋===5Fe3＋＋Mn2＋＋4H2O。 (5)将 FeCl2 溶液滴入到 HNO3 溶液中，有无色气体放出： 3Fe2＋＋NO－ 3 ＋4H＋===3Fe3＋＋NO↑＋2H2O。 2．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 KMnO4 溶液KMnO4 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↓。 (1)金属阳离子只有氧化性，不可能有还原性( ) (2)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＋( ) (3)FeCl3 溶液与 KSCN 溶液反应的离子方程式为 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3↓( ) (4)可用铁粉除去 FeCl2 溶液中的 FeCl3( ) (5)氢氧化铁与 HI 溶液反应仅能发生中和反应( ) (6)FeCl3 溶液可用于铜制印刷线路板制作，是因为 FeCl3 能从含 Cu2＋的溶液中置换出铜( ) (7)将 Fe(NO3)2 样品溶于稀硫酸后，滴加 KSCN 溶液，观察溶液是否变红，检验 Fe(NO3)2 晶 体是否已氧化变质( ) (8)在给定条件下能实现 Fe2O3――→HClaq FeCl3(aq)――→△ 无水 FeCl3 的转化( ) (9)在“硫酸亚铁铵的制备”实验中，为了得到硫酸亚铁铵晶体，应小火加热蒸发皿，浓缩 至表面出现结晶薄膜为止( ) (10)用酸性 KMnO4 溶液检验 FeCl3 溶液中是否含有 FeCl2( ) 答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× (7)× (8)× (9)√ (10)× 1．除去括号中的杂质，并写出反应的离子方程式。 (1)FeCl2(Fe3＋)除去方法：加入过量铁粉，离子方程式：2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。 (2)FeCl3(FeCl2)除去方法：加入氯水或通入 Cl2，离子方程式：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。 (3)Fe2(SO4)3(FeSO4)除去方法：滴加 H2O2，离子方程式：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2H2O＋2Fe3 ＋。 (4)FeCl2(Cu2＋)除去方法：加入过量铁粉，过滤，离子方程式：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。 2．混合溶液中 Fe3＋、Fe2＋除去的常用方法 (1)除去 Mg2＋中混有的 Fe3＋的方法 向混合溶液中加入 MgO、MgCO3、Mg(OH)2 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 Cu2＋中混有的 Fe3＋的方法 向混合溶液中加入 CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3 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 沉淀而除去。 (3)除去 Mg2＋中混有的 Fe2＋的方法 先加入氧化剂(如 H2O2)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＋。 (4)除去 Cu2＋中混有的 Fe2＋的方法 先加入氧化剂(如 H2O2)将溶液中的 Fe2＋氧化成 Fe3＋，然后再按(2)的方法除去溶液中的 Fe3＋。 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 解析 向稀 HNO3 中加入铁粉，开始时稀 HNO3 过量应生成 Fe3＋，随加入铁粉量的增加， HNO3 反应完全后，发生反应 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，最后全部转化为 Fe2＋。 1．(Fe2＋、Fe3＋的转化与除杂)(2018·长沙模拟)Fe2＋、Fe3＋、Zn2＋完全地形成氢氧化物沉淀的 pH 分别为 6.7、3.7、4.6。某硫酸锌酸性溶液中含有少量 Fe2＋、Fe3＋杂质离子，为除去这些 离子制得纯净的 ZnSO4，应加入的试剂是( ) A．NaOH 溶液 B．氨水 C．KMnO4、ZnCO3 D．H2O2、ZnO 答案 D 解析 由于 Fe2＋沉淀所需 pH 比 Zn2＋大，应首先将 Fe2＋氧化为 Fe3＋，然后调节溶液的 pH 使 Zn2＋还不沉淀时 Fe3＋已沉淀完全。氧化剂 H2O2 将 Fe2＋氧化为 Fe3＋，ZnO 能消耗溶液中的 H ＋且不引入新的杂质离子，故 D 项符合要求。 2．(Fe2＋、Fe3＋的转化与离子检验)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，最佳顺序为( ) ①加入足量氯水 ②加入足量酸性 KMnO4 溶液 ③加入少量 NH4SCN 溶液 A．①③ B．③② C．③① D．①②③ 答案 C 解析 在该溶液中先加入少量 NH4SCN 溶液，溶液不变红色，证明无 Fe3＋存在，再加入氯 水，将 Fe2＋氧化成 Fe3＋，溶液变为红色。KMnO4 溶液呈紫红色，溶液颜色变化不明显，所 以不能用酸性 KMnO4 溶液检验。 3．(Fe2＋、Fe3＋的转化)(2017·荆门高三上学期期末)在 FeCl3、CuCl2 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 Cu2＋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＋。 4．(Fe2＋、Fe3＋的转化与化学计算)向含有 1 mol HNO3 和 1 mol H2SO4 的混合溶液中逐渐加入 铁粉至过量，溶液中金属阳离子 a、b 与所加铁粉的物质的量的关系如图所示(已知稀硝酸的 还原产物只有 NO)。下列有关判断不正确的是( ) A．a 表示 Fe3＋的关系曲线 B．n1＝0.75 C．P 点时，n(Fe2＋)＝0.562 5 mol D．向 P 点溶液中加入铜粉，最多可溶解 14.4 g 答案 C 解析 该反应可以看作两步：①Fe＋4H＋＋NO－ 3 ===Fe3＋＋NO↑＋2H2O，硝酸根过量，氢离 子不足；②2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋。a 表示 Fe3＋的关系曲线，A 正确；溶液中共有 3 mol H＋参加 反应，消耗铁为 0.75 mol，B 正确；P 点 n(Fe2＋)＝n(Fe3＋)，二者均为 0.45 mol，C 错误；剩 余 0.45 mol Fe3＋，消耗 0.225 mol 铜，质量为 14.4 g，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↑＋2H2O、2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋、Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑(若 H＋量不 足，该反应不再发生)。 微专题 如何面对“铁三角”的综合实验题 铁元素有多种价态，化合物种类较多，特别是 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。 专题训练 1．为了证明化学反应有一定的限度，进行了如下探究活动： 探究活动一：取 5 mL 0.1 mol·L－1 的 KI 溶液于试管中，滴加 0.1 mol·L－1 的 FeCl3 溶液 5～6 滴，振荡； 探究活动二：在上述试管中加入 2 mL CCl4，充分振荡、静置； 探究活动三：取上述静置分层后的上层水溶液于试管中，滴加 0.1 mol·L－1 的 KSCN 溶液 5～ 6 滴，振荡。 (1)写出探究活动一中反应的离子方程式：_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)探究活动二的实验现象为________。 a．溶液分层，上层呈紫色 b．溶液分层，下层呈紫色 c．溶液分层，均为无色 (3)在探究活动三中，可以证明该化学反应有一定的限度的实验现象是__________________ ________________________________________________________________________。 答案 (1)2Fe3＋＋2I－??2Fe2＋＋I2 (2)b (3)溶液变红色 解析 (2)碘溶于水呈棕黄色，CCl4 能萃取水中的碘，液体呈紫色，由于 CCl4 的密度比水大 而且难溶于水，所以碘的四氯化碳溶液在下层，则实验现象为溶液分层，下层呈紫色，b 正 确。 (3)Fe3＋可与 KSCN 反应显红色，若溶液变红色，说明溶液中有铁离子存在，则说明铁离子 没有完全反应，即该化学反应有一定的限度。 2．(2017·合肥重点中学测试)已知三氯化铁的熔点为 306 ℃，沸点为 315 ℃，易溶于水并且 有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物 做了如下探究实验。 (1)装置的连接顺序为_________________________________________________________。 (2)饱和食盐水的作用是_______________________________________________________。 (3)反应一段时间后熄灭酒精灯，冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥 形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，进行如下实验： 固体混合物 ――→过量 稀盐酸 淡黄色溶液 ――→试剂 X 淡红色溶液 ――→过量 H2O2 溶液 深红色溶液 ――→静置一 段时间 红色褪去 ①淡黄色溶液中加入试剂 X 生成淡红色溶液的离子方程式为_________________________。 ②淡红色溶液中加入过量 H2O2 后溶液红色加深的原因是__________________________。 (4)已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为 O2。该小组同学对红色褪去的原因进行探究。 ①取褪色后溶液三份，第一份滴加 FeCl3 溶液无明显变化；第二份滴加试剂 X，溶液出现红 色；第三份滴加稀盐酸和 BaCl2 溶液，产生白色沉淀。 ②另取同物质的量浓度的 FeCl3 溶液滴加 2 滴试剂 X，溶液变红，再通入 O2，无明显变化。 实验①说明___________________________________________________________________； 实验②的目的是_______________________________________________________________； 得出结论：_________________________________________________________________。 答案 (1)aghdebcf (2)除去氯气中的氯化氢气体 (3)①Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 ②双氧 水将 Fe2＋氧化成 Fe3＋，使 Fe(SCN)3 增多 (4)SCN－发生了反应而不是 Fe3＋发生反应 排除 H2O2 分解产生的 O2 氧化 SCN－的可能 H2O2 将 SCN－氧化成 SO2－ 4 解析 (1)浓硫酸具有吸水性能作氯气干燥剂、碱石灰具有碱性而吸收氯气、饱和食盐水吸 收氯化氢且能抑制氯气溶解，装置排列顺序为气体的制取→洗气→干燥→氯气和铁的反应→ 尾气处理，所以装置连接顺序为 a→g→h→d→e→b→c→f。(3)①Fe3＋和 KSCN 反应生成络 合物硫氰化铁而使溶液呈红色，离子方程式为 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。(4)根据①滴加 FeCl3 溶液无明显变化，说明 SCN－发生了反应而不是 Fe3＋发生反应，滴加稀盐酸和 BaCl2 溶液，产生白色沉淀，说明生成了 SO2－ 4 ；根据②另取同物质的量浓度的 FeCl3 溶液滴加 2 滴试剂 X，溶液变红，再通入 O2，无明显变化，说明 O2 不能氧化 SCN－，所以氧化 SCN－ 的为双氧水。 3．铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛，利用 FeSO4 制备还原铁粉的工业流程如下： 实验室中可用 FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和 NH4HCO3 在如下装置模拟上述流程中的 “转化”环节。 (1)装置 A 的名称是________，装置 B 中盛放的药品是________，NH4HCO3 盛放在装置 ________中。 (2)实验过程中，欲将生成的 FeSO4 溶液和 NH4HCO3 溶液混合，操作方法是_______________， 发 生 主 要 反 应 的 离 子 方 程 式 为 _____________________________________________________。 FeSO4 溶 液 要 现 用 现 配 制 的 原 因 是 _________________________________________________， 检验久置的 FeSO4 是否变质的方法是_______________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)干燥过程的主要目的是脱去游离水，该过程中会有少量 FeCO3 在空气中被氧化为 FeOOH， 该反应的化学方程式为_______________________________________________________，取 干燥后的 FeCO3 样品 12.49 g，与炭混合后焙烧，最终得到还原铁粉 6.16 g，计算样品中杂 质 FeOOH 的质量：________ g。 答案 (1)分液漏斗 铁粉 C (2)(待 D 处的氢气纯净后)关闭活塞 3，打开活塞 2Fe2＋＋2HCO － 3 ===FeCO3↓＋CO2↑＋ H2O(或 Fe2＋＋HCO－ 3 ===FeCO3↓＋H＋、HCO－ 3 ＋H＋===CO2↑＋H2O) 亚铁离子易被氧化 取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入 KSCN 溶液，观察是否显红色 (3)4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2 0.89 解析 (1)装置 A 是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置 B 中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成 H2 和 FeSO4。装置 C 中盛放 NH4HCO3。(2)检验 D 处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽， 关闭活塞 3，打开活塞 2，在氢气作用下将 FeSO4 溶液压入 C 中发生反应。FeSO4 具有还原 性，易被 O2 氧化，故 FeSO4 溶液要现用现配。用 KSCN 溶液检验久置的 FeSO4 是否变质。 (3)FeCO3、H2O、O2 反应生成 FeOOH 和 CO2。设干燥后的 FeCO3 样品中 FeCO3、FeOOH 的 物质的量分别为 x、y，则 x×116 g·mol－1＋y×89 g·mol－1＝12.49 g,56 g·mol－1×(x＋y)＝6.16 g，解得：x＝0.1 mol，y＝0.01 mol。故 m(FeOOH)＝0.89 g。 1．(高考选项组合题)下列叙述正确的是( ) A．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) B．用可溶性的铝盐和铁盐处理水中的悬浮物(2017·天津理综，1B) C．向 FeSO4 溶液中先滴入 KSCN 溶液，再滴加 H2O2 溶液，加入 H2O2 后溶液变成红色，Fe2 ＋既有氧化性又有还原性(2015·广东理综，22D) D．给定条件下，能实现转化：Fe――→Cl2 点燃 FeCl2 ――→NaOHaq Fe(OH)2(2017·江苏，7A) 答案 B 解析 A 项，忽视了 Fe3＋的氧化性，过量的 Fe 只能生成硝酸亚铁和 NO 气体，错误；B 项， 铝盐、铁盐都能水解生成对应的氢氧化物胶体，可吸附水中的悬浮物，正确；C 项，FeSO4 溶液中先滴入 KSCN 溶液再滴加 H2O2 溶液，溶液变成红色，说明 H2O2 把 Fe2＋氧化为 Fe3＋， 体现了 Fe2＋的还原性，没有体现氧化性，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．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) 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 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－1KI 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＋＋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 H2O2 分解反应放热，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)Cl2 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 K3[Fe(CN)6]反应生成蓝色沉淀 Fe3[Fe(CN)6]2。碘在 CCl4 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 分解反应是放热反 应，并促进了 Fe3＋水解平衡 Fe3＋＋3H2O ??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。