2024年高考化学一轮复习 第16讲 铁盐、亚铁盐及相互转化 学案(含答案)
展开Fe3+的转化。
考点一 铁盐、亚铁盐的性质与检验
1.铁盐与亚铁盐
2.其他常见铁盐
(1)绿矾(FeSO4·7H2O):一种重要的还原剂,可用作补血剂及植物的补铁剂。
(2)铁铵矾[NH4Fe(SO4)2·12H2O]:无色晶体,易溶于水,常用作化学分析试剂、药物和织物媒染剂。
(3)赤血盐{K3[Fe(CN)6]}:红色晶体,能溶于水,常用于检验Fe2+,生成蓝色沉淀。
(4)高铁酸钾(K2FeO4):暗紫色晶体,具有强氧化性,可用作水体的杀菌、消毒剂或高容量电池材料。
3.Fe2+和Fe3+的检验
(1)
(2)
(3)含Fe2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验
eq \x(混合溶液)eq \(――――――→,\s\up7(滴加KSCN溶液))溶液变血红色,说明含有________。
eq \x(混合溶液)eq \(―――――→,\s\up7(滴加酸性),\s\d5(KMnO4溶液))酸性KMnO4溶液紫红色褪去,说明含有________。
1.氢氧化铁与HI溶液仅能发生中和反应( )
2.中性溶液中可能大量存在Fe3+、Cl-、K+、SOeq \\al(2-,4)( )
3.酸性条件下H2O2氧化Fe2+的离子方程式为2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O( )
4.将Fe(NO3)2样品溶于稀H2SO4后,滴加KSCN溶液,溶液变血红,则Fe(NO3)2晶体已氧化变质( )
5.用酸性高锰酸钾溶液检验FeCl3溶液中是否含有FeCl2( )
一、铁盐、亚铁盐的性质
1.铁及其化合物是中学化学中一类重要的物质。下列关于铁元素的叙述正确的是( )
A.采用将FeCl3溶液直接蒸干的方法制备FeCl3固体
B.保存FeCl2溶液常常加一些铁粉,其目的是抑制Fe2+水解
C.25 ℃时,pH=0的溶液中,Al3+、NHeq \\al(+,4)、NOeq \\al(-,3)、Fe2+可以大量共存
D.FeSO4溶液中加入H2O2溶液时,Fe2+表现还原性
2.FeCl3固体易潮解,在300 ℃以上可升华成含二聚三氯化铁()分子的气体。可用于金属刻蚀、污水处理等。主要有以下制备方法:
方法①:氯化法。以废铁屑和氯气为原料,在立式反应炉里反应,生成的氯化铁蒸气和尾气由反应炉的顶部排出,进入捕集器冷凝为固体结晶。
方法②:熔融法。将铁屑和干燥氯气在低共熔混合物(如30% KCl与70% FeCl3混合)内进行反应生成氯化铁,升华后收集在冷凝室中,该法制得的氯化铁纯度高。
方法③:复分解法。用氧化铁与盐酸反应后得到氯化铁溶液。
方法④:氯化亚铁合成法。将铁屑溶于盐酸中,然后向其中通入氯气得氯化铁。
下列说法正确的是( )
A.二聚三氯化铁分子中含有配位键
B.将FeCl3饱和溶液缓慢滴入氢氧化钠溶液中,可制取Fe(OH)3胶体
C.直接加热蒸干方法③所得的氯化铁溶液制备无水氯化铁
D.向方法④所得的溶液中加入KSCN溶液与氯气,检验该溶液中是否含有Fe2+
二、Fe2+和Fe3+的检验
3.下列离子的检验方法合理的是( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈血红色,说明不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变血红色,说明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+
4.(2023·无锡模拟)以下实验能证明某溶液中不含Fe3+而含有Fe2+的是( )
A.滴入KSCN溶液,不显血红色
B.滴加足量氯水,再加KSCN溶液,显血红色
C.滴入KSCN溶液,不显血红色,再加氯水,溶液变血红
D.滴入KSCN溶液,不显血红色,再加足量高锰酸钾溶液,溶液变红
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KMnO4溶液检验Fe2+(Cl-能还原酸性KMnO4,有干扰)。
考点二 Fe2+、Fe3+的相互转化
Fe2+与Fe3+的相互转化
用离子方程式实现下列转化:
Fe2+eq \(,\s\up7(①Cl2、②NO\\al(-,3)、H+、③H2O2、H+、④MnO\\al(-,4)、H+),\s\d5(⑤Fe、⑥Cu、⑦H2S))Fe3+
①________________________________________________________________________;
②________________________________________________________________________;
③________________________________________________________________________;
④________________________________________________________________________;
⑤________________________________________________________________________;
⑥________________________________________________________________________;
⑦________________________________________________________________________。
1.由铁及其化合物可制得FeSO4·7H2O、FeCl3、K2FeO4等化工产品,它们在生产、生活中具有广泛应用。已知NO能被FeSO4溶液吸收生成配合物[Fe(NO)(H2O)5]SO4。高炉炼铁的反应为Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) ΔH=-23.5 kJ·ml-1。在给定条件下,下列选项所示的物质间转化均能实现的是( )
A.Fe2O3(s)eq \(―――→,\s\up7(HCl(aq)))FeCl3(aq)eq \(――→,\s\up7(Cu(s)))Fe(s)
B.FeS2eq \(――→,\s\up7(O2),\s\d5(高温))SO2eq \(――→,\s\up7(H2O2))H2SO3
C.Fe2O3eq \(―――→,\s\up7(HCl(aq)))FeCl3(aq)eq \(――→,\s\up7(△))无水FeCl3
D.Feeq \(―――→,\s\up7(HCl(aq)))FeCl2(aq)eq \(――――→,\s\up7(NH3·H2O))Fe(OH)2eq \(―――→,\s\up7(O2、H2O))Fe(OH)3
2.在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入铁粉与铜粉的混合物。
(1)若金属无剩余,则溶液中一定存在的金属阳离子有________,可能存在的有________。
(2)若剩余固体中有铁和铜,则溶液中一定存在的金属阳离子有________,一定不存在________。
(3)若剩余固体中只有铜,则溶液中一定存在的金属阳离子有________,可能存在的有__________,一定不存在________。
1.(2019·浙江4月选考,24)聚合硫酸铁[Fe(OH)SO4]n能用作净水剂(絮凝剂),可由绿矾(FeSO4·7H2O)和KClO3在水溶液中反应得到。下列说法不正确的是( )
A.KClO3作氧化剂,每生成1 ml [Fe(OH)SO4]n消耗eq \f(6,n) ml KClO3
B.生成聚合硫酸铁后,水溶液的pH增大
C.聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体而净水
D.在相同条件下,Fe3+比[Fe(OH)]2+的水解能力更强
2.(2022·河北,15)以焙烧黄铁矿FeS2(杂质为石英等)产生的红渣为原料制备铵铁蓝Fe(NH4)Fe(CN)6颜料。工艺流程如下:
回答下列问题:
(1)红渣的主要成分为__________(填化学式,下同),滤渣①的主要成分为__________。
(2)黄铁矿研细的目的是_____________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)还原工序中,不生成S单质的反应的化学方程式为_________________________。
(4)工序①的名称为_________________________________________________________,所得母液循环使用。
(5)沉铁工序产生的白色沉淀Fe(NH4)2Fe(CN)6中Fe的化合价为__________,氧化工序发生反应的离子方程式为____________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
(6)若用还原工序得到的滤液制备Fe2O3·xH2O和(NH4)2SO4,所加试剂为__________和________(填化学式,不引入杂质)。
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 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,溶液变血红,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,溶液变血红,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,溶液变血红。
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)。
第16讲 铁盐、亚铁盐及相互转化
考点一
归纳整合
1.2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O 3Fe2++4H++NOeq \\al(-,3)===3Fe3++NO↑+2H2O 氧化 2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+
3.(1)溶液变血红 灰绿色 红褐色 K++Fe2++[Fe(CN)6]3-===KFe[Fe(CN)6]↓ (2)溶液变血红 红褐色沉淀 显紫色 (3)Fe3+ Fe2+
易错辨析
1.× 2.× 3.√ 4.× 5.×
专项突破
1.D
2.A [二聚三氯化铁分子中Fe3+与Cl-形成配位键如图,故A正确;将FeCl3饱和溶液缓慢滴入氢氧化钠溶液中,得到Fe(OH)3沉淀,故B错误;FeCl3在溶液中水解生成氢氧化铁和HCl,加热,HCl挥发,水解反应不断正向进行,最终固体变为Fe(OH)3,故C错误;方法④所得的溶液原本含有Fe3+,加入KSCN溶液变血红色,通入氯气,溶液依然是血红色,无法证明是否含有Fe2+,故D错误。]
3.C
4.C [A项,只滴加KSCN溶液,根据溶液是否显血红色,能检验出溶液中是否含有Fe3+,无法证明Fe2+是否存在,错误;B项,若原溶液中含Fe3+,滴加足量氯水后再滴加KSCN溶液后也显血红色,无法证明原溶液中含有的是Fe3+还是Fe2+,错误;C项,先滴加KSCN溶液,不显血红色,说明原溶液中不含Fe3+,再滴加氯水后显血红色,说明滴加氯水后溶液中有Fe3+,证明原溶液中含有Fe2+,正确;D项,滴入KSCN溶液,不显血红色,证明不含Fe3+,再加足量高锰酸钾溶液(高锰酸钾溶液是紫红色),溶液变红无法证明原溶液中含有
Fe2+,错误。]
考点二
归纳整合
①2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
②3Fe2++4H++NOeq \\al(-,3)===3Fe3++2H2O+NO↑
③2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
④5Fe2++MnOeq \\al(-,4)+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O
⑤2Fe3++Fe===3Fe2+
⑥Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
⑦2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+
专项突破
1.D [FeCl3溶液与Cu发生反应:2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,则FeCl3(aq)eq \(――→,\s\up7(Cu(s)))Fe(s)不能实现转化,故A错误;SO2与H2O2发生氧化还原反应:SO2+H2O2H2SO4,则SO2eq \(――→,\s\up7(H2O2))H2SO3不能实现转化,故B错误;由于铁离子水解,HCl易挥发,所以加热蒸发氯化铁溶液得到的是氢氧化铁,则FeCl3(aq)eq \(――→,\s\up7(△))无水FeCl3不能实现转化,故C错误。]
2.(1)Fe2+、Cu2+ Fe3+ (2)Fe2+ Cu2+、Fe3+ (3)Fe2+ Cu2+ Fe3+
真题演练 明确考向
1.A [根据题干信息,可利用氧化还原配平法写出化学方程式:6nFeSO4+nKClO3+3nH2O===6[Fe(OH)SO4]n+nKCl,可知KClO3作氧化剂,同时根据计量数关系可知每生成1 ml[Fe(OH)SO4]n消耗eq \f(n,6) ml KClO3,A项错误;绿矾溶于水后,亚铁离子水解使溶液呈酸性,当其转化为聚合硫酸铁后,亚铁离子的浓度减小,因而水溶液的pH增大,B项正确;聚合硫酸铁可在水中形成氢氧化铁胶体,胶体粒子吸附杂质微粒引起聚沉,因而能净水,C项正确;多元弱碱的阳离子的水解是分步进行的,[Fe(OH)]2+的水解相当于Fe3+的第二步水解,由于其所带的正电荷比Fe3+少,因而在相同条件下,其结合水电离产生的OH-的能力较弱,故其水解能力不如Fe3+,D项正确。]
2.(1)Fe2O3和SiO2 SiO2 (2)增大固液接触面积,加快反应速率,提高黄铁矿的利用率
(3)7Fe2(SO4)3+FeS2+8H2Oeq \(=====,\s\up7(△))15FeSO4+8H2SO4 (4)蒸发浓缩、冷却结晶、过滤洗涤
(5)+2 6Fe(NH4)2Fe(CN)6+ClOeq \\al(-,3)+6H+eq \(=====,\s\up7(△))6Fe(NH4)Fe(CN)6+Cl-+3H2O+6NHeq \\al(+,4)
(6)H2O2 NH3·H2O
3.(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
亚铁盐(Fe2+)
铁盐(Fe3+)
颜色
浅绿色(溶液)
黄色(溶液)
氧化性与还原性
既有氧化性,又有还原性,以还原性为主,如在酸性条件下能被H2O2、NOeq \\al(-,3)氧化,反应的离子方程式分别为____________________________、____________________________
一般表现为________性,如能溶解铜,反应的离子方程式为______________
水解性
水解呈酸性
极易水解,只存在于酸性较强的溶液中
新高考化学一轮复习精品学案 第4章 第16讲 铁盐、亚铁盐及相互转化(含解析): 这是一份新高考化学一轮复习精品学案 第4章 第16讲 铁盐、亚铁盐及相互转化(含解析),共17页。
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