1.結(jié)合真實(shí)情境中的應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究,了解鐵及其重要化合物的主要性質(zhì),了解它們在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2.能列舉、描述、辨識鐵及其重要化合物的主要物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。能用化學(xué)方程式、離子方程式正確表示這些典型物質(zhì)的主要化學(xué)性質(zhì)。3.能利用鐵、鐵的氧化物、鐵的氫氧化物、鐵鹽和亞鐵鹽等物質(zhì)的性質(zhì)和反應(yīng),設(shè)計(jì)氫氧化亞鐵、氫氧化鐵的制備,鐵鹽、亞鐵鹽的檢驗(yàn)等簡單任務(wù)的方案。能從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)變化的視角說明鐵及其化合物間的轉(zhuǎn)化路徑。
1.本節(jié)內(nèi)容重點(diǎn)考查:鐵及其化合物的主要性質(zhì);Fe、Fe2+、Fe3+間的轉(zhuǎn)化;Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)。通常以選擇題和流程圖題、實(shí)驗(yàn)題的形式呈現(xiàn),選擇題難度中等,流程圖題、實(shí)驗(yàn)題難度較大。2.高考的備考中,要重點(diǎn)掌握以鐵及鐵的化合物為載體,對基本概念、基本理論進(jìn)行考查的題目。以Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化為例,理解變價(jià)金屬元素的氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)。同時(shí)鐵的腐蝕、飲用水的凈化等與生產(chǎn)、生活聯(lián)系密切的內(nèi)容,也是復(fù)習(xí)備考的重點(diǎn)。
第一環(huán)節(jié)　必備知識落實(shí)
第二環(huán)節(jié)　關(guān)鍵能力形成
第三環(huán)節(jié)　核心素養(yǎng)提升
2.鐵的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)。
(2)化學(xué)性質(zhì)。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)。
知識鞏固1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)鐵位于元素周期表中第四周期第ⅧB族。(　　)(2)鐵的化學(xué)性質(zhì)比較活潑,所以鐵在自然界中全部以化合態(tài)存在。(　　)(3)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3,在少量Cl2中燃燒生成FeCl2。(　　)(4)Fe分別與氯氣、鹽酸反應(yīng)得到相同的氯化物。(　　)(5)Fe3O4中鐵元素的化合價(jià)有+2價(jià)和+3價(jià),因而Fe3O4是FeO與Fe2O3的混合物。(　　)(6)因?yàn)榧冭F塊是黑色的,故金屬鐵稱為黑色金屬。(　　)
2.(2020福建師大附中期末)下列各物質(zhì),能由單質(zhì)間發(fā)生化合反應(yīng)得到,但不能由單質(zhì)與酸發(fā)生置換反應(yīng)得到的是(　　)。A.MgCl2D.CuCl2
解析:MgCl2、AlCl3既能由單質(zhì)間發(fā)生化合反應(yīng)制得,又能由金屬單質(zhì)與鹽酸發(fā)生置換反應(yīng)得到。單質(zhì)鐵與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2,單質(zhì)鐵在Cl2中燃燒則生成FeCl3,銅在Cl2中燃燒生成CuCl2,銅與鹽酸不反應(yīng)。
知識篩查1.亞鐵鹽和鐵鹽溶液(1)亞鐵鹽溶液。含有Fe2+的溶液,呈淺綠色,既有氧化性,又有還原性。①氧化性:Fe2+與Zn反應(yīng)的離子方程式 Zn+Fe2+══Fe+Zn2+ 。②還原性:Fe2+與Cl2反應(yīng)的離子方程式 2Fe2++Cl2══2Fe3++2Cl- 。
(2)鐵鹽溶液。①氧化性:含F(xiàn)e3+的溶液,呈棕黃色,Fe3+具有較強(qiáng)的氧化性,Fe3+與Cu、I-反應(yīng)的離子方程式為2Fe3++Cu══Cu2++2Fe2+,2Fe3++2I-══2Fe2++I2。②特性:含有Fe3+的鹽溶液遇到KSCN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。
知識鞏固1.判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)金屬陽離子只有氧化性,不可能有還原性。(　　)(2)氫氧化鐵與HI溶液反應(yīng)時(shí)僅發(fā)生中和反應(yīng)。(　　)(3)中性溶液中可能大量存在Fe3+、Cl-、K+、 。(　　)(4)FeCl3溶液與KSCN溶液反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3SCN-══Fe(SCN)3↓。(　　)(5)用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)FeCl3溶液中是否含有FeCl2。(　　)
2.在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入一定量的鐵屑,反應(yīng)完全后將固體濾出,下列說法中正確的是(　　)。A.若濾出的固體中只有銅,則溶液中一定含有的陽離子是Fe2+,一定不含Cu2+B.若濾出的固體中只有銅,則溶液中一定含有的陽離子是Fe2+,可能含Cu2+和Fe3+C.若濾出的固體中只有銅,則溶液中一定含有的陽離子是Fe3+和Fe2+,一定不含Cu2+D.若濾出的固體中含有鐵和銅,則溶液中一定含有的陽離子是Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+
解析:氧化性Fe3+>Cu2+>Fe2+,加入鐵粉后有固體剩余,Fe3+一定不存在;若剩余固體全部都是Cu,溶液中還可能有Cu2+,也可能恰好被完全置換;若剩余固體是Cu和Fe,則溶液中不可能有Cu2+和Fe3+。
整合建構(gòu)1.從物質(zhì)類別和元素價(jià)態(tài)的視角認(rèn)識物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)橫向變化體現(xiàn)了同價(jià)態(tài)不同類別(氧化物、堿、鹽)之間的轉(zhuǎn)化;①堿性氧化物(Fe2O3、FeO)都能溶于酸(H+)轉(zhuǎn)化為鹽;②Fe2+、Fe3+與堿(OH-)反應(yīng)生成對應(yīng)的堿;③難溶性的堿易分解生成對應(yīng)的氧化物,但難溶性的堿性氧化物一般不與水反應(yīng)生成對應(yīng)的堿。(2)縱向變化體現(xiàn)不同價(jià)態(tài)同類別物質(zhì)之間的轉(zhuǎn)化,主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性或還原性。(3)斜向變化體現(xiàn)不同價(jià)態(tài)、不同類別之間物質(zhì)的轉(zhuǎn)化,主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性或還原性。
2.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+、Fe3+、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)鐵在純氧中燃燒以及在高溫下與H2O(g)反應(yīng)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)。
3.氫氧化亞鐵的制備(1)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長時(shí)間保持白色沉淀狀態(tài),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常用的三種方法。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,這樣可長時(shí)間觀察到白色沉淀,如圖2所示。
方法三:電解法用鐵作陽極,電解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆蓋苯(或煤油),如圖3所示。
問題引領(lǐng)(1)檢驗(yàn)Fe2+和Fe3+時(shí)應(yīng)注意哪些問題?(2)如何確定鐵的氧化物的組成?(3)防止Fe(OH)2氧化的方法有哪些?點(diǎn)撥(1)檢驗(yàn)Fe2+和Fe3+時(shí)的注意事項(xiàng)。①檢驗(yàn)Fe2+時(shí)不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能將加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN-)。②Fe3+、Fe2+、Cl-同時(shí)存在時(shí)不能用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)Fe2+(H+、Cl-與 能發(fā)生反應(yīng),有干擾)。③檢驗(yàn)Fe3+也可用苯酚(C6H5OH);檢驗(yàn)Fe2+最好用K3[Fe(CN)6]溶液。
(2)確定鐵的氧化物組成的基本方法。設(shè)鐵的氧化物中鐵元素與氧元素的質(zhì)量比為m∶n,
若a∶b=1∶1,則鐵的氧化物為FeO;若a∶b=2∶3,則鐵的氧化物為Fe2O3;若a∶b=3∶4,則鐵的氧化物是Fe3O4或FeO與Fe2O3按物質(zhì)的量之比為1∶1的混合物或FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物(其中FeO、Fe2O3物質(zhì)的量之比為1∶1,Fe3O4為任意值)。
(3)防止Fe(OH)2氧化的方法。①將配制溶液的蒸餾水煮沸,除去溶液中的氧氣。②將盛有NaOH溶液的膠頭滴管尖端插入盛有亞鐵鹽溶液的試管底部,并慢慢擠出NaOH溶液。③在亞鐵鹽溶液上方充入保護(hù)氣,如H2、N2、稀有氣體等。④在亞鐵鹽溶液上加保護(hù)層,如苯、植物油等。⑤用Fe作陽極,石墨作陰極,電解NaOH溶液,利用新產(chǎn)生的Fe2+與OH-反應(yīng)制取。
訓(xùn)練突破1.下列敘述不正確的是(　　)。①Fe與S混合加熱生成FeS2②Fe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過量的鐵與濃硝酸加熱,有氣體生成④FeCl3溶液能與Cu反應(yīng),可用于蝕刻印刷電路板A.①③B.①②C.②④D.②③
解析:Fe是變價(jià)金屬,遇強(qiáng)氧化劑(如HNO3、Cl2等)生成+3價(jià)鐵,遇弱氧化劑(如S或I2等)生成+2價(jià)鐵,故Fe與S混合加熱生成FeS,①錯(cuò)誤;Fe與稀硝酸反應(yīng)生成的氣體為NO,該反應(yīng)不是置換反應(yīng),②錯(cuò)誤。
2.(1)下列各圖示實(shí)驗(yàn)中,能較長時(shí)間觀察到Fe(OH)2白色沉淀的是　　　　。(2)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:用不含F(xiàn)e3+的FeSO4溶液與不含O2的蒸餾水配制的NaOH溶液反應(yīng)制備。①用硫酸亞鐵晶體配制上述FeSO4溶液時(shí)還需加入　　　　　　　。?②除去蒸餾水中溶解的O2常采用　　　　的方法。?③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用長滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再擠出NaOH溶液。這樣操作的理由是　　　　　　　　　。
答案:(1)①②③⑤　(2)①稀硫酸、鐵屑?、谥蠓小、郾苊馍傻腇e(OH)2沉淀接觸O2解析:(1)因?yàn)镕e(OH)2在空氣中容易被氧化為紅褐色的Fe(OH)3,因此要較長時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除裝置中的氧氣或空氣。①②原理相同,都是先用氫氣將裝置中的空氣排盡,并使生成的Fe(OH)2處在氫氣的保護(hù)中;③的原理為鐵作陽極產(chǎn)生Fe2+,與電解水產(chǎn)生的OH-結(jié)合生成Fe(OH)2,且液面用汽油保護(hù),能防止空氣進(jìn)入;⑤中液面加苯阻止了空氣的進(jìn)入;④由于帶入空氣中的氧氣能迅速將Fe(OH)2氧化,因而不能較長時(shí)間看到白色沉淀。(2)①Fe2+易水解,要加入稀硫酸抑制其水解;Fe2+易被空氣中的O2氧化,因此還要加少量鐵屑。②氣體的溶解度隨溫度升高而降低,所以煮沸后的水中溶解的O2較少。
問題引領(lǐng)利用“鐵三角”關(guān)系解決上述四類問題時(shí)常常遇到哪些情況?一般如何處理?點(diǎn)撥(1)除去混合溶液中Fe3+或Fe2+的方法。①除去Mg2+中混有的Fe3+的方法:向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2等物質(zhì),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。②除去Cu2+中混有的Fe3+的方法:向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì),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。
③除去Mg2+中混有的Fe2+的方法:先加入氧化劑(如H2O2)將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按①的方法除去溶液中的Fe3+。④除去Cu2+中混有的Fe2+的方法:先加入氧化劑(如H2O2)將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按②的方法除去溶液中的Fe3+。
(2)解答溶液中離子大量共存問題的方法。
訓(xùn)練突破1.下列試劑中,不能使Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+的是(　　)。①氯氣?、贜aCl溶液?、跭MnO4溶液?、芟∠跛? ⑤鹽酸?、轓aNO3溶液A.①②③B.①③④C.②④⑤D.②⑤⑥
2.某稀溶液中含有Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3,若向其中逐漸加入鐵粉,溶液中Fe2+濃度和加入鐵粉的物質(zhì)的量之間的關(guān)系如圖所示。則稀溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物質(zhì)的量濃度之比為(　　)。A.1∶1∶1B.1∶3∶1C.3∶3∶8D.1∶1∶4
解析:據(jù)氧化性由強(qiáng)到弱的順序:HNO3>Fe3+>Cu2+,可知隨鐵粉的增加,反應(yīng)的化學(xué)方程式分別為:4HNO3(稀)+Fe══Fe(NO3)3+NO↑+2H2O4 ml 1 ml 1 ml2Fe(NO3)3+Fe══3Fe(NO3)22 ml 1 ml3 mlCu(NO3)2+Fe══Fe(NO3)2+Cu1 ml 1 ml1 ml所以原溶液中,Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的物質(zhì)的量之比為(2 ml-1 ml)∶1 ml∶4 ml=1∶1∶4。
【例題】 綠礬是含有一定量結(jié)晶水的硫酸亞鐵,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中具有重要的用途。某化學(xué)興趣小組對綠礬的一些性質(zhì)進(jìn)行探究。回答下列問題。(1)在試管中加入少量綠礬樣品,加水溶解,滴加KSCN溶液,溶液顏色無明顯變化。再向試管中通入空氣,溶液逐漸變紅。由此可知:　　　　　　　　、　　　　　　　　。?
(2)為測定綠礬中結(jié)晶水含量,將石英玻璃管(帶兩端開關(guān)K1和K2)(設(shè)為裝置A)稱重,質(zhì)量記為m1。將樣品裝入石英玻璃管中,再次將裝置A稱重,質(zhì)量記為m2。按下圖連接好裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。①儀器B的名稱是　　　　。?②將下列實(shí)驗(yàn)操作步驟正確排序　　　　(填字母);重復(fù)上述操作步驟,直至A恒重,質(zhì)量記為m3。?a.點(diǎn)燃酒精燈,加熱b.熄滅酒精燈c.關(guān)閉K1和K2d.打開K1和K2,緩緩?fù)ㄈ隢2e.稱量Af.冷卻到室溫
③根據(jù)實(shí)驗(yàn)記錄,計(jì)算綠礬化學(xué)式中結(jié)晶水?dāng)?shù)目x=　　　　　　　　(列式表示)。若實(shí)驗(yàn)時(shí)按a、d次序操作,則使x　　　　　　　(填“偏大”“偏小”或“無影響”)。?
(3)為探究硫酸亞鐵的分解產(chǎn)物,將(2)中已恒重的裝置A接入下圖所示的裝置中,打開K1和K2,緩緩?fù)ㄈ隢2,加熱。實(shí)驗(yàn)后反應(yīng)管中殘留固體為紅色粉末。①C、D中的溶液依次為　　　　　　(填字母)。C、D中有氣泡冒出,并可觀察到的現(xiàn)象分別為　　　　　　　　　　　。?a.品紅溶液　b.NaOH溶液　c.BaCl2溶液 d.Ba(NO3)2溶液　e.濃硫酸②寫出硫酸亞鐵高溫分解反應(yīng)的化學(xué)方程式:?　 。?
【核心素養(yǎng)考查點(diǎn)剖析】本題選取了2017年全國卷Ⅲ第26題,本題是以綠礬為情景命制的實(shí)驗(yàn)題,以考查考生的“科學(xué)探究”“宏觀辨識與微觀探析”以及“證據(jù)推理”等核心素養(yǎng)。
【答案及評分細(xì)則】(1)樣品中沒有Fe3+　Fe2+易被氧氣氧化為Fe3+(其他合理描述同樣得分)(2)①干燥管(答“球形干燥管”同樣得分,出現(xiàn)錯(cuò)別字不得分)②dabfce(順序錯(cuò)誤不得分,寫成大寫字母不得分)
(3)①c、a(順序錯(cuò)誤不得分,寫成大寫字母或其他形式的字母不得分)　生成白色沉淀、褪色(其他合理描述同樣得分,沉淀顏色錯(cuò)誤或沒答出沉淀的顏色不得分)②2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑(化學(xué)式錯(cuò)誤或缺漏、化學(xué)方程式不配平不得分,書寫不規(guī)范如化學(xué)計(jì)量數(shù)非最簡扣1分)
解析:(1)樣品溶于水,滴加KSCN溶液,溶液顏色無明顯變化,說明樣品中不存在Fe3+;通入空氣,溶液逐漸變紅色,說明Fe2+易被氧氣氧化為Fe3+。(2)①B為干燥管;②在反應(yīng)之前先通入N2,目的是排除裝置中的空氣,防止Fe2+被空氣中的O2氧化,再加熱使綠礬隔絕空氣分解,然后熄滅酒精燈使其在N2中冷卻到室溫,再關(guān)閉K1、K2,最后稱量A,根據(jù)前后質(zhì)量變化,可得出失去的結(jié)晶水質(zhì)量。則操作步驟的正確排序是dabfce。③根據(jù)題意FeSO4的質(zhì)量為m3-m1,結(jié)晶水的質(zhì)量為m2-m3,綠礬分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為:FeSO4·xH2O FeSO4　+　xH2O152 18xm3-m1 m2-m3
(3)①FeSO4分解看到有紅色粉末,說明有Fe2O3生成。將氣體通入BaCl2溶液中,若有沉淀生成,說明產(chǎn)物中有SO3,SO2與BaCl2不反應(yīng)。繼續(xù)通入品紅溶液中,若紅色褪去,說明產(chǎn)物中有SO2,SO2并不能完全被品紅吸收,所以在最后要進(jìn)行尾氣處理。BaCl2溶液不能為Ba(NO3)2溶液,因?yàn)閷O2和SO3的混合氣通入Ba(NO3)2溶液,SO2和SO3均能與Ba(NO3)2溶液反應(yīng)生成BaSO4沉淀。②由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象判斷出分解產(chǎn)物有Fe2O3、SO2和SO3,則FeSO4分解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2FeSO4 Fe2O3+SO2↑+SO3↑。
1.(2020江蘇卷改編)實(shí)驗(yàn)室由煉鋼污泥(簡稱鐵泥,主要成分為鐵的氧化物)制備軟磁性材料α-Fe2O3。其主要實(shí)驗(yàn)流程如下:鐵泥→酸浸→還原→除雜→沉鐵→α-Fe2O3(1)酸浸:用一定濃度的H2SO4溶液浸取鐵泥中的鐵元素。若其他條件不變,實(shí)驗(yàn)中采取下列措施能提高鐵元素浸出率的有　　　　(填字母)。?A.適當(dāng)升高酸浸溫度B.適當(dāng)加快攪拌速度C.適當(dāng)縮短酸浸時(shí)間
(2)還原:向“酸浸”后的濾液中加入過量鐵粉,使Fe3+完全轉(zhuǎn)化為Fe2+。“還原”過程中除生成Fe2+外,還會生成　　　　(填化學(xué)式);檢驗(yàn)Fe3+是否還原完全的實(shí)驗(yàn)操作是　 。?(3)除雜:向“還原”后的濾液中加入NH4F溶液,使Ca2+轉(zhuǎn)化為CaF2沉淀除去。若溶液的pH偏低,將會導(dǎo)致CaF2沉淀不完全,其原因是_________________[Ksp(CaF2)=5.3×10-9,Ka(HF)=6.3×10-4]。?(4)沉鐵:將提純后的FeSO4溶液與氨水-NH4HCO3混合溶液反應(yīng),生成FeCO3沉淀。①生成FeCO3沉淀的離子方程式為?　 。?②設(shè)計(jì)以FeSO4溶液、氨水-NH4HCO3混合溶液為原料,制備FeCO3的實(shí)驗(yàn)方案:????　 。?[FeCO3沉淀需“洗滌完全”,Fe(OH)2開始沉淀的pH=6.5]。
答案:(1)AB(2)H2　取少量清液,向其中滴加幾滴KSCN溶液,觀察溶液顏色是否呈紅色(3)pH偏低形成HF,導(dǎo)致溶液中F-濃度減小,CaF2沉淀不完全
②在攪拌下向FeSO4溶液中緩慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;靜置后過濾,所得沉淀用蒸餾水洗滌2~3次;取最后一次洗滌后的濾液,滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液,不出現(xiàn)白色沉淀
解析:(1)適當(dāng)升高酸浸溫度,加快酸浸速率,能提高鐵元素的浸出率,A項(xiàng)符合題意。適當(dāng)加快攪拌速率,增大鐵泥與硫酸的接觸,加快酸浸速率,能提高鐵元素的浸出率,B項(xiàng)符合題意。適當(dāng)縮短酸浸時(shí)間,鐵元素的浸出率會降低,C項(xiàng)不符合題意。(2)為了提高鐵元素的浸出率,“酸浸”過程中硫酸要適當(dāng)過量,故向“酸浸”后的濾液中加入過量的鐵粉發(fā)生的反應(yīng)有:Fe+2Fe3+══3Fe2+, Fe+2H+══Fe2++H2↑,“還原”過程中除生成Fe2+外,還有H2生成;通常用KSCN溶液檢驗(yàn)Fe3+,故檢驗(yàn)Fe3+是否還原完全的實(shí)驗(yàn)操作是:取少量清液,向其中滴加幾滴KSCN溶液,觀察溶液顏色是否呈紅色,若不呈紅色,則Fe3+還原完全;若溶液呈紅色,則Fe3+沒有還原完全。
(4)①將提純后的FeSO4溶液與氨水-NH4HCO3混合溶液反應(yīng)生成FeCO3沉淀,生成FeCO3的化學(xué)方程式為FeSO4+NH3·H2O+NH4HCO3══FeCO3↓+ (NH4)2SO4+H2O[或FeSO4+NH3+NH4HCO3══FeCO3↓+(NH4)2SO4],離子方
②根據(jù)題意Fe(OH)2開始沉淀的pH=6.5,為防止產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀,所以將FeSO4溶液與氨水-NH4HCO3混合溶液反應(yīng)制備FeCO3沉淀的過程中要控制溶液的pH不大于6.5;FeCO3沉淀需“洗滌完全”,所以設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案中要用鹽酸酸化的BaCl2溶液檢驗(yàn)最后的洗滌液中不含 ;則設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案為:在攪拌下向FeSO4溶液中緩慢加入氨水-NH4HCO3混合溶液,控制溶液pH不大于6.5;靜置后過濾,所得沉淀用蒸餾水洗滌2~3次;取最后一次洗滌后的濾液,滴加鹽酸酸化的BaCl2溶液,不出現(xiàn)白色沉淀。
2.(2018全國Ⅱ)K3[Fe(C2O4)3]·3H2O(三草酸合鐵酸鉀)為亮綠色晶體,可用于曬制藍(lán)圖,回答下列問題。(1)曬制藍(lán)圖時(shí),用K3[Fe(C2O4)3]·3H2O作感光劑,以K3[Fe(CN)6]溶液為顯色劑,其光解反應(yīng)的化學(xué)方程式為2K3[Fe(C2O4)3] 2FeC2O4+3K2C2O4 +2CO2↑;顯色反應(yīng)的化學(xué)方程式為　　　　　　　　　　　　　　　　。
(2)某小組為探究三草酸合鐵酸鉀的熱分解產(chǎn)物,按下圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。①通入氮?dú)獾哪康氖?　　　　　　。?②實(shí)驗(yàn)中觀察到裝置B、F中澄清石灰水均變渾濁,裝置E中固體變?yōu)榧t色,由此判斷熱分解產(chǎn)物中一定含有　　　　　、　　　　　。?③為防止倒吸,停止實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)進(jìn)行的操作是? 　。?④樣品完全分解后,裝置A中的殘留物含有FeO和Fe2O3,檢驗(yàn)Fe2O3存在的方法是?? 　。?
(3)測定三草酸合鐵酸鉀中鐵的含量。①稱量a g樣品放入錐形瓶中,溶解后加稀硫酸酸化,用b ml·L-1 KMnO4溶液滴定至終點(diǎn),滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是　 。?②向上述溶液中加入適量鋅粉至反應(yīng)完全后,過濾、洗滌,將濾液及洗滌液全部收集到錐形瓶中,加稀硫酸酸化,用b ml·L-1 KMnO4溶液滴定至終點(diǎn),消耗KMnO4溶液d mL,該晶體中鐵的質(zhì)量分?jǐn)?shù)的表達(dá)式為　　　　　　　　。?
答案:(1)3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]══Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4(2)①隔絕空氣、使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進(jìn)入后續(xù)裝置②CO2　CO③先熄滅裝置A、E處的酒精燈,冷卻后停止通入氮?dú)猗苋∩僭S固體粉末放入試管中,加稀硫酸溶解,滴入1~2滴KSCN溶液,溶液變紅色,證明含有Fe2O3(3)①溶液出現(xiàn)粉紅色且半分鐘內(nèi)粉紅色不消失
解析:(1)根據(jù)題目信息,三草酸合鐵酸鉀感光后得到FeC2O4,故以K3[Fe(CN)6]溶液為顯色劑,發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為3FeC2O4+2K3[Fe(CN)6]══Fe3[Fe(CN)6]2+3K2C2O4。(2)①探究三草酸合鐵酸鉀熱分解的產(chǎn)物,通入氮?dú)饪梢云鸬礁艚^空氣,使反應(yīng)產(chǎn)生的氣體全部進(jìn)入后續(xù)裝置的作用。②分析裝置圖各部分的作用,A為熱分解的反應(yīng)裝置,B用于檢驗(yàn)生成的氣體中是否含有CO2,C吸收生成的CO2,D為干燥裝置,E、F檢驗(yàn)生成的氣體中是否含有CO。若B、F中澄清石灰水均變渾濁,E中CuO變?yōu)榧t色,則熱分解的產(chǎn)物中一定含有CO2和CO。③為防止倒吸,停止實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)先熄滅A、E處酒精燈并繼續(xù)通入氮?dú)?待反應(yīng)管冷卻后停止通入氮?dú)狻?br/>④檢驗(yàn)裝置A中的殘留物中是否含有Fe2O3,可將殘留物溶于稀硫酸,使Fe2O3轉(zhuǎn)化為Fe3+,然后用KSCN溶液檢驗(yàn)。(3)①用KMnO4溶液滴定三草酸合鐵酸鉀,滴定終點(diǎn)的現(xiàn)象是溶液出現(xiàn)粉紅色(極稀的酸性KMnO4溶液顏色)且半分鐘內(nèi)粉紅色不消失。②該測定原理的離子方程式為2Fe3++Zn══2Fe2++Zn2+,
含鐵廢液中鐵元素的回收是工業(yè)生產(chǎn)的重要研究課題,一般將鐵元素先轉(zhuǎn)化為沉淀,再從廢液中分離出來。轉(zhuǎn)化為黃鐵礬沉淀是其中的一種方法。流程如下:
下列說法正確的是(　　)。A.加H2O2的目的是將Fe2+氧化成Fe3+,因此也可以用氯水代替H2O2B.洗滌沉淀時(shí),為洗滌充分,向漏斗中加水沒過沉淀物后需要用玻璃棒攪拌C.pH越高越有利于黃鐵礬沉淀的生成,因此應(yīng)加過量的NaOHD.生成黃鐵礬沉淀的化學(xué)方程式可表示為3Fe2(SO4)3+12NaOH══ 2NaFe3(SO4)2(OH)6↓+5Na2SO4
解析:用氯水代替H2O2會引入雜質(zhì)氯離子,A項(xiàng)錯(cuò)誤。洗滌沉淀時(shí),為洗滌充分,向漏斗中加水沒過沉淀物后讓溶液自然流下,不能使用玻璃棒攪拌,B項(xiàng)錯(cuò)誤。NaOH過量時(shí)容易產(chǎn)生氫氧化鐵沉淀,C項(xiàng)錯(cuò)誤。 硫酸鐵與氫氧化鈉反應(yīng)生成黃鐵礬沉淀,反應(yīng)的化學(xué)方程式可表示為3Fe2(SO4)3+12NaOH══2NaFe3(SO4)2(OH)6↓+5Na2SO4,D項(xiàng)正確。
實(shí)驗(yàn)1.鐵離子和亞鐵離子的檢驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹繉W(xué)會鐵離子和亞鐵離子的檢驗(yàn)方法?！緦?shí)驗(yàn)用品】試管、膠頭滴管。FeCl3稀溶液、新制氯水、FeCl2溶液、KSCN溶液。
實(shí)驗(yàn)2.鐵及其化合物的性質(zhì)【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1)認(rèn)識鐵及其化合物的重要化學(xué)性質(zhì)。(2)認(rèn)識可通過氧化還原反應(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。【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。
判斷正誤,正確的畫“√”,錯(cuò)誤的畫“×”。(1)向某溶液中滴入KSCN溶液呈紅色,說明不含F(xiàn)e2+。(　　)(2)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+。(　　)(3)向某溶液中加入NaOH溶液,得到紅褐色沉淀,說明溶液中含有Fe3+。(　　)
1.(2020河北唐山高三模擬)草酸亞鐵晶體(FeC2O4·2H2O)是一種淡黃色粉末,某課外小組利用下列裝置檢驗(yàn)草酸亞鐵晶體受熱分解的部分產(chǎn)物。下列說法正確的是(　　)。A.若③和⑤中分別盛放足量NaOH溶液和CuO,可檢驗(yàn)生成的COB.實(shí)驗(yàn)時(shí)只需要在裝置①中反應(yīng)結(jié)束后再通入N2C.若將④中的無水CaCl2換成無水硫酸銅可檢驗(yàn)分解生成的水蒸氣D.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,①中淡黃色粉末完全變成黑色,則產(chǎn)物一定為鐵
解析:利用②③除去CO2,④中的無水氯化鈣將氣體干燥后,如果⑤中固體由黑色轉(zhuǎn)變成紅色,則反應(yīng)一定生成CO,因此A項(xiàng)正確。 實(shí)驗(yàn)開始后,裝置中的空氣對分解及檢驗(yàn)都有干擾,所以必須先通入N2除去裝置中的空氣,B項(xiàng)錯(cuò)誤。 由于從②③溶液中導(dǎo)出的氣體會帶出水蒸氣,因此④中放置無水硫酸銅無法檢驗(yàn)分解生成的水蒸氣,C項(xiàng)錯(cuò)誤。產(chǎn)物可能為鐵、氧化亞鐵或四氧化三鐵,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.下列檢驗(yàn)試劑選用正確的是(　　)。A.用氯水、KSCN溶液檢驗(yàn)FeCl3溶液中是否有FeCl2B.用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)FeCl3溶液中是否有FeCl2C.用NaOH溶液檢驗(yàn)NaCl溶液中是否有FeCl2D.用硝酸檢驗(yàn)?zāi)滁S色固體是純銅還是黃銅
解析:A項(xiàng)中的Fe3+產(chǎn)生的干擾無法消除;B項(xiàng)中酸性高錳酸鉀溶液還能氧化Cl-;C項(xiàng)中雖然Mg2+也能形成白色沉淀,但若有Fe2+,生成的白色沉淀顏色會發(fā)生變化;純銅和黃銅均能溶解在硝酸中,D項(xiàng)不能達(dá)到目的。
3.某學(xué)生以鐵絲和Cl2為原料進(jìn)行下列實(shí)驗(yàn)。從分類角度分析下列說法正確的是(　　)。A.實(shí)驗(yàn)①③反應(yīng)制得的物質(zhì)均為純凈物B.實(shí)驗(yàn)②③均未發(fā)生氧化還原反應(yīng)C.實(shí)驗(yàn)②③均為放熱過程D.實(shí)驗(yàn)①②所涉及的物質(zhì)均為電解質(zhì)

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