【升级版】微专题14 氢氧化亚铁、高铁酸盐的制备实验探究 -备战2024年高考化学一轮复习考点微专题

微专题14 氢氧化亚铁、高铁酸盐的制备实验探究 1．（2019·浙江·高考真题）某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。 请回答： (1) 仪器1的名称________。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________。 【答案】    (1) 滴液漏斗(分液漏斗)     液封，防止空气进入装置4 (2)    在装置2、3之间添加控制开关    (3)  装置4内的空气没有排尽 【解析】该装置制备Fe(OH)2白色沉淀的思路是在排尽空气的气氛中，先将铁屑和稀硫酸反应得到FeSO4，再利用气体产生的气压把FeSO4溶液压至装置4中与NaOH反应，得到Fe(OH)2，注意所需试剂也需要加热除掉溶解氧。 （1）观察仪器1特征可知是分液漏斗或者滴液漏斗，该反应需要置于无氧环境，注意这里跟防倒吸无关，可知装置5的作用是液封，防止空气进入装置4。 （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。如此操作，不行的原因在于仪器1产生的H2从左侧导管溢出，那么没有足够的压强不能将FeSO4溶液挤出，因而在装置2、3之间添加控制开关即可。 （3）灰绿色沉淀产生的原因是Fe(OH)2被空气氧化，因为装置4中空气没有完全排尽。 2．（2022·北京东城·统考二模）以相同的流速分别向经硫酸酸化和未经酸化的浓度均为0.1mol·L-1的FeSO4溶液中通入O2.溶液中pH随时间的变化如下图所示。 已知：0.1mol·L-1Fe3+生成Fe(OH)3，开始沉淀时pH=1.5，完全沉淀时pH=2.8 下列说法不正确的是 A．由图1可知，酸化的FeSO4溶液中发生反应：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O B．图2中，t=0时刻，FeSO4溶液pH=5.7是由于Fe2+发生了水解反应 C．由图2可知，未酸化的FeSO4溶液中发生反应生成Fe(OH)3的同时还生成了H+ D．若向FeSO4溶液中先加入过量NaOH溶液再通入O2，pH先增大后明显减小 【答案】D 【解析】A．由图1可知，向酸化的FeSO4溶液中通入氧气，溶液的pH值未超过1.4，则亚铁离子被氧化为铁离子，还没开始沉淀，即发生的氧化还原反应为：4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O，A正确； B．由于未加硫酸酸化，但t=0时刻，FeSO4溶液pH=5.7，则说明是亚铁离子水解导致的，其水解方程式为：Fe2++2H2OFe(OH)2+2H+，B正确； C．由图2的曲线变化趋势可知，溶液中的反应使其pH值下降，根据氢氧化铁的沉淀范围可知，氧气将亚铁离子氧化为氢氧化铁沉淀，同时生成氢离子，该反应为：4Fe2++O2+10H2O =4Fe(OH)3↓+8H+，C正确； D．根据所给条件可知，若向FeSO4溶液中先加入过量NaOH溶液再通入O2，发生的反应为：Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓，4Fe(OH)2+O2+2H2O= 4Fe(OH)3，所以加入氢氧化钠后，溶液的pH会增大，通入氧气后，由于消耗水，溶液中氢氧根离子浓度会继续增大，D错误； 故选D。 氢氧化亚铁、高铁酸盐的制备实验探究总结： 一、制备Fe(OH)2常用的三种方法 (1)有机覆盖层法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。 (2)还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。 (3)电解法 用铁做阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)，如图3所示。 二、高铁酸盐的制备 工业制法 工业上先制得高铁酸钠，然后在低温下向高铁酸钠溶液中加入一定量的KOH就可制得高铁酸钾。制备高铁酸钠的两种方法的主要反应原理如下： 1．湿法制备： 2Fe(OH)3+3NaClO-+4NaOH-=2Na2FeO4+3NaCl-+5H2O; 2Fe(OH)3+3ClO-+4OH-=2FeO42-+3Cl-+5H2O; 2．干法制备： 2FeSO4 +6Na2O2=2Na2FeO4+2Na2O+2Na2SO4+O2↑ 注意：干法制备的反应有时会写成以下形式 FeSO4 +2Na2O2=Na2FeO4++Na2SO4 这是反应条件不同而形成不同反应过程导致的。 3．其他制法: Fe2O3+3Na2O2=2