知識梳理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,有較強的還原性,主要化合價為+2價和+3價。
微點撥 (1)鐵分別與氯氣和鹽酸反應(yīng)所得的產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài)不同,Fe與Cl2反應(yīng)無論用量多少都生成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
微點撥 ①FeO、Fe3O4、Fe(OH)2與足量HNO3反應(yīng)時,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,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.下列各圖中能較長時間看到Fe(OH)2白色沉淀的是　　　　　(填序號)。?
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。下列說法錯誤的是(　　)
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到弱的順序為HNO3>Fe3+>Cu2+,金屬鐵先和氧化性強的離子反應(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,生成三價鐵離子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,整個過程的反應(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錯誤。
易錯警示 反應(yīng)產(chǎn)物中鐵元素價態(tài)的判斷(1)鐵與弱氧化劑(如S、I2、H+、Cu2+)等反應(yīng)所得產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài)為+2價,如Fe+I2 FeI2。(2)鐵與強氧化劑(如Cl2、Br2、濃硫酸、過量硝酸等)反應(yīng)所得產(chǎn)物中鐵元素的價態(tài)為+3價,如2Fe+3Br2==2FeBr3。(3)鐵在純氧中燃燒得到的產(chǎn)物為Fe3O4,鐵元素的價態(tài)為+2、+3價。
(4)鐵與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)物的判斷。①當(dāng)HNO3過量時:反應(yīng)原理:Fe+4HNO3==Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,鐵元素的存在形式為Fe3+,鐵元素的價態(tài)為+3價。②當(dāng)Fe過量時:反應(yīng)原理:3Fe+8HNO3==3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,鐵元素的存在形式為Fe2+,鐵元素的價態(tài)為+2價。
鐵元素的存在形式為Fe2+和Fe3+,鐵元素的價態(tài)為+2、+3價。
對點演練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,下列說法中錯誤的是(　　)A.不銹鋼比生鐵抗腐蝕能力強B.以鐵制品為陰極、銅片為陽極、硫酸銅為電鍍液可以實現(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,增強了抗腐蝕能力,A正確;電鍍時應(yīng)以鍍層金屬作為陽極,鍍件作為陰極,含鍍層金屬陽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Fe3O4是一種非常重要的磁性材料,同時也可用作催化劑載體和微波吸收材料。納米級Fe3O4有多種不同的制法,請回答下列相關(guān)問題。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)實驗室保存溶液B時為了防止出現(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)實驗室保存溶液B(FeCl3溶液)時為了防止出現(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。
對點演練2如圖所示裝置可用來制取Fe(OH)2和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時的顏色變化。實驗提供的試劑:鐵屑、6 ml·L-1硫酸溶液、NaOH溶液。下列說法錯誤的是(　　)
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.實驗開始時應(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,實驗開始時應(yīng)打開活塞E,用氫氣排出裝置中的空氣,B錯誤;鐵和稀硫酸反應(yīng)有氫氣生成,關(guān)閉活塞E,導(dǎo)致A裝置中壓強逐漸增大,FeSO4溶液被壓入B瓶中進行反應(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具有很強的還原性,易被氧化為Fe(OH)3。在實驗室中制備Fe(OH)2,并使Fe(OH)2長時間保持白色沉淀狀態(tài),成功的關(guān)鍵有以下兩點:①溶液中不含F(xiàn)e3+和O2等氧化性物質(zhì);②制備過程中,保證生成的Fe(OH)2在密閉的隔絕空氣的體系中。
2.實驗室中制備Fe(OH)2的常用方法方法一:有機層覆蓋法將吸有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,這樣可長時間觀察到白色沉淀,如圖2所示。方法三:電解法用鐵作為陽極電解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+的檢驗方法(1)Fe2+的檢驗:
(2)Fe3+的檢驗:
(3)含F(xiàn)e2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的檢驗。①Fe3+的檢驗:
微點撥 (1)檢驗Fe2+時,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-同時存在時不能用酸性KMnO4溶液檢驗Fe2+(Cl-能還原KMnO4,會造成干擾)。
3.含F(xiàn)e2+、Fe3+的除雜問題
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:　　　　　　　　　　　。?(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,有無色氣體放出:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O
微點撥 FeCl3溶液發(fā)生反應(yīng)時的顏色變化(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溶液過量時,又生成黑色沉淀。(5)向FeCl3溶液中加入過量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,溶液變藍色,說明Fe3+的氧化性比I2的強。(　　)
(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:
請寫出上述實驗中加入的有關(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+,進行如下實驗操作時的最佳順序為　　　　　　　　。?①加入足量氯水?、诩尤胱懔縆MnO4溶液　③加入少量KSCN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【典例1】 (2020吉林長春東北師大附中摸底)某同學(xué)設(shè)計下列方案對A(鹽的水溶液)進行鑒定:
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項正確;酸性條件下的N 具有強氧化性,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項錯誤;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項正確;C能和硫氰化鉀溶液反應(yīng)生成紅色溶液,說明濾液中含有Fe3+,D項正確。
對點演練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,得紅褐色沉淀,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+
答案 C　解析 A項中只能說明原溶液中含有Fe3+;B項原溶液中可能只有Fe3+而沒有Fe2+;D項中Fe(OH)2被氧化后生成的紅褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩蓋了白色沉淀Mg(OH)2。
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)高三階段考試)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Fe3+的水解,將Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀而除去,過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Fe3+的水解,將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去,過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+。
對點演練2(2020甘肅師范大學(xué)附屬中學(xué)月考)下列說法正確的是(　　)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會使溶液呈現(xiàn)紅色,Fe2+遇KSCN無明顯現(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Fe2+,故A錯誤;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,沒有單質(zhì)生成,則不屬于置換反應(yīng),故C錯誤;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。
知識梳理1.【必做實驗】鐵及其化合物的性質(zhì)2.【實驗?zāi)康摹?1)認(rèn)識鐵及其化合物的重要化學(xué)性質(zhì)。(2)學(xué)會鐵離子的檢驗方法。(3)認(rèn)識可通過氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)含有不同價態(tài)同種元素的物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化。
3.【實驗用品】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.【實驗步驟】(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。過一會兒,取出鐵絲,觀察現(xiàn)象并加以解釋?，F(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,過一會兒,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{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。?
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,過一會兒,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,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。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.為了探究鐵及其化合物的氧化性和還原性,某同學(xué)設(shè)計了如下實驗方案,其中符合實驗要求且完全正確的是(　　)
答案 A　解析 氯氣能夠?qū)e2+(淺綠色)氧化為Fe3+(黃色),A項正確;B項得到的結(jié)論應(yīng)該是Fe2+具有氧化性;C項的離子方程式電荷不守恒;D項的實驗現(xiàn)象應(yīng)該是銅粉逐漸溶解,溶液由黃色變?yōu)樗{色。
2.(2020海南嘉積中學(xué)月考)某班同學(xué)用如下實驗探究Fe2+、Fe3+的性質(zhì)。回答下列問題:(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體,均配制成0.1 ml·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑,其目的是　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(2)甲組同學(xué)取2 mL FeCl2溶液,加入幾滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液變紅,說明Cl2可將Fe2+氧化。FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
(3)乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實驗不夠嚴(yán)謹(jǐn),該組同學(xué)在2 mL FeCl2溶液液面上先加入0.5 mL煤油,再向FeCl2溶液中依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液變紅,煤油的作用是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?(4)丙組同學(xué)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液,溶液變成棕黃色,一段時間后,溶液中有氣泡出現(xiàn)且溶液溫度升高,隨后有紅褐色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。?
答案 (1)防止氯化亞鐵被氧化　(2)2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-(3)隔絕空氣(排除氧氣對實驗的影響)　(4)反應(yīng)生成的Fe3+催化了H2O2的分解
考向　實驗探究鐵及其化合物的性質(zhì)【典例】 (2020安徽淮北模擬)某小組同學(xué)探究鐵離子與硫離子的反應(yīng),實驗操作及現(xiàn)象如下表所示。下列有關(guān)說法錯誤的是(　　)
A.兩次實驗中,開始產(chǎn)生的黑色沉淀都為Fe2S3B.兩次實驗中,產(chǎn)生黃色沉淀是因為發(fā)生了反應(yīng):Fe2S3+4FeCl3==6FeCl2+3SC.向稀FeCl3溶液中逐滴加入稀Na2S溶液至過量,最后生成的黑色沉淀為FeSD.在Na2S溶液過量的情況下,黑色沉淀中存在較多的Fe(OH)3
答案 D　解析 開始實驗時生成的沉淀均為黑色沉淀,則應(yīng)為Fe2S3,故A正確;硫化鈉具有還原性,可與鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成S,則產(chǎn)生黃色沉淀的反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2S3+4FeCl3==6FeCl2+3S,故B正確;Na2S與FeCl3發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化亞鐵,當(dāng)硫化鈉過量時又生成FeS,FeS為黑色沉淀,故C正確;在Na2S溶液過量的情況下,黑色沉淀應(yīng)為FeS,而Fe(OH)3為紅褐色沉淀,故D錯誤。
對點演練1下列實驗操作和現(xiàn)象、結(jié)論或目的均正確的是(　　)
答案 A　解析 B項中CO還原Fe2O3得到單質(zhì)鐵,即使黑色固體中有Fe3O4,其溶于鹽酸后產(chǎn)生的Fe3+可能與Fe發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+==3Fe2+,加入KSCN溶液也不顯紅色,錯誤;C項中酸性條件下N 具有強氧化性,而Fe2+具有還原性,發(fā)生氧化還原反應(yīng)有Fe3+生成,Fe3+遇KSCN溶液呈紅色,無法證明樣品是否變質(zhì),錯誤;D項中若原溶液中無Fe2+而存在Fe3+,也有此現(xiàn)象,錯誤。
對點演練2(2020陜西渭南富平摸底考試)下列關(guān)于Fe3+、Fe2+性質(zhì)實驗的說法錯誤的是(　　)A.用如圖裝置可以制備Fe(OH)2沉淀
B.配制FeCl3溶液時,先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中,再加水稀釋到所需要的濃度C.向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氧化D.向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液會生成紅色沉淀
答案 D　解析 反應(yīng)開始時生成的氫氣進入B中,可排出空氣,防止生成的氫氧化亞鐵被空氣中的氧氣氧化,一段時間后關(guān)閉止水夾C,A中硫酸亞鐵進入B中可生成Fe(OH)2 白色沉淀,故A正確;FeCl3易水解,配制FeCl3溶液時應(yīng)防止溶液因水解而生成氫氧化鐵沉淀,可先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中,再加水稀釋到所需要的濃度,故B正確;Fe3+與鐵反應(yīng)可生成Fe2+,則向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氧化,故C正確;向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,溶液變紅色,不會生成沉淀,故D錯誤。
1.特殊顏色(1)固體:Fe3O4、FeO——黑色,Fe2O3——紅棕色,Fe(OH)3——紅褐色(2)溶液:Fe2+——淺綠色,Fe3+——黃色
2.特殊現(xiàn)象(1)Fe(OH)2 Fe(OH)3,白色沉淀迅速變成灰綠色,最后變成紅褐色。(2)Fe3+遇KSCN溶液變紅色。(3)Fe2+與[Fe(CN)6]3-反應(yīng)生成鐵氰化亞鐵{Fe3[Fe(CN6)]2}藍色沉淀。
3.必記五反應(yīng)(1)Fe+2FeCl3==3FeCl2(2)Cu+2FeCl3==CuCl2+2FeCl2(3)2FeCl2+Cl2==2FeCl3(4)2Fe3++2I-==I2+2Fe2+(5)4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3

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