专题11 探究铁及其化合物的转化（七大题型）-【举一反三】2024-2025学年高一化学同步讲与练（苏教版2019必修第二册）

专题11 探究铁及其化合物的转化 ◆题型01 铁及其化合物的转化路径 ◆题型02 溶液中Fe3+的检验 ◆题型03 含Fe2+溶液的配制防氧化措施 ◆题型04 Fe2+与Fe3+的分离与除杂 ◆题型05 Fe3+与Cu的反应 ◆题型06 铁及其化合物的性质实验 ◆题型07 控制反应条件对反应产物的影响 ◆题型01 铁及其化合物的转化路径 ▲知识积累 1.铁及其化合物总结 一、铁及其化合物的性质 2.从价态的视角认识物质间的转化关系 当某种元素具有不同的化合价时，含有同种元素不同价态的物质间，可以通过氧化还原反应实现转化。例如，0价铁、+2价铁和+3价铁的相互转化关系如下： ①Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有性 Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2H+H2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2 ②Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为性，也可以降低到0价，表现为性。 Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8H+5Fe3++Mn2++4H2O ③Fe（OH）2具有性，能被氧化为Fe（OH）3 4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3 ④Fe2O3中的铁元素为高价态，具有，因而可用还原剂将其还原为铁单质。 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 ⑤Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有。 2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（过量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑ 【典例1】下列说法正确的是 A．Fe与过量稀H2SO4反应可以生成Fe2(SO4)3 B．Cu与FeCl3溶液反应可以说明Cu比Fe活泼 C．FeCl2不能通过化合反应得到 D．证明FeCl2溶液中含有FeCl3可以用KSCN溶液证明 【典例2】以不同类别物质间的转化为线索，构建铁及其化合物的转化关系如图所示： 下列叙述正确的有 ①铁粉与水蒸气在高温下反应可实现的转化 ②可利用铜粉除去溶液中的杂质 ③可利用新制氯水和溶液检验是否被完全氧化为 ④向盛放在试管中的溶液中直接滴加溶液能制备并收集 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【变式1-1】铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，Fe2+易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法中正确的是 A．缺铁性贫血症可以服用维生素C将难吸收的Fe3+氧化为Fe2+，促进铁元素的吸收 B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到红色的氧化铁 C．将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成白色沉淀 D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3 【变式1-2】“价类二维图”是学习元素及其化合物的重要模型和工具。如图为铁元素的“价类二维图”。下列说法正确的是 A．a与水蒸气在高温条件下反应生成c B．b与NaOH溶液反应生成d C．可用KSCN溶液检验f中是否含有g D．e是红褐色物质，常用作红色颜料 【变式1-3】物质类别和元素价态是学习元素及其化合物性质的重要视角。下图是铁及其化合物的价类二维图。回答下列问题。 （1）铁元素在地壳中的含量居所有金属元素的第 位。 （2）B的化学式 ，俗称 ，常见用途 (填一种)。 （3）①在空气中极容易被氧化，写出被空气氧化为C的化学方程式 。 ②下列实验装置中 (填字母)能较长时间看到白色沉淀。 （4）亚铁盐可以加入氧化剂转化为铁盐，写出双氧水作用下，的离子方程式 。 （5）描述实验室制备C的胶体的操作 。 ◆题型02 溶液中Fe3+的检验 ▲知识积累 1．铁离子的检验 实验装置 、、 实验原理 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3、2FeCl3＋Fe===3FeCl2。 实验用品 FeCl3稀溶液、KSCN溶液、铁粉、试管、胶头滴管 实验步骤 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，观察现象。 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，再滴加几滴KSCN溶液，观察现象。 实验现象 1.溶液变为红色。 2.加入适量铁粉后溶液变为浅绿色，滴加几滴KSCN溶液后，溶液不变红。 实验结论 可用KSCN试剂检验Fe3+是否存在 实验说明 FeCl3与铁粉反应，生成了FeCl2，溶液中不再存在Fe3＋。 2.混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验 检验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋： ①Fe3＋的检验 a.溶液变红色，说明含有Fe3＋。 b.试纸变蓝色，说明含有Fe3＋。 c.生成蓝色沉淀，说明含有Fe3＋。 ②Fe2＋的检验 a.KMnO4溶液褪色，说明含有Fe2＋。 b.溴水褪色，说明含有Fe2＋。 c.生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋。 【典例3】黑木耳是常见食品，可以补充入体所必需的微量元素铁。某兴趣小组设计实验，检验黑木耳中的铁元素，实验流程如图： （1）灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的_______(填标号)。 A． B． C． D． （2）灰烬中含有铁的氧化物以及锂、钙等元素的化合物，酸浸的目的是 。 （3）取少许滤液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，显红色，说明滤液中含有 (填离子符号)。 （4）为进一步探究和的氧化性和还原性，该兴趣小组设计并进行如下实验，记录现象，完成实验报告。 实验操作 实验现象 离子方程式 实验结论 向溶液中添加新制氯水 溶液由浅绿色变为棕黄色 ① 具有还原性 向溶液加入足量的铁枌 铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色 ② ③ 【变式2-1】实验室常采用点滴板来完成部分实验，既可节约药品，又便于观察实验现象。对图中所示实验说法错误的是 A．将少量新制氯水滴入1号或2号孔穴中，都体现了新制氯水的漂白性 B．向3号孔穴中加稀硫酸后，若滴入少量溶液，溶液变红，则溶液中存在 C．向3号孔六中加稀硫酸后，若滴入少量酸性溶液，溶液紫色褪去，则溶液中存在 D．向4号孔穴中滴加溶液，有气泡冒出并产生红褐色沉淀 【变式2-2】为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质，分别取少量样品溶于盐酸，再进行下列实验，其中结论正确的是 A．若滴加KSCN溶液，溶液变红，说明铁粉变质 B．若滴加KSCN溶液，溶液未变红，说明铁粉未变质 C．若依次滴加氯水，KSCN溶液，溶液变红，说明铁粉全部变质 D．若滴加KSCN溶液，溶液未变红；再滴加氯水，溶液变红，说明铁粉全部变质 【变式2-3】铁是人体必需的微量元素，为了探究市售常见补铁剂中铁的存在形式。某实验小组模拟胃酸环境设计了以下实验： 某一种常见补铁药品说明书中的部分内容如下： ①该药品含铁33%~36%，不溶于水但能溶于人体中的胃酸； ②与维生素C(VC)同服可增加本品吸收。 回答下列问题： （1）为了模拟胃酸环境，试剂1应选择 溶液(填化学式)，目的是 。 （2）药片中铁元素以 (填Fe2+或Fe3+)形式存在，加入VC后浅红色溶液颜色褪去，体现了VC具有 性。 （3）分别用离子方程式表示滴加饱和氯水后溶液出现浅红色的原因： ， 。 （4）实验小组为了探究滴加“1滴饱和氯水”后溶液呈浅红色而非红色的原因，提出了以下假设： i：假设1： 。 设计实验1排除了假设1 实验1：取浅红色溶液，继续滴加饱和氯水，观察到溶液浅红色消失。 i：假设2：氯水氧化性强，氧化了部分SCN-。 (已知：Ba2+与SCN-可在溶液中大量共存，SCN-易被氧化为。) 请补充实验2以证明假设2成立 实验2：向2ml水中滴加1滴同浓度的KSCN溶液，再滴加1滴饱和氯水，继续 ，产生白色沉淀，证明溶液里含有。 ii：SCN-被Cl2氧化生成两种无污染的气体，请写出SCN被Cl2氧化的离子方程式： 。 ◆题型03 含Fe2+溶液的配制防氧化措施 ▲知识积累 配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。 【典例4】氯化亚铁是实验室常见的溶液，在配制时需要加入少量铁粉，加入铁粉的目的是 A．防止Fe2+被氧化 B．防止Fe2+被还原 C．防止Fe2+水解 D．防止Fe2+与酸反应 【典例5】在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下： Ⅰ．向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液； Ⅱ．向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。 （1）FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为 。 （2）过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是 ，分离得到固体的主要成分是 。从固体中分离出铜需采用的方法是 。 （3）过程Ⅱ中鼓入足量的空气时发生反应的化学方程式为 。 【变式3-1】“铁肥”(主要含)常用于解决植物叶面变黄问题，通过溶于水配制成溶液喷施在叶面上。下列有关“铁肥”说法错误的是 A．“铁肥”易因保存不当被空气氧化变质为硫酸铁 B．可用溶液检验“铁肥”中的 C．为保证“铁肥”的效果，可向配制后的溶液中加入少量铁粉 D．可用酸性高锰酸钾溶液检验“铁肥”是否失效 【变式3-2】用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。 方法一：用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应来制备。 （1）用硫酸亚铁晶体配制FeSO4溶液，还需加入适量的铁屑，原因是 。 （2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。 （3）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作方法是：用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是 。 方法二：在下图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备Fe(OH)2。 （4）在试管Ⅰ里加入的试剂是 。 （5）在试管Ⅱ里加入的试剂是 。 （6）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是 。 【变式3-3】绿矾()是生产缺铁性贫血药品的重要原料。现利用某废旧金属材料(主要含Fe、Cu、Al及这几种金属的氧化物)制备绿矾，并回收部分金属。流程如下： 已知：在酸性条件下易被还原为，请完成下列问题： （1）碱浸时发生反应的单质有 (填化学式)。 （2）已知滤渣Ⅲ的成分为Al(OH)3沉淀，此过程同时得到NaHCO3溶液，则在滤液Ⅰ中通入过量的CO2发生的离子反应方程式为 （3）酸浸1和酸浸2用到的酸是 (填化学式)；向酸浸1后的溶液中加入过量的试剂a是 (填化学式)，其作用是：①消耗过量的酸；②防止被氧化；③ 。 （4）测定所得绿矾中的含量，步骤如下： Ⅰ：称取ag绿矾样品，并将其配制成100mL溶液。 Ⅱ：取出25mL步骤Ⅰ中配制的溶液，加入适量稀硫酸，滴入bmol/L的溶液直至反应完全，共消耗溶液cmL。 ①Ⅰ中配制溶液用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒和 。 ②Ⅱ中与反应的离子方程式是 。 ③计算硫酸亚铁晶体样品中的质量分数 (用含a、b、c的代数式表示)。 ◆题型04 Fe2+与Fe3+的分离与除杂 ▲知识积累 除杂问题（括号内物质为杂质） ①FeCl3溶液(FeCl2)∶加足量氯水或双氧水或通入足量Cl2。 ②FeCl2溶液（FeCl3）∶加足量铁粉，充分反应后过滤。 ③FeSO4溶液（CuSO4）∶加足量铁粉，充分反应后过滤。 【典例6】下列除杂试剂和分离方法都正确的是 选项 物质(括号内为杂质) 除杂试剂 分离方法 A Fe(Cu) 盐酸 过滤 B (HCl) NaOH溶液 洗气 C 溶液() 铁粉 过滤 D () NaOH溶液 过滤 【变式4-1】下列分离提纯过程中使用的试剂或实验操作不正确的是 A．除去固体中的：加入足量溶液，过滤、洗涤、干燥 B．除去溶液中的：加入适量氯水，充分反应 C．除去固体中的：加入适量稀盐酸，充分反应后，蒸发结晶 D．除去粉中的粉：加入足量稀盐酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥 【变式4-2】某化学实验室产生的废液中含有、、三种金属离子，实验室设计如下方案对废液进行处理，以回收金属并制得氧化铁保护环境。 回答下列问题： （1）步骤I中分离溶液和沉淀的操作名称是 。 （2）沉淀A中含有的金属单质有 。 （3）检验滤液B中金属阳离子的操作是 。 （4）步骤II中加入溶液从浅绿色变为黄色，发生反应的离子方程式为 。 （5）“可排放废水”中含有的主要离子是 (填离子符号)。 ◆题型05 Fe3+与Cu的反应 【典例7】某小组同学通过实验研究溶液与铜粉发生的氧化还原反应。实验记录如下： 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 实验步骤 充分振荡，加入2mL蒸馏水 充分振荡，加入2mL蒸馏水 充分振荡，加入2mL蒸馏水 实验现象 铜粉消失，溶液黄色变浅，加入蒸馏水后无明显现象 铜粉有剩余，溶液黄色褪去，加入蒸馏水后生成白色沉淀 铜粉有剩余，溶液黄色褪去，变成蓝色，加入蒸馏水后无白色沉淀 下列说法不正确的是 A．实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均涉及被还原 B．对比实验Ⅰ、Ⅱ说明白色沉淀的产生与铜粉的量有关 C．实验Ⅱ、Ⅲ中加入蒸馏水后相同 D．向实验Ⅲ反应后的溶液中加入饱和NaCl溶液可能出现白色沉淀 【典例8】用溶液和覆铜板可制作所需要的图案。某小组设计制备溶液并研究其与铜的反应。 Ⅰ.制备氯化铁溶液：用硫铁矿渣(主要成分为)制备氯化铁溶液，流程如下： （1）反应釜中与盐酸反应的离子方程式为 。 （2）用离子方程式表示混合器中加入氯气的目的： 。 Ⅱ.探究与的反应，实验及现象记录如下： 已知：和均为难溶于水的白色沉淀。 （3）依据“ⅱ中溶液为浅绿色”，推测其含有的阳离子为 。 （4）证明ⅱ中灰白色沉淀含有：取少量灰白色沉淀，加入过量浓硝酸，生成红棕色气体和蓝绿色溶液。 ①甲同学认为，仅根据灰白色沉淀与过量浓反应产生，不能判断灰白色沉淀中一定存在。理由是 ②甲同学继续向蓝绿色溶液中 (补全实验操作及现象)，则证明白色沉淀中含。 （5）经检测，ⅲ中白色沉淀含有。 ①将下列离子方程式补充完整： 。 ②用溶液检验溶液(含)中的时，是否会对检验产生干扰？说明理由： 。 【变式5-1】小组同学探究和溶液的反应。 向溶液()中加入(过量)铜粉，充分反应后，溶液变为蓝色。过滤，取少量滤液，滴加溶液，溶液变红，振荡后褪色，产生白色沉淀(经检验为)。 （1）补全离子方程式 ：_______。 （2）对“滴加溶液，溶液变红”的原因作出如下假设： ①假设a：中铜元素的化合价为 ，在的作用下，氧化产生。 ②假设b：空气中存在，由于 (用离子方程式表示)，可产生。 ③假设c：和反应慢，后仍未完全反应。 （3）向溶液中滴加溶液，溶液不显红色，继续滴加溶液， (填现象)，证实假设a成立。反应的离子方程式为 。 （4）设计实验方案证实假设b不是产生的主要原因： (填操作和现象)。 （5）甲同学认为，充分反应后，称量滤渣(已洗涤、干燥)的质量m可判断假设c是否成立。甲同学的观点是否正确？若正确，说明m的大小与假设c的关系；若不正确，说明理由。关系或理由： 。 ◆题型06 铁及其化合物的性质实验 【典例9】实验室探究和溶液反应的原理，装置如图，实验中Y装置产生白色沉淀。下列说法错误的是 A．滴加浓硫酸之前应进行的操作是打开弹簧夹，通入一段时间 B．Y中产生的白色沉淀是 C．在X装置中浓硫酸体现氧化性和酸性 D．若将换成氨水，Y中能产生白色沉淀 【典例10】化学是一门以实验为基础的学科，某同学为探究FeCl3溶液的性质进行如下实验，操作如图所示，根据实验现象下列分析正确的是 A．①~④的变化中，有2处涉及氧化还原反应 B．③中反应的离子方程式： 2Fe3++3CO+3H2O= 2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑ C．若将FeCl3溶液滴加到Na2S溶液中，产生的现象与图中①、②现象相同 D．若用Na2SO3代替Na2S进行实验溶液不可能变成淡绿色 【变式6-1】某化学兴趣小组进行如下实验探究： ①将少量银镜(表面有的玻璃)捣碎，加入溶液中，银镜渐渐溶解，溶液黄色明显变浅；②取实验①上层澄清溶液于试管中，滴加氯水，出现白色浑浊，静置后，在上层清液中滴加溶液，溶液变为红色。 下列有关说法错误的是 A．实验①中反应的离子方程式有 B．由实验①可推出：溶液可能溶解单质 C．由实验②可得出氧化性： D．实验②中白色浑浊是 【变式6-2】探究SO2与Fe3+间是否发生氧化还原反应，按如图所示装置进行实验(夹持、加热仪器略)，下列说法正确的是 A．A中的反应仅体现了浓硫酸的氧化性 B．试剂a为饱和NaHCO3溶液 C．C中溶液pH降低，证明Fe3+氧化了SO2 D．检验C中的溶液含有Fe2+，证明Fe3+氧化了SO2 【变式6-3】某学习小组欲探究氯气与铁的反应及产物中铁元素的价态，设计并实施了以下实验． 已知：的熔点为306℃，沸点为315℃，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解． Ⅰ．氯气与铁的反应 按下图连接装置并进行制备实验． （1）按上图连接好装置，在进行 操作后，在各仪器中装入对应的试剂；开始反应时，应先点燃 装置的酒精灯（填“A”或“D”）。 （2）写出A中反应的离子方程式 。 （3）装置B的作用是 ．F应连接的装置是 （选择其中一个装置，填相应的字母）。 Ⅱ．产物中铁元素价态探究 反应结束后，将硬质玻璃管及收集器中的物质一并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，该小组设计了以下实验探究产物中铁元素的价态． （4）步骤ⅱ添加的试剂X为 。 （5）步骤ⅲ中所发生的离子反应方程式为 。 （6）通过以上实验及现象，该小组同学认为氯气与铁的反应产物中包含+2和+3价的两种铁盐．实验结论是否正确？请进行判断并说明理由 。 ◆题型07 控制反应条件对反应产物的影响 ▲知识积累 制备Fe(OH)2的方法很多，原则有两点：一是溶液中的溶解氧必须提前除去；二是反应过程中必须与O2隔绝。同时要牢记Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时溶液的颜色变化(白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色)。 【典例12】某化学实验小组设计了如图装置制备Fe(OH)2： 下列叙述错误的是 A．配置FeSO4溶液所用的蒸馏水应先煮沸然后密封冷却 B．若需用2.0 ml/LFeSO4溶液配制100 mL 0.1 mo/L FeSO4溶液，需要如图所示的玻璃仪器 C．上层液体X的必须具备的物理性质有：不溶于水，密度小于钠 D．预测实验现象为：产生气泡，钠会在两液体界面上下跳动，溶液层会出现白色胶状沉淀 【典例13】为了探究铁及其化合物的氧化性或还原性，某同学设计如下实验操作，对应的实验现象、实验结论及离子方程式均正确的是 选项 实验操作 实验现象 实验结论 离子方程式 A 向溶液中加入片 浅绿色溶液变为无色，溶液中有黑色固体生成 具有还原性 B 向溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变为棕黄色 具有还原性 C 向溶液中加入铁粉 棕黄色溶液变为浅绿色 具有还原性 D 向溶液中加入铜粉 蓝色溶液变为棕黄色 具有氧化性 【变式7-1】将一浅绿色溶液，置于空气中，变黄色。将此黄色溶液逐滴滴入沸水中，形成一种红褐色胶体，下列说法中错误的是 A．该浅绿色溶液中含有Fe2+，在空气中被氧化为Fe3+ B．欲检验该黄色溶液中是否含有未被氧化的Fe2+，向其中滴加KSCN溶液 C．配制该浅绿色溶液，要向其中加少量酸与铁粉，目的是为了防止Fe2+的水解与氧化 D．欲检验浅绿色溶液中是否含有Fe3+，滴入KSCN溶液，看是否变红色 【变式7-2】某同学为了获取在制备过程中，沉淀颜色的改变与氧气有关的实验证据，用图示装置进行了如下实验。 实验步骤： Ⅰ．向三颈瓶中加入饱和溶液，按图示连接装置(夹持装置已略去，气密性已检查)； Ⅱ．打开磁力搅拌器，立即加入溶液； Ⅲ．采集三颈瓶内空气中体积分数和溶液中浓度的数据。 实验现象： 三颈瓶中生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后部分变为红褐色。 实验数据： 回答下列问题： （1）搅拌的目的是 。 （2）生成白色絮状沉淀的离子方程式为 。 （3）沉淀由白色变为红褐色发生反应的化学方程式为 。 （4）通过上述实验，可得到“在制备过程中，沉淀颜色改变与氧气有关”的结论，其实验证据是 。 （5）结合上述实验，提出制备过程中应注意的事项 (回答一项即可)。 【变式7-3】某同学设计了如图所示装置(气密性良好，夹持装置已省略)来制备Fe(OH)2白色沉淀.可选择的试剂有：浓硫酸、稀硫酸、铝粉、铁粉、氢氧化钠溶液. （1）试管I中加入的试剂是 ，试管Ⅱ中加入的试剂是 。 （2）配制溶液的蒸馏水常加热煮沸的原因是 。 （3）按照图示装置，用两种不同的操作分别进行实验，并观察现象(试管Ⅱ中试剂过量)。 ①操作1：夹紧止水夹，等试管I中的反应进行一段时间后，写出试管Ⅱ可能发生的两个化学反应方程式是 、 。 ②操作2：打开止水夹，等试管I中的反应进行一段时间后再夹紧止水夹，继续反应一段时间后，试管Ⅱ中观察到的现象为 。 （4）有如图4个装置，其中能较长时间看到Fe(OH)2白色絮状沉淀的有 。 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ / 学科网（北京）股份有限公司 $$ 专题11 探究铁及其化合物的转化 ◆题型01 铁及其化合物的转化路径 ◆题型02 溶液中Fe3+的检验 ◆题型03 含Fe2+溶液的配制防氧化措施 ◆题型04 Fe2+与Fe3+的分离与除杂 ◆题型05 Fe3+与Cu的反应 ◆题型06 铁及其化合物的性质实验 ◆题型07 控制反应条件对反应产物的影响 ◆题型01 铁及其化合物的转化路径 ▲知识积累 1.铁及其化合物总结 一、铁及其化合物的性质 2.从价态的视角认识物质间的转化关系 当某种元素具有不同的化合价时，含有同种元素不同价态的物质间，可以通过氧化还原反应实现转化。例如，0价铁、+2价铁和+3价铁的相互转化关系如下： ①Fe单质中铁元素化合价为0价，仅具有还原性 Fe+Cu2+Fe2++Cu；Fe+2H+H2↑+Fe2+；2Fe+3Cl22FeCl3；3Fe+4H2O（g）Fe3O4+4H2 ②Fe2+化合价可以升高到+3价，表现为还原性，也可以降低到0价，表现为氧化性。 Fe2++ZnFe+Zn2+；2Fe2++Cl22Fe3++2Cl－；5Fe2++MnO4－+8H+5Fe3++Mn2++4H2O ③Fe（OH）2具有还原性，能被氧化为Fe（OH）3 4Fe（OH）2+O2+2H2O4Fe（OH）3 ④Fe2O3中的铁元素为高价态，具有氧化性，因而可用还原剂将其还原为铁单质。 3CO+Fe2O32Fe+3CO2 ⑤Fe3+是铁元素的高价态，可以被还原剂还原为+2或0价，具有氧化性。 2Fe3++Zn（少量）2Fe2++Zn2+；2Fe3++3Zn（过量）2Fe+3Zn2+；2Fe2O3+3C4Fe+3CO2↑ 【典例1】下列说法正确的是 A．Fe与过量稀H2SO4反应可以生成Fe2(SO4)3 B．Cu与FeCl3溶液反应可以说明Cu比Fe活泼 C．FeCl2不能通过化合反应得到 D．证明FeCl2溶液中含有FeCl3可以用KSCN溶液证明 【答案】D 【解析】A．Fe与过量稀H2SO4反应，生成硫酸亚铁和氢气，A错误；B．Cu与FeCl3反应，生成FeCl2和CuCl2，此反应只能表明Cu的还原性大于FeCl2，不能说明Cu的还原性大于Fe，B错误；C．Fe与FeCl3化合，生成氯化亚铁，C错误；D．FeCl2溶液中含有FeCl3，可以用KSCN溶液检验，溶液变红色，证明FeCl3存在，D正确；故选D。 【典例2】以不同类别物质间的转化为线索，构建铁及其化合物的转化关系如图所示： 下列叙述正确的有 ①铁粉与水蒸气在高温下反应可实现的转化 ②可利用铜粉除去溶液中的杂质 ③可利用新制氯水和溶液检验是否被完全氧化为 ④向盛放在试管中的溶液中直接滴加溶液能制备并收集 A．1个 B．2个 C．3个 D．4个 【答案】A 【解析】①Fe与水蒸气在高温下反应能生成Fe3O4和氢气，故①正确； ②加入铜粉发生反应为Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，引入铜离子，故②错误； ③无论Fe2+是否完全转化为Fe3+，只要有Fe3+生成，加入KSCN溶液后，溶液就变为红色，故③错误； ④向盛有FeCl2溶液的试管中滴加NaOH溶液，先生成氢氧化亚铁的白色沉淀，后又被氧化成氢氧化铁的红褐色沉淀，故④错误； 故选：A。 【变式1-1】铁元素是人体重要的微量元素，参与人体血红蛋白的形成，Fe2+易被人体吸收，下列有关铁及其化合物的说法中正确的是 A．缺铁性贫血症可以服用维生素C将难吸收的Fe3+氧化为Fe2+，促进铁元素的吸收 B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到红色的氧化铁 C．将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终生成白色沉淀 D．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3 【答案】A 【解析】A．维生素C具有还原性，将难吸收的Fe3+还原为Fe2+，促进铁元素的吸收，可以治疗缺铁性贫血症，A正确； B．高温下红热的铁与水蒸气反应，可得到黑色的四氧化三铁，反应为：，B错误； C．与水反应生成，且具有强氧化性，所以将过氧化钠投入氯化亚铁溶液中，最终红褐色沉淀，C错误； D．不稳定，在空气中加热迅速被氧化成，错误； 故选A。 【变式1-2】“价类二维图”是学习元素及其化合物的重要模型和工具。如图为铁元素的“价类二维图”。下列说法正确的是 A．a与水蒸气在高温条件下反应生成c B．b与NaOH溶液反应生成d C．可用KSCN溶液检验f中是否含有g D．e是红褐色物质，常用作红色颜料 【答案】C 【分析】从“价类二维图”横纵坐标可知，a为Fe、b为FeO、c为Fe2O3、d为Fe(OH)2、e为Fe(OH)3、f为FeSO4、g为Fe2(SO4)3。 【解析】A．Fe与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4，故A错误； B．FeO与NaOH溶液不反应，故B错误； C．可用KSCN溶液检验FeSO4中是否含有Fe2(SO4)3，故C正确； D．Fe2O3为红棕色，可用作红色颜料，故D错误； 故答案为：C。 【变式1-3】物质类别和元素价态是学习元素及其化合物性质的重要视角。下图是铁及其化合物的价类二维图。回答下列问题。 （1）铁元素在地壳中的含量居所有金属元素的第 位。 （2）B的化学式 ，俗称 ，常见用途 (填一种)。 （3）①在空气中极容易被氧化，写出被空气氧化为C的化学方程式 。 ②下列实验装置中 (填字母)能较长时间看到白色沉淀。 （4）亚铁盐可以加入氧化剂转化为铁盐，写出双氧水作用下，的离子方程式 。 （5）描述实验室制备C的胶体的操作 。 【答案】（1）二 （2） 铁红 冶炼铁、油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料 （3） abd （4） （5）向沸水中逐滴加入饱和溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热 【分析】由铁及其化合物的价类二维图知，B为Fe2O3，C为Fe(OH)3，据此回答。 【解析】（1）地壳中的含量前五元素为O、Si、Al、Fe、Ca，故铁元素在地壳中的含量居所有金属元素的第二位； （2）由分析知，B的化学式，俗称铁红，常用于冶炼铁、油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料等； （3）①不稳定，在空气中极容易被氧化生成，反应的方程式为 ； ②a中稀硫酸和铁粉反应生成硫酸亚铁和氢气，硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成，氢气能将装置中的空气排除，故可以长时间观察到白色沉淀，a正确； b中硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成，苯能隔绝空气，故可以长时间观察到白色沉淀，b正确； c中硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成，与空气接触，易被氧化，生成，故不长时间观察到白色沉淀，c错误； d中打开a，稀硫酸和铁粉反应生成硫酸亚铁和氢气，将装置内的空气排除，关闭a，生成氢气，使得压强增大，将硫酸亚铁压入氢氧化钠溶液中，硫酸亚铁和氢氧化钠反应生成，由于装置内已无空气，故可以长时间观察到白色沉淀，d正确； 故选abd； （4）双氧水能将亚铁盐氧化为铁盐，反应的离子方程式为； （5）实验室制备胶体时，向沸水中逐滴加入饱和溶液，继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热，即可制得氢氧化铁胶体。 ◆题型02 溶液中Fe3+的检验 ▲知识积累 1．铁离子的检验 实验装置 、、 实验原理 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3、2FeCl3＋Fe===3FeCl2。 实验用品 FeCl3稀溶液、KSCN溶液、铁粉、试管、胶头滴管 实验步骤 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，观察现象。 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，再滴加几滴KSCN溶液，观察现象。 实验现象 1.溶液变为红色。 2.加入适量铁粉后溶液变为浅绿色，滴加几滴KSCN溶液后，溶液不变红。 实验结论 可用KSCN试剂检验Fe3+是否存在 实验说明 FeCl3与铁粉反应，生成了FeCl2，溶液中不再存在Fe3＋。 2.混合溶液中Fe3＋、Fe2＋的检验 检验Fe2＋和Fe3＋混合溶液时，要分两次分别检验Fe2＋和Fe3＋： ①Fe3＋的检验 a.溶液变红色，说明含有Fe3＋。 b.试纸变蓝色，说明含有Fe3＋。 c.生成蓝色沉淀，说明含有Fe3＋。 ②Fe2＋的检验 a.KMnO4溶液褪色，说明含有Fe2＋。 b.溴水褪色，说明含有Fe2＋。 c.生成蓝色沉淀，说明含有Fe2＋。 【典例3】黑木耳是常见食品，可以补充入体所必需的微量元素铁。某兴趣小组设计实验，检验黑木耳中的铁元素，实验流程如图： （1）灼烧黑木耳必须用到下列仪器中的_______(填标号)。 A． B． C． D． （2）灰烬中含有铁的氧化物以及锂、钙等元素的化合物，酸浸的目的是 。 （3）取少许滤液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，显红色，说明滤液中含有 (填离子符号)。 （4）为进一步探究和的氧化性和还原性，该兴趣小组设计并进行如下实验，记录现象，完成实验报告。 实验操作 实验现象 离子方程式 实验结论 向溶液中添加新制氯水 溶液由浅绿色变为棕黄色 ① 具有还原性 向溶液加入足量的铁枌 铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色 ② ③ 【答案】（1）A （2）将铁的氧化物溶解 （3）Fe3+ （4） Fe3+具有氧化性 【分析】黑木耳在坩埚中进行灼烧，烧成灰烬后用硫酸酸浸，再过滤得到滤渣和滤液。 【解析】（1）灼烧黑木耳必须用到酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、坩埚钳、玻璃棒；故答案为：A； （2）灰烬中含有铁的氧化物以及钾、钙、硅等元素的化合物，氧化铁不溶于水，酸浸的目的是将铁的氧化物溶解，故答案为：将铁的氧化物溶解； （3）取少许滤液于试管中，滴入几滴KSCN溶液，显红色，说明滤液中含有Fe3+，故答案为：Fe3+； （4）向FeCl2溶液中添加新制氯水，发生反应，溶液由浅绿色变为棕黄色，说明Fe2+具有还原性；向FeCl3溶液加入足量的铁粉，发生反应，，铁粉逐渐溶解，溶液由棕黄色变为浅绿色，说明Fe3+具有氧化性，故答案为：；；Fe3+具有氧化性。 【变式2-1】实验室常采用点滴板来完成部分实验，既可节约药品，又便于观察实验现象。对图中所示实验说法错误的是 A．将少量新制氯水滴入1号或2号孔穴中，都体现了新制氯水的漂白性 B．向3号孔穴中加稀硫酸后，若滴入少量溶液，溶液变红，则溶液中存在 C．向3号孔六中加稀硫酸后，若滴入少量酸性溶液，溶液紫色褪去，则溶液中存在 D．向4号孔穴中滴加溶液，有气泡冒出并产生红褐色沉淀 【答案】A 【解析】A．新制氯水滴加到pH试纸，先变红，后褪色，体现新制氯水的漂白性，滴加到淀粉KI溶液中反应生成碘单质，碘遇淀粉变蓝，体现新制氯水的氧化性，A项错误；B．生锈铁屑稀硫酸后生成铁离子，铁离子可与未生锈的铁屑反应生成亚铁离子，加入KSCN溶液，溶液变红色，说明溶液中还存在，B项正确；C．生锈铁屑加稀硫酸反应后，铁锈会生成铁离子、铁会生成亚铁离子，铁离子不能被高锰酸钾氧化，但亚铁离子能被高锰酸钾氧化，若加入KMnO4褪色，说明该溶液中有Fe2+存在，C项正确；D．过氧化钠有强氧化性，Na2O2固体中滴加FeCl3溶液后，Na2O2先与水反应生成氢氧化钠和氧气，氢氧化钠再与反应生成氢氧化铁红褐色沉淀，故向Na2O2固体中滴加溶液，有气泡冒出并产生红褐色沉淀，D项正确；答案选A。 【变式2-2】为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质，分别取少量样品溶于盐酸，再进行下列实验，其中结论正确的是 A．若滴加KSCN溶液，溶液变红，说明铁粉变质 B．若滴加KSCN溶液，溶液未变红，说明铁粉未变质 C．若依次滴加氯水，KSCN溶液，溶液变红，说明铁粉全部变质 D．若滴加KSCN溶液，溶液未变红；再滴加氯水，溶液变红，说明铁粉全部变质 【答案】A 【解析】A．滴加KSCN溶液，溶液变红，说明溶液中含有Fe3+，故还原铁粉即Fe变质，故A选项正确； B．滴加KSCN溶液，溶液未变红，说明溶液中不含Fe3+，但溶液中可能含Fe2+，不能说明铁粉未变质，故B选项错误； C．滴加氯水时可能把溶液中存在的Fe2+氧化成了Fe3+，再滴加硫氰化钾溶液，溶液变红，则不能说明铁粉全部变质，故C选项错误； D．若先滴加KSCN溶液，溶液未变红，说明溶液中不含Fe3+，再滴加氯水，溶液变红说明溶液中存在Fe2+，被氯水氧化成了Fe3+，但不能说明铁粉全部变质，故D选项错误。 故选A选项。 【变式2-3】铁是人体必需的微量元素，为了探究市售常见补铁剂中铁的存在形式。某实验小组模拟胃酸环境设计了以下实验： 某一种常见补铁药品说明书中的部分内容如下： ①该药品含铁33%~36%，不溶于水但能溶于人体中的胃酸； ②与维生素C(VC)同服可增加本品吸收。 回答下列问题： （1）为了模拟胃酸环境，试剂1应选择 溶液(填化学式)，目的是 。 （2）药片中铁元素以 (填Fe2+或Fe3+)形式存在，加入VC后浅红色溶液颜色褪去，体现了VC具有 性。 （3）分别用离子方程式表示滴加饱和氯水后溶液出现浅红色的原因： ， 。 （4）实验小组为了探究滴加“1滴饱和氯水”后溶液呈浅红色而非红色的原因，提出了以下假设： i：假设1： 。 设计实验1排除了假设1 实验1：取浅红色溶液，继续滴加饱和氯水，观察到溶液浅红色消失。 i：假设2：氯水氧化性强，氧化了部分SCN-。 (已知：Ba2+与SCN-可在溶液中大量共存，SCN-易被氧化为。) 请补充实验2以证明假设2成立 实验2：向2ml水中滴加1滴同浓度的KSCN溶液，再滴加1滴饱和氯水，继续 ，产生白色沉淀，证明溶液里含有。 ii：SCN-被Cl2氧化生成两种无污染的气体，请写出SCN被Cl2氧化的离子方程式： 。 【答案】（1）HCl 模拟胃酸充分溶解药片 （2）Fe2+ 还原 （3）2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl- Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 (4氯水加入量少，氧化Fe2+生成的Fe3+浓度低 稀硝酸酸化的硝酸钡溶液 2SCN-+11Cl2+12H2O=24H++2CO2+N2+2+22Cl- 【分析】药片碾碎后加入试剂1，使其充分溶解，静置，取2mL溶液于试管中，滴入一滴硫氰化钾溶液，无明显现象，说明溶液中无铁离子；继续滴加一滴饱和氯水溶液出现浅红色，则亚铁离子被氧化为铁离子，往浅红色溶液加入VC，溶液褪色说明铁离子被VC还原。 【解析】（1）胃酸的主要成分是盐酸，为了模拟胃酸环境，试剂1应选择HCl溶液，目的是模拟胃酸充分溶解药片。 （2）2mL溶液中滴入1滴KSCN溶液，无明显现象，随后加入1滴氯水溶液变浅红色，说明补铁剂中铁元素以Fe2+形式存在。浅红色溶液含有铁离子,加入VC后浅红色溶液颜色褪去，体现了VC具有还原性。 （3）滴加饱和氯水后亚铁离子被氧化为铁离子：2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl-，铁离子与硫氰根离子结合，生成浅红色物质：Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。 （4）根据实验1的操作，假设1是：氯水加入量少，氧化Fe2+生成的Fe3+浓度低；根据题意，实验2要证明溶液中是否含有硫酸根离子，向2mL水中滴加1滴同浓度的KSCN溶液，再滴加1滴饱和氯水，继续滴加稀硝酸酸化的硝酸钡溶液，产生白色沉淀，证明溶液里含有。SCN-被Cl2氧化生成两种无污染的气体，请写出SCN-被Cl2氧化的离子方程式：2SCN-+11Cl2+12H2O=24H++2CO2+N2+2+22Cl-。 ◆题型03 含Fe2+溶液的配制防氧化措施 ▲知识积累 配制FeCl2溶液既要防氧化(加入Fe粉)，又要防水解(加入盐酸)；配制FeCl3溶液要加入浓盐酸防止水解。 【典例4】氯化亚铁是实验室常见的溶液，在配制时需要加入少量铁粉，加入铁粉的目的是 A．防止Fe2+被氧化 B．防止Fe2+被还原 C．防止Fe2+水解 D．防止Fe2+与酸反应 【答案】A 【解析】已知Fe2+具有较强的还原性，易被空气中的O2氧化为Fe3+，而Fe+2Fe3+=3Fe2+，故在配制FeCl2溶液时需要加入少量铁粉，加入铁粉的目的是防止Fe2+被氧化，故答案为：A。 【典例5】在FeCl3溶液蚀刻铜箔制造电路板的工艺中，废液处理和资源回收的过程简述如下： Ⅰ．向废液中投入过量铁屑，充分反应后分离出固体和滤液； Ⅱ．向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，同时鼓入足量的空气。 （1）FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为 。 （2）过程Ⅰ加入铁屑的主要作用是 ，分离得到固体的主要成分是 。从固体中分离出铜需采用的方法是 。 （3）过程Ⅱ中鼓入足量的空气时发生反应的化学方程式为 。 【答案】（1） （2）回收铜 Cu和Fe 先加入过量的盐酸或稀硫酸，充分反应后再过滤 （3） 【分析】FeCl3溶液蚀刻铜箔的反应为，因此废液中溶质为、和；废液中投入过量铁屑，发生反应：、，则充分反应后分离出的固体为Fe、Cu，滤液中的溶质为；向滤液中加入一定量石灰水，调节溶液pH，可以生成沉淀，同时鼓入足量的空气，则被氧化生成。 【解析】（1）根据分析，FeCl3蚀刻铜箔反应的离子方程式为。 （2）根据分析，过程Ⅰ加入铁屑发生反应：、，则分离得到固体的主要成分是Cu和Fe，加入铁屑的主要作用是回收铜；Cu不与盐酸或稀硫酸反应，因此在固体混合物中先加入过量的盐酸或稀硫酸，充分反应后再过滤，可以分离出铜单质。 （3）根据分析，过程Ⅱ中鼓入足量的空气时被氧化生成，反应的化学方程式为。 【变式3-1】“铁肥”(主要含)常用于解决植物叶面变黄问题，通过溶于水配制成溶液喷施在叶面上。下列有关“铁肥”说法错误的是 A．“铁肥”易因保存不当被空气氧化变质为硫酸铁 B．可用溶液检验“铁肥”中的 C．为保证“铁肥”的效果，可向配制后的溶液中加入少量铁粉 D．可用酸性高锰酸钾溶液检验“铁肥”是否失效 【答案】B 【解析】A．Fe2+易被空气氧化为Fe3+，故“铁肥”易因保存不当被空气中的氧气氧化为硫酸铁，A正确，不符合题意； B．KSCN可用于检验Fe3+，故可用KSCN溶液检验“铁肥”中是否含有Fe3+，B不正确，符合题意； C．，故为保证“铁肥”的效果，可在配制后的溶液中加入少量铁粉，促进Fe3+被还原为Fe2+，C正确，不符合题意； D．酸性高锰酸钾具有强氧化性，能将Fe2+氧化为Fe3+，而自身被还原，故可观察到酸性高锰酸钾的紫红色褪去，故向适量“铁肥”溶液中滴加适量酸性高锰酸钾溶液，若紫红色褪去则说明“铁肥”中还有Fe2+，没失效，若紫红色不变，则说明“铁肥”中没有Fe2+，已失效，D正确，不符合题意； 本题选B。 【变式3-2】用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。 方法一：用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应来制备。 （1）用硫酸亚铁晶体配制FeSO4溶液，还需加入适量的铁屑，原因是 。 （2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用 的方法。 （3）生成白色Fe(OH)2沉淀的操作方法是：用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是 。 方法二：在下图装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀硫酸等试剂制备Fe(OH)2。 （4）在试管Ⅰ里加入的试剂是 。 （5）在试管Ⅱ里加入的试剂是 。 （6）这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是 。 【答案】（1）防止FeSO4被氧化 （2）煮沸 （3）避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2 （4）稀H2SO4、铁屑 （5）NaOH溶液 （6）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ι和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入 【分析】方法二：铁与硫酸反应生成氢气，关闭止水夹，会使装置Ι中压强变大，Ι中的溶液进入Ⅱ中，与Ⅱ中的溶液反应得到氢氧化亚铁，故试管Ι里加入试剂稀H2SO4、铁屑，获得硫酸亚铁溶液，并能产生氢气，当H2使装置Ι中压强变大，使Ι中的硫酸亚铁进入Ⅱ中，与Ⅱ中的氢氧化钠反应得到氢氧化亚铁。 【解析】（1）用硫酸亚铁晶体配制FeSO4溶液时要防止亚铁离子被氧气的氧化，所以要加入铁屑：防止FeSO4被氧化； （2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用煮沸的方法； （3）Fe(OH)2遇到氧气会被氧气氧化成Fe(OH)3，用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液液面下，再挤出NaOH溶液，可以避免Fe(OH)2生成后被氧气氧化，故答案为：避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2； （4）铁与硫酸反应生成氢气，关闭止水夹，会使装置Ι中压强变大，使Ι中的溶液进入Ⅱ中，与Ⅱ中的溶液反应得到氢氧化亚铁，所以在试管Ι里加入试剂是稀H2SO4、铁屑，获得硫酸亚铁溶液，故答案为：稀H2SO4、铁屑； （5）试管Ι里加入试剂是稀H2SO4、铁屑，获得硫酸亚铁溶液，并能产生氢气，当氢气使装置Ι中压强变大，使Ι中的硫酸亚铁进入Ⅱ中，与Ⅱ中的氢氧化钠反应得到氢氧化亚铁，故答案为：NaOH溶液； （6）试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ι和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入，这样获得的氢氧化亚铁可以不被氧气氧化而变质，故答案为：试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ι和试管Ⅱ，且外界空气不容易进入。 【变式3-3】绿矾()是生产缺铁性贫血药品的重要原料。现利用某废旧金属材料(主要含Fe、Cu、Al及这几种金属的氧化物)制备绿矾，并回收部分金属。流程如下： 已知：在酸性条件下易被还原为，请完成下列问题： （1）碱浸时发生反应的单质有 (填化学式)。 （2）已知滤渣Ⅲ的成分为Al(OH)3沉淀，此过程同时得到NaHCO3溶液，则在滤液Ⅰ中通入过量的CO2发生的离子反应方程式为 （3）酸浸1和酸浸2用到的酸是 (填化学式)；向酸浸1后的溶液中加入过量的试剂a是 (填化学式)，其作用是：①消耗过量的酸；②防止被氧化；③ 。 （4）测定所得绿矾中的含量，步骤如下： Ⅰ：称取ag绿矾样品，并将其配制成100mL溶液。 Ⅱ：取出25mL步骤Ⅰ中配制的溶液，加入适量稀硫酸，滴入bmol/L的溶液直至反应完全，共消耗溶液cmL。 ①Ⅰ中配制溶液用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒和 。 ②Ⅱ中与反应的离子方程式是 。 ③计算硫酸亚铁晶体样品中的质量分数 (用含a、b、c的代数式表示)。 【答案】（1）Al （2）[Al(OH)4]-+CO2=Al(OH)3↓+HCO （3） Fe 将Cu2+转化为Cu （4）100mL容量瓶 【分析】废旧金属材料中主要含Fe、Cu、Al、Fe2O3、FeO、A12O3、CuO等，加入氢氧化钠溶液“碱浸”， Al、A12O3溶解可得到偏铝酸钠(或四羟基合铝酸钠)溶液，操作I为过滤，滤液I为偏铝酸钠(或四羟基合铝酸钠)溶液，通入过量二氧化碳得到滤渣III：氢氧化铝沉淀，可用于提取铝，滤渣I含有Fe、Cu、Fe2O3、FeO、CuO等，加入试剂X即 “酸浸”，可生成硫酸亚铁、硫酸铁、硫酸铜，加入过量试剂a：铁粉，可用于除去硫酸铜，并与硫酸铁反应生成硫酸亚铁，得到滤液Ⅱ为硫酸亚铁，滤渣Ⅱ为Fe、Cu，加入稀硫酸酸浸，Cu不与硫酸反应，过滤得到铜，滤液Ⅱ经蒸发浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥得到绿矾。 【解析】（1）碱浸时发生反应的单质有：Al； （2）根据已知条件，滤液Ⅰ为Na[Al(OH)4]溶液，则在滤液Ⅰ中通入过量的CO2发生的离子反应方程式为 [Al(OH)4]-+CO2=Al(OH)3↓+HCO； （3）酸浸1和酸浸2用到的酸是：；向酸浸1后的溶液中加入过量的试剂a是Fe，其作用是：①消耗过量的酸；②防止被氧化；③除去硫酸铜或者将Cu2+转化为Cu，离子方程式表示为：； （4）①Ⅰ中配制溶液用到的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、胶头滴管、量筒和100mL容量瓶； ②Ⅱ中与反应的离子方程式是：； ③根据离子方程式可找出关系式：，硫酸亚铁晶体样品中的质量分数为：。 ◆题型04 Fe2+与Fe3+的分离与除杂 ▲知识积累 除杂问题（括号内物质为杂质） ①FeCl3溶液(FeCl2)∶加足量氯水或双氧水或通入足量Cl2。 ②FeCl2溶液（FeCl3）∶加足量铁粉，充分反应后过滤。 ③FeSO4溶液（CuSO4）∶加足量铁粉，充分反应后过滤。 【典例6】下列除杂试剂和分离方法都正确的是 选项 物质(括号内为杂质) 除杂试剂 分离方法 A Fe(Cu) 盐酸 过滤 B (HCl) NaOH溶液 洗气 C 溶液() 铁粉 过滤 D () NaOH溶液 过滤 【答案】C 【解析】A．想保留的铁与盐酸反应，而铜与盐酸不反应，A错误； B．二氧化碳属于酸性氧化物，能与氢氧化钠溶液反应，因此不能用氢氧化钠溶液作除杂试剂，应该使用饱和碳酸氢钠溶液，B错误； C．加入铁粉，三氯化铁与铁反应生成氯化亚铁，过滤分离出氯化亚铁溶液，C正确； D．氧化铁和氢氧化钠不反应，氧化铝和氢氧化钠反应导致氧化铝没有被保留，D错误； 故选C。 【变式4-1】下列分离提纯过程中使用的试剂或实验操作不正确的是 A．除去固体中的：加入足量溶液，过滤、洗涤、干燥 B．除去溶液中的：加入适量氯水，充分反应 C．除去固体中的：加入适量稀盐酸，充分反应后，蒸发结晶 D．除去粉中的粉：加入足量稀盐酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥 【答案】C 【解析】A．氧化铝和氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝酸钠，加入足量溶液，过滤、洗涤、干燥，可除去固体中的，故A正确； B．和氯水反应生成，加入适量氯水，充分反应，可除去溶液中的，故B正确； C．和二氧化碳反应生成，溶于水，通入过量二氧化碳，蒸发浓缩、冷却结晶，过滤、干燥，可除去固体中的，故C错误； D．和稀盐酸反应生成氯化亚铁和氢气，加入足量稀盐酸，充分反应后，过滤、洗涤、干燥，可除去粉中的粉，故D正确； 选C。 【变式4-2】某化学实验室产生的废液中含有、、三种金属离子，实验室设计如下方案对废液进行处理，以回收金属并制得氧化铁保护环境。 回答下列问题： （1）步骤I中分离溶液和沉淀的操作名称是 。 （2）沉淀A中含有的金属单质有 。 （3）检验滤液B中金属阳离子的操作是 。 （4）步骤II中加入溶液从浅绿色变为黄色，发生反应的离子方程式为 。 （5）“可排放废水”中含有的主要离子是 (填离子符号)。 【答案】（1）过滤 （2）铁、铜、银 （3）K3[Fe(CN)6]溶液可用于Fe2+的检验，生成蓝色沉淀 （4）2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O （5）Na+、 【分析】、、三种金属离子和过量的铁反应生成亚铁离子和单质铜，通过过量得到固体A和溶液A，由于铁过量，沉淀A为铁、铜和银的混合物，溶液B含亚铁离子；亚铁离子具有还原性，易被氧化剂氧化，故加入过氧化氢能把亚铁离子氧化成铁离子，故溶液C中含铁离子；铁离子和氨水反应生成氢氧化铁沉淀，废水通过处理不含、、可以排放，以此解答该题； 【解析】（1）据分析可知，步骤Ⅰ中分离沉淀A和滤液B的操作是过滤； （2）通过过量得到固体A和溶液A由于铁过量，沉淀A为铁、铜、银的混合物； （3）检验滤液B中金属阳离子即检验：K3[Fe(CN)6]溶液可用于Fe2+的检验，生成蓝色沉淀； （4）步骤II中加入H2O2溶液把Fe2+氧化为Fe3+，发生反应的离子方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O； （5）溶液C是硫酸铁，加入氢氧化钠生成硫酸钠和氢氧化铁沉淀，“可排放废水”中含有的主要离子是Na+、； ◆题型05 Fe3+与Cu的反应 【典例7】某小组同学通过实验研究溶液与铜粉发生的氧化还原反应。实验记录如下： 序号 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 实验步骤 充分振荡，加入2mL蒸馏水 充分振荡，加入2mL蒸馏水 充分振荡，加入2mL蒸馏水 实验现象 铜粉消失，溶液黄色变浅，加入蒸馏水后无明显现象 铜粉有剩余，溶液黄色褪去，加入蒸馏水后生成白色沉淀 铜粉有剩余，溶液黄色褪去，变成蓝色，加入蒸馏水后无白色沉淀 下列说法不正确的是 A．实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中均涉及被还原 B．对比实验Ⅰ、Ⅱ说明白色沉淀的产生与铜粉的量有关 C．实验Ⅱ、Ⅲ中加入蒸馏水后相同 D．向实验Ⅲ反应后的溶液中加入饱和NaCl溶液可能出现白色沉淀 【答案】C 【解析】A．实验Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中的现象为溶液黄色变浅或溶液黄色褪去，说明被Cu还原，A正确；B．对比实验Ⅰ、Ⅱ，实验Ⅰ加入少量铜粉，铜粉消失，溶液黄色变浅，加入蒸馏水后无明显现象；实验Ⅱ加入过量铜粉，铜粉有剩余，溶液黄色褪去，加入蒸馏水后生成白色沉淀；说明白色沉淀的产生与铜粉的量有关，B正确；C．对比实验Ⅱ、Ⅲ，参加反应的的量相同，则生成的应相同，但由于实验Ⅱ生成CuCl，所以加入蒸馏水后不相同，C错误；D．实验Ⅲ溶液为蓝色，含有和过量的铜，向实验Ⅲ反应后的溶液中加入饱和NaCl溶液可能出现白色沉淀CuCl，D正确；故选C。 【典例8】用溶液和覆铜板可制作所需要的图案。某小组设计制备溶液并研究其与铜的反应。 Ⅰ.制备氯化铁溶液：用硫铁矿渣(主要成分为)制备氯化铁溶液，流程如下： （1）反应釜中与盐酸反应的离子方程式为 。 （2）用离子方程式表示混合器中加入氯气的目的： 。 Ⅱ.探究与的反应，实验及现象记录如下： 已知：和均为难溶于水的白色沉淀。 （3）依据“ⅱ中溶液为浅绿色”，推测其含有的阳离子为 。 （4）证明ⅱ中灰白色沉淀含有：取少量灰白色沉淀，加入过量浓硝酸，生成红棕色气体和蓝绿色溶液。 ①甲同学认为，仅根据灰白色沉淀与过量浓反应产生，不能判断灰白色沉淀中一定存在。理由是 ②甲同学继续向蓝绿色溶液中 (补全实验操作及现象)，则证明白色沉淀中含。 （5）经检测，ⅲ中白色沉淀含有。 ①将下列离子方程式补充完整： 。 ②用溶液检验溶液(含)中的时，是否会对检验产生干扰？说明理由： 。 【答案】（1） （2） （3） （4）灰白色沉淀中含有粉，具有还原性，可以与浓反应产生 加入少量溶液，产生白色沉淀 （5） 不干扰，滴入溶液的瞬间，与会发生显色反应，溶液会变红，存在时，发生，无法与发生显色反应 【分析】硫铁矿渣(主要成分为)加入盐酸反应生成FeCl2、FeCl3，加入氯气将FeCl2氧化为FeCl3，可制备氯化铁溶液。 【解析】（1）反应釜中Fe2O3与盐酸反应生成氯化铁和水，反应的离子方程式为； （2）混合器中加入氯气的目的是将 Fe2+氧化为 Fe3+，离子方程式为； （3）依据“ii中溶液为浅绿色”，推测其含有的阳离子为Fe2+； （4）①甲同学认为仅根据灰白色沉淀与过量浓HNO3反应产生NO2不能判断灰白色沉淀中一定存在CuCl，理由是浓硝酸具有强氧化性，可以将Cu氧化为Cu2+，同时生成NO2气体，故答案为：灰白色沉淀中含有Cu粉，具有还原性，可以与浓HNO3反应产生NO2； ②甲同学继续向蓝绿色溶液中加入硝酸银溶液，生成白色沉淀，则证明白色沉淀中含CuCl，故答案为：加入少量AgNO3溶液，产生白色沉淀； （5）①CuSCN中Cu元素为+1价，Cu2+被还原，SCN-被氧化为(SCN)2，生成1个(SCN)2反应转移2个电子，含铜元素物质系数配2，结合电荷守恒SCN-配为4，配平离子方程式为2Cu2++4SCN-＝2CuSCN↓+(SCN)2； ②用KSCN溶液检验FeCl3溶液(含Cu2+)中的Fe3+时，Cu2+不会对检验产生干扰，因为滴入KSCN溶液的瞬间，SCN-与Fe3+会发生显色反应，溶液会变红，Cu2+存在时，发生2Cu2++4SCN-＝2CuSCN↓+(SCN)2，SCN-无法与Fe3+发生显色反应，故答案为：不干扰，滴入KSCN溶液的瞬间，SCN-与Fe3+会发生显色反应，溶液会变红，Cu2+存在时，发生2Cu2++4SCN-＝2CuSCN↓+(SCN)2，SCN-无法与Fe3+发生显色反应。 【变式5-1】小组同学探究和溶液的反应。 向溶液()中加入(过量)铜粉，充分反应后，溶液变为蓝色。过滤，取少量滤液，滴加溶液，溶液变红，振荡后褪色，产生白色沉淀(经检验为)。 （1）补全离子方程式 ：_______。 （2）对“滴加溶液，溶液变红”的原因作出如下假设： ①假设a：中铜元素的化合价为 ，在的作用下，氧化产生。 ②假设b：空气中存在，由于 (用离子方程式表示)，可产生。 ③假设c：和反应慢，后仍未完全反应。 （3）向溶液中滴加溶液，溶液不显红色，继续滴加溶液， (填现象)，证实假设a成立。反应的离子方程式为 。 （4）设计实验方案证实假设b不是产生的主要原因： (填操作和现象)。 （5）甲同学认为，充分反应后，称量滤渣(已洗涤、干燥)的质量m可判断假设c是否成立。甲同学的观点是否正确？若正确，说明m的大小与假设c的关系；若不正确，说明理由。关系或理由： 。 【答案】（1）Cu+ 2Fe3+= 2Fe2++ Cu2+ （2）+1 4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O （3）溶液变红，产生白色沉淀 Cu2++Fe2++SCN-=Fe3++CuSCN （4）将0.2mol/molFeSO4溶液（pH1）在空气中放置48h，滴加KSCN溶液，溶液颜色没有明显变红 （5）关系：若m>0.36g，说明假设c成立；若m=0.36g，说明假设c不成立 【解析】（1）溶液变为蓝色，说明生成铜离子，由得失电子守恒配平方程式：Cu+ 2Fe3+= 2Fe2++ Cu2+； （2）中铜元素的化合价为+1价，空气中存在，由于4Fe2++O2+4H+=4Fe3++2H2O可产生； （3）向溶液中滴加溶液，溶液不显红色，继续滴加溶液，发生反应：Cu2++Fe2++SCN-=Fe3++CuSCN，溶液变红，产生白色沉淀，证实假设a成立； （4）将0.2mol/molFeSO4溶液（pH1）在空气中放置48h，滴加KSCN溶液，溶液颜色没有明显变红可证实假设b不是产生的主要原因 （5）三价铁离子的物质的量为，按化学方程式参与反应Cu+ 2Fe3+= 2Fe2++ Cu2+，彻底进行时消耗铜0.01mol即0.64g，故剩余质量为1g-0.64g=0.36g。 关系：若m>0.36g，说明假设c成立；若m=0.36g，说明假设c不成立。 ◆题型06 铁及其化合物的性质实验 【典例9】实验室探究和溶液反应的原理，装置如图，实验中Y装置产生白色沉淀。下列说法错误的是 A．滴加浓硫酸之前应进行的操作是打开弹簧夹，通入一段时间 B．Y中产生的白色沉淀是 C．在X装置中浓硫酸体现氧化性和酸性 D．若将换成氨水，Y中能产生白色沉淀 【答案】C 【解析】A．通入一段时间的目的是排尽装置内的空气，防止干扰实验结果，A正确；B．遇到后被氧化成硫酸根，硫酸根与钡离子结合生成硫酸钡沉淀，B正确；C．亚硫酸钠与硫酸中硫为相邻价态，不发生氧化还原反应，只发生复分解反应，C错误；D．遇到氨水后，生成亚硫酸铵，亚硫酸铵与氯化钡反应生成亚硫酸钡沉淀，D正确；故答案选C。 【典例10】化学是一门以实验为基础的学科，某同学为探究FeCl3溶液的性质进行如下实验，操作如图所示，根据实验现象下列分析正确的是 A．①~④的变化中，有2处涉及氧化还原反应 B．③中反应的离子方程式： 2Fe3++3CO+3H2O= 2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑ C．若将FeCl3溶液滴加到Na2S溶液中，产生的现象与图中①、②现象相同 D．若用Na2SO3代替Na2S进行实验溶液不可能变成淡绿色 【答案】B 【解析】A．①中产生淡黄色沉淀S，溶液变淡绿色，说明有亚铁离子生成，属于氧化还原反应，②中是亚铁离子和硫离子反应生成FeS，③中铁离子与碳酸根离子发生相互促进的双水解生成氢氧化铁胶体和二氧化碳，④是氢氧化铁胶体在盐的作用下发生聚沉，因此只有①是氧化还原反应，故A错误；B．③中铁离子与碳酸根离子发生相互促进的双水解生成氢氧化铁胶体和二氧化碳，其反应的离子方程式： 2Fe3++3CO+3H2O= 2Fe(OH)3(胶体)+3CO2↑，故B正确；C．若将FeCl3溶液滴加到Na2S溶液中，则硫离子过量，还原生成的亚铁离子立即与硫离子反应生成黑色FeS沉淀，溶液不会变为淡绿色，与图中①、②现象不相同，故C错误；D．亚硫酸根离子具有强还原性，也能将铁离子还原为亚铁离子，因此若用Na2SO3代替Na2S进行实验，溶液也能变成淡绿色，故D错误。综上所述，答案为B。 【变式6-1】某化学兴趣小组进行如下实验探究： ①将少量银镜(表面有的玻璃)捣碎，加入溶液中，银镜渐渐溶解，溶液黄色明显变浅；②取实验①上层澄清溶液于试管中，滴加氯水，出现白色浑浊，静置后，在上层清液中滴加溶液，溶液变为红色。 下列有关说法错误的是 A．实验①中反应的离子方程式有 B．由实验①可推出：溶液可能溶解单质 C．由实验②可得出氧化性： D．实验②中白色浑浊是 【答案】C 【分析】①将少量银镜(表面有的玻璃)捣碎，加入溶液中，银镜渐渐溶解，溶液黄色明显变浅，发生；②取实验①上层澄清溶液于试管中，滴加氯水，Cl2+H2OH++Cl-+HClO，出现白色浑浊，生成氯化银，HClO浓度升高，HClO、氯气均可将亚铁离子氧化为铁离子，静置后，在上层清液中滴加溶液，溶液变为红色，生成硫氰化铁。 【解析】A．实验①中反应银将铁离子还原为亚铁离子，离子方程式有，故A正确；B．由实验①可推出：溶液可能溶解银单质，故B正确；C．由实验②HClO、氯气均可将亚铁离子氧化为铁离子，不可得出氧化性：，故C错误；D．由分析，实验②中白色浑浊是，故D正确；故选C。 【变式6-2】探究SO2与Fe3+间是否发生氧化还原反应，按如图所示装置进行实验(夹持、加热仪器略)，下列说法正确的是 A．A中的反应仅体现了浓硫酸的氧化性 B．试剂a为饱和NaHCO3溶液 C．C中溶液pH降低，证明Fe3+氧化了SO2 D．检验C中的溶液含有Fe2+，证明Fe3+氧化了SO2 【答案】D 【分析】由实验装置图可知，装置A中铜和浓硫酸共热反应制备二氧化硫，装置B中盛有的饱和亚硫酸氢钠溶液用于除去二氧化硫中的酸性杂质，装置C用于验证二氧化硫与铁离子是否发生氧化还原反应，尾气处理主要是吸收未反应的二氧化硫，防止污染空气。 【解析】A．铜和浓硫酸共热反应生成硫酸铜、二氧化硫和水，反应中浓硫酸表现酸性和强氧化性，故A错误；B．由分析可知，试剂a为饱和亚硫酸氢钠溶液，作用是除去二氧化硫中的酸性杂质，防止干扰实验，故B错误；C．二氧化硫溶于水生成亚硫酸，会使溶液中氢离子浓度增大，溶液pH降低，则溶液pH降低不能证明铁离子氧化了二氧化硫，故C错误；D．若溶液中含有亚铁离子，说明铁元素化合价降低被还原，铁离子做了反应的氧化剂，将二氧化硫氧化，故D正确；故选D。 【变式6-3】某学习小组欲探究氯气与铁的反应及产物中铁元素的价态，设计并实施了以下实验． 已知：的熔点为306℃，沸点为315℃，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解． Ⅰ．氯气与铁的反应 按下图连接装置并进行制备实验． （1）按上图连接好装置，在进行 操作后，在各仪器中装入对应的试剂；开始反应时，应先点燃 装置的酒精灯（填“A”或“D”）。 （2）写出A中反应的离子方程式 。 （3）装置B的作用是 ．F应连接的装置是 （选择其中一个装置，填相应的字母）。 Ⅱ．产物中铁元素价态探究 反应结束后，将硬质玻璃管及收集器中的物质一并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，该小组设计了以下实验探究产物中铁元素的价态． （4）步骤ⅱ添加的试剂X为 。 （5）步骤ⅲ中所发生的离子反应方程式为 。 （6）通过以上实验及现象，该小组同学认为氯气与铁的反应产物中包含+2和+3价的两种铁盐．实验结论是否正确？请进行判断并说明理由 。 【答案】（1）装置气密性检查 A （2）MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O （3）除去氯气中的HCI气体 c （4）KSCN溶液或硫氰化钾溶液 （5）2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O （6）会与Fe3+或HCl反应产生Fe2+ 【分析】本实验的目的探究氯气与铁的反应及产物；首先利用浓盐酸和二氧化锰共热制取氯气，生成的氯气中混有HCl气体，可用饱和食盐水除去，之后用浓硫酸干燥，通入硬质玻璃管中与铁粉反应，产物在收集器中冷凝，三氯化铁易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气中的水分而潮解，所以收集之后需要连接干燥管防止空中的水蒸气进入。 【解析】（1）一套装置组装完后首先应该进行装置气密性检查；装置中含有空气，首先应该用氯气排出装置中的空气，则应先点燃A装置的酒精灯； （2）装置A中浓盐酸和二氧化锰加热反应制备氯气，离子方程式为：MnO2+4H++2Cl-Mn2++Cl2↑+2H2O； （3）由分析可知，装置B的作用是除去氯气中的HCI气体；在反应结束后要防止氯气进入空气中，同时产品具有吸水性，则要防止空气中的水蒸气进入装置E中，则F应连接的装置是c； （4）试剂X可以检验三价铁，则试剂X为KSCN溶液或硫氰化钾溶液； （5）步骤ⅲ二价铁被氧化为三价铁，方程式为：2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O； （6）三价铁可以和单质铁反应，则产物中若Fe有剩余，会与Fe3+或HCl反应产生Fe2+。 ◆题型07 控制反应条件对反应产物的影响 ▲知识积累 制备Fe(OH)2的方法很多，原则有两点：一是溶液中的溶解氧必须提前除去；二是反应过程中必须与O2隔绝。同时要牢记Fe(OH)2转化为Fe(OH)3时溶液的颜色变化(白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色)。 【典例12】某化学实验小组设计了如图装置制备Fe(OH)2： 下列叙述错误的是 A．配置FeSO4溶液所用的蒸馏水应先煮沸然后密封冷却 B．若需用2.0 ml/LFeSO4溶液配制100 mL 0.1 mo/L FeSO4溶液，需要如图所示的玻璃仪器 C．上层液体X的必须具备的物理性质有：不溶于水，密度小于钠 D．预测实验现象为：产生气泡，钠会在两液体界面上下跳动，溶液层会出现白色胶状沉淀 【答案】B 【解析】A．亚铁离子易被氧化，配制过程必须严格除氧，故配置溶液的蒸馏水要煮沸然后密封冷却，A正确；B．配置溶液一定需要的玻璃仪器：容量瓶、烧杯、玻璃棒、胶头滴管，不需使用漏斗，B错误；C．上层液体X在钠之上且和硫酸亚铁互不相溶，所用有机溶剂必须难溶于水、不与钠还有反应、密度必须比钠小，C正确；D．钠和水生成氢氧化钠和氢气，由于反应过程中生成气体，钠会在界面上下跳动，氢氧化钠和硫酸亚铁生成氢氧化亚铁沉淀，水层会出现白色胶状固体，D正确；故选B。 【典例13】为了探究铁及其化合物的氧化性或还原性，某同学设计如下实验操作，对应的实验现象、实验结论及离子方程式均正确的是 选项 实验操作 实验现象 实验结论 离子方程式 A 向溶液中加入片 浅绿色溶液变为无色，溶液中有黑色固体生成 具有还原性 B 向溶液中滴加新制氯水 浅绿色溶液变为棕黄色 具有还原性 C 向溶液中加入铁粉 棕黄色溶液变为浅绿色 具有还原性 D 向溶液中加入铜粉 蓝色溶液变为棕黄色 具有氧化性 【答案】B 【解析】A．锌具有还原性，氯化亚铁溶液中价的铁具有氧化性，能氧化锌，A错误；B．氯化亚铁溶液为浅绿色，向氯化亚铁溶液中滴加新制氯水，价的铁被氯水氧化，生成价的铁，溶液由浅绿色变为棕黄色，离子方程式正确，B正确；C．向溶液中加入铁粉，发生反应生成氯化亚铁，棕黄色溶液变为浅绿色，离子方程式为，C错误；D．反应前氯化铁溶液为棕黄色，具有氧化性，与铜发生反应生成氯化亚铁和氯化铜，氯化亚铁溶液为浅绿色，氯化铜溶液为蓝绿色，离子方程式为，D错误；故答案为：B。 【变式7-1】将一浅绿色溶液，置于空气中，变黄色。将此黄色溶液逐滴滴入沸水中，形成一种红褐色胶体，下列说法中错误的是 A．该浅绿色溶液中含有Fe2+，在空气中被氧化为Fe3+ B．欲检验该黄色溶液中是否含有未被氧化的Fe2+，向其中滴加KSCN溶液 C．配制该浅绿色溶液，要向其中加少量酸与铁粉，目的是为了防止Fe2+的水解与氧化 D．欲检验浅绿色溶液中是否含有Fe3+，滴入KSCN溶液，看是否变红色 【答案】B 【分析】红褐色胶体是Fe(OH)3胶体，黄色溶液中含Fe3+，浅绿色溶液中含Fe2+。 【解析】A．Fe2+具有还原性，能被空气中氧气氧化为Fe3+，A正确；B．KSCN溶液用于检验Fe3+，不能用于检验Fe2+，B错误；C．配制Fe2+溶液时需加少量铁粉和相应的酸，加铁粉的作用是防止Fe2+被氧化，加酸的作用是的抑制Fe2+水解，C正确；D．检验浅绿色溶液中是否含有Fe3+，滴入KSCN溶液，看是否变红色，D正确；答案选B。 【变式7-2】某同学为了获取在制备过程中，沉淀颜色的改变与氧气有关的实验证据，用图示装置进行了如下实验。 实验步骤： Ⅰ．向三颈瓶中加入饱和溶液，按图示连接装置(夹持装置已略去，气密性已检查)； Ⅱ．打开磁力搅拌器，立即加入溶液； Ⅲ．采集三颈瓶内空气中体积分数和溶液中浓度的数据。 实验现象： 三颈瓶中生成白色絮状沉淀，沉淀迅速变为灰绿色，一段时间后部分变为红褐色。 实验数据： 回答下列问题： （1）搅拌的目的是 。 （2）生成白色絮状沉淀的离子方程式为 。 （3）沉淀由白色变为红褐色发生反应的化学方程式为 。 （4）通过上述实验，可得到“在制备过程中，沉淀颜色改变与氧气有关”的结论，其实验证据是 。 （5）结合上述实验，提出制备过程中应注意的事项 (回答一项即可)。 【答案】（1）使沉淀与氧气充分接触 （2） （3） （4）瓶内空气中、溶液中含量均降低，沉淀颜色改变 （5）制备过程中防止与氧气接触 【分析】该实验的实验目的是探究氢氧化亚铁白色沉淀的颜色变化与氧气的关系。 【解析】（1）由题意可知，向饱和硫酸亚铁溶液中加入氢氧化钠溶液时，搅拌的目的是使饱和硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液充分混合反应生成氢氧化亚铁沉淀，使沉淀与氧气充分接触，故答案为：使沉淀与氧气充分接触； （2）生成白色絮状沉淀的反应为饱和硫酸亚铁溶液和氢氧化钠溶液反应生成氢氧化亚铁白色絮状沉淀和硫酸钠，反应的离子方程式为，故答案为：； （3）沉淀由白色变为红褐色发生的反应为氢氧化亚铁与氧气和水反应生成氢氧化铁，反应的化学方程式为，故答案为：； （4）据题图可以知道，瓶内空气中、溶液中O2含量均降低，沉淀颜色发生改变，说明O2参与反应瓶内反应，且氢氧化亚铁的沉淀颜色改变，则说明氢氧化亚铁制备过程中，氢氧化亚铁沉淀的颜色改变与氧气有关，故答案为：瓶内空气中、溶液中含量均降低，沉淀颜色改变； （5）由实验可知，氢氧化亚铁制备过程中，氢氧化亚铁易与氧气和水反应生成氢氧化铁，所以制备过程中应防止或隔绝反应溶液、氢氧化亚铁沉淀与氧气接触，故答案为：制备过程中防止与氧气接触。 【变式7-3】某同学设计了如图所示装置(气密性良好，夹持装置已省略)来制备Fe(OH)2白色沉淀.可选择的试剂有：浓硫酸、稀硫酸、铝粉、铁粉、氢氧化钠溶液. （1）试管I中加入的试剂是 ，试管Ⅱ中加入的试剂是 。 （2）配制溶液的蒸馏水常加热煮沸的原因是 。 （3）按照图示装置，用两种不同的操作分别进行实验，并观察现象(试管Ⅱ中试剂过量)。 ①操作1：夹紧止水夹，等试管I中的反应进行一段时间后，写出试管Ⅱ可能发生的两个化学反应方程式是 、 。 ②操作2：打开止水夹，等试管I中的反应进行一段时间后再夹紧止水夹，继续反应一段时间后，试管Ⅱ中观察到的现象为 。 （4）有如图4个装置，其中能较长时间看到Fe(OH)2白色絮状沉淀的有 。 A．①② B．③④ C．①③ D．②④ 【答案】（1）铁粉、稀硫酸 氢氧化钠溶液 （2）除去蒸馏水中溶解的氧气 （3）H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4或4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 有白色絮状沉淀生成，且一段时间内沉淀颜色保持不变 （4）B 【分析】要在该装置中得到Fe(OH)2白色絮状沉淀，应该关闭止水夹，反应生成的硫酸亚铁能够进入氢氧化钠溶液中，并且能够发生化学反应生成硫酸钠和氢氧化亚铁，同时把装置中的空气排出，使氢氧化亚铁不能与氧气充分接触，从而达到防止被氧化的目的，所以Ⅰ中盛放硫酸和铁粉，在Ⅱ中盛放氢氧化钠溶液，并用Ⅰ中生成的氢气排尽装置内空气，氢氧化钠和硫酸亚铁反应的化学方程式为FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4； 【解析】（1）据分析，试管Ⅰ中加入的试剂是铁粉、稀硫酸；试管Ⅱ中加入的试剂是氢氧化钠溶液； （2）除去蒸馏水中溶解的O2常采用煮沸的方法，故配制溶液的蒸馏水常加热煮沸的原因是除去蒸馏水中溶解的氧气； （3）①操作1：先夹紧止水夹，使装置中的反应开始进行，则生成的氢气把Ⅰ中液体压入试管Ⅱ中，试管Ⅱ中硫酸、硫酸亚铁分别和氢氧化钠溶液反应，有氢氧化亚铁沉淀，但由于没有排除空气，故氢氧化亚铁被氧化，因此观察到的现象为有白色沉淀生成，迅速变成灰绿色，最终变为红褐色；试管Ⅱ可能发生的两个化学反应方程式是H2SO4+2NaOH=Na2SO4+2H2O、FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2SO4或4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3； ②操作2：打开止水夹，使装置中的反应进行一段时间后再夹紧止水夹，则由于氢气把装置内空气排净，故试管Ⅱ中发观察到的现象为有白色絮状沉淀生成，且一段时间内沉淀颜色保持不变； （4）下列各改进实验中：①铁与稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气，但无法通过关闭止水夹将氢氧化钠溶液压入右边试管，也无法将硫酸亚铁压入左边试管，无法得到氢氧化亚铁，①不满足；②没有隔离空气，故反应生成的氢氧化亚铁被氧化，②不满足；③煤油隔离空气，故反应生成的氢氧化亚铁不被氧化，③满足；④铁与硫酸反应生成的氢气排净了空气，故反应生成的氢氧化亚铁不被氧化，④满足；答案选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 $$