专题04 Fe(OH)2与Fe(OH)3胶体的制备——备战2022年高考化学之突破教材实验热点

专题04  Fe(OH)2与Fe(OH)3胶体的制备 1．Fe(OH)2的制备Fe(OH)2易被空气中的氧气氧化，生成Fe(OH)3，所以在制备Fe(OH)2时：（1）要确保Fe2+溶液中无Fe3+，故需加Fe粉，把Fe3+转化为Fe2+。（2）要尽量减少与O2的接触，故采取加热的方法赶走所需溶液中溶解的O2，冷却后再反应；同时应防止空气中的O2再溶于溶液，常用的方法有三种：①反应在试管底部进行。如图甲，这是中学阶段唯一把胶头滴管插入反应溶液的实验。②加隔氧剂，如加入汽油、苯等比水轻的有机溶剂。如图乙，由于苯的液封作用，防止了生成的Fe(OH)2被氧化，因而可较长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀。③利用反应产生非氧化性气体（或通入非氧化性气体）赶走空气的方法。如方案一、方案二，此方法可以长时间观察到白色的Fe(OH)2沉淀。方案一：该方法是先用非氧化性气体排尽溶液和装置内的空气，再把试管Ⅱ中的NaOH溶液压入试管Ⅰ中反应。方案二：该方法是先在装置Ⅰ中产生FeSO4溶液，并利用产生的H2排尽两溶液和装置内的空气，再关闭止水夹K，利用产生的H2把FeSO4溶液压入装置Ⅱ的NaOH溶液中。2．胶体的制备（1）物理方法：研磨法。如制豆浆。（2）化学方法：利用水解反应、复分解反应等。胶体操作方法制备原理氢氧化铁胶体将饱和FeCl3溶液滴入沸水中，得到透明的红褐色液体FeCl3＋3H2OFe(OH)3（胶体）＋3HCl碘化银胶体向稀KI溶液中滴加稀硝酸银溶液，边滴加边振荡KI+AgNO3AgI（胶体）+KNO3注意：①制备氢氧化铁胶体时，不能搅拌也不能加热时间过长，否则会导致胶体聚沉。②书写制备胶体的化学方程式时，用“”，不用“”，而且不能写“↓”符号。3．检验Fe2＋、Fe3＋的常用方法（1）根据溶液颜色：含有Fe2＋的溶液显浅绿色，含有Fe3＋的溶液显棕黄色。（2）用KSCN溶液和氯水①流程：（3）用NaOH溶液①流程：②有关反应：Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓(红褐色沉淀)Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓(白色沉淀)4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3氢氧化铁胶体的制备：向沸水中逐滴加入FeCl3饱和溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热，即制得Fe(OH)3胶体，化学方程式为FeCl3+3H2OFe(OH)3(胶体)+3HCl。下列各图示中，能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是__________。【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，即发生反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(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。①、②原理相同，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中液面加苯阻止了空气进入；④中滴管悬空滴入，由于带入空气中的氧气，能迅速将Fe(OH)2氧化，因而不能较长时间看到白色沉淀。 1．实验室用FeCl2和烧碱制备Fe（OH）2，为了生成的产物不容易被氧化，下列说法不正确的是A．配制FeCl2和烧碱溶液所用的蒸馏水通常要煮沸B．可在FeCl2溶液的上面加一层苯，以隔绝空气C．向FeCl2溶液中滴加烧碱溶液时，胶头滴管尖嘴不能伸入到试管内D．产生Fe（OH）2沉淀后，不能震荡试管2．[2016新课标Ⅱ]下列实验操作能达到实验目的的是 实验目的实验操作A制备Fe(OH)3胶体将NaOH浓溶液滴加到饱和的FeCl3溶液中B由MgCl2溶液制备无水MgCl2将MgCl2溶液加热蒸干C除去Cu粉中混有的CuO加入稀硝酸溶液，过滤、洗涤、干燥D比较水和乙醇中氢的活泼性分别将少量钠投入到盛有水和乙醇的烧杯中3．有关铁的化合物的说法中，错误的是（    ）A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化转变为红褐色B．如图所示操作可制取Fe(OH)2C．Fe3O4、Fe(OH)3都可以由化合反应制得D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能发生丁达尔效应4．下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是（    ）A．①② B．①③ C．②③ D．①②③5．下列说法错误的是(    )A．用如图所示装置可以制备Fe(OH)2B．检验红砖中的氧化铁：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2~3滴KSCN溶液C．向某溶液中滴加KSCN溶液，溶液不变色，滴加少量稀HNO3后溶液显红色，此现象不能确定原溶液中含有Fe2+D．向FeCl2溶液中加人少量铁粉是为了防止Fe2+被氧化6．下列中学常见实验的现象或表述正确的是A．过量的铁投入到一定量的稀硝酸中，充分反应后取上层清液于试管中，滴加KSCN溶液，溶液显血红色B．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C．检验红砖中的氧化铁成分，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滴即可D．向CuSO4溶液中滴入过量NaOH溶液充分反应后，将混合液体倒入蒸发皿中加热煮沸一会，然后冷却、过滤，滤纸上的物体为“蓝色固体”7．通过对实验现象的观察、分析推理得出正确的结论是化学学习的方法之一。对下列实验事实的解释正确的是选项操作、现象解释A向KI­淀粉溶液中加入FeCl3溶液，溶液变蓝Fe3＋能与淀粉发生显色反应B把生铁放置于潮湿的空气中，铁表面有一层红棕色的斑点铁在潮湿的空气中易生成Fe(OH)3C向稀硝酸中加入少量铁粉，有气泡产生说明Fe置换出硝酸中的氢，生成了氢气D新制Fe(OH)2露置于空气中一段时间，白色物质变成了红褐色说明Fe(OH)2易被O2氧化成Fe(OH)38．下图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验提供的试剂：铁屑、6 mol/L硫酸溶液、NaOH溶液。下列说法错误的是（     ）A．B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是铁屑B．实验开始时应先将活塞E关闭C．生成Fe(OH)2的操作为：关闭E，使A中溶液压入B瓶中D．取下装置B中的橡皮塞，使空气进入，有关反应的化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O＝4Fe(OH)39．用下面两种方法可以制得白色沉淀。方法一：用溶液与不含的蒸馏水配制的溶液反应制备。（1）除去蒸馏水中溶解的常采用_____________________的方法。（2）生成白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含的溶液，插入溶液液面以下，再挤出溶液。这样操作的理由是______________________。方法二：在如图所示装置中，用不含的溶液、铁屑和稀硫酸制备。（3）在试管Ⅰ中加入的试剂是________________________________________________。（4）在试管Ⅱ中加入的试剂是________________________________________________。（5）为了制得白色沉淀，在试管Ⅰ和试管Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是________________________________________________________________________。（6）这样生成的沉淀能较长时间保持白色，其理由是_____________________________________________________________________。10．某同学设计如图所示装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。请回答：（1）装置5的作用_____________。（2）实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中__________。（3）装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因__________。11．已知制备胶体的反应原理为： FeCl3＋3H2OFe(OH)3(胶体)＋3HCl，现有甲、乙、丙三名同学分别进行制备Fe(OH)3胶体的实验。Ⅰ．甲同学直接加热饱和FeCl3溶液；Ⅱ．乙同学向25 mL沸水中逐滴加入FeCl3饱和溶液；煮沸至液体呈红褐色，停止加热；Ⅲ．丙同学和乙同学一样，但是溶液出现红褐色后忘记停止，继续加热较长时间。试回答下列问题：（1）判断胶体制备是否成功，可利用胶体的__________________________，其中操作方法及现象是_________________________________________________。（2）Fe(OH)3胶体是不是电解质：__________(填“是”或“不是”)。（3）丁同学检查实验结果发现___________(填乙或丙)的烧杯底部有沉淀。（4）丁同学利用所制得的Fe(OH)3胶体进行下列实验：①取部分胶体将其装入U形管内，用石墨作电极，接通直流电，通电一段时间后发现阴极附近的颜色逐渐变深，这表明Fe(OH)3胶体的胶粒带___________电荷。②取部分胶体向其中逐滴滴加硫酸溶液，开始产生红褐色沉淀，这是因为___________________；继续滴加，沉淀减少最终消失，写出化学反应方程式__________________________________。12．某化学课外小组在制备Fe(OH)2实验过程中观察到生成的白色沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后变为红褐色。该小组同学对产生灰绿色沉淀的原因，进行了实验探究。I．甲同学猜测灰绿色沉淀是Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物，设计并完成了实验1和实验2。编号实验操作实验现象实验1向2mL0.1mol·L－1FeSO4溶液中滴加0.1mol·L－1NaOH溶液(两溶液中均先加几滴维生C溶液) 液面上方出现白色沉淀，一段时间后变为灰绿色，长时间后变为红褐色实验2取实验1中少量灰绿色沉淀，洗净后加盐酸溶解，分成两份。①中加入试剂a，②中加入试剂b①中出现蓝色沉淀，②中溶液未变成红色（1）实验中产生红褐色沉淀的化学方程式为_________________________（2）实验1中加入维生素C溶液是利用了该物质的 ___ 性   （3）实验2中加入的试剂a为 ___溶液，试剂b为____溶液。实验2的现象说明甲同学的猜测 _____（填“正确”或“不正确”）。Ⅱ.乙同学查阅资料得知，Fe(OH)2沉淀具有较强的吸附性，猜测灰绿色可能是Fe(OH)2吸附Fe2+引起的，设计并完成了实验3—实验5。编号实验操作实验现象实验3向10mL4mol·L－1NaOH溶液中逐滴加入0.1mol·L－1FeSO4溶液(两溶液中均先加几滴维生素C溶液)液面上方产生白色沉淀(带有较多灰绿色)。沉淀下沉后，部分灰绿色沉淀变为白色实验4向10mL8mol·L－1NaOH溶液中逐滴加入0.1mol·L－1FeSO4溶液(两溶液中均先加几滴维生素C溶液)液面上方产生白色沉淀（无灰绿色）。沉淀下沉后，仍为白色实验5取实验4中白色沉淀，洗净后放在潮湿的空气中______________ （4）依据乙同学的猜测，实验4中沉淀无灰绿色的原因为_____。（5）该小组同学依据实验5的实验现象，间接证明了乙同学猜测的正确性，则实验5的实验现象可能为____。Ⅲ.该小组同学再次查阅资料得知当沉淀形成时，若得到的沉淀单一，则沉淀结构均匀，也紧密；若有杂质固体存在时，得到的沉淀便不够紧密，与溶液的接触面积会更大。（6）当溶液中存在Fe3+或溶解较多O2时，白色沉淀更容易变成灰绿色的原因为______。（7）该小组同学根据上述实验得出结论：制备Fe(OH)2时能较长时间观察到白色沉淀的适宜的条件和操作有________、____。13．[2017新课标Ⅲ]绿矾是含有一定量结晶水的硫酸亚铁，在工农业生产中具有重要的用途。某化学兴趣小组对绿矾的一些性质进行探究。回答下列问题：（1）在试管中加入少量绿矾样品，加水溶解，滴加KSCN溶液，溶液颜色无明显变化。再向试管中通入空气，溶液逐渐变红。由此可知：______________、_______________。（2）为测定绿矾中结晶水含量，将石英玻璃管（带两端开关K1和K2）（设为装置A）称重，记为m1 g。将样品装入石英玻璃管中，再次将装置A称重，记为 m2 g。按下图连接好装置进行实验。①仪器B的名称是____________________。②将下列实验操作步骤正确排序___________________（填标号）；重复上述操作步骤，直至A恒重，记为m3 g。a．点燃酒精灯，加热  b．熄灭酒精灯  c．关闭K1和K2d．打开K1和K2，缓缓通入N2  e．称量A  f．冷却到室温③根据实验记录，计算绿矾化学式中结晶水数目x=________________（列式表示）。若实验时按a、d次序操作，则使x__________（填“偏大”“偏小”或“无影响”）。（3）为探究硫酸亚铁的分解产物，将（2）中已恒重的装置A接入下图所示的装置中，打开K1和K2，缓缓通入N2，加热。实验后反应管中残留固体为红色粉末。①C、D中的溶液依次为_________（填标号）。C、D中有气泡冒出，并可观察到的现象分别为_______________。a．品红  b．NaOH  c．BaCl2  d．Ba(NO3)2  e．浓H2SO4②写出硫酸亚铁高温分解反应的化学方程式_____________________。3+14．[2016新课标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0.1mol/L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2mL  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l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 KI溶液，加入6 mL 0.1 mol/L 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层呈紫色；② 第二只试管中加入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FeCl3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）。硬如钻石的“二氧化碳”对普通固体二氧化碳施加超高压力就得到了硬如钻石的“二氧化碳”。在超高压下，普通固态二氧化碳的原子结构发生了改变，形成了类似于玻璃的结构。科学家们将这种物质称为无定形碳氧素，这种物质对了解如木星等大型气体行星内部高压下的二氧化碳具有重要意义。另外，这种物质还可用于制造高强玻璃，科学家们认为它的硬度可以达到与钻石相当。