
自然界蘊藏著大量的金屬化合物,為了更好地開發(fā)和利用這些自然資源,探索金屬及其化合物的轉(zhuǎn)化規(guī)律至關(guān)重要。在人類的生產(chǎn)、生活實踐中,為了合理利用已經(jīng)獲得的金屬及其化合物,必須深入了解它們的性質(zhì)和反應(yīng)。金屬種類多,性質(zhì)也有差異,必須結(jié)合具體的金屬進行分析。 鐵是應(yīng)用最廣泛的金屬,那么鐵及其化合物是怎樣轉(zhuǎn)化,遵循什么樣的思路,反應(yīng)的途徑有哪些? 本單元側(cè)重探究鐵及其化合物轉(zhuǎn)化的思路。
首先必須明確目標產(chǎn)物,然后依據(jù)目標產(chǎn)物特性選擇反應(yīng)原料和可能的反應(yīng)路徑,確定反應(yīng)類型和反應(yīng)條件,依據(jù)所發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)和產(chǎn)物分離的要求合理選擇反應(yīng)裝置等。
(一)請以鐵為原料,設(shè)計制備氯化鐵的實驗方案,寫出可能的反應(yīng)路徑和有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式。
路徑1:在點燃條件下氯氣將鐵氧化為+3價的鐵化合物,并從反應(yīng)爐中排出,經(jīng)冷凝后得到固體三氯化鐵。
Fe + 2HCl == FeCl2 + H2↑
2FeCl2 + Cl2 == 2FeCl3
Fe2O3 + 6HCl == 2FeCl3 + 3H2O
思考:以上三條路徑都可以制得氯化鐵,那么哪條路徑更好,你選擇的原則是什么?
實際制備物質(zhì)時,必須根據(jù)反應(yīng)原料、反應(yīng)條件、反應(yīng)步驟、產(chǎn)物要求、反應(yīng)裝置、環(huán)境保護、生產(chǎn)成本等因素進行綜合判斷,選擇合適、可控的反應(yīng)路徑。
(二)Fe3+離子的檢驗
3、KSCN溶液檢驗法
評價:1、加堿法:需要加入的堿量較多,現(xiàn)象也容易受到干擾,反應(yīng)的靈敏度和精確性都不高。2、含有Fe3+的溶液中滴加KSCN溶液,反應(yīng)混合液立刻變成了血紅色,而Fe2+遇KSCN溶液不顯色。這種方法靈敏度高,
【實驗1】取兩支試管分別編為A、B,向A試管中加入3mL0.1ml·L-1FeCl3溶液,向B試管中加3mL0.1ml·L-1FeCl2溶液。然后向兩支試管中各滴加2滴硫氰化鉀溶液,觀察實驗現(xiàn)象?!緦嶒?】向?qū)嶒?的A試管中加入過量鐵粉,觀察實驗現(xiàn)象?!緦嶒?】向?qū)嶒?的B試管中加入少量新制氯水,觀察實驗現(xiàn)象。
2Fe2++H2O2 + 2H+ == 2Fe3++2H2O
為實現(xiàn)+2價的亞鐵鹽、+3價的鐵鹽之間的相互轉(zhuǎn)化,可以選擇適當?shù)难趸瘎┗蜻€原劑。Fe2+和Fe3+之間的轉(zhuǎn)化常發(fā)生在溶液中。
1、在配制含F(xiàn)e2+的溶液時,為防止溶液中的Fe2+被氧化,可以采取什么措施?為什么?2、若要除去廢水中的Fe2+?3、用毛筆蘸取少量30%的FeC13溶液,在銅片上畫一個“+”,放置片刻后,用少量水將銅片上的溶液沖洗掉,觀察到什么現(xiàn)象?原理是什么?
銅片上留下一個光亮的“+”號,2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+
取A、B兩支試管,分別加入6mL0.1ml·L-1的新制FeSO4溶液。(1)向A試管中滴加0.1ml·L-1NaOH溶液,邊滴加邊振蕩試管,觀察實驗現(xiàn)象。(2)用長膠頭滴管吸取幾滴經(jīng)過煮沸并冷卻的0.1ml·L-1NaOH溶液,將膠頭滴管末端伸入B試管中FeSO4溶液的液面之下,慢慢擠出NaOH溶液,觀察實驗現(xiàn)象。
FeCl3溶液中產(chǎn)生了紅褐色沉淀;FeSO4溶液生成的白色絮狀沉淀迅速變成灰綠色,過一段時間后還會有紅褐色物質(zhì)生成。
FeSO4+2NaOH=Fe(OH)2↓+Na2S044Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
亞鐵鹽與氫氧化鈉溶液反應(yīng)能生成白色氫氧化亞鐵沉淀。亞鐵鹽非常容易被氧氣或其他氧化劑氧化,生成的氫氧化亞鐵也很不穩(wěn)定,容易被空氣中的氧氣氧化。在實驗室中,希望利用亞鐵鹽與氫氧化鈉溶液反應(yīng)制得氫氧化亞鐵,反應(yīng)的原料必須使用新制的、不含三價鐵鹽的亞鐵鹽溶液與不含溶解氧的氫氧化鈉溶液;在反應(yīng)過程中還要采取措施,防止反應(yīng)混合物與氧氣或其他氧化劑接觸,才能得到白色氫氧化亞鐵沉淀。
化學(xué)反應(yīng)都是在一定條件下發(fā)生的。反應(yīng)條件對化學(xué)反應(yīng)的方向、速率和限度都會有不同程度的影響。在研究物質(zhì)的性質(zhì)和制備時,應(yīng)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律和反應(yīng)物、生成物的特點,合理選擇并控制好反應(yīng)條件,才能達到預(yù)期的結(jié)果。
1.下列離子的檢驗方法合理的是( )A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色,說明不含F(xiàn)e2+B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液變紅色,說明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,得紅棕色沉淀,說明溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色,說明該溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+
2. 下列說法中正確的是( )A.鐵在干燥的空氣中劇烈燃燒,火星四射,生成黑色的Fe3O4B.鐵跟鹽酸反應(yīng)生成氯化鐵和氫氣C.鐵絲浸入硫酸銅溶液中片刻,取出,表面出現(xiàn)紅色的鐵銹D.烤藍是在鐵制品表面通過化學(xué)反應(yīng)生成致密的氧化膜以防止鐵生銹
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