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【新课预习】第07讲 铁及其化合物-2025年新高一化学暑假衔接讲练 (人教版)(含答案)
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知识点1:铁的单质
1.铁的存在和使用历史
2.铁单质的性质
(1)物理性质
(2)化学性质
铁的化学性质比较活泼,它能与许多物质发生化学反应。铁在化学反应中作为还原剂,因为铁元素有+2价和+3价,所以铁与强氧化剂和弱氧化剂反应的产物有区别。
①铁与氧化性较弱的氧化剂反应
铁与氧化性较弱的氧化剂(如盐酸、硫酸铜等)反应,铁原子失去2个电子生成+2价铁的化合物,如Fe+2H+===Fe2++H2↑,Fe+Cu2+===Cu+Fe2+
②铁与氧化性较强的氧化剂反应
铁与氧化性较强的氧化剂(如氯气等)反应,铁原子失去3个电子生成+3价铁的化合物,如2Fe+3Cl2eq \(=====,\s\up7(△))2FeCl3。
③铁与水蒸气的反应
知识点2:铁的氧化物及氢氧化物
1.铁的氧化物
常见的铁的氧化物有三种:氧化亚铁、氧化铁和四氧化三铁。铁的氧化物的性质比较如下表:
2.铁的氢氧化物
铁有两种氢氧化物,它们可以分别由相对应的可溶性盐与碱溶液反应制得。
(1)铁的氢氧化物的制备
(2)铁的氢氧化物的性质比较
知识点3:铁盐和亚铁盐
常见的铁盐有FeCl3、Fe2(SO4)3等,常见的亚铁盐有FeCl2、FeSO4等。
1.Fe3+与KSCN溶液的反应 — Fe3+的检验
2.探究Fe2+、Fe3+的性质及转化
(1)预测性质
①Fe3+—高价态,能降低到+2价或0价,具有氧化性。
②Fe2+—中间价态,能降低到0价,具有氧化性;又能升高到+3价,具有还原性。
(2)实验探究
3.Fe2+、Fe3+的常见检验方法
4.铁盐的用途
(1)净水作用
向混有少量泥沙的浑浊水中加入少量Fe2(SO4)3,Fe3+会与水反应生成Fe(OH)3胶体,Fe(OH)3胶体具有吸附性,可以吸附水中的不溶性杂质并沉降,从而起到净水作用。
(2)腐蚀覆铜板
工业中常用FeCl3溶液作为“腐蚀液”,将覆铜板上不需要的铜腐蚀,即把预先设计好的电路在覆铜板上用蜡或不透水的物料覆盖,以保护不被腐蚀;然后把覆铜板放到FeCl3溶液中。
①原理:2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2(或2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+)。
②实验操作:取一小块覆铜板,用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案,然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。一段时间后,取出覆铜板并用水清洗干净。
③实验现象:油性笔覆盖的部分不被腐蚀,洗净后板上留下设计的图案。
知识点4:“铁三角”——Fe、Fe2+、Fe3+的相互转化
考点一 铁的性质
1.红热的铁与水蒸气反应,其反应产物是
A.FeO、H2B.Fe2O3、H2C.Fe3O4、H2D.Fe(OH)3、H2
【答案】C
【分析】红热的铁与水蒸气反应:,反应产物为Fe3O4、H2。
【解析】A.反应产物为Fe3O4、H2,A错误;
B.反应产物为Fe3O4、H2,B错误;
C.反应产物为Fe3O4、H2,C正确;
D.反应产物为Fe3O4、H2,D错误;
故选C。
2.还原铁粉与水蒸气的反应装置如图所示。取少量反应后的固体加入稀硫酸使其完全溶解得溶液a.下列说法错误的是
A.应先将导管插入肥皂液中,再从左到右依次点燃酒精灯
B.肥皂液中产生气泡,点燃后会有轻微的爆鸣声
C.向溶液a中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,出现蓝色沉淀,说明固体中有铁粉剩余
D.Fe与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
【答案】C
【解析】A.应先将导管插入肥皂液中,再从左到右依次点燃酒精灯,A正确;
B.由于反应产生H2,肥皂液中产生的气泡点燃后会有轻微的爆鸣声,B正确;
C.取少量反应后的固体加入稀硫酸使其完全溶解得溶液。固体中若有Fe3O4与稀硫酸反应后可以产生Fe2+,C错误;
D.Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2,D正确;
故答案为:C。
3.下列有关铁及其化合物的说法错误的是
A.铁有良好的导电、导热性B.铁高温时与水蒸气反应生成
C.铁粉具有还原性,可用作食品脱氧剂D.可用除去溶液中含有的
【答案】D
【解析】A.铁属于金属,具有良好的导电、导热性,A正确;
B.高温下,Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和H2,B正确;
C.铁粉具有还原性,能和空气中氧气反应,用作食品脱氧剂,C正确;
D.可以和反应生成,D错误;
故选D。
4.下列有关铁及其化合物的说法正确的是
A.铁的化学性质活泼,在自然界中均以化合态存在
B.高温下,Fe和H2O(g)反应生成Fe2O3和H2
C.铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4,它们都是黑色的固体
D.FeO不稳定,在空气里受热,迅速被氧化成Fe3O4
【答案】D
【解析】A.在自然界中,铁陨石有游离态的铁存在,A项错误;
B.高温下,Fe和H2O(g)反应生成Fe3O4和H2,B项错误;
C.铁的氧化物有FeO、Fe2O3、Fe3O4,其中Fe2O3是红棕色固体,FeO和Fe3O4是黑色固体,C项错误;
D.FeO不稳定,在空气里受热,迅速被氧化成Fe3O4,反应原理为:6FeO+O22Fe3O4,D项正确;
答案选D。
5.铁为日常生活中用量最大的金属单质.利用如图装置来探究铁与水蒸气的反应:
(1)装置B中发生反应的化学方程式为 。
(2)装置A、B加热的先后顺序是 ;石棉绒的作用是 。
(3)关于该实验,下列说法错误的是 (填字母)。
A.装置C中盛放的固体可能是碱石灰(固体和的混合物),起干燥作用
B.如果反应后B中残留的固体为黑色纯净物,则该固体可能为,或中的一种
C.装置D采用向下排空气法收集反应产生的气体
【答案】(1)
(2)先加热A后加热B 防止铁粉堵塞硬质玻璃管右端的导管口
(3)B
【解析】(1)装置B中铁与水蒸气在高温条件下反应,发生化学方程式为:。
答案为:。
(2)先点燃B处,铁与氧气发生反应,故先加热A后加热B;石棉绒的作用可以防止铁粉堵塞硬质玻璃管右端的导管口。
答案为:先加热A后加热B;防止铁粉堵塞硬质玻璃管右端的导管口。
(3)A.装置C的作用为出去氢气中的水蒸气,其干燥作用,可以盛放的固体干燥剂,可能是碱石灰或无水氯化钙,故正确;
B.如果反应后B中残留的固体为黑色纯净物,则该固体可能为Fe3O4、FeO中的一种, Fe2O3为红棕色固体,不可能含有,故错误;
C.氢气的密度小于空气,采用向下排空气法收集,故正确。
答案为:B。
考点二 铁的化合物的性质
6.下列有关铁及其化合物的说法正确的是
A.在自然界中,铁都以化合态形式存在B.赤铁矿的主要成分是
C.是一种白色粉末D.属于混合物
【答案】B
【解析】A.在自然界中,铁主要以化合态形式存在,但在陨铁中存在游离态的铁,A错误;
B.赤铁矿的主要成分是,B正确;
C.是一种黑色粉末,C错误;
D.有固定组成,是化合物,则属于纯净物,D错误;
故选B。
7.铁及其化合物在生产生活中有着重要的用途。下列反应的离子方程式书写正确的是
A.氧化铁与盐酸反应:
B.溶液与反应:
C.铁与稀盐酸反应:
D.氯化铁溶液与氨水反应:
【答案】A
【解析】A.氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水,A正确;
B.溶液与反应生成铜离子和亚铁离子:,B错误;
C.铁与稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,,C错误;
D.一水合氨为弱碱,不能拆,,D错误;
故选A。
8.某同学欲利用如图装置制取能较长时间存在的,实验所用溶液现配现用且蒸馏水先加热煮沸。下列分析正确的是
A.X可以是稀硫酸但不能是稀盐酸
B.实验开始时应先关闭止水夹a、打开止水夹b
C.最终在蒸馏烧瓶中观察到白色沉淀
D.实验结束后,将抽滤瓶露置于空气中,最终观察到红褐
【答案】D
【解析】A.X可以是稀硫酸也可以是稀盐酸,A错误;
B.先打开止水夹a与b、分液漏斗旋塞,利用稀硫酸和铁反应生成的氢气排除装置内的空气,验纯后关闭止水夹a,B错误;
C.一段时间后,蒸馏烧瓶中压强增大,将液体压入抽滤瓶中,抽滤瓶中观察到有白色沉淀生成,C错误;
D.反应结束后,将抽滤瓶露置于空气中,极易被氧化,最终得到红褐色沉淀,D项正确;
故答案选D。
9.1.4g铁全部溶于盐酸中,加入足量NaOH溶液,得红褐色沉淀,过滤后给红褐色沉淀加热(在空气中),最后得到红色物质的质量是
A.2gB.1.6gC.1gD.1.8g
【答案】A
【解析】1.4g铁,全部溶于盐酸中,Fe+2HCl=FeCl2+H2↑,加入足量NaOH溶液,FeCl2+2NaOH=Fe(OH)2↓+2NaCl,氢氧化亚铁在空气中易被氧化为氢氧化铁;4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,,最后得到红色物质是Fe2O3,根据铁元素守恒m(Fe2O3)=0.025ml××160g/ml=2g;
故选A。
10.铁元素存在多种价态,且不同价态的铁元素在一定条件下可以相互转化。
(1)硫酸铁和氢氧化钡反应的离子方程式为 。
(2)某同学设计如图装置制备一定量的,并使其能在较长时间内存在。
①X不能是硝酸,原因是 ,装置4的作用是 。
②实验开始时,开关应 (填“打开”成“关闭”)。
③生成的氢气起到的两个作用分别是 , 。
【答案】(1)
(2)硝酸可将铁氧化为,导致无法得到 液封,防止空气进入装置3中导致无法得到纯净的 打开 利用生成的将装置中的空气排出 把装置2中液体挤入装置3
【分析】亚铁离子还原性较强,易被氧气氧化,该装置制备Fe(OH)2白色沉淀时,需要先排尽装置中的空气,后利用气体产生的气压把生成的亚铁盐溶液压至装置3中与NaOH反应制备Fe(OH)2。
【解析】(1)硫酸铁和氢氧化钡反应生成氢氧化铁和硫酸钡沉淀,离子方程式为;
(2)①要制取Fe(OH)2白色沉淀,在2中是酸X与铁屑反应产生Fe2+,由于硝酸具有强氧化性,会将Fe氧化产生Fe3+,导致无法生成Fe(OH)2,所以X不能是硝酸,可以是HCl或稀H2SO4;装置4中蒸馏水的作用是形成液封,防止空气进入装置3中导致无法得到纯净的Fe(OH)2;
②实验开始时打开K2,利用Fe与酸反应产生的H2将装置中的空气排出,使NaOH溶液中无空气;
③待装置4中气泡均匀时,关闭开关K2,利用反应产生的H2将装置2中Fe2+压入装置3中,与NaOH溶液反应产生Fe(OH)2,保证制取得到纯净Fe(OH)2,并能够较长时间观察Fe(OH)2白色沉淀,故生成的氢气起到的两个作用分别是:将装置中的空气排出;利用压强将装置2中Fe2+压入装置3中。
考点三 铁盐及亚铁盐的性质及鉴别
11.取一定量的Fe2O3固体,依次加入盐酸和硫氰化钾溶液后,溶液呈
A.无色B.黄色C.浅绿色D.血红色
【答案】D
【分析】Fe2O3固体和盐酸反应生成FeCl3,KSCN溶液可以检验Fe3+,Fe3+遇到KSCN溶液会使溶液变成血红色。
【解析】取一定量的Fe2O3固体,加入盐酸后发生反应离子方程式为:,产生的Fe3+遇到KSCN会产生血红色的络合物Fe(SCN)3,所以溶液会变成血红色,故答案选D。
12.为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质,取少量样品溶于盐酸,再进行下列实验,下列结论正确的是
A.若滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明铁粉没有变质
B.若加入铜粉,充分反应后溶液变为蓝色,说明铁粉已经变质
C.若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,说明铁粉部分变质
D.若滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,说明铁粉全部变质
【答案】B
【分析】粉变质生成,盐酸与单质铁反应,反应生成氢气和亚铁离子,还原铁粉溶于稀盐酸时,溶液中含有或二者都有,用溶液检验,具有还原性,能被强氧化剂氧化,实验室采用酸性高锰酸钾溶液或者氯水等氧化,据此分析解答。
【解析】A.若滴加溶液,溶液未变红,说明溶液中无,但是铁粉有可能被已经变质生成,A错误;
B.加入铜粉,充分反应后溶液变为蓝色,说明发生了反应:,由于盐酸与铁反应只能生成亚铁,说明铁粉已经变质成了,B正确;
C.氯水具有强氧化性,可以把亚铁离子氧化为铁离子,亚铁离子来源可能是铁与盐酸反应,故不能确定是部分氧化还是全部氧化还是没有被氧化,C错误;
D.若滴加溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,说明溶液中不含铁离子,含有亚铁离子,亚铁离子来源可能是铁与盐酸反应,D错误;
故选B。
13.是一种重要的盐。下列说法不正确的是
A.属于弱电解质B.溶液可腐蚀覆铜板
C.可由与反应制得D.溶液可制备胶体
【答案】A
【解析】溶于水完全电离,属于强电解质,A错误;溶液可腐蚀覆铜板,发生反应,B正确;具有强氧化性,可将氧化为,C正确;向沸水中滴加饱和溶液可制备胶体,D正确。
14.下列有关的性质及应用的说法正确的是
①易溶于水,所以可用作净水剂
②向溶液中加入过量铁粉,可制得溶液
③室温下,向溶液中滴加少量溶液,再滴加几滴淀粉溶液,溶液变蓝色,则说明的氧化性比的强
④与在酸性溶液中的反应:
⑤片和维生素C同时服用,能增强治疗缺铁性贫血的效果
A.②③B.②③④⑤C.①③④D.①②③④⑤
【答案】B
【解析】水解生成胶体,可用于净水,与易溶于水无对应关系,①错误;发生反应:,②正确;将氧化成,依据同一反应中氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,可知的氧化性强于,③正确;具有强氧化性,能将氧化为,④正确;维生素C具有还原性,能防止片中的被氧化,⑤正确。故选B。
15.向某溶液中加入含的溶液后,无明显变化,当再滴入几滴新制氯水后,混合溶液变成红色。下列结论错误的是
A.该溶液中一定含有B.氧化性:
C.与不能形成红色物质D.被氯水氧化为
【答案】B
【解析】向某溶液中加入含的溶液后,溶液颜色无明显变化,当再滴入几滴新制氯水后,混合溶液变成红色,说明被加入的氯水氧化为,和结合为红色物质,原溶液中一定含有,A正确;能氧化为,依据氧化剂的氧化性大于氧化产物的氧化性知,氧化性,B错误;与不能形成红色物质,与能形成红色物质,C正确;加入氯水发生的反应为,被氯水氧化为,D正确。
考点四 铁及其化合物的转化
16.部分含铁物质的分类与相应化合价的关系如图所示。下列推断不合理的是
A.通过化合反应和复分解反应均能直接得到e
B.b和g均为碱性氧化物
C.a在氧气中燃烧生成g
D.存在c→d→e→f→c的转化关系
【答案】C
【分析】根据含铁物质的价类二维图关系可知a是Fe,b是FeO,c是亚铁盐,d是氢氧化亚铁,e是氢氧化铁,f是铁盐,g是氧化铁;
【解析】A.氢氧化亚铁和氧气、水生成氢氧化铁,氢氧化钠和氯化铁生成氢氧化铁沉淀,通过化合反应和复分解反应均能直接得到氢氧化铁,A正确;
B.氧化铁、氧化亚铁均可以和酸反应生成盐和水,氧化铁、氧化亚铁均属于碱性氧化物,B正确;
C.铁在氧气中燃烧生成四氧化三铁,C错误;
D.氯化亚铁和氢氧化钠生成氢氧化亚铁,氢氧化亚铁和氧气、水生成氢氧化铁,氢氧化铁和盐酸生成氯化铁,氯化铁和铁生成氯化亚铁,D正确;
故选C。
17.下列关于铁及其化合物的说法不正确的是
A.铁与盐酸或均能反应,但生成的氯化物中元素的化合价不同
B.纯铁的抗腐蚀能力非常强,铁在干燥的空气里不易被氧化
C.是红棕色粉末,俗称铁红
D.都能与稀盐酸发生反应生成和水,它们都是碱性氧化物
【答案】D
【解析】与盐酸反应生成,与反应生成,A正确;铁只有在潮湿的空气中才易被氧化,B正确;、是碱性氧化物,与盐酸反应生成和水,与盐酸反应生成和水,D错误。
18.已知如下三个实验均能发生化学反应。
下列判断正确的是
A.实验①中铁作氧化剂B.实验②中既显氧化性又显还原性
C.实验③中发生的是置换反应D.上述实验证明氧化性:
【答案】D
【解析】①中发生反应,元素的化合价升高,则作还原剂,A错误;向溶液中滴入几滴氯水,发生反应,反应中元素的化合价升高,则只表现还原性,B错误;置换反应是单质与化合物反应生成新单质和新化合物的反应,而③中发生的反应为,生成物中没有单质,则不是置换反应,C错误。
19.下图为铁元素的价类二维图,其中的箭头表示部分物质间的转化关系,下列说法正确的是
A.铁与高温水蒸气的反应可实现上述①转化
B.维生素C能将转化为,该过程中维生素C作氧化剂
C.在空气中,加热发生转化⑥,加热可生成
D.中的铁为+6价,具有较强的氧化性,可以作为消毒剂使用
【答案】D
【解析】A.高温下铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2,不能实现上述①转化,A错误;
B.维生素C具有还原性,可将Fe3+转化为Fe2+,铁元素化合价降低,则该过程中维生素C作还原剂, B错误;
C.加热Fe(OH)3发生转化⑥分解生成氧化铁,氧化铁不能溶于水,氢氧化亚铁具有还原性,在空气中很容易被氧化为氢氧化铁,则若在空气中加热不能生成, C错误;
D.中铁元素的化合价为+6价,处于较高价态,容易转化为铁离子,因此具有强氧化性,具有杀菌消毒作用,可以作为消毒剂使用,D正确;
故选D。
20.在给定条件下,下列选项所示的物质间转化不能实现的是
A.B.
C.D.
【答案】A
【解析】A.Fe2O3不溶于水,也不能与H2O反应,A符合题意;
B.Fe的金属性比Ag强,在盐酸浸润下Fe+2AgCl=FeCl2+2Ag,B不合题意;
C.Fe2+具有还原性,H2O2具有氧化性,故2FeCl2+H2O2+2HCl=2FeCl3+2H2O,C不合题意;
D.Fe(OH)2具有强还原性,能被空气中的O2氧化,方程式为:4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,D不合题意;
故答案为:A。
知识导图记忆
知识目标复核
【学习目标】
1.了解铁元素在自然界中的存在形态、与人体健康的关系,体会化学对人类生活的重要意义;从我国古代应用铁的化学史感受中华民族在科技发展进程中的贡献,增强文化自信。
2.能用氧化还原反应原理进一步认识铁的化学性质, 基于实验事实写出铁与水蒸气反应的化学方程式,并用于解释生产中简单的化学问题,培养安全意识。
3.结合应用实例,将铁的性质的知识运用于解决生产、生活中简单的化学问题,强化性质决定用途的观念。
4.通过学习铁的氧化物和氢氧化物,学会从物质类别和元素价态的视角认识具有变价元素物质间的转化关系,并建立认识模型,丰富研究物质的思路和方法。
5.通过实验探究铁的氢氧化物的化学性质,并能用化学方程式或离子方程式正确表示。学习氢氧化亚铁制备并长期保存的方法。
6.通过学习铁盐和亚铁盐,学会从物质类别和元素价态的视角认识具有变价元素物质间的转化关系,学会鉴别铁盐和亚铁盐,及对其进行除杂提纯等。
【学习重难点】
1.铁的性质及其用途。
2.铁的化合物的性质及其用途。
3.氢氧化亚铁制备实验的改进方案。
4.利用铁三角理解Fe、Fe2+、Fe3+的转化关系。
1.下列有关Fe的说法中不正确的是
A.Fe在潮湿的环境中易生锈
B.Fe与少量的Cl2发生反应生成FeCl3
C.Fe在过量O2中燃烧反应生成Fe2O3
D.Fe在氧气底部燃烧需要在集气瓶中放上少量沙子,以免炸裂集气瓶
【答案】C
【解析】A.铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀,容易生成铁锈,正确,A不符合题意;;
B.Cl2具有强氧化性,不管Cl2是过量还是少量,Fe与Cl2反应均生成FeCl3,正确,B不符合题意;
C.Fe在过量的O2中燃烧生成Fe3O4,而不是Fe2O3,错误,C符合题意;
D.Fe在氧气中燃烧生成Fe3O4,同时放出大量的热,为了防止灼热的Fe3O4将集气瓶炸裂,会在集气瓶的底部放上少量沙子,正确,D不符合题意;
答案选C。
2.铁及其化合物在生产、生活中应用广泛。下列有关它们的性质与用途具有对应关系的是
A.有氧化性,可用作净水剂B.有磁性,可用作高炉炼铁的原料
C.是红棕色,可用于制红色油漆D.Fe有还原性,可用于铝热反应焊接钢轨
【答案】C
【解析】A.溶液中铁离子水解生成氢氧化铁胶体,氢氧化铁胶体有吸附性,能吸附杂质,可用作净水剂,与其氧化性无关,A错误;
B.中含铁元素,可用作高炉炼铁的原料,与其磁性无关,B错误;
C.是红棕色固体,难溶于水,可用于制红色油漆,C正确;
D.铝热反应为铝和氧化铁在高温下反应生成铁和氧化铝,与铁的还原性无关,D错误;
答案选C。
3.苹果汁是人们喜爱的饮料。由于饮料中含离子,现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,使转变为离子。若榨苹果汁时加入维生素C,可有效防止这种现象的发生。下列说法不正确的是
A.维生素C起到了抗氧化作用,作还原剂
B.具有还原性能被空气中氧气氧化
C.在维生素C还原的过程中是氧化产物
D.具有氧化性能将维生素C氧化
【答案】C
【分析】该反应中Fe元素化合价由+2价变为+3价,Fe2+失电子作还原剂,在反应中被氧化;若在榨汁的时候加入适量的维生素C,可有效防止这种现象的发生,说明维生素C能防止亚铁离子被氧化,则维生素C和亚铁离子的性质相同,都具有还原性。
【解析】A. 维生素C能防止亚铁离子被氧化,起到了抗氧化作用,作还原剂,故A正确;
B. 由于饮料中含离子,现榨的苹果汁在空气中会由淡绿色变为棕黄色,说明具有还原性能被空气中氧气氧化,故B正确;
C. 在维生素C还原的过程中是还原产物,故C错误;
D. 具有氧化性,作氧化剂,维生素C具有还原性,能将维生素C氧化,故D正确;
故选C。
4.某学习小组进行了如图所示的实验,实验后组员之间的交流不合理的是
A.甲同学认为试管b中收集到的气体可点燃
B.乙同学认为试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁
C.丙同学认为可用盐酸和KSCN溶液来验证产物中的三价铁
D.丁同学认为消耗0.03ml铁粉时反应转移的电子的物质的量为0.06ml
【答案】D
【解析】A.因为铁与水蒸气在高温时发生反应生成四氧化三铁和氢气,所以试管b中收集到的气体为氢气可点燃,故A正确;
B.因为铁与水蒸气在高温时发生反应生成四氧化三铁和氢气,所以试管a中生成的黑色固体可能为四氧化三铁,故B正确;
C.因为铁与水蒸气在高温时发生反应生成四氧化三铁和氢气,四氧化三铁与盐酸反应生成氯化铁和氯化亚铁,所以可以用盐酸和KSCN溶液来验证产物中的三价铁,故C正确;
D.铁粉与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,消耗0.03ml铁粉时反应转移的电子的物质的量为0.08ml,故D错误;
故答案选D。
5.为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质,分别取少量样品溶于盐酸,再进行下列实验,其中结论正确的是
A.若样品溶于盐酸有气泡产生,则铁粉未变质
B.若滴加KSCN溶液,溶液未变红,则铁粉可能变质
C.若依次滴加氯水、KSCN溶液,溶液变红,则铁粉全部变质
D.若滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,则铁粉全部变质
【答案】B
【解析】A.若样品溶于盐酸有气泡产生,说明还有铁单质,不能说明铁粉未变质,A错误;
B.滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明溶液中不含Fe3+,但溶液中可能含Fe2+,不能说明铁粉未变质,B正确;
C.滴加氯水时可能把溶液中存在的Fe2+氧化成了Fe3+,再滴加硫氰化钾溶液,溶液变红,则说明铁粉变质了,但不能说明铁粉全部变质,,C错误;
D.若先滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明溶液中不含Fe3+,再滴加氯水,溶液变红说明溶液中存在Fe2+,被氯水氧化成了Fe3+,则说明铁粉变质了,但不能说明铁粉全部变质,D错误;
故选B。
6.有关铁的氧化物的说法中,不正确的是
A.赤铁矿主要成分是Fe2O3,Fe2O3是红棕色的,常用作红色油漆和涂料
B.Fe3O4是黑色晶体,其中的铁显+2价,的铁显+3价
C.FeO、Fe2O3都不溶于水,但都能和盐酸反应生成相应的盐
D.FeO不稳定,在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3
【答案】D
【解析】A.赤铁矿主要成分是 Fe2O3,Fe2O3是红棕色的固体,可以用作红色油漆和涂料,故A正确;
B.Fe3O4可以是Fe2O3FeO,其中的铁显+2 价,的铁显+3价,故B正确;
C.FeO、 Fe2O3都不溶于水,属于碱性氧化物,都能和盐酸反应生成相应的盐,故C正确;
D.FeO在空气中被氧化生成四氧化三铁,故D错误;
故选D。
7.部分含铁物质的类别与铁元素化合价的关系如图所示,下列说法正确的是
A.a可在氧气中剧烈燃烧生成红色物质B.a可与盐酸反应生成d,反应后溶液呈浅绿色
C.d可与NaOH溶液反应生成红褐色fD.c可在常温下与水发生化合反应生成g
【答案】B
【分析】由图可知,a为铁、b为氧化亚铁、c为氧化铁、d为亚铁盐、e为铁盐、f为氢氧化亚铁、g为氢氧化铁。
【解析】A.铁在氧气中剧烈燃烧生成黑色的四氧化三铁,故A错误;
B.铁与盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,反应后溶液呈浅绿色,故B正确;
C.溶液中亚铁离子与氢氧化钠溶液反应生成白色的氢氧化亚铁沉淀和氯化钠,故C错误;
D.氧化铁不溶于水,常温下氧化铁不能与水反应生成氢氧化铁,故D错误;
故选B。
8.实验室可用图装置制备。下列说法不正确的是
A.配制NaOH溶液和溶液的蒸馏水要提前煮沸
B.实验前可在溶液上面加一层煤油
C.得到的为红褐色固体
D.实验结束后的胶头滴管,要先用盐酸浸泡,再用水洗
【答案】C
【分析】如图,利用NaOH溶液与FeSO4溶液反应得到Fe(OH)2和Na2SO4,Fe(OH)2易被空气氧化。
【解析】A.和Fe(OH)2中铁元素呈+2,易被氧化,故配制NaOH溶液和溶液的蒸馏水要提前煮沸,除去水中溶解的氧气,A项正确;
B.实验前可在溶液上面加一层煤油,浮在水面上,可隔绝空气,B项正确;
C.得到的为白色固体,C项错误;
D.实验结束后的胶头滴管含碱性溶液,要先用盐酸浸泡,再用水洗,D项正确。
故答案选C。
9.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,进行如下实验的最佳顺序为
①加入氯水 ②加入KMnO4溶液 ③加入KSCN溶液
A.①③B.③②C.③①D.①②③
【答案】C
【解析】通常用KSCN溶液检验Fe3+,故先向溶液中加入KSCN溶液,溶液不变红色,说明溶液中不含有Fe3+;然后加入足量氯水,溶液呈血红色,说明溶液中含Fe2+;氧化剂不选用KMnO4溶液的原因是:KMnO4溶液本身有颜色,同时KMnO4会将KSCN氧化影响实验;故证明某溶液中不含有Fe3+而可能含有Fe2+,进行实验操作时最佳顺序为③①;
故选C。
10.—定条件下等量的铁分别与足量的盐酸、水蒸气充分反应,则在相同的条件下产生氢气的体积比是
A.B.C.D.
【答案】B
【解析】,,令Fe的物质的量为1ml,相同条件下体积之比等于物质的量之比,则两反应中生成氢气的体积比为; 故选B。
11.某化学兴趣小组利用如图装置进行“铁与水蒸气反应”的实验,并检验产物的性质,下列说法正确的是
A.实验时,应先点燃A处的酒精喷灯,再点燃B处的酒精灯
B.装置B中发生反应的化学方程式为2Fe+3H2O(g)Fe2O3+3H2
C.装置E中的现象是红色粉末变黑
D.因为铁与水蒸气反应,所以炽热的铁水注入模具之前,模具不需干燥处理
【答案】A
【分析】铁和水蒸气高温生成四氧化三铁和氢气,氢气干燥后还原氧化铜生成铜;
【解析】A.实验时,应先点燃A处的酒精灯排净装置中空气,再点燃B处的酒精喷灯,防止铁被氧气氧化,A正确;
B.铁和水蒸气高温生成四氧化三铁和氢气,,B错误;
C.氢气还原氧化铜生成铜,现象为黑色固体变红使,C错误;
D.因为铁与水蒸气反应,所以炽热的铁水注入模具之前,模具需干燥处理,D错误;
故选A。
12.某工业废水中含有FeSO4和CuSO4(忽略其他成分),利用以下流程可回收FeSO4和Cu。下列说法不正确的是
A.试剂1为适当过量的Fe粉B.操作1、操作2和操作3都为过滤
C.固体1是Fe和Cu的混合物D.试剂2为适当过量的稀H2SO4
【答案】B
【分析】某工业废水中含有FeSO4和CuSO4,向其中先加入过量Fe,与CuSO4发生置换反应产生Cu、FeSO4,溶液1中含有FeSO4;固体1中含有Fe、Cu,向其中加入足量稀H2SO4,Fe与硫酸反应产生FeSO4、H2,Cu不能反应,仍以固体形式存在,经过滤将固体Cu分离出来进入固体2中,将溶液1、2合并,然后经蒸发浓缩、降温结晶获得绿矾FeSO4·7H2O。
【解析】A.根据上述分析可知:试剂1为适当过量的Fe粉,A正确;
B.操作1、操作2都是分离难溶性固体与可溶性液体混合物的操作,名称是过滤;而操作3是从FeSO4溶液中获得绿矾FeSO4·7H2O,要将溶液进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤等操作,B错误;
C.为从含FeSO4和CuSO4的混合溶液中奖Cu完全分离,加入的Fe粉要适当过量,故固体1是Fe和Cu的混合物,C正确;
D.固体1中含有Fe、Cu,为将Fe与Cu分离开来,可根据Fe与稀H2SO4反应,而Cu与稀H2SO4不反应的性质,加入适当过量的稀H2SO4,使Fe完全转化为FeSO4进入溶液而与Cu分离开,D正确;
故合理选项是B。
13.部分含铁物质的分类与相应化合价关系如图所示。下列推断合理的是
A.b只能通过置换反应制得
B.保存溶液时需加入少量
C.可将加入浓碱液中制得的胶体
D.存在的循环转化关系
【答案】D
【分析】由题图可知,为中含有为为中含有。
【解析】A.b既可通过置换反应制得,也可通过化合反应制得,A不合理;
B.含的溶液中加入,会被还原成,B不合理;
C.可将饱和的溶液滴入沸水中继续加热至液体呈红褐色,制得胶体,而不是浓碱液中,不合理;
D.存在的循环转化关系,D合理;
答案选D。
14.室温下,探究溶液的性质,下列实验方案能达到实验目的的是
【答案】C
【解析】A.向2mL溶液中滴加几滴酸性溶液,观察溶液颜色变化,探究是否有还原性,故A错误;
B.检验溶液中是否含有应直接向待测液中滴加KSCN溶液,向待测液中滴加氯水会将氧化为干扰实验,故B错误;
C.向2mL溶液中加入过量Fe,充分振荡并过滤,铁将还原为,故C正确;
D.向2mL5%溶液中滴加几滴溶液,若产生气泡有可能是的催化作用,故D错误;
15.利用铁元素价类二维图可以多角度研究含铁物质的性质及转化关系,请完成下列问题。
(1)铁元素是组成人体必不可少的元素之一,以下几种常见的铁元素粒子,既有氧化性又有还原性的是 。
A.Fe B. C.
(2)下列说法正确的是 。
A.是碱性氧化物
B.铁与高温水蒸气的反应可实现上述转化①
C.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速发生转化②
(3)取少量粉末于烧杯中,加入适量盐酸至完全溶解,发生反应的离子方程式为 ,
(4)制备氢氧化亚铁时,现象由白色絮状沉淀最终转化为红褐色沉淀,请用化学方程式解释现象: 。
(5)人体血红蛋白分子中含有,正是这些使血红蛋白分子具有载氧功能。亚硝酸钠()可将人体血红蛋白中的转化为,生成高铁血红蛋白而丧失与氧气的结合能力,反应过程中发生
反应,说明亚硝酸钠具有 性;误食亚硝酸钠中毒,可服维生素C缓解,说明维生素C具有 性。
【答案】(1)B
(2)A
(3)
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
(5)氧化 氧化 还原
【解析】(1)A.Fe处于元素的最低价,只有还原性,故A不选;B.处于元素的最低价态,既有氧化性又有还原性,故B选;C.处于元素的最高价态,只有氧化性,故C不选;答案为B;
(2)A.Fe2O3能与盐酸反应生成氯化铁和水,Fe2O3是碱性氧化物,故A正确;B.铁与高温水蒸气的反应生成Fe3O4,故B错误;C.FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,迅速被氧化为Fe3O4,故C错误;答案为A;
(3)粉末与盐酸反应生成氯化铁和水,发生反应的离子方程式为;
(4)制备氢氧化亚铁时,Fe(OH)2被氧气氧化为红褐色Fe(OH)3,由白色絮状沉淀最终转化为红褐色沉淀,反应的化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3;
(5)亚硝酸钠(NaNO2)可将人体血红蛋白中的Fe2+转化为Fe3+,生成高铁血红蛋白而丧失与氧气的结合能力,反应过程中Fe2+发生氧化反应,说明亚硝酸钠具有氧化性,误食亚硝酸钠中毒,可服维生素C缓解,说明维生素C具有还原性。
16.FeCl3溶液在工业上用于蚀刻铜箔电路板,从蚀刻后的废液中可回收铜并使蚀刻液再生,流程如图所示(省略部分物质)。
(1)写出 FeCl3蚀刻铜箔的反应的离子方程式 。
(2)若上述溶液充分反应后只含有Fe2+,欲检验Fe2+,不合理的操作是 。
A.加入氢氧化钠溶液观察现象
B.先加入足量氯水,再加入KSCN溶液
C.加入少量酸性KMnO4溶液观察现象
(3)操作Ⅰ的名称是___________。
A.蒸发B.结晶C.过滤D.分液
(4)为了从固体中分离出铜,而加入的试剂X是___________。
A.HClB.H2SO4C.HNO3D.NaOH
【答案】(1)Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+
(2)B
(3)C
(4)A
【分析】FeCl3溶液与铜箔电路板发生反应:Cu+Fe3+=2Fe2++Cu2+,得到的废液中含有FeCl3、FeCl2、CuCl2,向其中加入过量铁粉,发生反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2、CuCl2+Fe=FeCl2+Cu,然后过滤,向滤渣中加入稀HCl,发生反应:2HCl+Fe=FeCl2+H2↑,过滤,分离得到Cu单质,将两次滤液合并,向滤液中通入Cl2,发生反应:2FeCl2+Cl2=2FeCl3,使FeCl3溶液得到再生。
【解析】(1)FeCl3溶液蚀刻铜箔时会发生反应产生FeCl2、CuCl2,发生反应的离子方程式为:Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+;
(2)A.上述反应后溶液中只含有Fe2+,向其中加入NaOH溶液,会发生反应产生Fe(OH)2白色沉淀,Fe(OH)2不稳定,会被空气中的氧气氧化产生红褐色的Fe(OH)3,因此能检验Fe2+的存在,A不符合题意;
B.先加入足量氯水,会将溶液中可能存在的Fe2+氧化产生Fe3+,同时溶液中汗液含有Cl2、HClO等,Cl2具有强氧化性,会氧化KSCN,不能使溶液变为红色,因此不能确定原溶液中是否含有Fe2+,B符合题意;
C.Fe2+具有还原性,能够被酸性KMnO4溶液氧化为Fe3+,酸性KMnO4溶液被还原产生无色Mn2+,因此会看到溶液变为无色,因此可用酸性KMnO4溶液判断Fe2+是否存在,C不符合题意;
故合理选项是B;
(3)根据流程图可知:操作Ⅰ是分离难溶性固体与可溶性液体混合物的操作,因此该操作是过滤,故合理选项是C;
(4)操作Ⅰ分离得到的固体中含有Fe、Cu,由于Cu位于金属活动性顺序表中H元素的后边,Fe位于H元素的前边,因此可以向其中加入稀盐酸,发生反应:2HCl+Fe=FeCl2+H2↑,Cu不发生反应,得到的溶液为FeCl2,与前边溶液合并,然后通入Cl2,使刻蚀液得到再生,故加入的试剂X是HCl,故合理选项是A。
日常生活中,缺铁性贫血的患者需要服用补铁剂,医生叮嘱患者在服用补铁剂的同时,还要补充维生素C;而有些补铁剂直接加入了维生素C,你知道为什么在补铁的同时需要补充维生素C吗?
铁的存在
铁在自然界中可以像陨铁中的铁那样以单质形态存在,但主要是以+2价和+3价化合物的形态存在于矿石中。铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝,居第四位。
铁的使用历史
人类最早使用的铁是来自太空的陨铁。我国目前发现最早的人工冶炼铁制品是甘肃灵台出土的春秋初年秦国的铜柄铁剑,这说明春秋初年我国已掌握了冶铁技术。战国中期以后,铁制工具在社会生产中发挥了巨大的作用。
地球上的绝大多数金属元素以化合物的形式存在于自然界中,只有极少数的金属元素在自然界中以单质的形式存在,如铂、金等极不活泼的金属。这是因为多数金属的化学性质比较活泼,易与其他物质发生化学反应。
物理性质
①铁的熔点为1535℃,沸点为2750℃,密度为7.86g·cm3。
②具有延展性、导热性和导电性,但其导电性不如铜和铝。
③铁能被磁体吸引。
①铁与硫单质反应时生成FeS。方程式为:Fe+Seq \(=====,\s\up7(△))FeS
②铁与Br2发生反应时生成FeBr3,但与I2反应时生成 Fel2,通过这一事实可以说明 Br2的氧化性比I2强,可以利用不同物质与铁单质反应后生成铁的化合物的价态不同来判断物质的氧化性强弱关系。方程式为:2Fe+3Br2===2FeBr3 ; Fe+I2===Fel2
实验装置
操作及现象
①先点燃湿棉花处的酒精灯,再点燃还原铁粉处的酒精灯;
②用燃着的火柴点燃肥皂泡,听到爆鸣声,证明生成了氢气(肥皂泡起收集氢气的作用)
实验结论
在高温下,铁能与水蒸气反应生成H2,化学方程式为
3Fe+4H2O(g)eq \(=====,\s\up7(高温))Fe3O4+4H2
启示
在钢铁的生产中,为防止铁与水发生反应,炽热的铁水或钢水注入模具之前,模具必须进行充分的干燥处理。
①铁与水反应的产物是Fe3O4和H2,而不是Fe2O3。
②铁与冷水、热水不能反应,只能与水蒸气在高温下反应。
③铁与水反应的实质同 Na、Mg一样,都是置换出水电离产生的H+,但不能得到铁的氢氧化物,因为高温下铁的氢氧化物分解为铁的氧化物和水。
物质
氧化亚铁(FeO)
氧化铁(Fe2O3)
四氧化三铁(Fe3O4)
俗称
——
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
不溶于水
与H+反应的离子方程式
FeO+2H+===Fe2++H2O
Fe2O3+2H+===2Fe3++3H2O
Fe3O4+8H+ ===Fe2++2Fe3++3H2O
与CO、C、H2反应
生成单质铁及CO2或H2O
用途
可在化妆品、刺青墨水中用作色素;用于瓷器制作
Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料,赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料
用作磁性材料、颜料、磨料等;磁铁矿(主要成分是Fe3O4)也是炼铁的原料
①铁锈的主要成分是氧化铁,而不是四氧化三铁。
②FeO、Fe3O4遇非氧化性酸(如HCl)时发生非氧化还原反应,但遇氧化性酸(如HNO3)时发生氧化还原反应,+2价的铁均被氧化成+3价。
③Fe3O4中铁元素的化合价可看作既有+2价,又有+3价,且显+2价与+3价的铁的物质的量之比为1∶2。因此 Fe3O4与盐酸、稀硫酸反应时,生成的Fe2+、Fe3+的物质的量之比为1∶2。
④Fe3O4的组成可用 FeO·Fe2O3表示,但不代表Fe3O4是由FeO和Fe2O3组成的混合物,Fe3O4有固定的组成,是一种纯净物。
⑤由于Fe3O4与非氧化性酸反应生成铁盐和亚铁盐,故Fe3O4不属于碱性氧化物,而 FeO、Fe2O3属于碱性氧化物。
Fe(OH)3
Fe(OH)2
实验操作
实验现象
首先生成白色絮状沉淀,然后沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
化学方程式
FeCl3+3NaOH===Fe(OH)3↓+3NaCl
FeSO4+2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
实验结论
Fe(OH)3与Fe(OH)2分别可用相对应的可溶性盐与碱溶液反应制得,且Fe(OH)2容易被氧化成Fe(OH)3
①使用胶头滴管时应在试管口垂直悬滴,让液体直接滴入试管,注意不能插入试管内。但是制备Fe(OH)2时为防止其被氧化,需要把长胶头滴管插入到FeSO4溶液中再挤压胶头使NaOH溶液滴入FeSO4溶液中,这是胶头滴管使用的特例。
②白色絮状沉淀变成灰绿色的过程很快,大概只有几秒,但由灰绿色变成红褐色的过程较慢,有时甚至需要一天的时间。
③因为Fe(OH)2很容易被空气中的氧气氧化,在制备Fe(OH)2时,应注意来取适当的措施止其接触氧气。如FeSO4溶液要现用现配,且配制 FeSO4溶液的蒸馏水要煮沸除氧气。为了防止 NaOH溶液加入时带入空气,可将吸有NaOH溶液的长滴管插入FeSO4溶液的液面下,再挤出 NaOH溶液;还可以在FeSO4液表面加一层植物油等液封或向亚铁盐溶液充入保护气(如H2)等。
Fe(OH)2的制备实验的改进方案
1.制备原理
用亚铁盐溶液与强碱溶液反应:Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓。
2.注意事项
Fe(OH)2极易被空气中的氧气氧化,制备前应尽可能地使所用溶液中不含氧气,制备过程中应尽可能地避免引入氧气或使生成Fe(OH)2的环境与空气隔绝。
3.操作要点
(1)两种溶液均要现配现用,且所用蒸馏水应先煮沸,以排出溶解在水中的氧气。
(2)利用油膜将水溶液与空气隔离开,或利用还原性气体将水溶液与空气隔开。
(3)利用长胶头滴管将碱溶液直接送入盐溶液中(不是从容器口上方滴下)。
4.两种经典的制备装置
(1)有机溶剂覆盖法:利用油膜将水溶液与空气隔离开,以如图所示装置为例,实验中将吸有NaOH溶液的长胶头滴管插到液面以下,并在液面上覆盖一层密度小于水且不溶于水的液体,如植物油或煤油(不能用密度大于水的CCl4),以防止空气中的氧气与Fe(OH)2接触。
(2)还原性气体保护法
利用还原性气体将水溶液与空气隔离开,以表中所示的两种装置为例:
实验装置
操作步骤
先滴加稀硫酸,待烧杯中产生均匀气泡,一段时间后,再滴加NaOH溶液
先打开止水夹a,在试管B的右侧导管处收集氢气并验纯;当氢气纯净后,关闭止水夹a,产生的氢气使具支试管A中压强增大,将生成的硫酸亚铁溶液从长导管压入试管B中
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色、状态
白色固体
红褐色固体
溶解性
不溶于水
稳定性
不稳定,在空气中易被氧化为Fe(OH)3
不稳定,受热易分解
Fe(OH)3eq \(=====,\s\up7(△))Fe2O3 +3H2O
与盐酸反应
Fe(OH)2+2H+===Fe2++H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
制备原理
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
转化
反应
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
现象
白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最终变成红褐色
①注意Fe2O3与Fe(OH)3颜色的微小差异:前者是红棕色,后者是红褐色。
②弱碱受热均不稳定,易分解生成金属氧化物与水。
③Fe(OH)2与氧化性酸混合后发生两种反应:中和反应、氧化还原反应(Fe2+转化为Fe3+)。
④Fe(OH)2转化为Fe(OH)3的过程中,物质颜色会发生一系列的变化,其中“灰绿色”是典型的中间颜色(回答相关现象时,此颜色必须答出来)。
Fe3+
Fe2+
实验操作
在两支试管中分别加入少量的FeCl3溶液和FeCl2溶液,各滴入几滴KSCN溶液
实验现象
溶液变红色
无明显现象
离子方程式
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
——
结论
Fe3+与SCN-生成红色配合物,Fe2+和SCN-不反应,可利用此现象检验Fe3+的存在
实验操作
实验现象及分析
棕黄色溶液变为浅绿色,说明Fe3+具有氧化性,Fe3+将铁粉氧化为Fe2+,反应为
2Fe3++Fe===3Fe2+
加入KSCN溶液无明显变化,说明溶液中不存在Fe3+,Fe3+已全部被还原为Fe2+
加入少量新制氯水,溶液变红,说明Fe2+具有还原性,氯水将Fe2+氧化为Fe3+,反应为
2Fe2++Cl₂===2Fe3++2C1-
实验结论
①向含有 Fe3+的盐溶液中滴加KSCN 溶液,溶液迅速变为红色,但不是产生红色沉淀,仍是透明溶液。溶液呈红色是因为Fe3+和SCN- 形成一系列配离子,形成的络合物通常写作Fe(SCN)3。
②含有Fe2+的溶液呈浅绿色,含有Fe3+的溶液呈棕黄色。在判断离子共存问题时,应注意无色溶液中不可能大量存在Fe2+和Fe3+。
③亚铁盐溶液在存放过程中易被空气中的氧气氧化而变质(部分 Fe2+转化为Fe3+),因此保存过程中一要注意密封,二可在溶液中放置一个无锈铁钉(Fe+2Fe3+===3Fe2+),防止其变质。
④铁及其化合物“价-类”二维图
铁离子(Fe3+)
亚铁离子(Fe2+)
观察法
水溶液呈棕黄色
水溶液呈浅绿色
显色法
加入KSCN溶液后变红色
加KSCN溶液无变化,再加新制氯水变红色
加碱法
加碱液后得到红褐色沉淀
加碱液后,生成的白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
氧化还原反应法
滴加淀粉-KI溶液,溶液变蓝色
滴入酸性KMnO4溶液或溴水,溶液颜色变浅或褪去
加K3[Fe(CN)6]溶液
无明显现象
产生蓝色沉淀
①观察法只能用于作出否定性结论,即如果溶液不显棕黄色,则不可能含大量的Fe3+。
②若溶液中含有Cl-、Br-、I-等还原性离子,则不能根据KMnO4溶液褪色确定有Fe2+。
③只含Fe2+的检验:注意检验Fe2+时加入试剂的顺序,氯水可换为H2O2溶液等。氧化剂不能选用酸性KMnO4溶液,因为酸性KMnO4溶液本身显紫红色,对实验现象有干扰,且酸性KMnO4溶液能氧化KSCN,即使溶液含Fe3+也不变红色,不能证明不含Fe3+。
④同时含有Fe2+和 Fe3+的溶液:Fe2+对检验 Fe3+无干扰,可以直接滴加KSCN溶液检验 Fe3+;Fe3+对检验Fe2+有干扰,不能通过先加入KSCN溶液再加氯水检验 Fe2+,通常向溶液中加入适量K3[Fe(CN)6]溶液,若产生蓝色沉淀,说明含有Fe2+。
①Fe2+→Fe:由于单质Fe的还原性较强,要使Fe2+转化为Fe,则需要强还原剂,如Zn、H2、CO等。
Zn+Fe2+===Zn2++Fe
H2+FeOeq \(=====,\s\up7(△))Fe+H2O
②Fe→Fe2+:Fe2+具有还原性,因此要将 Fe 氧化成Fe2+,不能使用强氧化剂,否则生成的Fe2+会进一步被氧化为Fe3+,能将Fe氧化成Fe2+的弱氧化剂有盐酸(或稀硫酸)等非氧化性酸、Cu2+、Fe3+、S等。
Fe+2H+===Fe2++H2↑
Fe+Cu2+===Fe2++Cu
Fe+Seq \(=====,\s\up7(△))FeS
③Fe→Fe3+:要使Fe氧化为Fe3+,需要使用强氧化剂。能将Fe氧化成Fe3+的强氧化剂有Cl2、Br2、KMnO4(H+)溶液、氧化性酸等。
2Fe+3Cl2===2FeCl3
2Fe+6H2SO4(浓)eq \(=====,\s\up7(△))Fe2(SO4)3+3SO2↑+6H2O
④Fe3+→Fe:Fe的还原性较强,要使Fe3+还原为Fe,需使用还原性强于Fe的还原剂。能将Fe3+还原成Fe的强还原剂有Zn、Al、H2、CO等。
3Zn+2Fe3+===3Zn2++2Fe
2Al+Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe+Al2O3
3CO+Fe2O3eq \(=====,\s\up7(高温))2Fe+3CO2
⑤Fe2+→Fe3+:Fe2+具有一定的氧化性,要使Fe2+转化为Fe3+,需要氧化性较强的氧化剂。能将Fe2+氧化为Fe3+的氧化剂有Cl2、Br2、H2O2、KMnO4(H+)溶液、氧化性酸等。
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
5Fe2++MnO4-+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O
⑥Fe3+→Fe2+:Fe2+具有一定的氧化性,不能使用还原性很强的还原剂进行还原。能将 Fe3+还原为Fe2+的还原剂有Fe、Cu、SO2、S2-、I-等。
Fe+2Fe3+===3Fe2+
Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+
SO2+2H2O+2Fe3+===2Fe2++SO42-+4H+
(1)与Fe2+、Fe3+有关的离子共存问题
①Fe3+与I-、S2-等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
②Fe2+与MnO4-(H+)、ClO-等因发生氧化还原反应而不能大量共存。
(2)除杂问题(括号内物质为杂质)
①FeCl3溶液(FeCl2):加足量氯水或双氧水或通入足量Cl2。
②FeCl2溶液(FeCl3):加足量铁粉,充分反应后过滤。
③FeSO4溶液(CuSO4):加足量铁粉,充分反应后过滤。
(3)铁及其化合物的种类比较多,相应的性质也比较多,因此要加强对铁及其化合物性质的记忆和理解,形成知识网络图,进行有序记忆,如可将铁及其化合物的化学性质用下列网络关系图表示∶
教材习题01(P72)
红热的铁与水蒸气反应的化学方程式为 ,该反应中氧化剂是 (填化学式)。将烧至红热的铁丝伸到盛有氯气的集气瓶中,可观察到铁丝剧烈燃烧,产生棕黄色的烟,反应的化学方程式为 ,该反应中被还原的物质是 (填化学式)。
解题方法
红热的铁与水蒸气反应得到四氧化三铁,化学方程式为3Fe+4H2O≜Fe3O4+4H2;该反应中水中的氢元素化合价降低,H2O体现出氧化性是氧化剂;将烧至红热的铁丝伸到盛有氯气的集气瓶中,可观察到铁丝剧烈燃烧,产生棕黄色的烟,得到氯化铁,反应的化学方程式为2Fe+3Cl2点燃2FeCl3;该反应中Cl元素化合价降低,被还原的物质是Cl2。
【答案】 3Fe+4H2O≜Fe3O4+4H2 H2O 2Fe+3Cl2点燃2FeCl3 Cl2
教材习题02(P72)
除去下列物质中含有的少量杂质,写出除杂所用试剂的化学式和反应的离子方程式:
(1)FeCl2溶液中含有少量的FeCl3杂质: 、 ;
(2)FeCl3溶液中含有少量的FeCl2杂质: 、 ;
(3)FeSO4溶液中含有少量的CuSO4杂质: 、 。
解题方法
(1)FeCl2溶液中含有少量的FeCl3杂质:可加入铁粉还原铁离子,反应的离子方程式:2Fe3++Fe=3Fe2+;
(2)FeCl3溶液中含有少量的FeCl2杂质:可加入氯水氧化亚铁离子,反应的离子方程式:Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-;
(3)FeSO4溶液中含有少量的CuSO4杂质:可加入铁粉置换出铜,反应的离子方程式:Fe+Cu2+=Fe2++Cu;
【答案】(1)Fe 2Fe3++Fe=3Fe2+
(2)Cl2 Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-
(3)Fe Fe+Cu2+=Fe2++Cu
教材习题04(P72)
下列离子方程式中,正确的是
A.铁与盐酸反应:2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑
B.氯气与氯化亚铁溶液反应:2FeCl2+Cl2=2FeCl3
C.氯化铁溶液与铁反应:Fe3++Fe=2Fe2+
D.氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应:Fe3++ 3OH-=Fe(OH)3↓
解题方法
A.铁与盐酸反应的离子方程式为:Fe+2H+=Fe2++H2↑,故A错误;
B.氯气与氯化亚铁溶液反应的离子方程式为:2Fe2+ +Cl2=2Fe3++2Cl-,故B错误;
C.氯化铁溶液与铁反应的离子方程式为:2Fe3++Fe=3Fe2+,故C错误;
D.氯化铁溶液与氢氧化钠溶液反应应的离子方程式为:Fe3++ 3OH-=Fe(OH)3↓,故D正确;
【答案】D
①
②
③
将铁钉放入溶液中
向溶液中滴入几滴氯水
将铜丝放入溶液中
选项
实验目的
实验方案
A
探究是否有氧化性
向2mL溶液中滴加几滴酸性溶液,观察溶液颜色变化
B
检验溶液中是否含有
向2mL溶液中滴加几滴新制氯水,再滴加KSCN溶液,观察溶液颜色变化
C
除去久置溶液中的
向2mL溶液中加入过量Fe,充分振荡并过滤
D
验证能否催化分解
向2mL5%溶液中滴加几滴溶液,观察气泡产生情况
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