内容正文:
第3章 物质的性质与转化
第1节 铁的多样性
第1课时 亚铁盐与铁盐
教学目标
1.能从物质类别和铁元素化合价的角度认识亚铁盐和铁盐的主要性质,理清铁元素不同价态之间的转化关系,增强证据推理与模型认知能力。
2.能完成探究亚铁盐和铁盐性质的实验,提升科学探究与创新能力。
3.能应用氧化还原反应原理和实验探究Fe2+和Fe3+的相互转化,掌握Fe2+和Fe3+的检验方法,培养证据推理和模型认知能力。
重点和难点
重点:Fe2+和Fe3+的性质、Fe3+的检验。
难点:Fe2+和Fe3+之间的相互转化及在生活生产中的应用。
◆知识点一 铁元素的含量和存在形态
1. 铁元素的含量
铁元素在地壳中的含量处于_______,铁元素在地壳中的含量仅次于_______、_______和_______。
2.铁元素的存在形态
(1)__________态:存在于__________中。
(2)__________态:主要以__________价铁的化合物存在。如黄铁矿(__________)、赤铁矿(__________)、磁铁矿(__________)、菱铁矿(__________)等。
3.日常生活用品中含铁元素的物质
(1)铁锅的主要成分__________;
(2)补铁保健品中含__________;
(3)粉刷墙壁的红色涂料中含__________;
(4)激光打印机的墨粉中含__________。
4.铁及其化合物价态和类别的关系
特别提醒
教材P82“铁锅的主要成分是铁单质”,那么使用铁锅炒菜可以补充人体内的铁元素吗?
提示:在生活中使用铁锅可以有效补铁,当铁与酸性物质反应时生成亚铁盐可以有效补充铁元素。
即学即练
1.下列有关铁元素和铁矿石的说法正确的是( )
A.铁元素是地壳中含量最多的金属元素
B.铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同
C.铁元素在自然界中既存在游离态(单质),又存在化合态(化合物)
D.黄铁矿与磁铁矿的主要成分相同
2.下列说法正确的是( )
A.我国使用最早的金属是铁制品
B.自然界中的铁元素只存在于化合物中
C.补铁保健品中的铁元素化合价为+3价
D.高炉炼铁是用还原剂将铁从它的化合物中还原出来
◆知识点二 亚铁盐和铁盐的性质
1.亚铁盐和铁盐组成及常见物质
物质
亚铁盐
铁盐
组成
含有__________的盐
含有__________的盐
常见物质
FeSO4·7H2O、FeCl2等,其水溶液呈__________色
FeCl3·6H2O、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等,其水溶液__________色
2.实验探究
①知识支持:Fe3+和KSCN溶液反应,溶液显__________色,离子方程式:__________
②可供选择的试剂
FeSO4溶液、FeCl3溶液、NaOH溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KSCN(硫氰酸钾)溶液、KI溶液、淀粉溶液、铁粉、锌片、铜片。
[实验1] 探究Fe3+的性质
实验操作
实验现象
离子方程式
与碱反应
氧化性
[实验2] 探究Fe2+的性质
实验操作
实验现象
离子方程式
与碱反应
还原性
氧化性
即学即练特别提醒
1.Fe2+既有氧化性又有还原性
如2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- Zn+Fe2+===Fe+Zn2+。
2.Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为+2价的亚铁离子或0价的铁
如2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
1.根据目前对铁元素价态的认识,下列所含铁元素的物质既有氧化性又有还原性是( )
A.Fe B.FeCl3
C.FeSO4 D.Fe2O3
2.已知下列三个实验中均发生了化学反应:
①将光亮的铁钉放入硫酸铜溶液中 ②向硫酸亚铁溶液中滴入几滴双氧水 ③将铜丝放入氯化铁溶液中。下列判断正确的是( )。
A.实验①中铁钉作氧化剂
B.实验②说明Fe2+具有还原性
C.实验③中发生的是置换反应
D.上述实验证明氧化性Fe3+>Fe2+>Cu2+
◆知识点三 Fe2+、Fe3+的检验方法
1.Fe2+ 和Fe3+的检验
离子
方法
现象
Fe2+
Fe3+
2.含Fe2+、Fe3+的除杂问题
主要成分
杂质
除杂方法
FeCl3(aq)
FeCl2(aq)
FeCl2(aq)
FeCl3(aq)
FeCl2(aq)
CuCl2(aq)
特别提醒
1.如何检验氯化亚铁溶液中是否含有氯化铁?
答案:取少量溶液于试管中,滴加KSCN溶液,若溶液变为红色,则说明氯化亚铁溶液中含有氯化铁。
2.如何检验氯化铁溶液中是否含有氯化亚铁?
答案:取少量溶液于试管中,滴加酸性高锰酸钾溶液,如果酸性高锰酸钾溶液的紫红色褪去,则证明含有氯化亚铁。
即学即练
1.如何检验溶液中既含Fe2+又含Fe3+?
2.将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸,滴加KSCN溶液没有颜色变化,再加入氯水即呈红色的是( )
A.FeO B.Fe2O3
C.FeCl3 D.Fe2(SO4)3
一、铁及铁元素的存在
1.铁元素在自然界中的含量
铁元素在地壳中的含量处于第四位,仅次于氧、硅和铝元素。
2.铁元素的存在形态
(1)游离态:如陨铁
(2)化合态
二、亚铁盐和铁盐
1.实验探究
(1)Fe3+的氧化性
设计①
设计②
实验
操作
实验
现象
加入KSCN,溶液呈红色,加入足量铁粉后,溶液呈浅绿色
加入KSCN,溶液呈红色,加入足量铜片后,溶液呈蓝色
离子
方程式
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3;2Fe3++Fe===3Fe2+
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3;2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
结论
Fe3+有氧化性,能被Fe、Cu还原
(2)Fe2+的氧化性和还原性
设计①
设计②
实验
操作
实验
现象
加入KSCN溶液,无明显现象,再滴加氯水溶液呈红色
溶液由浅绿色变为无色
离子
方程式
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
Zn+Fe2+===Zn2++Fe
结论
Fe2+有还原性
Fe2+有氧化性
2. Fe2+、Fe3+的检验
方法
Fe3+
Fe2+
溶液颜色
(棕)黄色
浅绿色
加碱溶液(如NaOH溶液)
现象
红褐色沉淀
白色沉淀→灰绿色
沉淀→红褐色沉淀
离子方程式
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
加KSCN溶液
现象
显红色(常用方法)
无明显现象,再加氯水显红色
离子方程式
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Fe3++3SCN-=== Fe(SCN)3
酸性KMnO4溶液
无明显现象
紫红色退去
三、Fe2+和Fe3+的相互转化关系
(1)Fe2+,化合价可升可降,既有氧化性,也有还原性
氧化性:Fe2+→Fe:加强还原剂,如Zn、Al、C、CO等。
Zn+Fe2+===Zn2++Fe,CO+FeOFe+CO2。
还原性:Fe2+→Fe3+:加强氧化剂,如Cl2、O2、Br2、H2O2,酸性高锰酸钾等。
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-。
(2)Fe3+,化合价只能降低,只有氧化性
Fe3+→Fe2+:加还原剂,如Fe、Cu、I-等。
Fe+2Fe3+===3Fe2+,Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,2Fe3++2I-===2Fe2++I2。
Fe3+→Fe:加强还原剂,如Zn、Al、CO、H2等。
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,3H2+Fe2O32Fe+3H2O。
(2)Fe2+和Fe3+转化关系的应用
铁盐在较强的还原剂(Zn、Fe、Cu、Ag、I-、H2S、S2-、SO等)作用下被还原成亚铁盐,亚铁盐在较强的氧化剂(如O2、Cl2、KMnO4溶液、H2O2、HNO3等)作用下被氧化成铁盐,即:Fe3+Fe2+
①在配制FeCl2溶液时,通常加入铁粉以防止溶液中的Fe2+被氧化成Fe3+,即将溶液中可能存在的Fe3+再还原成Fe2+。
②向FeCl3溶液中通入足量的Cl2可以除去其中的FeCl2;向FeCl2溶液中加入足量的铁粉可以除去其中的FeCl3。
③用FeCl3溶液可从废旧印刷电路板(主要含铜)中回收铜,其原理为:FeCl3能与印刷电路板中的铜反应:Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2,再用Fe置换出铜:Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
特别提醒
(1)溶液中Fe3+与Cu等不活泼金属反应时,Fe3+只能转化为Fe2+。
(2)溶液中Fe3+与较活泼金属如Zn、Al等反应时,
金属单质足量时:Fe3+Fe2+Fe,金属单质不足时:Fe3+Fe2+。
实践应用
1.铁是变价元素,0价只有还原性,+2价既有还原性又有氧化性,而+3价只有氧化性。对于人体,铁是不可缺少的微量元素,但食物中的三价铁只有在被还原为亚铁后才能被吸收。实验室中进行的下列物质反应产物中,最终可以不含+3 价铁的是( )
①过量的Fe在Cl2中燃烧
②Fe与过量稀硫酸反应
③FeI2溶液中通入一定量的 Cl2
④Fe和 Fe2O3 的混合物溶于盐酸中
A.①②④ B.②③
C.②③④ D.①②③④
2.选择合适的试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;
乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列试剂及加入试剂的顺序能达到实验目的的是( )。
试剂
选项
甲组
乙组
A
新制氯水、KSCN溶液
氢氧化钠溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
KOH溶液
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
考点一 铁及铁元素的存在
【例1】某南极考察队在印度洋发现了一种不寻常的鱼,它的血液像水一样无色透明。经研究发现这种鱼的血液中某种元素的含量是其他鱼的血液中的十分之一,这种元素是( )。
A.Cu B.Pb C.Ag D.Fe
解题要点
血液显红色主要是因为血红蛋白的存在,而血红蛋白中必然含有铁元素。
【变式1-1】1.红珊瑚栖息于200~2 000米深的海域,产于台湾海峡、中国南海,它与琥珀、珍珠统称为有机宝石,红珊瑚是无数珊瑚虫分泌的石灰质大量堆积形成的干支状物,呈红色是因为在海底长期积淀某种元素,该元素可能是( )
A.Na B.Fe
C.Si D.Cu
【变式1-2】《新修本草》是我国古代中药学著作之一,记载药物844种,其中关于“青矾”的描述为“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃……烧之赤色……”据此推测,“青矾”的主要成分为( )。
A.CuSO4·5H2O B.FeSO4·7H2O
C.KAl(SO4)2·12H2O D.Fe2(SO4)3·9H2O
考点二 亚铁盐和铁盐
【例2】为了检验某FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入( )
A.NaOH溶液 B.铁片
C.KSCN溶液 D.石蕊溶液
解题要点
同时含有Fe2+、Fe3+的检验方法
【变式2-1】探究Fe2+的还原性和Fe3+的氧化性可选用的一组试剂是( )
A.铁粉、铜粉
B.氯水、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液
C.氯水、铜粉、KSCN溶液
D.铜粉和KI淀粉试纸
【变式2-2】3.下列实验设计及其对应的离子方程式不正确的是( )
A.把铁片插入CuSO4溶液中,验证古代湿法冶铜:Fe+Cu2+===Fe2++Cu
B.某溶液中滴入KSCN溶液显红色,说明含Fe3+:Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
C.FeCl3溶液中加入铜粉:Fe3++Cu===Fe2++Cu2+
D.若要求用两种单质和一种溶液来比较Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,则可用Zn、Ag和Cu(NO3)2溶液:Zn+Cu2+===Zn2++Cu
考点三 Fe2+、Fe3+的检验
【例3】下列试剂能用来区分Fe3+与Fe2+的是( )
A.NaCl B.HCl C.KNO3 D.KSCN
解题要点
(1)检验Fe2+的最佳方法:先加KSCN溶液(无明显现象),然后加新制氯水(溶液变成红色),加入试剂顺序不能颠倒。
(2)检验Fe3+的方法有很多,但在没有特殊要求的条件下,优先选择KSCN溶液,因为此方法最灵敏。
【变式3-1】选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+。
乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列试剂能达到实验目的的是( )
选项
甲组
乙组
A
新制氯水、KSCN溶液
NaOH溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
KOH溶液
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
【变式3-2】2.(2021·烟台高一检测)向某溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后,混合溶液变成红色,则下列结论错误的是( )
A.该溶液中一定含有SCN-
B.氧化性:Fe3+>Cl2
C.Fe2+与SCN-不能形成红色物质
D.Fe2+被氧化为Fe3+
基础达标
1.下列变化过程,不能一步实现的是
A. B. C. D.
2.Fe3O4有抗腐蚀效果,如钢铁制品的发蓝(又称烧蓝和烤蓝)就是利用碱性氧化性溶液的氧化作用,在钢铁制品表面形成一层蓝黑色或深蓝色Fe3O4薄膜,来用于增加抗腐蚀性、光泽和美观。四氧化三铁溶于稀硫酸后生成三价铁离子和二价铁离子,下列试剂可用于检验该溶液中是否含有Fe2+的是
A.NaOH溶液 B.KSCN溶液 C.酸性KMnO4溶液 D.氯水
3.将气体与足量溶液完全反应后,再加入溶液,发生如下两个化学反应: ,下列有关说法正确的是
A.还原性
B.氧化性
C.两个反应中均作氧化剂
D.能将氧化成
4.向某晶体的水溶液中加入含的溶液后,无明显变化,当滴加几滴氯水后,混合液出现红色,那么由此得出的下列结论中,错误的是
A.该晶体中一定含有 B.的氧化性比的氧化性强
C.被氧化为 D.与不能形成红色的化合物
5.某同学用含有铁锈的废铁屑来制取氯化铁晶体,实验装置如图所示(夹持装置略,气密性已检验),下列推断不合理的是
A.B中收集到的气体是氢气
B.烧杯中双氧水的作用是将还原为
C.A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁
D.A中溶液的颜色开始由无色变为黄色,后又由黄色变为浅绿色
6.下列实验操作和现象、结论或目的有错误的是
选项
操作和现象
结论或目的
A
向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加溶液滴,溶液呈红色
红砖中含有氧化铁
B
还原得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入溶液,溶液不显红色
黑色固体中没有
C
取少量试样溶解,滴加溶液,溶液变为红色
该试样已变质
D
向某溶液中通入,然后再加入溶液,变红色
原溶液中可能含有
A.A B.B C.C D.D
7.向含的溶液中加入一定量的固体,下列说法错误的是
A.反应后静置,上层溶液可能为无色
B.反应后溶液中的溶质可能只有一种
C.将反应前后的溶液在浅色火焰上灼烧,焰色均为黄色
D.中阴、阳离子的个数比为
8.从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的流程如图。下列说法正确的是
A.试剂a是铁粉,试剂b是稀硫酸
B.操作I、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C.试剂c可以是氯气,相应反应的离子方程式为
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+
综合应用
9.已知:①绿茶中含有大量的鞣酸;②鞣酸亚铁溶液为无色,鞣酸铁溶液为蓝黑色。根据如图所示的实验流程分析,下列叙述错误的是
绿茶叶水蓝黑色恢复原色不变色变为红色
A.绿茶叶水与硫酸亚铁反应生成的鞣酸亚铁易被氧化成鞣酸铁而呈蓝黑色
B.反应②中维生素C体现出氧化性
C.反应④中可以替换为新制氯水
D.绿茶叶水不宜与补铁剂同时服用
10.某实验小组研究刻蚀电路板以及刻蚀废液的性质,下列实验对应的离子方程式书写正确的是
A.用盐酸双氧水刻蚀铜板:
B.将氧化铁加入HI溶液中发生反应:
C.检验废液中含有Fe3+:
D.FeCl2溶液中滴加氨水:
11.印刷电路板是用腐蚀液将覆铜板上的部分铜腐蚀掉而制得。一种用溶液制作PCB并将腐蚀后废液回收再生的流程如图:
下列说法不正确的是
A.把预先设计好的电路在覆铜板上可用蜡覆盖,以保护不被腐蚀
B.由腐蚀池中发生反应可知:氧化性:
C.再生池中可加入酸化的,随着反应的逐步进行,池中的pH逐渐降低
D.置换池中发生的主要反应为:和
12.下列转化中,必须加入还原剂才能实现的是
A.H2O2→H2O B.Fe3+→Fe2+
C.Zn→Zn(NO3)2 D.Na2O→NaOH
13.下列除杂试剂或方法不正确的是
选项
被提纯物质
杂质
除杂试剂或方法
A
溶液
通入适量
B
溶液
加入过量铁粉并过滤
C
HCl
NaOH溶液
D
HCl
饱和
A.A B.B C.C D.D
14.取某含铁元素的固体A进行如下实验:
根据以上转化关系,下列叙述不正确的是
A.试剂1是KSCN溶液
B.试剂2可以是新制氯水
C.溶液B中只有Fe3+无Fe2+
D.溶液C到溶液F红色加深的原因是溶液中的Fe2+被氧化剂氧化成Fe3+,使Fe3+浓度增大
15.铁盐在工农业生产中有着非常广泛的应用。常温下,氯化铁为棕黑色固体,易升华。实验室欲证明H2能在加热的条件下与FeCl3反应,设计了如下实验。
下列说法错误的是
A.装置A中发生的反应为置换反应
B.导管m的作用是平衡压强,可观察装置C中导管口是否堵塞
C.实验结束后,应先熄灭酒精灯,待硬质玻璃管冷却后再关闭K
D.装置D中产生白色沉淀,可证明H2能在加热的条件下能与FeCl3反应
16.某化学兴趣小组利用铁元素的性质设计了“魔法实验”,如图所示。
【资料】
a.茶水中含有鞣酸,与亚铁离子结合成无色的鞣酸亚铁,进而变为蓝黑色的鞣酸铁。
b.鞣酸、维生素C均具有还原性。
下列分析不正确的是
A.①→②,铁元素被氧气氧化生成了鞣酸铁
B.由③→④→⑤,可推知③中含二价鉄
C.由①、③、④几乎颜色相同,可推知其所含粒子种类相同
D.④→⑤,至少有两种粒子被氧化
拓展培优
17.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
18.下列关于金属铁及其化合物的说法错误的是
A.能与反应生成,故钢瓶不能用于保存液氯
B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板,可用于印刷电路板
C.在空气中较难保存
D.用溶液检验是否变质
19.某研究性小组用如图装置制取并验证的某些性质,下列说法不正确的是
A.蓝色石蕊试纸先变红后褪色,体现氯气的水溶液有酸性与漂白性
B.浸有淀粉溶液试纸变蓝,体现氯气的强氧化性
C.浸有与混合溶液的试纸变红,体现氯气的酸性
D.湿润的红色布条褪色,体现氯气水溶液的漂白性
20.铁及其化合物的“价—类”二维图如下。
回答下列问题:
(1)预测既有氧化性又有还原性,其依据是 。
(2)检验溶液中的,常用的试剂是 。
(3)氧化铁和铝粉可用于野外焊接钢轨,发生置换反应,用化学方程式表示反应原理 。
(4)白色的在空气中极不稳定,最终变为红褐色物质,请解释其原因(用化学方程式回答) 。
(5)向溶液中滴加氯水,反应的离子方程式是 。
21.电子工业常用的溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。
(1)溶解的化学方程式为,其中表现为 。
A.氧化性 B.还原性
(2)一般废液成分为、和的混合物,想检验该废液中是否含有,可以取少量废液于试管中,加入 (试剂)出现 (现象),确定废液中含有。
从废液中回收铜,并重新获得溶液,流程图如下:
(3)若①为过量的铁粉,则滤渣③中含有的物质有 ;滤液②中加入氢氧化钠溶液后的现象有 。
22.铁是人体必需的微量元素之一,补铁剂中的Fe2+在空气中很容易被氧化为Fe3+,影响铁元素在人体中的吸收利用。某实验小组进行如图所示的对照实验,验证补铁剂和维生素C一起服用的科学性。
[实验操作]第一步:在A、B两支试管中加入对比试剂;第二步:振荡;第三步:滴加KSCN溶液。
[实验现象]
(1)A试管中溶液变 色,B试管中无明显现象。
[实验结论]
(2)维生素C具有 (填“氧化性”或“还原性”),能防止Fe2+被氧化为Fe3+,所以补铁剂和维生素C一起服用具有科学依据。
[生活应用]
(3)某品牌泡腾片的主要成分为维生素C和NaHCO3,放入水中立即产生大量气泡(CO2)使口感更好,说明维生素C具有 (填“酸性”或“碱性”)。
(4)为防止烹调时蔬菜中维生素C的损失,烹调蔬菜应注意 (写一条即可)。
23.电路板广泛用于计算机、手机等电子产品中。某兴趣小组拟制作带有“化学”标志的电路板并对废液进行回收利用。
Ⅰ、制作电路板
小组同学取一小块覆铜板,用油性笔在铜板上写出“化学”标志,然后浸入溶液中,一段时间后,取出覆铜板并用水洗净,获得带有图案的印刷电路板和废液(如下图所示)。
(1)在覆铜板上制作出“化学”图案过程中发生反应的离子方程式为 。
(2)取少量废液于试管中, (填操作和现象),则废液中含有。
Ⅱ、回收废液
(3)一种从腐蚀废液回收金属铜并获得氯化铁晶体的工艺流程如下。请根据流程,回答下列问题。(提示:为充分除去杂质,所加试剂均为过量)
ⅰ、腐蚀废液中加入药品①后,发生反应的离子方程式为 。
ⅱ、④所代表的物质是 (用化学式表示)。
ⅲ、操作方法a、b、c中是过滤的是 (填序号)。
ⅳ、若取溶液⑤加入试管中,然后滴加氢氧化钠溶液,产生白色沉淀, (补全实验现象),此过程涉及氧化还原反应的化学方程式是 。
ⅴ、试剂⑥是时,发生反应的化学方程式是 。
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第3章 物质的性质与转化
第1节 铁的多样性
第1课时 亚铁盐与铁盐
教学目标
1.能从物质类别和铁元素化合价的角度认识亚铁盐和铁盐的主要性质,理清铁元素不同价态之间的转化关系,增强证据推理与模型认知能力。
2.能完成探究亚铁盐和铁盐性质的实验,提升科学探究与创新能力。
3.能应用氧化还原反应原理和实验探究Fe2+和Fe3+的相互转化,掌握Fe2+和Fe3+的检验方法,培养证据推理和模型认知能力。
重点和难点
重点:Fe2+和Fe3+的性质、Fe3+的检验。
难点:Fe2+和Fe3+之间的相互转化及在生活生产中的应用。
◆知识点一 铁元素的含量和存在形态
1. 铁元素的含量
铁元素在地壳中的含量处于第四位,铁元素在地壳中的含量仅次于氧、硅和铝。
2.铁元素的存在形态
(1)游离态:存在于陨铁中。
(2)化合态:主要以+2、+3价铁的化合物存在。如黄铁矿(FeS2)、赤铁矿(Fe2O3)、磁铁矿(Fe3O4)、菱铁矿(FeCO3)等。
3.日常生活用品中含铁元素的物质
(1)铁锅的主要成分铁单质;
(2)补铁保健品中含亚铁盐;
(3)粉刷墙壁的红色涂料中含Fe2O3;
(4)激光打印机的墨粉中含Fe3O4。
4.铁及其化合物价态和类别的关系
特别提醒
教材P82“铁锅的主要成分是铁单质”,那么使用铁锅炒菜可以补充人体内的铁元素吗?
提示:在生活中使用铁锅可以有效补铁,当铁与酸性物质反应时生成亚铁盐可以有效补充铁元素。
即学即练
1.下列有关铁元素和铁矿石的说法正确的是( )
A.铁元素是地壳中含量最多的金属元素
B.铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同
C.铁元素在自然界中既存在游离态(单质),又存在化合态(化合物)
D.黄铁矿与磁铁矿的主要成分相同
【答案】C
【解析】A项,铝元素是地壳中含量最多的金属元素;B项,铁矿石有很多种,其主要成分不一定与铁锈的主要成分(Fe2O3)相同;D项,黄铁矿的主要成分为FeS2,而磁铁矿的主要成分为Fe3O4。
2.下列说法正确的是( )
A.我国使用最早的金属是铁制品
B.自然界中的铁元素只存在于化合物中
C.补铁保健品中的铁元素化合价为+3价
D.高炉炼铁是用还原剂将铁从它的化合物中还原出来
【答案】D
【解析】我国使用最早的金属是铜制品,A项错误;自然界中的陨铁中的铁以单质形态存在,B项错误;补铁保健品中的铁元素化合价为+2价,C项错误;高炉炼铁是用CO等还原剂把铁从铁矿石中还原出来,D项正确。
◆知识点二 亚铁盐和铁盐的性质
1.亚铁盐和铁盐组成及常见物质
物质
亚铁盐
铁盐
组成
含有Fe2+的盐
含有Fe3+的盐
常见物质
FeSO4·7H2O、FeCl2等,其水溶液呈浅绿色
FeCl3·6H2O、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等,其水溶液呈黄(或棕黄)色
2.实验探究
①知识支持:Fe3+和KSCN溶液反应,溶液显血红色,离子方程式:Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
②可供选择的试剂
FeSO4溶液、FeCl3溶液、NaOH溶液、酸性KMnO4溶液、氯水、KSCN(硫氰酸钾)溶液、KI溶液、淀粉溶液、铁粉、锌片、铜片。
[实验1] 探究Fe3+的性质
实验操作
实验现象
离子方程式
与碱反应
产生红褐沉淀
Fe3++3OH-=== Fe(OH)3↓
氧化性
加入KSCN溶液,溶液变为血红色,再加入足量铁粉,振荡,溶液变为浅绿色
2Fe3++Fe===3Fe2+
加入KSCN溶液,溶液变为血红色,再加入足量铜片,振荡,溶液变为蓝色
Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
无色溶液变为浅绿色
2Fe3++2I-===2Fe2++I2
[实验2] 探究Fe2+的性质
实验操作
实验现象
离子方程式
与碱反应
慢慢挤入NaOH溶液,生成白色沉淀
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
还原性
加入KSCN溶液,无明显现象,滴加氯水后,溶液呈血红色
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
溶液由紫红色变为棕黄色
5Fe2++MnO+8H+===
5Fe3++Mn2++4H2O
氧化性
溶液由浅绿色变为无色
Zn+Fe2+===Fe+Zn2+
即学即练特别提醒
1.Fe2+既有氧化性又有还原性
如2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- Zn+Fe2+===Fe+Zn2+。
2.Fe3+具有较强的氧化性,可被还原为+2价的亚铁离子或0价的铁
如2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,3CO+Fe2O32Fe+3CO2。
1.根据目前对铁元素价态的认识,下列所含铁元素的物质既有氧化性又有还原性是( )
A.Fe B.FeCl3
C.FeSO4 D.Fe2O3
【答案】C
【解析】选C。含有+2价铁元素的物质既有氧化性又有还原性。
2.已知下列三个实验中均发生了化学反应:
①将光亮的铁钉放入硫酸铜溶液中 ②向硫酸亚铁溶液中滴入几滴双氧水 ③将铜丝放入氯化铁溶液中。下列判断正确的是( )。
A.实验①中铁钉作氧化剂
B.实验②说明Fe2+具有还原性
C.实验③中发生的是置换反应
D.上述实验证明氧化性Fe3+>Fe2+>Cu2+
【答案】B
【解析】铁和硫酸铜发生置换反应生成铜和硫酸亚铁,铁作还原剂,A项错误;向硫酸亚铁溶液中滴入几滴双氧水,Fe2+被氧化成Fe3+,体现Fe2+的还原性,B项正确;将铜丝放入氯化铁溶液中生成氯化亚铁和氯化铜,不是置换反应,C项错误;氧化剂的氧化性强于氧化产物的氧化性,则氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,D项错误。
◆知识点三 Fe2+、Fe3+的检验方法
1.Fe2+ 和Fe3+的检验
离子
方法
现象
Fe2+
加入NaOH溶液
先生成白色沉淀,白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变成红褐色沉淀。
先加入KSCN溶液,再加氯水
加入KSCN溶液不变色,再加氯水,溶液变红色。
加入铁氰化钾 K3[Fe(CN)6]溶液
产生蓝色沉淀
Fe3+
加入NaOH溶液
生成红褐色沉淀。
先加入KSCN溶液
溶液变红。
2.含Fe2+、Fe3+的除杂问题
主要成分
杂质
除杂方法
FeCl3(aq)
FeCl2(aq)
加入氯水或H2O2
FeCl2(aq)
FeCl3(aq)
加过量铁粉后过滤
FeCl2(aq)
CuCl2(aq)
加过量铁粉后过滤
特别提醒
1.如何检验氯化亚铁溶液中是否含有氯化铁?
答案:取少量溶液于试管中,滴加KSCN溶液,若溶液变为红色,则说明氯化亚铁溶液中含有氯化铁。
2.如何检验氯化铁溶液中是否含有氯化亚铁?
答案:取少量溶液于试管中,滴加酸性高锰酸钾溶液,如果酸性高锰酸钾溶液的紫红色褪去,则证明含有氯化亚铁。
即学即练
1.如何检验溶液中既含Fe2+又含Fe3+?
【答案】方案一:取少量待检液,向其中滴入几滴KSCN溶液,溶液变红色,说明含Fe3+;继续滴入少量氯水,红色加深,说明含Fe2+。
方案二:取一份待检液,滴入几滴KSCN溶液,溶液呈红色,说明含Fe3+;另取一份待检液,滴入几滴酸性KMnO4溶液,紫红色褪去,说明含Fe2+。
2.将下列四种铁的化合物溶于稀盐酸,滴加KSCN溶液没有颜色变化,再加入氯水即呈红色的是( )
A.FeO B.Fe2O3
C.FeCl3 D.Fe2(SO4)3
【答案】A
【解析】解析:由题意可知,A中的Fe2+与SCN-结合没有颜色改变,但加入氯水后发生反应,生成
Fe3+,溶液变为红色。离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3。
一、铁及铁元素的存在
1.铁元素在自然界中的含量
铁元素在地壳中的含量处于第四位,仅次于氧、硅和铝元素。
2.铁元素的存在形态
(1)游离态:如陨铁
(2)化合态
二、亚铁盐和铁盐
1.实验探究
(1)Fe3+的氧化性
设计①
设计②
实验
操作
实验
现象
加入KSCN,溶液呈红色,加入足量铁粉后,溶液呈浅绿色
加入KSCN,溶液呈红色,加入足量铜片后,溶液呈蓝色
离子
方程式
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3;2Fe3++Fe===3Fe2+
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3;2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
结论
Fe3+有氧化性,能被Fe、Cu还原
(2)Fe2+的氧化性和还原性
设计①
设计②
实验
操作
实验
现象
加入KSCN溶液,无明显现象,再滴加氯水溶液呈红色
溶液由浅绿色变为无色
离子
方程式
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-;Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
Zn+Fe2+===Zn2++Fe
结论
Fe2+有还原性
Fe2+有氧化性
2. Fe2+、Fe3+的检验
方法
Fe3+
Fe2+
溶液颜色
(棕)黄色
浅绿色
加碱溶液(如NaOH溶液)
现象
红褐色沉淀
白色沉淀→灰绿色
沉淀→红褐色沉淀
离子方程式
Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
加KSCN溶液
现象
显红色(常用方法)
无明显现象,再加氯水显红色
离子方程式
Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
Fe3++3SCN-=== Fe(SCN)3
酸性KMnO4溶液
无明显现象
紫红色退去
三、Fe2+和Fe3+的相互转化关系
(1)Fe2+,化合价可升可降,既有氧化性,也有还原性
氧化性:Fe2+→Fe:加强还原剂,如Zn、Al、C、CO等。
Zn+Fe2+===Zn2++Fe,CO+FeOFe+CO2。
还原性:Fe2+→Fe3+:加强氧化剂,如Cl2、O2、Br2、H2O2,酸性高锰酸钾等。
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,2Fe2++Br2===2Fe3++2Br-。
(2)Fe3+,化合价只能降低,只有氧化性
Fe3+→Fe2+:加还原剂,如Fe、Cu、I-等。
Fe+2Fe3+===3Fe2+,Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+,2Fe3++2I-===2Fe2++I2。
Fe3+→Fe:加强还原剂,如Zn、Al、CO、H2等。
Fe2O3+3CO2Fe+3CO2,3H2+Fe2O32Fe+3H2O。
(2)Fe2+和Fe3+转化关系的应用
铁盐在较强的还原剂(Zn、Fe、Cu、Ag、I-、H2S、S2-、SO等)作用下被还原成亚铁盐,亚铁盐在较强的氧化剂(如O2、Cl2、KMnO4溶液、H2O2、HNO3等)作用下被氧化成铁盐,即:Fe3+Fe2+
①在配制FeCl2溶液时,通常加入铁粉以防止溶液中的Fe2+被氧化成Fe3+,即将溶液中可能存在的Fe3+再还原成Fe2+。
②向FeCl3溶液中通入足量的Cl2可以除去其中的FeCl2;向FeCl2溶液中加入足量的铁粉可以除去其中的FeCl3。
③用FeCl3溶液可从废旧印刷电路板(主要含铜)中回收铜,其原理为:FeCl3能与印刷电路板中的铜反应:Cu+2FeCl3===2FeCl2+CuCl2,再用Fe置换出铜:Fe+Cu2+===Cu+Fe2+。
特别提醒
(1)溶液中Fe3+与Cu等不活泼金属反应时,Fe3+只能转化为Fe2+。
(2)溶液中Fe3+与较活泼金属如Zn、Al等反应时,
金属单质足量时:Fe3+Fe2+Fe,金属单质不足时:Fe3+Fe2+。
实践应用
1.铁是变价元素,0价只有还原性,+2价既有还原性又有氧化性,而+3价只有氧化性。对于人体,铁是不可缺少的微量元素,但食物中的三价铁只有在被还原为亚铁后才能被吸收。实验室中进行的下列物质反应产物中,最终可以不含+3 价铁的是( )
①过量的Fe在Cl2中燃烧
②Fe与过量稀硫酸反应
③FeI2溶液中通入一定量的 Cl2
④Fe和 Fe2O3 的混合物溶于盐酸中
A.①②④ B.②③
C.②③④ D.①②③④
【答案】C
【解析】①过量的Fe在Cl2中燃烧,Cl2是强氧化剂,发生反应2Fe+3Cl22FeCl3,产物与反应物用量无关,故①一定含+3价铁;②Fe与过量稀硫酸反应,发生置换反应,氢离子的氧化性弱,只能把铁氧化为+2价铁,故②不含+3价铁;③因为还原性顺序为I->Fe2+>Cl-,当FeI2溶液中通入少量Cl2时,发生反应:2I-+Cl2===2Cl-+I2;当FeI2溶液中通入过量Cl2时,发生反应:2Fe2++4I-+3Cl2===2Fe3++2I2+6Cl-,故③可以不含+3价铁;④Fe和Fe2O3的混合物溶于盐酸中,Fe2O3溶于盐酸生成氯化铁,如果铁足量,可发生Fe+2FeCl3===3FeCl2,所以最终不一定含有+3价铁,故④可以不含+3价铁。所以最终可以不含+3 价铁的是②③④。
2.选择合适的试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+;
乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列试剂及加入试剂的顺序能达到实验目的的是( )。
试剂
选项
甲组
乙组
A
新制氯水、KSCN溶液
氢氧化钠溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
KOH溶液
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
【答案】B
【解析】甲组,在Fe3+存在的条件下,检验Fe2+时要排除Fe3+的干扰,所选试剂应具备下列条件:一是能与Fe2+发生有明显现象的反应;二是与Fe3+不反应。酸性KMnO4溶液符合条件:5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O,现象为紫色变浅(或褪色)。乙组,在Fe2+存在的条件下,用KSCN溶液检验Fe3+,Fe2+无干扰。
考点一 铁及铁元素的存在
【例1】某南极考察队在印度洋发现了一种不寻常的鱼,它的血液像水一样无色透明。经研究发现这种鱼的血液中某种元素的含量是其他鱼的血液中的十分之一,这种元素是( )。
A.Cu B.Pb C.Ag D.Fe
【答案】D
【解析】血液显红色主要是因为血红蛋白的存在,而血红蛋白中必然含有铁元素。根据题给信息,“该鱼的血液像水一样无色透明”可知,该鱼的血液中几乎没有血红蛋白,则铁元素含量很少。
解题要点
血液显红色主要是因为血红蛋白的存在,而血红蛋白中必然含有铁元素。
【变式1-1】1.红珊瑚栖息于200~2 000米深的海域,产于台湾海峡、中国南海,它与琥珀、珍珠统称为有机宝石,红珊瑚是无数珊瑚虫分泌的石灰质大量堆积形成的干支状物,呈红色是因为在海底长期积淀某种元素,该元素可能是( )
A.Na B.Fe
C.Si D.Cu
【答案】B
【解析】呈红色是因为铁的氧化物--氧化铁
【变式1-2】《新修本草》是我国古代中药学著作之一,记载药物844种,其中关于“青矾”的描述为“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃……烧之赤色……”据此推测,“青矾”的主要成分为( )。
A.CuSO4·5H2O B.FeSO4·7H2O
C.KAl(SO4)2·12H2O D.Fe2(SO4)3·9H2O
【答案】B
【解析】由题意知,青矾呈绿色,经煅烧后,生成红色固体。符合要求的是FeSO4·7H2O,它是绿色晶体,经高温煅烧后生成红棕色Fe2O3粉末。
考点二 亚铁盐和铁盐
【例2】为了检验某FeCl2溶液是否变质,可向溶液中加入( )
A.NaOH溶液 B.铁片
C.KSCN溶液 D.石蕊溶液
【答案】C
【解析】FeCl2溶液变质是因为Fe2+易被氧化为Fe3+,检验某FeCl2溶液是否变质,即检验溶液中是否有Fe3+,Fe3+能和SCN-反应,使溶液呈红色,可向溶液中加入KSCN溶液。
解题要点
同时含有Fe2+、Fe3+的检验方法
【变式2-1】探究Fe2+的还原性和Fe3+的氧化性可选用的一组试剂是( )
A.铁粉、铜粉
B.氯水、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液
C.氯水、铜粉、KSCN溶液
D.铜粉和KI淀粉试纸
【答案】C
【解析】A项,铁粉、铜粉只与Fe3+反应,不能探究Fe2+的还原性;B项,不能探究Fe3+的氧化性;D项,不能探究Fe2+的还原性。
【变式2-2】3.下列实验设计及其对应的离子方程式不正确的是( )
A.把铁片插入CuSO4溶液中,验证古代湿法冶铜:Fe+Cu2+===Fe2++Cu
B.某溶液中滴入KSCN溶液显红色,说明含Fe3+:Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3
C.FeCl3溶液中加入铜粉:Fe3++Cu===Fe2++Cu2+
D.若要求用两种单质和一种溶液来比较Zn、Cu、Ag三种金属的活动性顺序,则可用Zn、Ag和Cu(NO3)2溶液:Zn+Cu2+===Zn2++Cu
【答案】C
【解析】C中正确的离子方程式为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
考点三 Fe2+、Fe3+的检验
【例3】下列试剂能用来区分Fe3+与Fe2+的是( )
A.NaCl B.HCl C.KNO3 D.KSCN
【答案】D
【解析】A、B、C三项中的物质均不与Fe3+或Fe2+反应,故无法区分;KSCN与Fe3+反应使溶液变成红色,而与Fe2+不反应。
解题要点
(1)检验Fe2+的最佳方法:先加KSCN溶液(无明显现象),然后加新制氯水(溶液变成红色),加入试剂顺序不能颠倒。
(2)检验Fe3+的方法有很多,但在没有特殊要求的条件下,优先选择KSCN溶液,因为此方法最灵敏。
【变式3-1】选择合适试剂完成甲、乙两组实验。
甲组:检验含Fe3+的溶液中是否含有Fe2+。
乙组:检验含Fe2+的溶液中是否含有Fe3+。
下列试剂能达到实验目的的是( )
选项
甲组
乙组
A
新制氯水、KSCN溶液
NaOH溶液
B
酸性KMnO4溶液
KSCN溶液
C
KOH溶液
溴水
D
溴水
酸性KMnO4溶液
【答案】B
【解析】甲组,在Fe3+存在的条件下检验Fe2+,要排除Fe3+的干扰。所选试剂具备下列条件:一是能与Fe2+发生有明显现象的反应;二是与Fe3+不反应。溴水符合条件,实验现象是溴水颜色变浅,酸性KMnO4溶液也符合条件,实验现象是溶液紫红色变浅。乙组,在Fe2+存在的条件下检验Fe3+,用KSCN溶液检验Fe3+即可,Fe2+不会对Fe3+的检验造成干扰。
【变式3-2】2.(2021·烟台高一检测)向某溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后,混合溶液变成红色,则下列结论错误的是( )
A.该溶液中一定含有SCN-
B.氧化性:Fe3+>Cl2
C.Fe2+与SCN-不能形成红色物质
D.Fe2+被氧化为Fe3+
【答案】B
【解析】溶液中的Fe2+与加入的新制氯水发生反应:2Fe2++Cl2===
2Fe3++2Cl-,故氧化性:Fe3+<Cl2;能使含Fe3+的溶液变为红色,说明原溶液中一定含有SCN-;因原溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化,说明Fe2+与SCN-不能形成红色物质。
基础达标
1.下列变化过程,不能一步实现的是
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】A.,能一步实现转化,故A正确;
B.,能一步实现转化,故B正确;
C.,能一步实现转化,故C正确;
D.,不能一步实现转化,故D错误;
故选D。
2.Fe3O4有抗腐蚀效果,如钢铁制品的发蓝(又称烧蓝和烤蓝)就是利用碱性氧化性溶液的氧化作用,在钢铁制品表面形成一层蓝黑色或深蓝色Fe3O4薄膜,来用于增加抗腐蚀性、光泽和美观。四氧化三铁溶于稀硫酸后生成三价铁离子和二价铁离子,下列试剂可用于检验该溶液中是否含有Fe2+的是
A.NaOH溶液 B.KSCN溶液 C.酸性KMnO4溶液 D.氯水
【答案】C
【详解】A.加NaOH溶液时,若有Fe2+存在而生成Fe(OH)2,也会被生成的Fe(OH)3的红褐色掩盖,现象不明显,A错误;
B.加KSCN溶液可检验Fe3+,无法检验Fe2+,B错误;
C.滴加少量酸性KMnO4溶液,若紫红色褪去,则证明有Fe2+存在,C正确;
D.加入氯水可以氧化Fe2+到Fe3+,但是溶液无明显变化,D错误;
故选C。
3.将气体与足量溶液完全反应后,再加入溶液,发生如下两个化学反应: ,下列有关说法正确的是
A.还原性
B.氧化性
C.两个反应中均作氧化剂
D.能将氧化成
【答案】D
【详解】A.反应中S元素的化合价升高、Fe元素的化合价降低,SO2为还原剂,Fe2+为还原产物,根据同一氧化还原反应中还原性:还原剂>还原产物,则还原性:SO2>Fe2+,反应中Cr元素的化合价降低、Fe元素的化合价升高,Fe2+为还原剂,Cr3+为还原产物,则还原性:Fe2+>Cr3+,则还原性:SO2> Fe2+> Cr3+,A错误;
B.反应中Fe3+为氧化剂、为氧化产物,根据同一氧化还原反应中氧化性:氧化剂>氧化产物,则氧化性:Fe3+>,反应中为氧化剂、Fe3+为氧化产物,则氧化性:>Fe3+,则氧化性:>Fe3+> ,B错误;
C.反应中Fe2(SO4)3作氧化剂,反应中Fe2(SO4)3为氧化产物,C错误;
D.根据A、B项的分析,结合氧化还原反应中“强制弱”的规律,氧化性:> ,能将Na2SO3氧化成Na2SO4,D正确;
故答案选D。
4.向某晶体的水溶液中加入含的溶液后,无明显变化,当滴加几滴氯水后,混合液出现红色,那么由此得出的下列结论中,错误的是
A.该晶体中一定含有 B.的氧化性比的氧化性强
C.被氧化为 D.与不能形成红色的化合物
【答案】B
【详解】A.混合物中出现红色,说明Fe3+与SCN-发生了反应,则该晶体中一定含有SCN-,A正确;
B.加入Fe2+无明显变化,加入氯水后出现红色,说明Cl2能将Fe2+氧化成Fe3+,即Cl2是氧化剂,Fe3+是氧化产物,则氧化性:Fe3+<Cl2,B错误;
C.加入Fe2+无明显变化,加入氯水后出现红色,说明Fe2+被Cl2氧化为Fe3+,C正确;
D.原晶体中含有SCN-,开始加入Fe2+时,溶液颜色无明显变化,说明Fe2+与SCN-不能形成红色的化合物,D正确;
5.某同学用含有铁锈的废铁屑来制取氯化铁晶体,实验装置如图所示(夹持装置略,气密性已检验),下列推断不合理的是
A.B中收集到的气体是氢气
B.烧杯中双氧水的作用是将还原为
C.A中的氧化铁与盐酸反应生成氯化铁
D.A中溶液的颜色开始由无色变为黄色,后又由黄色变为浅绿色
【答案】B
【详解】A.铁锈的主要成分是氧化铁,氧化铁与盐酸反应生成氯化铁和水,无气体生成,铁和盐酸反应生成氯化亚铁和氢气,所以B中收集到的气体是氢气,A正确;
B.双氧水具有氧化性,可将氧化为,B错误;
C.氧化铁为碱性氧化物,可与盐酸反应生成氯化铁和水,C正确;
D.A中首先发生与盐酸的反应,生成使溶液变为黄色,又发生和铁屑的反应,生成,最后盐酸和铁反应生成氯化亚铁和氢气,故溶液又变为浅绿色,D正确;
故选B。
6.下列实验操作和现象、结论或目的有错误的是
选项
操作和现象
结论或目的
A
向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加溶液滴,溶液呈红色
红砖中含有氧化铁
B
还原得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入溶液,溶液不显红色
黑色固体中没有
C
取少量试样溶解,滴加溶液,溶液变为红色
该试样已变质
D
向某溶液中通入,然后再加入溶液,变红色
原溶液中可能含有
A.A B.B C.C D.D
【答案】B
【详解】A.向红砖粉末中加入盐酸,充分反应后取上层清液于试管中,滴加硫氰化钾溶液滴,溶液呈红色说明红砖中含有氧化铁,故A正确;
B.若黑色固体中有四氧化三铁,四氧化三铁溶于盐酸生成的铁离子能与铁反应生成亚铁离子:,向反应后的溶液中加入硫氰化钾溶液,溶液也不显红色,则一氧化碳还原氧化铁得到的黑色固体加入盐酸溶解后再加入硫氰化钾溶液,溶液不显红色不能说明黑色固体中没有四氧化三铁,故B错误;
C.溶液中铁离子能与SCN-反应生成红色的硫氰化铁,亚铁离子不能与SCN-反应,所以取少量硫酸亚铁试样溶解,滴加硫氰化钾溶液,溶液变为红色,说明硫酸亚铁已经变质,故C正确;
D.假设原溶液中存在亚铁离子,向溶液中通入氯气,氯气可以将Fe2+氧化为Fe3+,然后再加入硫氰化钾溶液,溶液会变红色,假设原溶液中不存在亚铁离子而存在铁离子,向溶液中通入氯气后再加入硫氰化钾溶液,溶液也会变红色,所以原溶液中可能含有亚铁离子,故D正确;
故选B。
7.向含的溶液中加入一定量的固体,下列说法错误的是
A.反应后静置,上层溶液可能为无色
B.反应后溶液中的溶质可能只有一种
C.将反应前后的溶液在浅色火焰上灼烧,焰色均为黄色
D.中阴、阳离子的个数比为
【答案】D
【分析】向含的溶液中加入过量的Na2O2固体,Na2O2先和水反应生成NaOH和氧气,Fe2+与O2、NaOH反应生成Fe(OH)3沉淀,Na+和仍然存在于溶液中,溶液可能存在OH-,以此解答。
【详解】A.由分析可知,反应后静置,上层溶液中可能只含有Na+和,为无色液体,A正确;
B.由分析可知,若Na2O2、H2O、Fe2+刚好完全反应,溶液中只含有Na2SO4一种溶质,B正确;
C.由分析可知,反应前后的溶液中均含有Na+,将反应前后的溶液在浅色火焰上灼烧,焰色均为黄色,C正确;
D.中含有2个Na+和1个,阴、阳离子的个数比为,D错误;
故选D。
8.从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体(FeCl3·6H2O)的流程如图。下列说法正确的是
A.试剂a是铁粉,试剂b是稀硫酸
B.操作I、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用仪器相同
C.试剂c可以是氯气,相应反应的离子方程式为
D.用酸性KMnO4溶液可检验溶液W中是否含有Fe2+
【答案】C
【详解】A.根据上述分析,试剂a是铁粉,试剂b是稀盐酸,A错误;
B.根据上述分析,操作、是过滤,操作是蒸发结晶,所用仪器不同,B错误;
C.在两次过滤得到的溶液中通入氯气,发生反应,把FeCl2转化为FeCl3,C正确;
D.亚铁离子、氯离子都可以被高锰酸钾溶液氧化,用酸性溶液不能检验溶液中是否还有,D错误;
故选C。
综合应用
9.已知:①绿茶中含有大量的鞣酸;②鞣酸亚铁溶液为无色,鞣酸铁溶液为蓝黑色。根据如图所示的实验流程分析,下列叙述错误的是
绿茶叶水蓝黑色恢复原色不变色变为红色
A.绿茶叶水与硫酸亚铁反应生成的鞣酸亚铁易被氧化成鞣酸铁而呈蓝黑色
B.反应②中维生素C体现出氧化性
C.反应④中可以替换为新制氯水
D.绿茶叶水不宜与补铁剂同时服用
【答案】B
【详解】A.绿茶中含有大量的鞣酸与FeSO4反应生成鞣酸亚铁,溶液为无色,鞣酸亚铁被氧化生成鞣酸铁而呈蓝黑色,A正确;
B.向蓝黑色溶液中加入维生素C,溶液由蓝黑色恢复原色,说明维生素C能将鞣酸铁还原成鞣酸亚铁,表现还原性,B错误;
C.H2O2和新制氯水均具有氧化性,能将 Fe2+氧化为Fe3+ ,所以反应④中H2O2可以替换为新制氯水,C正确;
D.因为绿茶叶水中的鞣酸与补铁剂中的Fe2+反应生成鞣酸亚铁,鞣酸亚铁不稳定,易被氧化为鞣酸铁,故服用补铁剂时不能喝绿茶,D正确;
故选B。
10.某实验小组研究刻蚀电路板以及刻蚀废液的性质,下列实验对应的离子方程式书写正确的是
A.用盐酸双氧水刻蚀铜板:
B.将氧化铁加入HI溶液中发生反应:
C.检验废液中含有Fe3+:
D.FeCl2溶液中滴加氨水:
【答案】D
【详解】A.用盐酸双氧水刻蚀铜板反应生成氯化铜、水,反应的离子方程式为,故A错误;
B.将氧化铁加入HI溶液中发生反应,HI被氧化为碘单质,反应的离子方程式为,故B错误;
C.Fe3+遇KSCN溶液变红,没有沉淀生成,检验废液中含有Fe3+的离子方程式为,故C错误;
D.FeCl2溶液中滴加氨水生成氢氧化亚铁和氯化铵,反应的离子方程式为,故D正确;
选D。
11.印刷电路板是用腐蚀液将覆铜板上的部分铜腐蚀掉而制得。一种用溶液制作PCB并将腐蚀后废液回收再生的流程如图:
下列说法不正确的是
A.把预先设计好的电路在覆铜板上可用蜡覆盖,以保护不被腐蚀
B.由腐蚀池中发生反应可知:氧化性:
C.再生池中可加入酸化的,随着反应的逐步进行,池中的pH逐渐降低
D.置换池中发生的主要反应为:和
【答案】C
【分析】腐蚀池中氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,腐蚀液中加铁粉,置换池中铁和氯化铁反应生成氯化亚铁、铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜,再生池中氯化亚铁和氯气反应生成氯化铁。
【详解】A.把预先设计好的电路在覆铜板上可用蜡覆盖,以保护不被腐蚀,A正确;
B.腐蚀池中氯化铁和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜,发生反应的化学方程式是:,可知氧化性,B正确;
C.再生池中加入双氧水,将氯化亚铁氧化生成氯化铁,方程式为2Fe2++H2O2+2H+=2Fe3++2H2O,消耗氢离子,pH升高,C错误;
D.置换池中铁和氯化铁反应生成氯化亚铁、铁和氯化铜反应生成氯化亚铁和铜,发生的主要反应为:和,D正确;
答案选C。
12.下列转化中,必须加入还原剂才能实现的是
A.H2O2→H2O B.Fe3+→Fe2+
C.Zn→Zn(NO3)2 D.Na2O→NaOH
【答案】B
【详解】A.H2O2→H2O可通过歧化反应实现,不一定需要加入还原剂才能实现,故A错误;
B.Fe3+→Fe2+的转化过程中铁元素的化合价降低被还原,需要加入还原剂才能实现,故B正确;
C.Zn→Zn(NO3)2的转化过程中锌元素的化合价升高,发生氧化反应,需要加入氧化剂能实现,故C错误;
D.Na2O→NaOH过程中不存在元素化合价变化,不需要加入还原剂即可实现,故D错误;
故选:B。
13.下列除杂试剂或方法不正确的是
选项
被提纯物质
杂质
除杂试剂或方法
A
溶液
通入适量
B
溶液
加入过量铁粉并过滤
C
HCl
NaOH溶液
D
HCl
饱和
A.A B.B C.C D.D
【答案】C
【详解】A.氯化亚铁和氯气反应生成氯化铁,可以除去FeCl3溶液中的FeCl2,故A正确;
B.氯化铁和铁反应生成氯化亚铁,过滤将多余的铁分离,可以除杂,故B正确;
C.NaOH能与氯气反应生成NaCl、NaClO和水,也能与HCl反应生成NaCl和水,将被提纯物质除掉,不能达到目的,故C错误;
D.饱和碳酸氢钠溶液不能和CO2反应,与HCl反应生成二氧化碳气体,能除杂,故D正确;
故选:C。
14.取某含铁元素的固体A进行如下实验:
根据以上转化关系,下列叙述不正确的是
A.试剂1是KSCN溶液
B.试剂2可以是新制氯水
C.溶液B中只有Fe3+无Fe2+
D.溶液C到溶液F红色加深的原因是溶液中的Fe2+被氧化剂氧化成Fe3+,使Fe3+浓度增大
【答案】C
【详解】A.根据分析,试剂1是KSCN溶液,A正确;
B.试剂2将Fe2+氧化为Fe3+,可以为新制氯水,B正确;
C.根据分析,溶液B中有Fe2+,C错误;
D.根据分析,溶液B中含有Fe2+,加入试剂2(氧化剂),Fe2+被氧化为Fe3+,并进一步转化为Fe(SCN)3,所以溶液红色加深,D正确;
故选C。
15.铁盐在工农业生产中有着非常广泛的应用。常温下,氯化铁为棕黑色固体,易升华。实验室欲证明H2能在加热的条件下与FeCl3反应,设计了如下实验。
下列说法错误的是
A.装置A中发生的反应为置换反应
B.导管m的作用是平衡压强,可观察装置C中导管口是否堵塞
C.实验结束后,应先熄灭酒精灯,待硬质玻璃管冷却后再关闭K
D.装置D中产生白色沉淀,可证明H2能在加热的条件下能与FeCl3反应
【答案】D
【详解】A.装置A中发生的反应为:Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,属于置换反应,A正确;
B.导管m的作用是平衡压强,若装置C中导管口被堵塞,则装置B中m管液面上升,所以可观察装置C中导管口是否堵塞,B正确;
C.实验结束后,应先熄灭酒精灯,使装置A中继续反应产生气体,待硬质玻璃管冷却后关闭K,以防止液体倒吸,C正确;
D.装置D中产生白色沉淀,说明产生AgCl,但无法证明是H2和FeCl3发生反应生成HCl,还是FeCl3升华后进入装置D中的试管所致,D错误;
故选D。
16.某化学兴趣小组利用铁元素的性质设计了“魔法实验”,如图所示。
【资料】
a.茶水中含有鞣酸,与亚铁离子结合成无色的鞣酸亚铁,进而变为蓝黑色的鞣酸铁。
b.鞣酸、维生素C均具有还原性。
下列分析不正确的是
A.①→②,铁元素被氧气氧化生成了鞣酸铁
B.由③→④→⑤,可推知③中含二价鉄
C.由①、③、④几乎颜色相同,可推知其所含粒子种类相同
D.④→⑤,至少有两种粒子被氧化
【答案】C
【详解】A.①→②过程中,鞣酸转化为鞣酸亚铁,鞣酸亚铁发生氧化反应生成蓝黑色的鞣酸铁,故A正确;
B.③→④的过程中加入KSCN,无现象,说明不含有Fe3+,④→⑤的过程中加入H2O2时生成了红色的Fe(SCN)3,说明③中含二价铁,故B正确;
C.①中含有鞣酸,①→③的过程中加入了FeSO4、维生素C,③→④的过程中又加入了KSCN,所以①、③、④中所含粒子种类不相同,故C错误;
D.④中含有维生素C、鞣酸、鞣酸亚铁或Fe2+等粒子,均具有还原性,则④→⑤的过程中至少有两种粒子被氧化,故D正确;
故选:C。
拓展培优
17.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
【详解】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。
18.下列关于金属铁及其化合物的说法错误的是
A.能与反应生成,故钢瓶不能用于保存液氯
B.氯化铁溶液可腐蚀覆铜板,可用于印刷电路板
C.在空气中较难保存
D.用溶液检验是否变质
【答案】A
【详解】A.常温下Fe与干燥氯气不反应,则可用钢瓶储运液氯,A错误;
B.三价铁离子能够氧化铜生成铜离子和二价铁离子,所以可以用于印刷电路板的制作,B正确;
C.具有还原性,在空气中易被氧气氧化为Fe(OH)3,较难保存,C正确;
D.FeSO4易被氧化为硫酸铁从而发生变质,铁离子和KSCN反应生成红色的Fe(SCN)3,故可用溶液检验是否变质,D正确;
故选A。
19.某研究性小组用如图装置制取并验证的某些性质,下列说法不正确的是
A.蓝色石蕊试纸先变红后褪色,体现氯气的水溶液有酸性与漂白性
B.浸有淀粉溶液试纸变蓝,体现氯气的强氧化性
C.浸有与混合溶液的试纸变红,体现氯气的酸性
D.湿润的红色布条褪色,体现氯气水溶液的漂白性
【答案】C
【详解】A.Cl2与水反应Cl2+H2OHClO+HCl,盐酸为强酸,HClO具有漂白性,因此氯气遇到湿润的蓝色石蕊试纸,试纸先变红后褪色,体现氯气的水溶液有酸性与漂白性,故A说法正确;
B.浸有淀粉-KI的试纸变蓝,发生离子方程式为Cl2+2I-=2Cl-+I2,反应中氯气表现强氧化性,故B说法正确;
C.氯气将Fe2+氧化成Fe3+,Fe3+与SCN-反应生成血红色Fe(SCN)3,体现氯气的强氧化性,故C说法错误;
D.氯水中含有HClO,HClO具有漂白性,湿润的红色布条褪色,体现氯水的漂白性,故D说法正确;
答案为C。
20.铁及其化合物的“价—类”二维图如下。
回答下列问题:
(1)预测既有氧化性又有还原性,其依据是 。
(2)检验溶液中的,常用的试剂是 。
(3)氧化铁和铝粉可用于野外焊接钢轨,发生置换反应,用化学方程式表示反应原理 。
(4)白色的在空气中极不稳定,最终变为红褐色物质,请解释其原因(用化学方程式回答) 。
(5)向溶液中滴加氯水,反应的离子方程式是 。
【答案】(1)铁元素为+2价,处于中间价态
(2)KSCN溶液
(3)
(4)
(5)
【分析】根据铁盐和亚铁盐的性质和检验方法分析解答
【详解】(1)中元素显价,处于中间价态,既有氧化性又有还原性。
(2)Fe3+与KSCN溶液相遇显血红色,所以检验溶液中的Fe3+,常用的试剂是KSCN溶液;
(3)氧化铁和铝粉在高温下反应生成铁和氧化铝,反应的化学方程式为;
(4)具有较强还原性,易被空气中的氧化,最终生成红褐色的,化学方程式为。
(5)氯气与FeCl2反应生成氯化铁,反应的离子方程式为。
21.电子工业常用的溶液腐蚀覆在绝缘板上的铜箔,制造印刷电路板。
(1)溶解的化学方程式为,其中表现为 。
A.氧化性 B.还原性
(2)一般废液成分为、和的混合物,想检验该废液中是否含有,可以取少量废液于试管中,加入 (试剂)出现 (现象),确定废液中含有。
从废液中回收铜,并重新获得溶液,流程图如下:
(3)若①为过量的铁粉,则滤渣③中含有的物质有 ;滤液②中加入氢氧化钠溶液后的现象有 。
【答案】(1)B
(2) 血红色
(3) 铁、铜 白色沉淀变为灰绿色最后红褐色
【分析】腐蚀废液中含有氯化铜、氯化亚铁以及氯化铁,铁可以置换金属铜,可以和三价铁反应,所以滤渣③为铁和铜,铜不能与盐酸反应,而金属铁可以,所以滤液⑤为氯化亚铁和盐酸混合物,氯气具有氧化性,能将亚铁离子氧化为三价铁。
【详解】(1)FeCl3溶解Cu的反应中,Cu的化合价升高,作为还原剂,体现还原性;
(2)检验该废液中是否含有Fe3+用KSCN,方法为:可以取少量废液于试管中,加入KSCN溶液,溶液变为血红色,则含有铁离子;
(3)若①为过量的铁粉,则滤渣③中含有的物质有Cu和Fe;
滤液②中加入氢氧化钠溶液后生成氢氧化亚铁沉淀,后又转化为氢氧化铁沉淀,现象有:白色沉淀变为灰绿色最后红褐色。
22.铁是人体必需的微量元素之一,补铁剂中的Fe2+在空气中很容易被氧化为Fe3+,影响铁元素在人体中的吸收利用。某实验小组进行如图所示的对照实验,验证补铁剂和维生素C一起服用的科学性。
[实验操作]第一步:在A、B两支试管中加入对比试剂;第二步:振荡;第三步:滴加KSCN溶液。
[实验现象]
(1)A试管中溶液变 色,B试管中无明显现象。
[实验结论]
(2)维生素C具有 (填“氧化性”或“还原性”),能防止Fe2+被氧化为Fe3+,所以补铁剂和维生素C一起服用具有科学依据。
[生活应用]
(3)某品牌泡腾片的主要成分为维生素C和NaHCO3,放入水中立即产生大量气泡(CO2)使口感更好,说明维生素C具有 (填“酸性”或“碱性”)。
(4)为防止烹调时蔬菜中维生素C的损失,烹调蔬菜应注意 (写一条即可)。
【答案】(1)红
(2)还原性
(3)酸性
(4)避免与氧化性物质接触(或避免与碱性物质接触)
【详解】(1)KSCN溶液遇Fe3+显红色。
(2)试管B中加入维生素C,不显红色,说明维生素C将Fe3+还原,体现了维生素C的还原性。
(3)维生素C和NaHCO3,放入水中立即产生大量气泡(CO2)使口感更好,说明维生素C具有酸性,与NaHCO3反应生成水和二氧化碳。
(4)为防止烹调时蔬菜中维生素C的损失,烹调蔬菜应注意避免与氧化性物质接触(或避免与碱性物质接触)。
23.电路板广泛用于计算机、手机等电子产品中。某兴趣小组拟制作带有“化学”标志的电路板并对废液进行回收利用。
Ⅰ、制作电路板
小组同学取一小块覆铜板,用油性笔在铜板上写出“化学”标志,然后浸入溶液中,一段时间后,取出覆铜板并用水洗净,获得带有图案的印刷电路板和废液(如下图所示)。
(1)在覆铜板上制作出“化学”图案过程中发生反应的离子方程式为 。
(2)取少量废液于试管中, (填操作和现象),则废液中含有。
Ⅱ、回收废液
(3)一种从腐蚀废液回收金属铜并获得氯化铁晶体的工艺流程如下。请根据流程,回答下列问题。(提示:为充分除去杂质,所加试剂均为过量)
ⅰ、腐蚀废液中加入药品①后,发生反应的离子方程式为 。
ⅱ、④所代表的物质是 (用化学式表示)。
ⅲ、操作方法a、b、c中是过滤的是 (填序号)。
ⅳ、若取溶液⑤加入试管中,然后滴加氢氧化钠溶液,产生白色沉淀, (补全实验现象),此过程涉及氧化还原反应的化学方程式是 。
ⅴ、试剂⑥是时,发生反应的化学方程式是 。
【答案】(1)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
(2)滴加几滴KSCN溶液,溶液出现红色
(3) 2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+ Cu ab 迅速变为灰绿色,一段时间后变为红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2FeCl2+Cl2=2FeCl3
【详解】(1)覆铜板上制作出“化学”图案过程中是因为铁离子氧化金属铜,则发生反应的离子方程式为2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。
(2)检验铁离子一般用KSCN溶液,则取少量废液于试管中,滴加几滴KSCN溶液,若溶液变为红色,则废液中含有。
(3)ⅰ、腐蚀废液中加入药品铁后,铁离子、铜离子被还原,发生反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+。
ⅱ、根据以上分析可知④所代表的物质是铜,化学式为Cu。
ⅲ、根据以上分析可知操作方法a、b、c中是过滤的是ab。
ⅳ、若取氯化亚铁溶液加入试管中,然后滴加氢氧化钠溶液,产生白色沉淀,迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,此过程涉及氧化还原反应的化学方程式是4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3。
ⅴ、试剂⑥是时,亚铁离子被氧化,发生反应的化学方程式是2FeCl2+Cl2=2FeCl3。
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