第3章 实验活动2 铁及其化合物的性质(Word教参)-【精讲精练】2024-2025学年高中化学必修第一册（人教版2019 多选版）

【实验目的】 1．认识铁及其化合物的重要化学性质。 2．学会铁离子的检验方法。 3．认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化。 【实验仪器】 试管、胶头滴管。 【实验药品】 CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2溶液、FeSO4溶液、KMnO4酸性溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。 【实验步骤】 1．铁单质的还原性 在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝，观察到的现象是铁丝表面__有红色固体析出__。化学方程式为：CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu。 2．铁盐的氧化性 (1)取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，过一会儿，观察到的现象是铜片__被腐蚀__，溶液__由棕黄色变为浅绿色__，化学方程式为：Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2。 (2)在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，观察到的现象是溶液__由淡黄色变为棕色__，然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，溶液__变蓝__，离子方程式为：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。 3．亚铁盐的氧化性和还原性 (1)取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿，观察到的现象是溶液__变为无色__，化学方程式为：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe。 (2)在一支试管中加入少量KMnO4酸性溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液的颜色变化。当溶液紫色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液，观察到的现象是溶液__变为红色__，化学方程式为：10FeSO4＋2KMnO4＋8H2SO4===5Fe2(SO4)3＋2MnSO4＋8H2O＋K2SO4、Fe2(SO4)3＋6KSCN===2Fe(SCN)3＋3K2SO4。 4．铁离子的检验 (1)在一支试管中加入2 mL蒸馏水，再滴加几滴FeCl3稀溶液，然后滴加几滴KSCN溶液，观察到的现象是溶液__变为红色__。 (2)在一支试管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入适量铁粉，轻轻振荡片刻，溶液__变为浅绿色__，再滴加几滴KSCN溶液，溶液__无明显变化__。化学方程式：2FeCl3＋Fe===3FeCl2。 【结果与讨论】 1．若向FeCl3稀溶液中加入过量锌粉，溶液中存在的阳离子是哪种金属离子？原因是什么？ 提示：Zn2＋，锌的活泼性比铁强，所以过量锌粉可以把Fe3＋还原为铁单质。 2．由以上实验思考检验Fe2(SO4)3溶液中是否有杂质FeSO4的方法？ 提示：在一支试管中加入少量KMnO4酸性溶液，然后向试管中滴加待测溶液，若KMnO4酸性溶液紫色褪去，则说明含有FeSO4杂质，反之则无。 3．以铁屑为原料，如何制备硫酸亚铁晶体？ 提示：(1)将铁屑放入烧杯中，加入适量饱和碳酸钠溶液，微热，除去铁屑表面的油污。 (2)把铁屑用水洗净，将过量铁屑加入盛有稀硫酸的烧杯中充分反应(水浴加热50～80 ℃)，得到硫酸亚铁溶液(底部有多余铁屑)。 (3)将所得混合物趁热过滤，除去多余铁屑，滤液冷却结晶，再过滤即可得到硫酸亚铁晶体。 【迁移应用】 1．(2023·潮州期末)下列有关铁及其化合物的说法正确的是(　　) A．铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2 B．FeSO4溶液加入NaOH溶液可产生白色沉淀，迅速变成灰绿色，最终变成红褐色 C．铁溶于盐酸可得到FeCl3溶液和H2 D．除去FeCl2溶液中的FeCl3杂质可以向溶液中加入Cu粉，然后过滤 解析　铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2，A错误；铁溶于盐酸可得到FeCl2溶液和H2，C错误；向混合物中加入Cu粉，FeCl3与Cu反应产生FeCl2、CuCl2，又引入新的杂质，应该加入足量Fe粉，反应只生成FeCl2，然后过滤，就得到纯净FeCl2溶液，D错误。 答案　B 2．(2023·北京汇文中学模拟)某小组在探究Fe2＋性质的实验中观察到异常现象。 实验Ⅰ 现象 溶液变红，片刻红色褪去，有气体生成(经检验为O2) 资料：Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3(红色)，Fe(SCN)3中S元素的化合价为－2价。 (1)实验Ⅰ体现了Fe2＋的________性，H2O2与FeCl2酸性溶液反应的离子方程式为：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)探究“红色褪去”的原因。 聪聪、明明两位同学首先对此现象产生的原因进行了猜想： 猜想 聪聪 ＋3价Fe又被还原成＋2价铁 明明 SCN－被氧化了 进行实验Ⅱ：将褪色后的溶液分三份分别进行实验。 实验Ⅱ得出的结论是：红色褪去的原因是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)为进一步探究“红色褪去”的原因，进行了实验Ⅲ。 实验Ⅲ 现象 溶液变红，一段时间不褪色 取上述反应后的溶液，滴加盐酸和BaCl2溶液 无白色沉淀产生 实验Ⅲ中发生氧化还原反应的方程式为________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (4)分析上述三个实验，下列叙述正确的是________(填字母)。 A．在该实验条件下O2不能使红色溶液褪色 B．实验Ⅰ中红色褪去与H2O2的氧化性有关 C．通过实验Ⅲ推出实验Ⅰ中氧化FeCl2的只有O2 解析　(1)实验Ⅰ中 Fe2＋被双氧水氧化成Fe3＋，Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3，体现了Fe2＋的还原性，H2O2与FeCl2酸性溶液反应的离子方程式为：2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O； (2)①中现象说明不是将Fe3＋变为Fe2＋，②中现象说明SCN－被氧化了，③中说明SCN－被氧化成了硫酸根离子，因此实验Ⅱ得出的结论是：红色褪去的原因是SCN－被氧化了； (3)实验Ⅲ中说明氧气氧化了Fe2＋变为Fe3＋，其氧化还原反应的方程式为4FeCl2＋O2＋4HCl===4FeCl3＋2H2O； (4)A.实验Ⅲ推出在该实验条件下O2不能使红色溶液褪色，正确；B.对比实验Ⅰ和实验Ⅲ，排除了Fe3＋反应，而是SCN－被氧化了，实验Ⅲ排除了生成的氧气氧化SCN－的可能，Ⅰ中红色褪去可以判断出酸性条件下是H2O2氧化了SCN－，正确；C.通过实验Ⅲ推出实验Ⅰ中发生氧化还原反应的是Fe2＋被过氧化氢氧化为Fe3＋，错误。 答案　(1)还原　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O (2)SCN－被氧化了 (3)4FeCl2＋O2＋4HCl===4FeCl3＋2H2O (4)AB 3．某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物进行了如下探究： (1)装置的连接顺序为a→________→________→________→________→b→c→f。 (2)硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接，这样做的优点是________________________________________________________________________。 (3)反应一段时间，熄灭酒精灯，冷却后，将收集器及硬质玻璃管中的物质快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，进行如下实验： 试剂X中溶质的化学式为________________；固体产物的成分可能为________(填字母)。 A．Fe和FeCl3　　　　　 B．FeCl2和FeCl3 C．Fe、FeCl2和FeCl3 D．Fe和FeCl2 (4)加入少许植物油的作用是________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________， 加入新制氯水后溶液红色加深的原因：________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________(用离子方程式表示)。 (5)现有一含FeCl2和FeCl3混合物的样品，用离子交换法测得n(Fe)∶n(Cl)＝1∶2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为________(计算结果保留两位有效数字)。 解析　(1)浓硫酸具有吸水性，能作氯气的干燥剂，碱石灰具有碱性而吸收氯气，饱和食盐水吸收氯化氢而抑制氯气溶解。装置的排列顺序为气体的制取→洗气→干燥→氯气和铁的反应→尾气处理。(2)Fe在氯气中燃烧生成棕褐色烟，冷却易生成固体，导气管口较细，易堵塞，所以硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接。(3)Fe3＋用KSCN溶液检验，Fe3＋和KSCN反应生成络合物硫氰化铁而使溶液呈红色，所以试剂X为KSCN溶液；固体和氯气反应时可能没有完全反应，剩余的Fe和稀盐酸、氯化铁反应生成氯化亚铁，固体中成分可能为Fe和FeCl3，A正确。(4)Fe2＋不稳定易被氧化，所以植物油的作用是隔绝空气，防止Fe2＋被氧化；Fe2＋被氯气氧化生成Fe3＋，从而增大了Fe3＋的浓度，Fe3＋、SCN－反应生成Fe(SCN)3，从而增大了络合物浓度，溶液颜色加深，离子方程式为2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－。(5)FeCl2和FeCl3的混合物的样品中FeCl2物质的量为x，FeCl3的物质的量为y，则(x＋y)∶(2x＋3y)＝1∶2.1，得到x∶y＝9∶1，则样品中氯化铁的物质的量分数＝×100%＝10%。 答案　(1)g　h　d　e　(2)防止堵塞 (3)KSCN(或NH4SCN)　A (4)隔绝空气，防止Fe2＋被氧化　2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－ (5)0.10或10% 学科网（北京）股份有限公司 $$