专题05 铁、铝及其化合物（实验9～10）-【实验攻略】备战2024年高考化学教材实验及其延伸拓展

第三章 铁 金属材料 专题05 铁、铝及其化合物（实验9~10） 实验9 铁及其化合物的性质 实验10 铝及其化合物的性质 实验9 铁及其化合物的性质 1.铁与水蒸气反应 实验装置图： 实验现象：用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H2。 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)Fe3O4＋4H2。 2. 铁元素的氢氧化物制备 实验操作 实验现象 反应方程式 试管中有红褐色沉淀产生 Fe3＋＋3OH-=Fe(OH)3↓ 试管中先生成白色沉淀，迅速变成灰绿色，最后变成红褐色 Fe2＋＋2OH-=Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O=4Fe(OH)3 易错提醒：Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3.在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成功的关键有以下两点：①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质；②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。 3. Fe3＋和Fe2＋的性质及转化 （1）Fe2＋的性质 性质 氧化性 还原性 实验步骤 实验现象 溶液颜色由浅绿变为无色 加入氯水后溶液颜色变变红 反应原理 Fe2＋＋Zn=Fe＋Zn2＋ 2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl- （2）Fe3＋的性质 实验步骤 实验现象 加入KSCN溶液：溶液变红色； 再加铁粉：溶液变为浅绿色 加入KSCN溶液：溶液变红色； 再加铜片：溶液变蓝色 反应原理 2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋ 2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋ （3）Fe3＋和Fe2＋的相互转化 实验操作 实验现象 加适量铁粉振荡后，溶液变成浅绿色，再加KSCN溶液颜色不变，再滴加氯水后，溶液变成红色 离子方程式 2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、2Fe2＋＋Cl2=2Fe3＋＋2Cl- 实验结论 Fe3＋遇到较强的还原剂时，会被还原成Fe2＋，Fe2＋在较强的氧化剂的作用下会被氧化成Fe3＋ 拓展一：氢氧化亚铁的制备 1. 有机层覆盖法：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。 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。 3.电解法：用铁作阳极，电解NaCl(或NaOH)溶液，并在液面上覆盖苯(或煤油)。 拓展二：Fe2＋、Fe3＋的检验 1.直接观察颜色 2.利用氢氧化物沉淀的颜色 3.利用显色反应 4.利用Fe2＋的还原性 溶液紫色褪去，说明溶液中存在Fe2+ 5.同时含有Fe2＋和Fe3＋的溶液：Fe2＋对检验Fe3＋无干扰，可以滴加KSCN溶液检验Fe3＋；Fe3＋对检验Fe2＋有干扰，不能采用加KSCN溶液检验Fe2＋，通常向溶液中滴加适量酸性KMnO4溶液，溶液紫红色褪去说明含有Fe2＋。 6.检验铁的氧化物中是否有＋2价铁时，正确的思路为少量固体溶液紫红色褪去。 ①步骤a中不能选用盐酸，原因是酸性KMnO4溶液可以氧化盐酸。 ②步骤a中不能选用稀硝酸，原因是稀硝酸可以将Fe2＋氧化为Fe3＋。 拓展三：Fe3O4中铁元素价态的检验 (1)甲实验中溶液紫色退去、棕黄色加深，证明溶液中存在Fe2＋，Fe2＋具有还原性。 (2)乙实验中有红褐色沉淀产生；不能证明Fe2＋的存在，因为Fe(OH)3的颜色掩盖了Fe(OH)2产生的实验现象。 (3)丙实验中溶液由棕黄色变为红色，证明有Fe3＋存在。 【典例1】（2023上·云南大理·高三云南省下关第一中学校考期中）下图中能较长时间看到白色沉淀的是 A．①②⑤ B．①③④ C．②④⑤ D．①②③④⑤ 【典例2】（2023·青海一中开学考试）某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。请回答下列问题： (1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体，均配制成0.1mol·L-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2mLFeCl2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2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL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l0mL0.lmol·L-1KI溶液，加入6mL0.lmol·L-1FeCl3溶液混合。分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验： ①第一支试管中加入lmLCCl4充分振荡、静