内容正文:
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教材原型 真题再现
【RJ版·必修第一册·P88·6】
要想证明某溶液中是否含有Fe3+,下
列操作中正确的是( )
A.加入铁粉
B.滴加KSCN溶液
C.通入氯气
D.加入铜片
【2022·湖南·13】
为探究FeCl3 的性质,进行了如下实验(FeCl3 和 Na2SO3 溶液浓
度均为0.1mol·L-1)。
实验 操作与现象
①
在5mL水中滴加2滴FeCl3 溶液,呈棕黄色;煮沸,溶
液变红褐色
②
在5mLFeCl3 溶液中滴加2滴Na2SO3 溶液,变红褐
色;再滴加K3[Fe(CN)6]溶液,产生蓝色沉淀
③
在5mLNa2SO3 溶液中滴加2滴FeCl3 溶液,变红褐
色;将上述混合液分成两份,一份滴加K3[Fe(CN)6]溶
液,无蓝色沉淀生成;另一份煮沸,产生红褐色沉淀
依据上述实验现象,结论不合理的是( )
A.实验①说明加热促进Fe3+水解反应
B.实验②说明Fe3+既发生了水解反应,又发生了还原反应
C.实验③说明Fe3+发生了水解反应,但没有发生还原反应
D.整个实验说明SO2-3 对Fe3+的水解反应无影响,但对还原反应
有影响
考点提炼:考查Fe2+、Fe3+的检验
教材原型:直接考查溶液中Fe3+的检验
真题再现:将Fe2+、Fe3+的检验与实验结合起来,通过检验Fe2+、Fe3+判断水解反应和还原反应是否发生
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知识点一 铁的性质
1(铁的制备与性质)关于铁的相关叙述正确的是( )
A.高炉炼铁的反应为2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑
B.铁在纯氧中燃烧生成Fe3O4,在空气中燃烧生成Fe2O3
C.过量铁在氯气中燃烧时,无论铁过量或少量都生成FeCl3
D.铁与稀盐酸反应的产物与铁的量有关
总结
铁是典型的变价金属,可以通过氧化性强弱来记忆反应产物,氧化剂的氧化性强于三价铁时,反应生成三价铁
(溶液中的反应需兼顾量的影响),如Cl2、Br2、足量稀硝酸等,氧化剂的氧化性弱于三价铁时,通常生成二价铁,
如S、I2。
2(铁与水蒸气反应实验)应用下列装置,在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物,
加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下“Fe与水蒸气反应的实验”。
请回答该实验中的问题:
(1)实验前必须对整套装置进行气密性检查,操作方法是
。
(2)圆底烧瓶中盛装的是水,该装置受热后的主要作用是 ;烧瓶底部
放置了几片碎瓷片,碎瓷片的作用是 。
(3)酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是 。
(4)干燥管中盛装的物质可以是 ,作用是 。
(5)如果要在A处玻璃管口处点燃该气体,则必须对该气体进行 ,这一操作的目
的是 。
3(铁与混合溶液反应顺序)[RJ版·必修第一册·P88·3改编]在含有Fe3+、Cu2+、Cl-、H+
的混合溶液中加入铁粉,充分反应后,溶液中所剩余的部分固体可被磁铁吸引。此时溶液中存在较
多的阳离子是 (填离子符号)。按照反应的先后顺序写出溶液中发生反应的离子方程
式: 。
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总结
溶液中常见阳离子的氧化性顺序是K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<H+<Cu2+<
Fe3+<Ag+,足量铁与混合溶液反应时,氧化性离子按照由强到弱依次反应。根据此氧化性顺序还可知,
Zn(少量)+2Fe3+ Zn2+ +2Fe2+,3Zn(足量)+2Fe3+ 3Zn2+ +2Fe,2Fe3+ +Cu2Fe2+ +Cu2+,
Ag++Fe2+Ag↓+Fe3+。
知识点二 铁的重要化合物
4(铁的氧化物)下列关于铁矿石的说法正确的是( )
A.赤铁矿的主要成分是FeO
B.铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同
C.FeO俗称铁红
D.磁铁矿粉末溶于盐酸后,加入KSCN溶液,溶液变红色
5(氢氧化亚铁的制备)下列各图所示的实验中能较长时间看到Fe(OH)2 白色沉淀的是( )
A.①②③ B.①②④ C.①②③④ D.②③④
总结
Fe(OH)2 的制备要点:在隔绝空气的情况下,将强碱溶液与可溶性铁盐溶液混合。
6(铁盐与亚铁盐的性质)按要求写出下列离子方程式。
(1)向FeBr2 溶液中通入等物质的量的Cl2,发生反应的总离子方程式: 。
(2)向FeI2 溶液中通入等物质的量的Cl2 发生反应的总离子方程式: 。
(3)FeSO4 使酸性KMnO4 溶液褪色的离子方程式: 。
(4)已知FeS难溶于水,向Na2S溶液中滴加少量FeCl3 溶液时,反应的离子方程式:
。
051 ▶
(5)过量铁单质与稀硝酸反应的总离子方程式: 。
(6)过量 Mg与FeCl3 溶液反应的总离子方程式: 。
总结 铁三角转化关系
1.Fe只具有还原性,可以被氧化剂氧化
(1)与弱氧化剂反应
Fe能被S、Fe3+、Cu2+、H+等较弱的氧化剂氧化为二价铁,如Fe+2Fe3+3Fe2+。过量Fe与少量稀硝酸
反应可生成Fe2+,即3Fe+2NO-3 +8H+3Fe2++2NO↑+4H2O。
(2)与强氧化剂反应
Fe能被Cl2、稀硝酸(过量)等强氧化剂氧化为三价铁。
2.Fe2+既具有氧化性又具有还原性,以还原性为主
(1)与氧化剂反应
当Fe2+遇到强氧化剂(如H2O2、Cl2、HNO3、酸性KMnO4 溶液)时,被氧化为三价铁,如酸性溶液中2Fe2++
H2O2+2H+2Fe3++2H2O,或2Fe2++H2O2+4H2O2Fe(OH)3↓+4H+(Fe3+ 极易水解生成
沉淀)。
(2)与还原剂反应
当Fe2+遇到C、Al、Zn、CO等还原剂时,可以被还原为铁单质,如FeO+CO
高温
Fe+CO2,Fe2++Zn
Zn2++Fe。
3.Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为Fe2+或Fe
(1)Fe3+被C、CO、Al等还原为铁单质,如Fe2O3+2Al
高温
2Fe+Al2O3。
(2)Fe3+被Fe、Cu、I-、H2S等还原为二价铁,如2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,2Fe3++H2S(少量)2Fe2++
S↓+2H+。
7(Fe2+与Fe3+的检验)下列检验方法正确的是( )
A.检验Fe(NO3)2 晶体是否变质:将样品溶于稀硫酸后滴加KSCN溶液,观察溶液是否变红
B.检验FeCl2 溶液是否氧化变质:滴加酸性KMnO4 溶液,观察紫色是否褪去
C.检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+:先滴加KSCN溶液,后滴加氯水,观察溶液是否变红
D.检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+:滴加淀粉碘化钾溶液,观察溶液是否变蓝
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总结 Fe2+和Fe3+的检验
Fe2+的检验
样品溶液 滴加KSCN溶液 → 无现象
滴加氯水或
过氧化氢溶液
溶液变红色,证明含有
Fe2+
样品溶液 滴加NaOH溶液 →
产生白色絮状沉淀,迅速变成灰绿色,一段时间后
有红褐色物质生成,证明有Fe2+
样品溶液 滴加K3[Fe(CN)6]→ 产生蓝色沉淀,证明含有Fe
2+
Fe3+的检验
样品溶液 滴加KSCN溶液 → 溶液变红色,证明含有Fe
3+
样品溶液 滴加NaOH溶液 → 产生红褐色沉淀,证明含有Fe
3+
Fe2+ 与 Fe3+ 混
合液中 Fe2+ 的
检验
混合溶液 滴加酸性KMnO4 溶液→
酸性KMnO4 溶液紫红色褪去,证明含有Fe2+(溶
液中无其他还原剂)
混合溶液 滴加溴水 → 溴水褪色,证明含有Fe
2+(溶液中无其他还原剂)
混合溶液 加入K3[Fe(CN)6]溶液→ 生成蓝色沉淀,证明含有Fe
2+
Fe2+与Fe3+混合
液中Fe3+的检验
混合溶液 滴加KSCN溶液 → 溶液变红色,证明含有Fe
3+
混合溶液 淀粉-KI试纸 → 试纸变蓝,证明溶液中含有Fe
3+(无其他氧化剂)
实际检验时需注意溶液中其他粒子的干扰。
009 ▶
0.1mol,所含电子数为NA,错误。
⑨元素左上角数字为质量数,质量数=质子数+中子数,原
子中四数相等,即核电荷数=质子数=核外电子数=原子序
数,O是第8号元素,质子数为8,18O的中子数为10,36g
18O2的物质的量为1mol,中子数为20NA,正确。
⑩石墨中一个碳原子构成三个C C键,根据均摊法,1mol
C含有1.5NA 个C C键,错误。
羟基是电中性的,1个羟基有9个电子,氢氧根离子带1个
单位负电荷,1个氢氧根离子有10个电子,17g羟基和氢氧
根离子的物质的量都是1mol,电子数分别为9NA 和10NA,
错误。
Na2O2 与水发生歧化反应,-1价氧化合价升高生成 O2,
化合价降低生成部分OH-,每生成1molO2 转移2NA 个电
子,错误。
浓盐酸与 MnO2 随着反应的进行,浓盐酸变为稀盐酸,反
应停止,无法用浓盐酸的数据进行计算,错误。
电解时阳极会产生阳极泥,因此阳极的减少质量比阴极的
增加质量大,无法计算阳极减少的质量,错误。
NO与O2 反应生成 NO2 后,NO2 会自发发生可逆反应,
部分转化为N2O4,分子数少于2NA,错误。
磷酸不能够完全电离,H+数少于6NA,错误。
S2-是弱酸根离子,在水溶液中水解生成 HS- 和 H2S,故
S2-的数目少于0.1NA,错误。
第三章 铁 金属材料
第一节 铁及其化合物
一、铁的单质
①2Fe ②3CO2 ③Fe3O4 ④2FeCl3 ⑤FeS ⑥FeI2
⑦Fe3O4+4H2 ⑧3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O
⑨Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
⑩Fe(NO3)2+2NO2↑+2H2O
Fe(NO3)2+3NO2↑+3H2O
Fe2++Cu 3Fe2+ Fe2+
二、铁的重要化合物
①3Fe3++NO↑+5H2O ②9Fe3++NO↑+14H2O
③Fe2O3+3H2O ④4Fe(OH)3 ⑤浅绿 ⑥白 ⑦红褐
⑧红 ⑨蓝 ⑩棕黄 水解 酸 红褐 红
典例1 C 【解析】A.高炉炼铁时需要加入焦炭,焦炭与氧
气反应生成CO,CO还原Fe2O3,因为固体和固体的接触面
积较小,实际上还原Fe2O3 是由气态的CO实现的,错误。
B.铁在纯氧中剧烈燃烧火星四溅生成黑色固体Fe3O4,铁在
空气中不能燃烧,在潮湿的空气中通过较复杂的电化学腐蚀
得到Fe2O3,错误。C.Cl2 氧化性较强,可以在加热时与铁反
应生成FeCl3,无论铁多或少产物都相同,在水溶液中Fe可
以把Fe3+还原为Fe2+,但加热条件下不可以,正确。D.稀盐
酸是非氧化性酸,与铁反应只能生成Fe2+,当铁单质与稀硝
酸反应时,铁的产物取决于铁的多少,少量铁与过量稀硝酸
反应生成Fe3+,过量铁与少量稀硝酸反应生成Fe2+,错误。
典例2 (1)将干燥管末端的导管A浸入水中,用酒精灯火
焰微热烧瓶底部,如果能观察到浸入水中的玻璃导管口有气
泡冒出,停止加热后,玻璃导管内有水柱上升,且较长时间不
回落,则表明该套装置的气密性良好
(2)为硬质玻璃管内Fe与水蒸气的反应实验提供持续不断
的水蒸气 防止暴沸
(3)先点燃酒精灯,产生水蒸气后,再点燃酒精喷灯
(4)碱石灰(或无水CaCl2、P2O5 等) 除去生成的 H2 中的
水蒸气
(5)验纯 防止 H2 不纯导致爆炸
【解析】铁与水蒸气发生氧化还原反应生成Fe3O4 和 H2,实
验时,圆底烧瓶中盛装的水加热提供水蒸气,水蒸气在硬质
管中与铁粉反应生成Fe3O4 和氢气,点燃氢气时,应先验纯,
防止爆炸。
典例3 Fe2+ Fe+2Fe3+3Fe2+,Fe+Cu2+Fe2++
Cu,Fe+2H+Fe2++H2↑
典例4 D 【解析】A.赤铁矿的主要成分为Fe2O3,其颜色
为红棕色,故称赤铁矿,错误。B.赤铁矿的主要成分是氧化
铁,磁铁矿的主要成分为四氧化三铁,铁锈的主要成分为氧
化铁,错误。C.Fe2O3 俗称铁红,错误。D.磁铁矿的主要成
分是Fe3O4,溶于盐酸生成Fe3+、Fe2+,Fe3+遇KSCN溶液变
为红色,正确。
典例5 B 【解析】①稀硫酸与铁粉反应生成硫酸亚铁和
氢气,氢气充满整个具支试管排尽空气,水可起液封作用,防
止空气进入具支试管,滴加 NaOH溶液与生成的FeSO4 反
应制备Fe(OH)2,因隔绝空气可较长时间看到白色沉淀。
②首先打开止水夹a,左侧具支试管中铁与稀硫酸反应生成
硫酸亚铁和氢气,氢气通过左侧支管进入右侧试管并排尽装
置内空气,在右侧导管口检测到排出气体为纯净的氢气后,
关闭止水夹a,左侧具支试管中此时仍反应生成氢气导致气
压增大,将生成的硫酸亚铁溶液通过长导管压入右侧试管中
与NaOH溶液反应生成Fe(OH)2,因隔绝空气可较长时间
看到白色沉淀。③Fe2+和生成的Fe(OH)2 都很容易被空气
中的氧气氧化,无法较长时间看到白色沉淀,会迅速变成灰
绿色最 终 变 成 红 褐 色。④苯 可 阻 挡 空 气 中 的 氧 气 进 入
FeSO4 溶液,用长胶头滴管吸取 NaOH 溶液伸入液面下挤
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入可防止溶液下滴过程中吸收氧气,因隔绝空气可较长时间
看到白色沉淀,此实验中的FeSO4 溶液应现用现配,配制溶
液的蒸馏水应事先煮沸以排尽氧气。故选B。
典例6 (1)2Fe2++2Br-+2Cl22Fe3++Br2+4Cl-
(2)2I-+Cl2I2+2Cl-
(3)5Fe2++MnO-4 +8H+5Fe3++Mn2++4H2O
(4)3S2-+2Fe3+2FeS↓+S↓
(5)3Fe+2NO-3 +8H+3Fe2++2NO↑+4H2O
(6)3Mg+2Fe3+3Mg2++2Fe
典例7 D 【解析】A.将Fe(NO3)2 溶于稀硫酸后,酸性条
件下NO-3 的强氧化性将Fe2+ 氧化成Fe3+,再滴加 KSCN
溶液一定会变红,无法证明Fe(NO3)2 是否氧化变质,错误。
B.酸性 KMnO4 溶液除了能氧化Fe2+,也可氧化Cl- 生成
Cl2 而褪色,不能证明Fe2+ 是否氧化变质,错误。C.在不存
在Fe3+时,检验Fe2+可以先滴加KSCN溶液,若不变红,再
滴加氯水溶液变红,但现在溶液中同时存在Fe3+和Fe2+,滴
加KSCN溶液肯定直接变红,无法检验Fe2+,错误。D.Fe3+
可氧化I-生成I2,碘单质遇淀粉变蓝,正确。
第二节 金属材料
一、铁合金
①大 ②低
二、铝和铝合金
①金属元素
②2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑
③2Fe+Al2O3 ④4Al+3O2↑ ⑤两性
⑥Al2O3+2OH-+3H2O2[Al(OH)4]- ⑦吸附
⑧Al(OH)3+H2O [Al(OH)4]-+H+
⑨[Al(OH)4]- ⑩四羟基合铝酸 3[Al(OH)4]-
净水剂
典例1 ②
【解析】①合金是一种金属与其他金属或非金属熔合而成的
混合物,错误。②合金的熔点通常低于各成分金属的熔点,
但强度和硬度均高于其成分金属,生铁为合金,其熔点比纯
铁低,但机械强度和硬度均高于纯铁,正确。③青铜为铜的
合金,其硬度高于纯铜,错误。④黑色金属指铁铬锰及其合
金,除黑色金属外的其他金属及合金都称为有色金属,该分
类与金属单质本身颜色无关。常见金属除了铜为紫红色、金
为金色外,大部分块状固体单质都是银白色的,纯铁块是银
白色的(铁粉是黑色的),错误。⑤合金的形成过程无新物质
生成,为物理变化,错误。
典例2 D 【解析】A.目前用量最大、用途最广的合金是
钢,但我国最早使用的合金是铜合金,不是钢,错误。B.钢的
含碳量为0.03%~2%,生铁的含碳量为2%~4.3%,错误。
C.合金中金属的化学性质不发生改变,生铁中的铁与纯铁的
化学性质相同,错误。D.超级钢具有优异的强度和延展性,
能够实现高强度和轻薄化,对于汽车、航空航天具有重要意
义,正确。
典例3 A 【解析】A.1molAl与足量的硫酸或NaOH溶
液反应时,Al都从0价升至+3价,转移3mol电子,正确。
B.Al与NaOH溶液反应时,无论 NaOH 少量或过量,都生
成Na[Al(OH)4]和 H2,不会生成Al(OH)3,错误。C.用实
际参与反应的量进行计算,需要先判断两个反应中哪个物质
完全反应,哪个物质剩余。HCl和 NaOH 的物质的量均为
0.1L×3mol·L-1=0.3mol,2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑、
2Al+2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,若 HCl
和NaOH都消耗完,生成的H2 分别为0.15mol和0.45mol,
比例应为1∶3,事实上生成气体体积比为1∶2,说明NaOH
有剩余,即盐酸与铝的反应中,盐酸被消耗完、铝有剩余,
NaOH与铝的反应中,铝消耗完、NaOH有剩余,,根据1∶2
的比例关系知Al与NaOH溶液反应生成的 H2 为0.3mol,
进而推出铝的物质的量为0.2mol,质量为5.4g,错误。D.根
据化 学 方 程 式 2Al+6HCl2AlCl3+3H2↑、2Al+
2NaOH+6H2O2Na[Al(OH)4]+3H2↑,铝分别与盐
酸和氢氧化钠溶液反应时,生成等量 H2,消耗的 HCl和
NaOH物质的量之比为3∶1,错误。
典例4 D 【解析】A.铝热反应的本质是置换反应(氧化还
原反应),须遵循活泼置换不活泼(还原剂的还原性大于还原
产物的还原性),因此铝热反应只能制备比铝不活泼的金属,
镁比铝活泼,MgO与 Al的混合物不能称为铝热剂,错误。
B.铝活泼性很强,无法用热还原法制备,应电解熔融 Al2O3
制备铝(不能电解AlCl3 制备铝,AlCl3 是由分子构成的,熔
融状态仍为分子不导电),Al2O3 熔点很高,需加入冰晶石
(Na3AlF6)共熔,降低熔化温度节省能源,错误。C.铁的制备
相对容易,因此铁的价格低于铝,工业上通常不用铝制铁,会
大大增加成本,错误。D.虽然铝热反应的反应条件是高温,
但它是放热反应,高温只是引发反应进行的条件,反应放出
大量热,生成液态的铁水,正确。
典例5 D 【解析】A.Al2O3 是金属氧化物,Al2O3 既能与
酸反应,又能与碱反应,是两性氧化物,错误。B.氢氧化铝属
于两性氢氧化物,可溶于NaOH溶液和稀盐酸,不溶于氨水,
错误。C.由于氢氧化铝溶于强酸、强碱,AlCl3 与过量NaOH
溶液反应时先生成沉淀后沉淀溶解,生成Na[Al(OH)4],错
误。D.Al2O3 熔点高且不可燃,可用作耐高温耐火材料,
Al(OH)3 在高温时分解生成熔点高、不可燃的 Al2O3,且分