知識(shí)梳理1.鐵的物理性質(zhì)
2.鐵的化學(xué)性質(zhì)(寫出化學(xué)方程式或離子方程式)鐵的化學(xué)性質(zhì)活潑,有較強(qiáng)的還原性,主要化合價(jià)為+2價(jià)和+3價(jià)。
微點(diǎn)撥 (1)鐵分別與氯氣和鹽酸反應(yīng)所得的產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài)不同,Fe與Cl2反應(yīng)無(wú)論用量多少都生成FeCl3,而Fe與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2。(2)鐵在潮濕的空氣中生成鐵銹的主要成分是Fe2O3,而鐵在純氧中燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4。
3.鐵的制備方法(1)生鐵的冶煉。①原料:鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石。②設(shè)備:高爐。③主要反應(yīng):
Fe2O3+3CO 2Fe+3CO2　
CaCO3 CaO+CO2↑、CaO+SiO2 CaSiO3
(2)利用鋁熱反應(yīng)焊接無(wú)縫鋼軌,以氧化鐵和鋁粉為鋁熱劑,反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
2Al+Fe2O3 2Fe+Al2O3
4.鐵的氧化物(1)物理性質(zhì)。
(2)化學(xué)性質(zhì)。①FeO、Fe2O3分別與鹽酸反應(yīng)的離子方程式:　　　　　 　　　　、　　　 　　　　　　　　。?②FeO與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:　　　　　　　　 　　　　。?③FeO、Fe2O3分別與HI溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:　　　 　　　　　　、　　　　　 　　　　　　。?
FeO+2H+==Fe2++H2O
Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O
3FeO+10HNO3==3Fe(NO3)3+NO↑+5H2O
FeO+2HI==FeI2+H2O
Fe2O3+6HI==2FeI2+I2+3H2O
Fe(OH)2+2H+==Fe2++2H2O　
Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O
2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O　
Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓
Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓　
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
微點(diǎn)撥 ①FeO、Fe3O4、Fe(OH)2與足量HNO3反應(yīng)時(shí),均發(fā)生氧化還原反應(yīng),Fe2+被HNO3氧化生成Fe3+。②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3與足量HI反應(yīng)時(shí),均發(fā)生氧化還原反應(yīng),Fe3+被I-還原生成Fe2+。
自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)Fe分別與氯氣和鹽酸反應(yīng)所得氯化物相同。(　　)(2)Fe與稀硝酸、稀硫酸反應(yīng)均有氣泡產(chǎn)生,說(shuō)明Fe與兩種酸均發(fā)生置換反應(yīng)。(　　)(3)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3,在少量Cl2中燃燒生成FeCl2。(　　)(4)鐵與硫混合加熱生成Fe2S3。(　　)(5)氧化鐵能與酸反應(yīng),所以可用于制作紅色染料。(　　)(6)Fe3O4可用FeO·Fe2O3表示,故Fe3O4為混合物。(　　)(7)氫氧化鐵與HI溶液反應(yīng)的離子方程式為Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O。(　　)
答案 (1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)×　(7)×
2.下列各圖中能較長(zhǎng)時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀的是　　　　　(填序號(hào))。?
考向1　鐵單質(zhì)的性質(zhì)【典例1】 (2020山東泰安第四中學(xué)期中)向含F(xiàn)e(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的某種稀溶液中逐漸加入鐵粉,c(Fe2+)的變化如圖所示。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A.橫軸0~1:Fe+N +4H+==Fe3++NO↑+2H2OB.橫軸1~2:Fe+2Fe3+==3Fe2+C.橫軸2~3:Fe+Cu2+==Fe2++CuD.原溶液中三種溶質(zhì)濃度相等
答案 D　解析 Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的稀溶液氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠NO3>Fe3+>Cu2+,金屬鐵先和氧化性強(qiáng)的離子反應(yīng);開始階段是金屬鐵和稀硝酸之間的反應(yīng):Fe+4HNO3==Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,當(dāng)加入金屬鐵1 ml時(shí),生成三價(jià)鐵離子1 ml,所以亞鐵離子的濃度不變,故A正確;金屬鐵和稀硝酸反應(yīng)結(jié)束后,生成1 ml的三價(jià)鐵離子,然后發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+==3Fe2+,故B正確;反應(yīng)的最后階段為Fe+Cu2+==Fe2++Cu,C正確;根據(jù)以上分析,整個(gè)過(guò)程的反應(yīng)方程式為4H++N +3Fe+Fe3++Cu2+==4Fe2++Cu+NO↑+2H2O,則溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物質(zhì)的量濃度之比為1∶1∶4,故D錯(cuò)誤。
易錯(cuò)警示 反應(yīng)產(chǎn)物中鐵元素價(jià)態(tài)的判斷(1)鐵與弱氧化劑(如S、I2、H+、Cu2+)等反應(yīng)所得產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài)為+2價(jià),如Fe+I2 FeI2。(2)鐵與強(qiáng)氧化劑(如Cl2、Br2、濃硫酸、過(guò)量硝酸等)反應(yīng)所得產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài)為+3價(jià),如2Fe+3Br2==2FeBr3。(3)鐵在純氧中燃燒得到的產(chǎn)物為Fe3O4,鐵元素的價(jià)態(tài)為+2、+3價(jià)。
(4)鐵與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)物的判斷。①當(dāng)HNO3過(guò)量時(shí):反應(yīng)原理:Fe+4HNO3==Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,鐵元素的存在形式為Fe3+,鐵元素的價(jià)態(tài)為+3價(jià)。②當(dāng)Fe過(guò)量時(shí):反應(yīng)原理:3Fe+8HNO3==3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,鐵元素的存在形式為Fe2+,鐵元素的價(jià)態(tài)為+2價(jià)。
鐵元素的存在形式為Fe2+和Fe3+,鐵元素的價(jià)態(tài)為+2、+3價(jià)。
對(duì)點(diǎn)演練1(2020山東德州夏津第一中學(xué)月考)鐵和鐵合金是生產(chǎn)、生活中常用的材料,下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是(　　)A.不銹鋼比生鐵抗腐蝕能力強(qiáng)B.以鐵制品為陰極、銅片為陽(yáng)極、硫酸銅為電鍍液可以實(shí)現(xiàn)鐵制品鍍銅C.鐵與稀硫酸反應(yīng),鐵與濃硫酸不能反應(yīng)D.鐵軌焊接時(shí)可以用鋁熱反應(yīng)的方法制取少量的鐵
答案 C　解析 不銹鋼中含有鉻和鎳,增強(qiáng)了抗腐蝕能力,A正確;電鍍時(shí)應(yīng)以鍍層金屬作為陽(yáng)極,鍍件作為陰極,含鍍層金屬陽(yáng)離子的溶液為電鍍液,B正確;鐵在濃硫酸中鈍化,不是不能反應(yīng),C錯(cuò)誤;鋁熱反應(yīng)生成的鐵為液體,可用于焊接鐵軌,D正確。
考向2　鐵的氧化物、氫氧化物的制備和性質(zhì)【典例2】 (2020浙江金華質(zhì)檢)納米級(jí)Fe3O4是一種非常重要的磁性材料,同時(shí)也可用作催化劑載體和微波吸收材料。納米級(jí)Fe3O4有多種不同的制法,請(qǐng)回答下列相關(guān)問(wèn)題。Ⅰ.如圖是用共沉淀法制備納米四氧化三鐵的流程。
(1)除Fe3O4外,鐵的兩種常見(jiàn)氧化物中在空氣中性質(zhì)比較穩(wěn)定的是　　　　　　(填化學(xué)式),該物質(zhì)的用途是　　　　　　　　　　(任寫一種)。?(2)實(shí)驗(yàn)室保存溶液B時(shí)為了防止出現(xiàn)渾濁,通常采取的措施是　 。?(3)證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈的操作是　 。?(4)寫出該方法中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(5)實(shí)際生產(chǎn)中為提高產(chǎn)率,起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物質(zhì)的量之比大于1∶2,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　。?Ⅱ.制備納米四氧化三鐵的另一種流程如圖所示。
(6)寫出上述流程中第2步反應(yīng)的化學(xué)方程式:　　　　　　　　　　　　　,其中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為　　　　　　　　　。?(7)將粒子直徑為幾十納米的Fe3O4投入分散劑中形成的分散系是　　　　　　　　　。?
答案 (1)Fe2O3　制紅色油漆(或制涂料、煉鐵等,合理即可)　(2)加鹽酸　(3)取少量最后一次洗滌液置于試管中,加鹽酸酸化,再滴加氯化鋇溶液,不產(chǎn)生白色沉淀(4)Fe2++2Fe3++8OH- Fe3O4↓+4H2O(5)反應(yīng)過(guò)程中部分亞鐵離子被氧氣氧化為鐵離子(6)6FeOOH+CO 2Fe3O4+CO2+3H2O　1∶2(7)膠體
解析 (1)FeO(氧化亞鐵)是一種黑色粉末,不穩(wěn)定,在空氣里很容易被氧化,在空氣中性質(zhì)比較穩(wěn)定的是Fe2O3,Fe2O3的用途是制紅色油漆、涂料、煉鐵等。(2)實(shí)驗(yàn)室保存溶液B(FeCl3溶液)時(shí)為了防止出現(xiàn)渾濁,通常采取的措施是加鹽酸抑制FeCl3水解生成Fe(OH)3沉淀。(3)要證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈,只要檢驗(yàn)洗滌液中不含硫酸根離子即可,操作是取少量最后一次洗滌液置于試管中,加鹽酸酸化,滴加氯化鋇溶液,不產(chǎn)生白色沉淀。(4)該方法中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4↓+4H2O。
(5)實(shí)際生產(chǎn)中為了提高產(chǎn)率,起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物質(zhì)的量之比應(yīng)大于1∶2,原因是反應(yīng)過(guò)程中部分亞鐵離子被氧氣氧化為鐵離子。(6)所給流程中第2步反應(yīng)是FeOOH吸收CO生成Fe3O4,反應(yīng)的化學(xué)方程式為6FeOOH+CO 2Fe3O4+CO2+3H2O,其中氧化產(chǎn)物CO2和還原產(chǎn)物Fe3O4的物質(zhì)的量之比為1∶2。(7)將粒子直徑為幾十納米的Fe3O4投入分散劑中形成的分散系是膠體。
對(duì)點(diǎn)演練2如圖所示裝置可用來(lái)制取Fe(OH)2和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時(shí)的顏色變化。實(shí)驗(yàn)提供的試劑:鐵屑、6 ml·L-1硫酸溶液、NaOH溶液。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　)
A.B中盛有一定量的NaOH溶液,A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是鐵屑B.實(shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)先將活塞E關(guān)閉C.生成Fe(OH)2的操作為關(guān)閉活塞E,使A中溶液壓入裝置B中D.取下裝置B中的橡皮塞,使空氣進(jìn)入,發(fā)生的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
答案 B　解析 制取硫酸亞鐵需要鐵屑,在燒瓶中應(yīng)該先加入鐵屑,所以A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是鐵屑,故A正確;稀硫酸和鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣,實(shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)打開活塞E,用氫氣排出裝置中的空氣,B錯(cuò)誤;鐵和稀硫酸反應(yīng)有氫氣生成,關(guān)閉活塞E,導(dǎo)致A裝置中壓強(qiáng)逐漸增大,FeSO4溶液被壓入B瓶中進(jìn)行反應(yīng)生成氫氧化亞鐵,C正確;氫氧化亞鐵不穩(wěn)定,容易被溶解在溶液中的氧氣氧化生成紅褐色的氫氧化鐵,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3,故D正確。
深度指津 1.成功制備Fe(OH)2的關(guān)鍵Fe(OH)2具有很強(qiáng)的還原性,易被氧化為Fe(OH)3。在實(shí)驗(yàn)室中制備Fe(OH)2,并使Fe(OH)2長(zhǎng)時(shí)間保持白色沉淀狀態(tài),成功的關(guān)鍵有以下兩點(diǎn):①溶液中不含F(xiàn)e3+和O2等氧化性物質(zhì);②制備過(guò)程中,保證生成的Fe(OH)2在密閉的隔絕空氣的體系中。
2.實(shí)驗(yàn)室中制備Fe(OH)2的常用方法方法一:有機(jī)層覆蓋法將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到亞鐵鹽溶液液面以下,并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4),以防止空氣與Fe(OH)2接觸發(fā)生反應(yīng),如圖1所示。
方法二:還原性氣體保護(hù)法用H2將裝置內(nèi)的空氣排盡后,再將亞鐵鹽溶液與NaOH溶液混合,這樣可長(zhǎng)時(shí)間觀察到白色沉淀,如圖2所示。方法三:電解法用鐵作為陽(yáng)極電解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆蓋苯(或煤油),如圖3所示。
1.亞鐵鹽與鐵鹽(1)亞鐵鹽。①Fe2+的氧化性和還原性。含有Fe2+的溶液呈淺綠色,Fe2+處于鐵的中間價(jià)態(tài),既有　　　　性,又有　　　　性,其中以　　　　性為主,如遇Br2、Cl2、H2O2、N (H+)等均表現(xiàn)為　　　　性。?Fe2+的酸性溶液與H2O2反應(yīng)的離子方程式:　　　　　　　　 　　　　。?FeCl2溶液與HNO3溶液反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O　
3Fe2++N +4H+==3Fe3++NO↑+2H2O
(2)鐵鹽。①氧化性:含有Fe3+的溶液呈　　　　色,Fe3+具有氧化性,Fe3+與Fe、Cu反應(yīng)的離子方程式分別為:　?　　　　　　　　　　　　　,　 ?　。?②特性:含有Fe3+的鹽溶液遇到　　 　　時(shí)變成紅色。?③FeCl3易水解:將其飽和溶液滴入沸水中制備膠體的化學(xué)方程式為FeCl3+3H2O Fe(OH)3(膠體)+3HCl。
2Fe3++Fe==3Fe2+
2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+
2.Fe3+和Fe2+的檢驗(yàn)方法(1)Fe2+的檢驗(yàn):
(2)Fe3+的檢驗(yàn):
(3)含F(xiàn)e2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的檢驗(yàn)。①Fe3+的檢驗(yàn):
微點(diǎn)撥 (1)檢驗(yàn)Fe2+時(shí),不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能將加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水有可能氧化SCN-)。(2)Fe3+、Fe2+、Cl-同時(shí)存在時(shí)不能用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)Fe2+(Cl-能還原KMnO4,會(huì)造成干擾)。
3.含F(xiàn)e2+、Fe3+的除雜問(wèn)題
4.鐵及其化合物的相互轉(zhuǎn)化
寫出下列變化的離子方程式,體會(huì)Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化條件。(1)將H2S氣體通入FeCl3溶液中產(chǎn)生淡黃色沉淀:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)將FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液,溶液變藍(lán):　　　　　　　　　　　。?(3)用FeCl3溶液腐蝕廢舊線路板上的銅箔:　　　　　　　　　　　。?(4)將H2O2溶液滴入到酸性FeCl2溶液中:　　　 　　。?(5)將FeCl2溶液滴入到稀的HNO3溶液中,有無(wú)色氣體放出:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O
微點(diǎn)撥 FeCl3溶液發(fā)生反應(yīng)時(shí)的顏色變化(1)向FeCl3溶液中加幾滴KSCN溶液后,溶液呈紅色。(2)FeCl3與NaOH溶液反應(yīng)生成紅褐色沉淀。(3)向FeCl3溶液中通入H2S氣體,生成淡黃色沉淀。(4)向FeCl3溶液中加入幾滴Na2S溶液,生成淡黃色沉淀,當(dāng)加入的Na2S溶液過(guò)量時(shí),又生成黑色沉淀。(5)向FeCl3溶液中加入過(guò)量Fe粉,溶液變成淺綠色。
(6)向FeCl3溶液中滴入淀粉碘化鉀溶液,溶液變成藍(lán)色。(7)向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液,溶液變成紫色。(8)將飽和FeCl3溶液滴入沸水中,繼續(xù)加熱至液體呈紅褐色,生成紅褐色Fe(OH)3膠體。
自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)FeCl3溶液與KSCN溶液反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3↓。(　　)(2)可用鐵粉除去FeCl2溶液中的FeCl3。(　　)(3)將Fe(NO3)2樣品溶于稀硫酸后,滴加KSCN溶液,觀察溶液是否變紅,檢驗(yàn)Fe(NO3)2晶體是否已氧化變質(zhì)。(　　)(4)室溫下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加幾滴淀粉溶液,溶液變藍(lán)色,說(shuō)明Fe3+的氧化性比I2的強(qiáng)。(　　)
(5)用NaOH溶液和鹽酸能除去FeCl2溶液中混有的CuCl2。(　　)(6)(NH4)2Fe(SO4)2溶液與過(guò)量NaOH溶液反應(yīng)制備Fe(OH)2的離子方程式:Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓。(　　)
答案 (1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×　(6)×
2.電子工業(yè)常用30%的FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅箔,制造印刷電路板。(1)檢驗(yàn)溶液中存在Fe3+的常用試劑是　　　　　　　　　　,證明Fe3+存在的現(xiàn)象是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)寫出FeCl3溶液與金屬銅發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)某工程師為了從使用過(guò)的腐蝕廢液中回收銅,并重新獲得純凈的FeCl3溶液,準(zhǔn)備采用下列步驟:
請(qǐng)寫出上述實(shí)驗(yàn)中加入的有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式。①　　　　　　,④　　　　　　。?
(4)要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+而可能含有Fe2+,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的最佳順序?yàn)椤　　　　　　　　?①加入足量氯水?、诩尤胱懔縆MnO4溶液?、奂尤肷倭縆SCN溶液A.①③B.③②C.③①D.①②③(5)寫出向②⑤的混合液中通入⑥的離子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
答案 (1)KSCN溶液　溶液變成紅色(2)2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+(3)Fe　HCl　(4)C　(5)2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-
考向1　Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化與檢驗(yàn)【典例1】 (2020吉林長(zhǎng)春東北師大附中摸底)某同學(xué)設(shè)計(jì)下列方案對(duì)A(鹽的水溶液)進(jìn)行鑒定:
由此得出的結(jié)論中一定不正確的是(　　)A.D溶液中存在Fe(SCN)3B.A一定為無(wú)氧酸鹽FeBr2C.B可為AgBrD.濾液中有Fe3+
答案 B　解析 由圖中轉(zhuǎn)化可知,B為A與硝酸銀反應(yīng)生成的淺黃色沉淀,根據(jù)元素守恒知淺黃色沉淀為AgBr,所以A中含有Br-,C中加KSCN溶液變?yōu)榧t色溶液,則C中含有Fe3+,A中含有鐵元素,酸性條件下的N 具有強(qiáng)氧化性,能氧化亞鐵離子生成鐵離子,所以A中可能含有Fe3+或Fe2+或二者都有。D溶液中含有Fe(SCN)3,A項(xiàng)正確;酸性條件下的N 具有強(qiáng)氧化性,能將亞鐵離子氧化為鐵離子,所以A中可能是FeBr2,也可能是FeBr3,也可能是二者的混合物,B項(xiàng)錯(cuò)誤;能和銀離子反應(yīng)生成淡黃色沉淀的離子是溴離子,所以B是AgBr,C項(xiàng)正確;C能和硫氰化鉀溶液反應(yīng)生成紅色溶液,說(shuō)明濾液中含有Fe3+,D項(xiàng)正確。
對(duì)點(diǎn)演練1(雙選)(2020全國(guó)聯(lián)考改編)黃鐵礦(主要成分FeS2)是工業(yè)制硫酸的主要原料,暴露在空氣中會(huì)被緩慢氧化,其氧化過(guò)程如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是(　　)
A.發(fā)生反應(yīng)a時(shí),0.1 ml FeS2被氧化時(shí)消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下空氣的體積大約為39.2 LB.為了驗(yàn)證b溶液中含F(xiàn)e2+,可選用KSCN溶液和氯水C.取10 mL b溶液測(cè)定其成分,通入標(biāo)準(zhǔn)狀況下Cl2 22.4 mL恰好完全反應(yīng)。然后調(diào)節(jié)pH,使溶液中的鐵元素全部轉(zhuǎn)化為沉淀,經(jīng)過(guò)濾、洗滌、灼燒,冷卻后稱重,得固體質(zhì)量為0.32 g,則b溶液中c(Fe3+)=0.2 ml·L-1D.現(xiàn)有一含有FeCl2和FeCl3的混合樣品,采用一定方法測(cè)得n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.1,則該樣品中FeCl3的物質(zhì)的量分?jǐn)?shù)為90%
考向2　“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用【典例2】 (2020吉林油田第十一中學(xué)階段考試)利用廢鐵屑(主要成分為Fe,還含有C、S、P等)制取高效凈水劑K2FeO4流程如圖:
下列說(shuō)法不正確的是(　　)A.廢鐵屑在酸溶前可用熱的純堿溶液去油污B.步驟②的目的是將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3C.步驟③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe(OH)3+3ClO-==2Fe +3Cl-+4H++H2OD.步驟④中反應(yīng)能發(fā)生的原因是在相同條件下,K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4
答案 C　解析 純堿是強(qiáng)堿弱酸鹽,C 水解導(dǎo)致純堿溶液呈堿性,堿性條件下油污水解生成高級(jí)脂肪酸鹽和甘油,所以廢鐵屑在酸溶前可用熱的純堿溶液去油污,故A正確;NaOH中和過(guò)量的酸,Fe2+被H2O2氧化為Fe3+,在堿性溶液中將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,步驟②的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,故B正確;步驟③中發(fā)生的反應(yīng)是堿性條件下發(fā)生的反應(yīng),反應(yīng)的離子方程式為2Fe(OH)3+4OH-+3ClO-==2Fe +3Cl-+5H2O,故C錯(cuò)誤;步驟④中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KOH+Na2FeO4==K2FeO4↓+2NaOH,溶解度大的物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為溶解度小的物質(zhì),反應(yīng)能發(fā)生的原因K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小,故D正確。
方法技巧 混合溶液中Fe3+、Fe2+的除去方法(1)除去含Mg2+的溶液中混有的Fe3+。向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中的任意一種,與Fe3+水解產(chǎn)生的H+反應(yīng),促進(jìn)Fe3+的水解,將Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀而除去,過(guò)濾后向溶液中再加入適量相應(yīng)的酸。(2)除去含Cu2+的溶液中混有的Fe3+。向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中的任意一種,與Fe3+水解產(chǎn)生的H+反應(yīng),促進(jìn)Fe3+的水解,將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去,過(guò)濾后向溶液中再加入適量相應(yīng)的酸。
(3)除去含Mg2+的溶液中混有的Fe2+。先加入氧化劑(如H2O2)將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按(1)中的方法除去溶液中的Fe3+。(4)除去含Cu2+的溶液中混有的Fe2+。先加入氧化劑(如H2O2)將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按(2)中的方法除去溶液中的Fe3+。
對(duì)點(diǎn)演練2(2020甘肅師范大學(xué)附屬中學(xué)月考)下列說(shuō)法正確的是(　　)A.向某溶液中加KSCN溶液,溶液顯紅色,證明原溶液中有Fe3+,無(wú)Fe2+B.鐵粉作為食品袋內(nèi)的脫氧劑,鐵粉起還原作用C.FeCl3溶液可用于銅質(zhì)印刷線路板的制作,原因是FeCl3能從含有Cu2+的溶液中置換出銅
答案 B　解析 Fe3+遇KSCN會(huì)使溶液呈現(xiàn)紅色,Fe2+遇KSCN無(wú)明顯現(xiàn)象,如果溶液中滴加KSCN溶液呈紅色,則證明存在Fe3+,并不能證明無(wú)Fe2+,故A錯(cuò)誤;鐵粉可作為食品袋內(nèi)的脫氧劑,Fe與氧氣反應(yīng),鐵的化合價(jià)升高,鐵是還原劑,則鐵粉起還原作用,故B正確;Cu與氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅,沒(méi)有單質(zhì)生成,則不屬于置換反應(yīng),故C錯(cuò)誤;c(Fe2+)=1 ml·L-1的溶液呈酸性,酸性溶液中Fe2+與Mn 之間發(fā)生氧化還原反應(yīng),在溶液中不能大量共存,故D錯(cuò)誤。
深度指津 “鐵三角”的重要應(yīng)用(1)判斷離子能否大量共存。
(2)鹽溶液的配制與保存。
知識(shí)梳理1.【必做實(shí)驗(yàn)】鐵及其化合物的性質(zhì)2.【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1)認(rèn)識(shí)鐵及其化合物的重要化學(xué)性質(zhì)。(2)學(xué)會(huì)鐵離子的檢驗(yàn)方法。(3)認(rèn)識(shí)可通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)含有不同價(jià)態(tài)同種元素的物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化。
3.【實(shí)驗(yàn)用品】試管、膠頭滴管。CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2溶液、FeSO4溶液、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸餾水、鋅片、銅片、鐵粉、鐵絲。
4.【實(shí)驗(yàn)步驟】(1)鐵及其化合物的性質(zhì)。①鐵單質(zhì)的還原性。在一支試管中加入2 mL CuSO4溶液,再將一段鐵絲放入CuSO4溶液中。過(guò)一會(huì)兒,取出鐵絲,觀察現(xiàn)象并加以解釋。現(xiàn)象與解釋:鐵絲上附有一層　　　色的金屬銅,鐵與硫酸銅發(fā)生了　　　　反應(yīng)。?
②鐵鹽的氧化性。a.取3 mL FeCl3稀溶液加入試管中,加入幾小塊銅片,振蕩,過(guò)一會(huì)兒,觀察現(xiàn)象。b.在一支盛有3 mL水的試管中滴加幾滴FeCl3稀溶液,再滴加3滴KI溶液,觀察現(xiàn)象。然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液,觀察現(xiàn)象。c.現(xiàn)象與解釋:銅片溶解,溶液由棕黃色變?yōu)樗{(lán)色:　　 　　　　　　　。?向FeCl3溶液中滴入KI,溶液變?yōu)辄S褐色:　　　 　　　　　。再加入淀粉溶液,溶液變藍(lán)。?
2FeCl3+Cu==CuCl2+2FeCl2
2I-+2Fe3+==I2+2Fe2+
③亞鐵鹽的氧化性和還原性。a.取3 mL FeCl2溶液加入試管中,加入幾小塊鋅片,振蕩,過(guò)一會(huì)兒,觀察現(xiàn)象。b.在一支試管中加入少量酸性KMnO4溶液,然后向試管中加入少量FeSO4溶液,觀察溶液的顏色變化。當(dāng)溶液紫色褪去時(shí),再滴加2滴KSCN溶液,觀察現(xiàn)象。c.現(xiàn)象與解釋:a中溶液由淺綠色變?yōu)闊o(wú)色:　　　　　　　　　。b中溶液由紫色變?yōu)樽攸S色:　　　　　　　　 　　　。再加入KSCN溶液,溶液變?yōu)椤　　　　?
Fe2++Zn==Fe+Zn2+
(2)鐵離子的檢驗(yàn)。①在一支試管中加入2 mL蒸餾水,再滴加幾滴FeCl3稀溶液,然后滴加幾滴KSCN溶液,觀察現(xiàn)象。②在一支試管中加入少量FeCl3稀溶液,然后加入適量鐵粉,輕輕振蕩片刻,再滴加幾滴KSCN溶液,觀察現(xiàn)象。③現(xiàn)象與解釋:①中溶液變?yōu)椤　　　?　　 　　　　　　　。②中鐵粉溶解,溶液由黃色變?yōu)闇\綠色,加入KSCN溶液,溶液不變紅色。?
Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3
自我診斷1.(2020甘肅會(huì)寧第四中學(xué)月考)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種環(huán)保、高效、多功能飲用水處理劑,制備流程如圖所示:
下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)A.用K2FeO4作水處理劑時(shí),既能殺菌消毒又能凈化水B.反應(yīng)Ⅰ中尾氣可用FeCl2溶液吸收再利用C.反應(yīng)Ⅱ中氧化劑與還原劑的物質(zhì)的量之比為3∶2D.該條件下,物質(zhì)的溶解性:Na2FeO4

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