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2020版高考化学(经典版)一轮复习教师用书:第三章第3节铁、铜及其化合物
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第3节 铁、铜及其化合物
[考试说明] 1.了解铁、铜的主要性质及其应用。2.掌握铁、铜的重要化合物的主要性质及其应用。3.了解铁、铜及其重要化合物的制备方法。
[命题规律] 铁、铜及其化合物是高考的热点,有选择和填空两种题型。以铁、铜及其化合物为载体,与电解质溶液中离子方程式的书写、电化学知识、实验探究融合在一起综合考查,备考时要抓住“铁三角”之间的转化关系,特别重视Fe2+、Fe3+的鉴别与检验,以及以Fe2+的还原性、Fe3+的氧化性为核心的氧化还原知识及离子方程式的书写。
考点1 铁及其重要化合物
知识梳理
一、铁的单质
1.铁的原子结构与物理性质
铁位于元素周期表中第四周期第Ⅷ族,原子结构示意图为,最外层有2个电子,在化学反应中易失去2个或3个电子而表现为+2价或+3价。铁在地壳中的含量占第4位。自然界中铁元素主要以化合态形式存在。
纯铁具有金属的共性,如具有银白色金属光泽和良好的延展性,是电和热的良导体,具有能被磁铁吸引的特性,纯铁有很强的抗腐蚀能力。
2.铁的化学性质
铁单质性质活泼,有较强的还原性。
(1)与非金属单质的反应
①与O2的反应
常温:铁被腐蚀生成铁锈,其主要成分为Fe2O3。
点燃:3Fe+2O2Fe3O4,现象:剧烈燃烧,火星四射,生成黑色固体。
②与Cl2的反应:2Fe+3Cl22FeCl3,现象:生成棕黄色的烟。
③与S的反应:Fe+SFeS,现象:生成黑色固体。
(2)与水的反应
常温下铁与水不反应,在高温条件下与水蒸气反应:
3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2。
(3)与酸的反应
(4)与某些盐溶液的反应
①与CuSO4溶液反应的离子方程式:
Fe+Cu2+===Fe2++Cu。
②与FeCl3溶液反应的离子方程式:
Fe+2Fe3+===3Fe2+。
二、铁的氧化物和氢氧化物
1.铁的氧化物
2.铁的氢氧化物
三、铁盐和亚铁盐
1.铁盐
(1)氧化性
①与单质铜、铁反应
离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,
2Fe3++Fe===3Fe2+。
②与KI溶液反应
离子方程式为2Fe3++2I-===2Fe2++I2。
(2)特性:含有Fe3+的盐溶液遇KSCN溶液变成红色。离子方程式为Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。
2.亚铁盐
含Fe2+的溶液呈浅绿色,在空气中易被O2氧化而变质,保存时要加入少量的铁粉,防止其被氧化。Fe2+既有氧化性,又有还原性,但主要表现还原性。
(1)氧化性:Fe2+与Zn反应的离子方程式:
Fe2++Zn===Zn2++Fe。
(2)还原性: ①与Cl2反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
②与稀HNO3反应的离子方程式为3Fe2++4H++NO===3Fe3++NO↑+2H2O。
四、Fe2+、Fe3+的鉴别
(1)Fe与Cl2反应生成FeCl3而不是FeCl2;Fe与S反应生成FeS;Fe与盐酸反应生成FeCl2而不是FeCl3;Fe与I2反应生成FeI2。
(2)除杂
主要物质
杂质
除杂方法
Fe2+
Fe3+
加过量铁粉后过滤
FeCl3
FeCl2
加氯水或H2O2
Fe2+
Cu2+
加过量铁粉后过滤
Fe
Al
加过量强碱(如NaOH)溶液后过滤
Fe2O3
Al2O3、SiO2
加过量强碱(如NaOH)溶液后过滤
(3)物质制备
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”,错误的指明错因。
(1)下列物质的转化在给定条件下能实现:Fe2O3FeCl3(aq)无水FeCl3。(×)
错因:FeCl3溶液中Fe3+水解时生成易挥发的盐酸,故FeCl3溶液蒸干得到Fe(OH)3沉淀。
(2)可以用铁制容器运输浓硝酸和浓H2SO4。(√)
错因:____________________________________________________________
(3)铁在潮湿的空气中生成的铁锈主要成分是Fe2O3,铁在纯氧中燃烧的产物是Fe3O4,Fe在高温下与水蒸气反应生成Fe2O3。(×)
错因:3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2↑
(4)FeCl2和Fe(OH)3都不能通过化合反应制取。(×)
错因:2FeCl3+Fe===3FeCl2,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(5)磁性氧化铁溶于稀硝酸的离子方程式为3Fe2++4H++NO===3Fe3++NO↑+2H2O(×)
错因:Fe3O4不能拆分,故错误。
题组训练
题组一 Fe2+、Fe3+的相互转化及检验
1.下列试剂中,不能使Fe2+转化为Fe3+的是 ( )
①氯气 ②NaCl溶液 ③KMnO4溶液 ④稀硝酸 ⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
A.①②③ B.①③④
C.②④⑤ D.②⑤⑥
答案 D
解析 ②NaCl无氧化性,⑤中的盐酸与Fe2+不反应;⑥中的NO不在酸性条件下,氧化性弱。
2.下列常见实验的现象或表述正确的是( )
A.向某溶液中加入2滴KSCN溶液,溶液不显红色,再向溶液中加入几滴新制的氯水,溶液变为红色,该溶液中一定含有Fe2+
B.为检验红砖中铁的价态,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,溶液变为红色,说明红砖中只有三氧化二铁
C.制备氢氧化亚铁时,向硫酸亚铁溶液中滴加氢氧化钠溶液,边加边搅拌,即可制得白色的氢氧化亚铁
D.将(NH4)2Fe(SO4)2·6H2O试样溶于稀硝酸中,滴加KSCN溶液,出现血红色,说明检验前该试样已变质
答案 A
解析 B项只能说明红砖中存在三价铁离子,不能说明只有三氧化二铁,错误;C项在操作的过程中会带入O2,错误;D项试样中的Fe2+会被稀硝酸氧化为Fe3+,错误。
题组二 铁及其化合物的性质与定量计算
3.1 L溶液中含有Fe(NO3)3和H2SO4两种溶质,其浓度分别为0.2 mol·L-1和1.5 mol·L-1,现向该溶液中加入39.2 g铁粉使其充分反应,下列有关说法正确的是( )
A.反应后溶液中Fe3+物质的量为0.8 mol
B.反应后产生13.44 L H2(标准状况)
C.反应后溶液中Fe2+和Fe3+物质的量之和为0.9 mol
D.由于氧化性Fe3+>H+,故反应中先没有气体产生,后产生气体
答案 C
解析 Fe(NO3)3和H2SO4的物质的量分别为0.2 mol、1.5 mol,n(Fe)==0.7 mol,氧化性为HNO3>Fe3+>H+,则
Fe+4H++NO===Fe3++NO↑+2H2O
1 4 1 1 1
0.6 2.4 0.6 0.6 0.6
Fe+2Fe3+===3Fe2+
1 2 3
0.1 0.2 0.3
单质铁完全反应,反应后的溶液中含Fe3+(0.2+0.6-0.2) mol=0.6 mol、0.3 mol Fe2+,A错误,C正确;反应中没有H2生成,但有NO生成,反应时先有NO气体生成,后没有气体产生,B、D错误。
4.(2018·福州市高三期末)根据FeCl3溶液滴入不同试剂中的实验现象,所得结论不正确的是( )
试剂
现象
结论
A
H2S溶液
溶液变浑浊
Fe3+有氧化性
B
NH4SCN溶液
溶液变红色
NH抑制了
Fe3+水解
C
AgNO3溶液
产生白色沉淀
发生复分解反应
D
沸水
沸水变红褐色
有氢氧化铁胶体生成
答案 B
解析 FeCl3溶液滴入H2S溶液,二者会发生反应:2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+,溶液变浑浊,A项正确;FeCl3溶液滴入NH4SCN溶液,溶液变红色,发生反应:Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3,Fe(SCN)3呈红色,B项错误;FeCl3溶液滴入AgNO3溶液,发生复分解生成AgCl沉淀,C项正确;FeCl3溶液滴入沸水中,生成红褐色氢氧化铁胶体,D项正确。
考点2 铜及其化合物
知识梳理
1.铜
(1)物理性质
铜是紫红色金属,具有良好的导热性、导电性和延展性。
(2)化学性质
2.铜的氧化物和氢氧化物
3.铜盐
(1)Cu2(OH)2CO3的名称为碱式碳酸铜,是铜绿的主要成分,它是铜在潮湿的空气中被锈蚀的产物,受热易分解:Cu2(OH)2CO32CuO+H2O+CO2↑。
(2)无水CuSO4是白色粉末,遇水变蓝色(生成CuSO4·5H2O)可作为水的检验依据,但不适于作干燥剂。
CuSO4·5H2O为蓝色晶体,俗称蓝矾或胆矾,受热易分解:CuSO4·5H2OCuSO4+5H2O↑,蓝色晶体受热转化为白色粉末。
(3)铜盐溶液有毒,主要是因为铜离子作为一种重金属离子能与蛋白质作用,使蛋白质变性失去生理活性,因此人们利用了它的这一性质用胆矾、熟石灰、水配成了波尔多液,用来杀灭植物的病毒。
(1)铜在通入氧气的情况下,可在稀的非氧化性酸(如稀硫酸)中逐渐溶解:2Cu+O2+2H2SO4===2CuSO4+2H2O。
(2)区别红色物质Cu和Cu2O的方法:
向红色物质中加入稀硫酸,若溶液由无色变成蓝色,则该红色物质为Cu2O,反应的化学方程式为Cu2O+H2SO4===CuSO4+Cu+H2O。
判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”,错误的指明错因。
(1)无水CuSO4白色粉末遇水变蓝色,发生物理变化。(×)
错因:CuSO4+5H2O===CuSO4·5H2O,发生化学变化。
(2)CuSO4·5H2O加热失去结晶水发生化学变化。(√)
错因:_________________________________________________________
(3)过量的铜与浓硝酸反应一定没有NO生成。(×)
错因:浓硝酸随反应的进行逐步变为稀硝酸,铜与稀硝酸反应生成NO气体。
(4)清除铜制品表面的铜绿用稀HNO3。(×)
错因:由于铜与稀硝酸发生反应,故不能用稀HNO3除铜绿。
题组训练
题组一 铜及其化合物的性质
1.在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶,再加入下列物质,铜粉溶解的是( )
①FeCl3 ②Fe2O3 ③Cu(NO3)2 ④KNO3
A.只有①或② B.只有②或④
C.只有①或②或③ D.①②③④中任意一种
答案 D
解析 Cu与Fe3+作用:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,Fe2O3与稀H2SO4反应生成Fe3+,H+、NO同时存在时相当于有HNO3存在,能使铜粉溶解。故①②③④均能使铜粉溶解。
2.铜在自然界多以化合态的形式存在于矿石中。常见的铜矿石有:黄铜矿(CuFeS2)、斑铜矿(Cu5FeS4)、辉铜矿(Cu2S)、孔雀石[CuCO3·Cu(OH)2]。下列说法不正确的是( )
A.可用稀盐酸除去铜器表面的铜绿
B.硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
C.工业上常采用电解法制取粗铜
D.在上述几种含铜化合物中,铜的质量分数最高的是Cu2S
答案 C
解析 工业上常用电解法精炼铜,用热还原法制取粗铜,C错误。
题组二 铜及其化合物转化关系的应用
3.下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
可用稀盐酸除铜器表面的铜绿
Ⅰ对;Ⅱ对;无
B
铜表面易形成致密的氧化膜
铜制容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对;Ⅱ对;有
C
向硫酸铜溶液中通入氨气,有深蓝色沉淀产生,过滤后灼烧滤渣,最后变成黑色固体
把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧,铜丝表面变黑
Ⅰ对;Ⅱ对;有
D
蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化
硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
Ⅰ错;Ⅱ对;无
答案 D
解析 稀盐酸可以与碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]反应,而且稀盐酸不与Cu反应,所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿[Cu2(OH)2CO3],Ⅰ、Ⅱ有因果关系,A错误;铜表面不能形成致密的氧化膜,铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应,所以不能用铜制容器盛装浓硫酸,B错误;
硫酸铜与氨水生成Cu(OH)2,Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO,Ⅰ、Ⅱ均正确,但没有因果关系,C错误;蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末有新物质生成,属于化学变化,CuSO4可用作消毒剂,但与前者没有因果关系,D正确。
4.各物质之间的转化关系如图,部分生成物省略。C、D是由X、Y、Z中两种元素组成的化合物,X、Y、Z的原子序数依次增大,在周期表中X的原子半径最小,Y、Z原子最外层电子数之和为10。D为无色非可燃性气体,G为黄绿色单质气体,J、M为金属,I有漂白作用,反应①常用于制作印刷电路板。据此回答下列各题:
(1)写出纯净物A的化学式:________,C的电子式:________,用来检验L中阳离子的试剂是________(该试剂焰色反应为紫色)。
(2)沉淀E可溶于过量________(填试剂名称)得到深蓝色的透明溶液,呈现该颜色是因为溶液中存在配离子:________(填化学式)。
(3)写出反应①的离子方程式:__________________________________。
(4)已知F溶于稀硝酸,溶液变成蓝色,放出无色气体,请写出该反应的化学方程式:______________________________________________________________
______________。
答案 (1)CuCO3[或Cu2(OH)2CO3] HO··,·· H 硫氰化钾溶液
(2)氨水 [Cu(NH3)4]2+
(3)Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
(4)3Cu2O+14HNO3===6Cu(NO3)2+2NO↑+7H2O
解析 周期表中原子半径最小的是H(X)、G为Cl2、L为FeCl3、B为CuCl2、E为Cu(OH)2、M为Cu、K为FeCl2、J为Fe、H为HCl、C为H2O、I为HClO,由Y、Z原子序数依次增大且Y、Z最外层电子数之和为10可推知Y为C、Z为O,所以D为CO2,A为CuCO3或
Cu2(OH)2CO3。
(4)F为Cu2O,Cu2O与稀硝酸反应的化学方程式为3Cu2O+14HNO3===6Cu(NO3)2+2NO↑+7H2O。
高考真题实战
1.(高考集萃)判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。
(1)(2018·天津高考)向某溶液中滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,则确定原溶液中有Fe2+,无Fe3+。( )
(2)(2017·江苏高考)利用FeFeCl2Fe(OH)2 实现物质间的转化。( )
(3)(2016·四川高考)常温下,将铁片浸入足量浓硫酸中,铁片不溶解,则常温下,铁与浓硫酸一定没有发生化学反应。( )
(4)(2016·江苏高考)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Fe3+的氧化性比I2的强。( )
(5)(2016·全国卷Ⅱ)除去Cu粉中混有的CuO,加入稀硝酸,过滤、洗涤、干燥。( )
(6)(2015·山东高考)向某溶液中滴加氯水后再加入KSCN溶液,溶液呈红色,溶液中一定含有Fe2+。( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)× (6)×
解析 (1)滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中有Fe2+,但是无法证明是否有Fe3+,错误。
(2)Fe与Cl2反应生成FeCl3,故错误。
(3)常温下,铁遇浓硫酸发生钝化,生成致密的氧化膜,错误。
(4)Fe3+氧化I-生成I2,I2遇淀粉变蓝色,说明Fe3+的氧化性强于I2,正确。
(5)Cu可以和稀HNO3反应,错误。
(6)检验某溶液中是否含有Fe2+,应先加入KSCN溶液,溶液不变红,再加入新制氯水,溶液变红,则含Fe2+,错误。
2.(2018·江苏高考)下列有关物质性质的叙述一定不正确的是 ( )
A.向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液显红色
B.KAl(SO4)2·12H2O溶于水可形成Al(OH)3胶体
C.NH4Cl与Ca(OH)2混合加热可生成NH3
D.Cu与FeCl3溶液反应可生成CuCl2
答案 A
解析 FeCl2溶液中含Fe2+,NH4SCN用于检验Fe3+,向FeCl2溶液中滴加NH4SCN溶液,溶液不会显红色,A错误;KAl(SO4)2·12H2O溶于水电离出的Al3+水解形成Al(OH)3胶体,离子方程式为Al3++3H2OAl(OH)3(胶体)+3H+,B正确;实验室可用NH4Cl和Ca(OH)2混合共热制NH3,反应的化学方程式为2NH4Cl+Ca(OH)2CaCl2+2NH3↑+2H2O,C正确;Cu与FeCl3溶液反应生成CuCl2和FeCl2,反应的化学方程式为Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2,D正确。
3.(2015·全国卷Ⅰ)下列实验中,对应的现象以及结论都正确且两者具有因果关系的是( )
答案 D
解析 稀硝酸中加入过量的铁粉,生成硝酸亚铁,溶液中没有三价铁离子,加入硫氰化钾溶液,溶液不变红,A错误;铜的活泼性弱于铁,只能发生反应2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,B错误;铝和氧气反应生成了熔点很高的氧化铝,所以加热铝箔的时候铝熔化了但是表层的Al2O3不熔化,故液态铝不会滴落,C错误;对于组成类似(阴、阳离子个数比相同)的难溶电解质,溶度积大的易转化为溶度积小的,D正确。
4.(2015·四川高考)下列有关CuSO4溶液的叙述正确的是( )
A.该溶液中Na+、NH、NO、Mg2+可以大量共存
B.通入CO2气体产生蓝色沉淀
C.与H2S反应的离子方程式:Cu2++S2-===CuS↓
D.与过量浓氨水反应的离子方程式:Cu2++2NH3·H2O===Cu(OH)2↓+2NH
答案 A
解析 硫酸铜溶液显酸性,A给出的四种离子在酸性条件下能共存,且不与Cu2+或SO反应,正确;CO2与CuSO4不反应,B错误;H2S为弱电解质,在离子方程式中用化学式表示,C错误;硫酸铜与过量氨水反应生成[Cu(NH3)4]SO4,D错误。
5.(2015·上海高考)检验用硫酸亚铁制得的硫酸铁中是否含有硫酸亚铁,可使用的试剂是( )
A.NaOH B.KMnO4
C.KSCN D.
答案 B
解析 检验含有Fe3+的溶液中是否含有Fe2+时需利用Fe2+的特有性质,同时要考虑Fe3+对Fe2+的干扰。加入NaOH溶液会生成红褐色氢氧化铁沉淀,对是否有白色沉淀产生的观察有干扰,A错误;Fe2+具有还原性,若溶液中含有Fe2+,加入少量高锰酸钾溶液后,溶液褪色,B正确;KSCN是利用溶液变血红色来检验Fe3+的试剂,C错误;苯酚遇Fe3+显紫色,无法检验Fe2+,D错误。
6.(2018·全国卷Ⅱ节选)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。回答下列问题:
(1)晒制蓝图时,用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光剂,以K3[Fe(CN)6]溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为:2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑;显色反应的化学方程式为_____________________________。
(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。
①通入氮气的目的是__________________________________________。
②实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有________、________。
③为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是____________________________。
④样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是______________________________________________________________
______________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
答案 (1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]=== Fe3[Fe(CN)6]2↓+3K2C2O4
(2)①隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置
②CO2 CO ③先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气 ④取少许固体粉末于试管中,加适量稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3
解析 (1)光解反应的化学方程式为2K3[Fe(C2O4)3]2FeC2O4+3K2C2O4+2CO2↑,反应后有草酸亚铁产生,所以显色反应的化学方程式为3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]===Fe3[Fe(CN)6]2↓+3K2C2O4。
(2)①装置中的空气在加热条件下能氧化金属铜,能影响E中的反应,所以反应前通入氮气的目的是排尽装置中的空气;同时使反应生成的气体全部进入后续装置。
②实验中观察到装置B中澄清石灰水变浑浊,说明反应中一定产生了二氧化碳。装置E中固体变为红色,F中澄清石灰水变浑浊,说明氧化铜被还原为铜,即有还原性气体CO生成,由此判断热分解产物中一定含有CO2、CO。
③为防止倒吸,必须保证装置中保持一定的压力,所以停止实验时应进行的操作是先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后再停止通入氮气。
④要检验Fe2O3存在,首先要转化为可溶性铁盐,因此方法是取少许固体粉末于试管中,加适量稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3。
7.(2016·全国卷Ⅱ)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-1 KI溶液,加入6 mL 0.1 mol·L-1FeCl3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_______________________________________。
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)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
解析 (1)Fe2+易被空气中的O2氧化为Fe3+,加入少量铁屑,可防止Fe2+被氧化。
(2)Cl2可将Fe2+氧化,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
(3)Fe2+易被空气中的O2氧化,加入煤油,覆盖在溶液上面,防止空气进入溶液干扰实验。
(4)实验②加入K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀,说明含有Fe2+;实验①和③说明在I-过量的情况下,溶液中仍含有Fe3+,证明该反应为可逆反应。
(5)H2O2溶液中加入酸化的FeCl2溶液,溶液变成棕黄色,说明Fe2+被H2O2氧化成Fe3+。
8.(2016·四川高考)CuCl广泛应用于化工和印染等行业。某研究性学习小组拟热分解CuCl2·2H2O制备CuCl,并进行相关探究。
【资料查阅】
【实验探究】 该小组用下图所示装置进行实验(夹持仪器略)。
请回答下列问题:
(1)仪器X的名称是____________________。
(2)实验操作的先后顺序是a→________→e(填操作的编号)。
a.检查装置的气密性后加入药品
b.熄灭酒精灯,冷却
c.在“气体入口”处通入干燥HCl
d.点燃酒精灯,加热
e.停止通入HCl,然后通入N2
(3)在实验过程中,观察到B中物质由白色变为蓝色,C中试纸的颜色变化是____________________。
(4)装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式是______________________。
【探究反思】
(5)反应结束后,取出CuCl产品进行实验,发现其中含有少量的CuCl2或CuO杂质。根据资料信息分析:
①若杂质是CuCl2,则产生的原因是__________________________________。
②若杂质是CuO,则产生的原因是___________________________________。
答案 (1)干燥管 (2)cdb
(3)先变红,后褪色
(4)Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O
(5)①加热时间不足或温度偏低
②通入HCl的量不足
解析 (2)根据资料可知,由CuCl2·2H2O热分解制备CuCl要防止Cu+被空气中氧气氧化,同时要抑制Cu2+的水解,故应先通入干燥的HCl以排尽装置中的空气,然后再加热使CuCl2·2H2O分解,最后必须在无氧环境中冷却,结合上述思路,操作的顺序为a→c→d→b→e。
(3)实验过程中,HCl会进入C中,另外当温度高于300 ℃ 时,试管中发生反应:2CuCl22CuCl+Cl2↑,故进入C的气体既有HCl又有Cl2,所以C中湿润蓝色石蕊试纸先变红,后褪色。
(4)根据(3)可知进入D中的气体有HCl和Cl2,则装置D中发生的氧化还原反应的离子方程式为Cl2+2OH-===Cl-+ClO-+H2O。
(5)①根据资料可知,含CuCl2杂质的原因是CuCl2没有完全分解,而造成此现象的原因是加热温度偏低或加热时间不足。②由资料图可知,CuCl2·2H2O直接加热生成Cu2(OH)2Cl2,再受热分解产生CuO,故原因是通入HCl的量不足。