高中化学实验活动2 铁及其化合物的性质精练

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【典例】铁元素的化合价有+2、+3两种,磁铁矿的主要成分是Fe3O4,能与盐酸反应生成两种盐。
(1)用铁的+2价、+3价的氧化物形式表示Fe3O4可写成 。
(2)写出Fe3O4与盐酸反应的离子方程式 。
(3)设计实验验证反应后溶液中含有Fe3+所用的试剂和反应的化学方程式 、 。
(4)设计实验验证反应后溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+。进行实验操作的顺序有:①加入足量氯水,②加入足量高锰酸钾溶液,③加入少量KSCN溶液,选择所需要的试剂及先后的顺序是 (注意先后顺序)。
(5)将反应后的溶液中Fe3+全部转化为Fe2+,最适宜的物质是 。
(6)将反应后的溶液中Fe2+全部转化为Fe3+,选用的绿色试剂是H2O2 ,H2O2在酸性的条件下将Fe2+氧化为Fe3+,写出反应的离子方程式 。
【解析】(1)设四氧化三铁中+2价、+3价的铁分别是a和b,则a+b=3、2a+3b=4×2,解得a=1、b=2,所以铁的+2价、+3价的氧化物形式表示Fe3O4可写成FeO·Fe2O3。
(2)根据(1)可知,Fe3O4与盐酸反应的离子方程式为Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O。
(3)铁离子能和KSCN溶液反应使溶液显红色,所以验证反应后溶液中含有铁离子的试剂是KSCN溶液,反应的化学方程式是FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl。
(4)验证反应后溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,则首先应该加入KSCN溶液,如果不变色,再加入氧化剂。由于酸性高锰酸钾溶液是紫红色,所以选择的氧化剂最好是新制的氯水,答案是③①。
(5)铁离子能把铁氧化生成亚铁离子,而铁离子被还原生成亚铁离子,所以将反应后的溶液中Fe3+全部转化为Fe2+,最适宜的物质是铁。
(6)双氧水的还原产物是水,则反应的离子方程式是2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O。
答案:(1)FeO·Fe2O3
(2)Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O
(3)KSCN FeCl3+3KSCNFe(SCN)3+3KCl
(4) ③① (5)铁
(6)2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O
1.下列离子检验的方法错误的是( )
A.某溶液中加入NaOH溶液生成红褐色沉淀,说明原溶液中有Fe3+
B.某溶液中加入AgNO3溶液生成白色沉淀,再加稀硝酸沉淀不溶解说明原溶液中可能有Cl-
C.某溶液中加入碳酸钠溶液产生白色沉淀,再加盐酸白色沉淀消失,说明原溶液中一定有Ba2+
D.某溶液中加NaOH溶液生成蓝色沉淀,说明原溶液中可能有Cu2+
【解析】选C。某溶液中加入NaOH溶液生成红褐色沉淀,该沉淀为氢氧化铁,说明原溶液中有Fe3+,A项正确;某溶液中加入AgNO3溶液生成白色沉淀,再加稀硝酸沉淀不溶解,该沉淀可能是氯化银、硫酸银等,说明原溶液中可能有Cl-,B项正确;某溶液中加入碳酸钠溶液产生白色沉淀,再加盐酸白色沉淀消失,该沉淀可能是碳酸钡、碳酸钙、碳酸镁等,原溶液中不一定有Ba2+,C项错误;某溶液中加NaOH溶液生成蓝色沉淀,该沉淀为氢氧化铜,说明原溶液中可能有Cu2+,D项正确。
2.(2020·武汉高一检测)某工业废水中含有大量的FeSO4、较多的Cu2+和少量的Na+。为减少污染并变废为宝,工厂计划从该废水中回收FeSO4和金属Cu。根据流程图,下列说法不正确的是( )
A.①②操作均为过滤,但D、E溶液成分不完全相同
B.C可以为稀硫酸,也可以是稀盐酸
C.操作③采用冷却结晶,说明硫酸亚铁晶体的溶解度随温度变化有一定变化
D.A为足量铁粉,其反应的离子方程式为Fe+Cu2+Fe2++Cu
【解析】选B。工业废水中含大量硫酸亚铁、Cu2+和少量的Na+,从该废水中回收硫酸亚铁和金属铜,结合流程可知,试剂A为Fe,操作①为过滤,则E中主要含硫酸亚铁,B中含Cu、Fe,加入试剂C为H2SO4,操作②为过滤,得到Cu,D中主要含FeSO4,操作③为蒸发、浓缩、冷却结晶、过滤,可得到FeSO4·7H2O,以此解答该题。由上述分析①②操作均为过滤,E中主要为FeSO4,含有少量的Na+,D溶液中主要含FeSO4,还含有少量的H2SO4,成分不完全相同,故A不符合题意;因最终制备物质为FeSO4·7H2O,若加入的C物质为稀盐酸,则会导致制备物质纯度较低,故加入的物质C只能为稀硫酸,故B符合题意;冷却结晶的原理是根据物质在不同温度下溶解度不同(一般是高温下溶解度大,低温时溶解度小)而分离或提纯固体物质的一种方法,由此可知硫酸亚铁晶体的溶解度随温度变化有一定变化,故C不符合题意;由上述分析可知,试剂A为铁粉,工业废水中含有Cu2+,其反应的离子方程式为Fe+Cu2+Fe2++Cu,故D不符合题意。
3.为严厉打击食品生产经营中违法添加非食用物质、滥用食品添加剂,卫生部、农业部等部门联合公布了包含硫酸亚铁在内的22种“易滥用食品添加剂”名单。某同学为探究富含硫酸亚铁且保存时间较长的食品情况,设计了如下实验方案:
食品→……→淡黄色溶液淡红色溶液深红色溶液
(1)试剂1的主要成分是什么?为什么淡红色溶液加入新制氯水后溶液变为深红色?写出上述过程中涉及的离子方程式。
提示:Fe3+与KSCN溶液反应生成红色Fe(SCN)3,所以试剂1的主要成分是KSCN。淡红色溶液中还含有较多的Fe2+,向其中加入新制氯水时,Cl2将Fe2+氧化成Fe3+,溶液中Fe3+浓度增大,生成的Fe(SCN)3浓度也增大,溶液颜色加深。相关离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。
(2)该同学在实验中加入了过量氯水,放置一段时间后,发现深红色褪去,现对褪色原因进行探究。
从有色物质中所含元素的化合价分析褪色的可能原因,提出假设2。并设计一种实验方案,进行验证。
提示:实验中加入过量氯水,放置一段时间后,深红色褪去,说明Fe(SCN)3逐渐消失,而Fe(SCN)3的生成与Fe3+、SCN-有关,根据假设1,溶液中的+3价铁被Cl2氧化为更高价态的铁,分析SCN-中各元素的化合价可知,S为-2价,C为+4价,N为-3价,所以SCN-也具有还原性,故也可能是SCN-被过量的氯水氧化导致深红色褪去。假设2为Fe3+没有被氧化,而是SCN-被氧化,只要向褪色后的溶液中补充SCN-,若出现红色,说明假设2成立;若不出现红色,说明假设2不成立。
关闭Wrd文档返回原板块提出假设
假设1.溶液中的+3价铁被氧化为更高价态的铁;
假设2. 。
设计方案