1.基于價(jià)類二維圖理解鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2.能通過實(shí)驗(yàn)探究掌握Fe2＋與Fe3＋的相互轉(zhuǎn)化。
基于價(jià)類二維圖理解鐵及其化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系
從物質(zhì)類別和物質(zhì)所含核心元素的化合價(jià)兩個(gè)角度總結(jié)、預(yù)測物質(zhì)的性質(zhì)是學(xué)習(xí)化學(xué)的重要方法之一。
(1)橫向變化體現(xiàn)了同價(jià)態(tài)不同物質(zhì)類別(氧化物、鹽、堿)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)同物質(zhì)類別之間的轉(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)、不同物質(zhì)類別之間的轉(zhuǎn)化，主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性和還原性。
1.如圖為鐵元素的價(jià)類二維圖，其中的箭頭表示部分物質(zhì)間的轉(zhuǎn)化關(guān)系。下列說法正確的是
A.鐵與高溫水蒸氣的反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)題述轉(zhuǎn)化①B.FeO是一種黑色粉末，不穩(wěn)定，在空氣中 受熱，迅速發(fā)生轉(zhuǎn)化②生成紅棕色粉末C.加熱Fe(OH)3發(fā)生轉(zhuǎn)化⑥，加水溶解可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化③
2.從化合價(jià)和物質(zhì)類別兩個(gè)視角認(rèn)識元素及其化合物性質(zhì)是重要的化學(xué)學(xué)習(xí)方式。圖1是Fe及其化合物的化合價(jià)—物質(zhì)類別二維圖。
回答下列問題：(1)工業(yè)上冶煉Fe常用的方法是______(填字母)。a.電解法 b.還原法c.熱分解法 d.物理方法
(2)若圖1中的F為硫酸鹽，請寫出由D生成F的離子方程式：______________________________。
Fe2O3＋6H＋===2Fe3＋
(3)圖1中的B在潮濕的空氣中很容易發(fā)生化合反應(yīng)變成E，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為________________________________。
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3
(4)圖1中的F與C在水溶液中轉(zhuǎn)化的離子反應(yīng)有：2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I(xiàn)2，為了探究該反應(yīng)存在一定的限度，某化學(xué)興趣小組取10 mL 0.5 ml·L－1的KI溶液于試管中，再加入10 mL 0.2 ml·L－1的FeCl3溶液，振蕩，使試管中的物質(zhì)充分反應(yīng)一段時(shí)間。為了達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，還需要再向試管中加入下列試劑中的_____(填字母)。A.淀粉溶液 B.KSCN溶液C.CCl4 D.酸性高錳酸鉀溶液
基于Fe2＋、Fe3＋相互轉(zhuǎn)化的實(shí)驗(yàn)探究
Fe2＋既有氧化性又有還原性，F(xiàn)e3＋一般只表現(xiàn)氧化性，其轉(zhuǎn)化關(guān)系為
寫出下列轉(zhuǎn)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溶液滴入淀粉-KI溶液，溶液變藍(lán)： 。
2Fe3＋＋H2S===S↓＋2Fe2＋＋2H＋
2Fe3＋＋2I－===I2＋2Fe2＋
(3)用FeCl3溶液腐蝕廢舊線路板上的銅箔： 。(4)將H2O2滴入酸性FeCl2溶液： 。(5)將FeCl2溶液滴入HNO3溶液中，有無色氣體放出：_________________________________________。
Cu＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Cu2＋
2Fe2＋＋H2O2＋2H＋===2Fe3＋＋2H2O
1.已知三氯化鐵的熔點(diǎn)為306 ℃，沸點(diǎn)為315 ℃，易溶于水并且有強(qiáng)烈的吸水性，能吸收空氣里的水分而潮解。某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)對氯氣與鐵的反應(yīng)及產(chǎn)物做了如下探究實(shí)驗(yàn)。
(1)裝置的連接順序?yàn)開______________________。
a→g→h→d→e→b→c→f
(2)飽和食鹽水的作用是________________________。(3)反應(yīng)一段時(shí)間后熄滅酒精燈，冷卻后將硬質(zhì)玻璃管及收集器中的物質(zhì)一并快速轉(zhuǎn)移至錐形瓶中，加入過量的稀鹽酸和少許植物油(反應(yīng)過程中不振蕩)，充分反應(yīng)后，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：
①淡黃色溶液中加入試劑X生成淡紅色溶液的離子方程式為__________________________。②淡紅色溶液中加入過量H2O2后溶液紅色加深的原因是_____________________________________________。
除去氯氣中的氯化氫氣體
雙氧水將Fe2＋氧化成
Fe3＋，使Fe(SCN)3增多
(4)已知紅色褪去的同時(shí)有氣體生成，經(jīng)檢驗(yàn)為O2。該小組同學(xué)對紅色褪去的原因進(jìn)行探究。①取褪色后的溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液，無明顯變化；第二份滴加試劑X，溶液出現(xiàn)紅色；第三份滴加稀鹽酸和BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀。②另取同物質(zhì)的量濃度的FeCl3溶液滴加2滴試劑X，溶液變紅，再通入O2，無明顯變化。實(shí)驗(yàn)①說明：____________________________________；實(shí)驗(yàn)②的目的是_____________________________________；得出結(jié)論：________________________。
SCN－發(fā)生了反應(yīng)而不是Fe3＋發(fā)生了反應(yīng)
排除H2O2分解產(chǎn)生的O2氧化SCN－的可能
根據(jù)①滴加FeCl3溶液無明顯變化，說明SCN－發(fā)生了反應(yīng)而不是Fe3＋發(fā)生了反應(yīng)，滴加稀鹽酸和BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，說明生成了 ；根據(jù)②另取同物質(zhì)的量濃度的FeCl3溶液滴加2滴試劑X，溶液變紅，再通入O2，無明顯變化，說明O2不能氧化SCN－，所以氧化SCN－的為雙氧水。
2.實(shí)驗(yàn)小組研究二價(jià)鐵的氧化反應(yīng)，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)。
(1)實(shí)驗(yàn)所用的Fe(NO3)2溶液由Fe(NO3)3溶液和足量鐵粉反應(yīng)制得，離子方程式是__________________。(2)實(shí)驗(yàn)Ⅰ中白色沉淀轉(zhuǎn)變?yōu)榧t褐色的化學(xué)方程式是______________________________。
2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋
(3)現(xiàn)象b是_____________________________。
紅褐色沉淀溶解，溶液呈黃色
(4)實(shí)驗(yàn)小組對實(shí)驗(yàn)Ⅱ中何種物質(zhì)氧化Fe2＋進(jìn)行研究，提出兩種假設(shè)：ⅰ.酸性條件下，O2氧化了Fe2＋；ⅱ.酸性條件下，________________。①將假設(shè)ⅱ補(bǔ)充完整。
②設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了假設(shè)ⅰ不是實(shí)驗(yàn)Ⅱ中氧化Fe2＋的主要原因。將實(shí)驗(yàn)方案和現(xiàn)象補(bǔ)充完整。步驟1：向1.0 mL__________________溶液中滴加1.5 mL 1.0 ml·L－1 H2SO4溶液；步驟2：向上述所得溶液中滴加KSCN溶液，觀察到_____________________。③向步驟2所得溶液中滴加NaOH溶液至pH約為5，檢測到有Fe3＋產(chǎn)生。
0.1 ml·L－1 FeSO4
(5)綜合上述實(shí)驗(yàn)，說明二價(jià)鐵的氧化反應(yīng)與_______________________________________________________________因素有關(guān)。
溶液酸堿性強(qiáng)弱、氧化劑種類及二價(jià)
鐵的存在形式(或其他合理答案)
1.(2021·廣東，10)部分含鐵物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價(jià)關(guān)系如圖所示。下列推斷不合理的是A.a可與e反應(yīng)生成bB.b既可被氧化，也可被還原C.可將e加入濃堿液中制得d的膠體D.可存在b→c→d→e→b的循環(huán)轉(zhuǎn)化關(guān)系
2.(2019·全國卷Ⅰ，27)硫酸鐵銨[NH4Fe(SO4)2·xH2O]是一種重要鐵鹽。為充分利用資源，變廢為寶，在實(shí)驗(yàn)室中探究采用廢鐵屑來制備硫酸鐵銨，具體流程如下：
回答下列問題：(1)步驟①的目的是去除廢鐵屑表面的油污，方法是__________。
(2)步驟②需要加熱的目的是__________，溫度保持80～95 ℃，采用的合適加熱方式是_______。鐵屑中含有少量硫化物，反應(yīng)產(chǎn)生的氣體需要凈化處理，合適的裝置為____(填標(biāo)號)。
(3)步驟③中選用足量的H2O2，理由是__________________________________。分批加入H2O2，同時(shí)為了______________，溶液要保持pH小于0.5。
將Fe2＋全部氧化為Fe3＋；不引入雜質(zhì)
(4)步驟⑤的具體實(shí)驗(yàn)操作有_______________________________，經(jīng)干燥得到硫酸鐵銨晶體樣品。
加熱濃縮、冷卻結(jié)晶、過濾(洗滌)
3.(2018·北京，28)實(shí)驗(yàn)小組制備高鐵酸鉀(K2FeO4)并探究其性質(zhì)。資料：K2FeO4為紫色固體，微溶于KOH溶液；具有強(qiáng)氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生O2，在堿性溶液中較穩(wěn)定。(1)制備K2FeO4(夾持裝置略)
①A為氯氣發(fā)生裝置。A中反應(yīng)方程式是________________________________________________________ (錳被還原為Mn2＋)。
2KMnO4＋16HCl(濃)===2MnCl2＋2KCl＋5Cl2↑＋8H2O
②將除雜裝置B補(bǔ)充完整并標(biāo)明所用試劑。
③C中得到紫色固體和溶液。C中Cl2發(fā)生的反應(yīng)有3Cl2＋2Fe(OH)3＋10KOH===2K2FeO4＋6KCl＋8H2O，另外還有_________________________________。
Cl2＋2KOH===KCl＋KClO＋H2O
(2)探究K2FeO4的性質(zhì)①取C中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液a，經(jīng)檢驗(yàn)氣體中含有Cl2。為證明是否K2FeO4氧化了Cl－而產(chǎn)生Cl2，設(shè)計(jì)以下方案：
ⅰ.由方案Ⅰ中溶液變紅可知a中含有_____，但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是K2FeO4將Cl－氧化，還可能由____________________________________產(chǎn)生(用方程式表示)。
________________ 。
ⅱ.方案Ⅱ可證明K2FeO4氧化了Cl－。用KOH溶液洗滌的目的是__________________。
_____________________________________________________________________________________________________。
1.某學(xué)生設(shè)計(jì)了如圖的方法對X鹽進(jìn)行鑒定：
由此分析，下列結(jié)論正確的是A.X中一定有Fe3＋ B.Z中一定有Fe3＋C.Y為AgI沉淀 D.X一定為FeBr2溶液
2.(2022·鄭州模擬)某學(xué)習(xí)小組探究鐵絲(含雜質(zhì)碳)與濃硫酸的反應(yīng)，反應(yīng)裝置如圖。下列說法錯(cuò)誤的是A.無法直接使用pH試紙來判斷反應(yīng)后硫酸是否剩余B.可用KSCN和K3[Fe(CN)6]檢驗(yàn)反應(yīng)后溶液中鐵元素的價(jià)態(tài)C.將22.4 mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)反應(yīng)生成的氣體通入足量氯水中， 再滴加足量BaCl2溶液，最終得到0.233 g沉淀D.生成的氣體通入BaCl2溶液產(chǎn)生白色渾濁，可能是硫酸蒸氣逸出或部分SO2被氧化 所致
3.用鐵泥(主要成分為Fe2O3、FeO和少量Fe)制備納米Fe3O4的流程示意圖如下：
下列敘述錯(cuò)誤的是A.為提高步驟①的反應(yīng)速率，可采取攪拌、升溫等措施B.步驟②中，主要反應(yīng)的離子方程式是2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋C.步驟④中，反應(yīng)完成后剩余的H2O2無需除去D.步驟⑤中，“分離”包含的操作有過濾、洗滌
4.(2022·廣東模擬)一種利用CO回收含銅廢鐵粉中的Fe的工藝如下：
下列說法錯(cuò)誤的是A.M是CO，Cu與CO在該條件下較難發(fā)生反應(yīng)B.“氣化”過程的化學(xué)方程式為Fe＋5CO Fe(CO)5C.“分解”過程需要適當(dāng)降低反應(yīng)體系的壓強(qiáng)D.“分解”過程可在空氣氣氛的密閉容器內(nèi)進(jìn)行
5.如圖所示，硫酸鐵與M、N、P、Q反應(yīng)產(chǎn)生不同的現(xiàn)象。則各符號對應(yīng)的試劑錯(cuò)誤的是
A.M：硫氰化鉀溶液 B.N：鐵粉C.P：氫氧化鋇溶液 D.Q：氨水
6.納米級四氧化三鐵是應(yīng)用最為廣泛的軟磁性材料之一。沉淀法是目前制備納米四氧化三鐵的重要方法，其流程如圖所示：
下列說法錯(cuò)誤的是A.保存溶液A時(shí)，應(yīng)加入少量鐵粉B.其制備反應(yīng)類型不屬于氧化還原反應(yīng)C.取濾液進(jìn)行焰色試驗(yàn)，火焰為黃色D.FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物質(zhì)的量之比最好為2∶1
7.FeCO3與砂糖混用可以作補(bǔ)血?jiǎng)瑢?shí)驗(yàn)室里制備FeCO3的流程如圖所示，下列說法錯(cuò)誤的是
A.可利用KSCN溶液檢驗(yàn)FeSO4溶液是否變質(zhì)B.沉淀過程中有CO2氣體放出C.過濾操作中常用的玻璃儀器有燒杯、漏斗和玻璃棒D.產(chǎn)品FeCO3在空氣中高溫分解可得到純凈的FeO
8.一種廢水處理劑可表示為MxFey(SO4)z(OH)w，可按下列實(shí)驗(yàn)步驟確定其組成(氣體體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下測定)：
下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是A.檢驗(yàn)a中是否含有Fe3＋可用KSCN溶液B.氣體b能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)C.加入稀鹽酸的目的是溶解其中的氫氧化物D.若V＝448，m1＝13.6，m2＝9.32，可確定該化合物為NH4Fe3(SO4)2(OH)3
9.鐵及其化合物在日常生活中應(yīng)用廣泛。(1)利用Fe2＋、Fe3＋的催化作用，常溫下可將SO2轉(zhuǎn)化為 ，從而實(shí)現(xiàn)對SO2的治理。已知含SO2的廢氣通入含F(xiàn)e2＋、Fe3＋的溶液時(shí)，其中一個(gè)反應(yīng)的離子方程式為4Fe2＋＋O2＋4H＋===4Fe3＋＋2H2O，則另一反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________。
2Fe3＋＋SO2＋2H2O===
(2)氧化鐵是重要的工業(yè)顏料，下面是制備氧化鐵的一種方法，其流程如下：
①操作Ⅰ的名稱是_______；操作Ⅱ?yàn)橄礈欤礈觳僮鞯木唧w方法為___________________________________________________________________________。②濾液A中加入稍過量的NH4HCO3溶液，生成沉淀的同時(shí)有一種氣體產(chǎn)生，寫出其化學(xué)方程式：_______________________________________________________。
漏斗中加入適量蒸餾水至浸沒沉淀，讓蒸餾水自然流下，重復(fù)2～3次
FeSO4＋2NH4HCO3===FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋H2O
(3)如果煅燒不充分，產(chǎn)品中將有FeO存在，稱取3.0 g氧化鐵產(chǎn)品，溶解，在250 mL容量瓶中定容；量取25.00 mL待測溶液于錐形瓶中，用酸化的0.010 00 ml·L－1 KMnO4溶液滴定至終點(diǎn)，重復(fù)滴定2～3次，消耗酸性KMnO4溶液體積的平均值為20.00 mL。①該實(shí)驗(yàn)中的KMnO4溶液需要酸化，用于酸化的酸是_____(填字母)。a.稀硝酸 b.稀鹽酸c.稀硫酸 d.濃硝酸
②上述產(chǎn)品中Fe2O3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為________。
10.某工廠的工業(yè)廢水中含有大量的FeSO4和較多的Cu2＋。為了減少污染并變廢為寶，工廠計(jì)劃從該廢水中回收FeSO4和金屬銅。請根據(jù)以下流程圖，回答下列問題：
(1)⑥操作方法的名稱是______；操作⑨包括：蒸發(fā)濃縮、__________、過濾、洗滌、低溫干燥。(2)加入試劑⑤發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為______________________。
Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋
(3)試劑⑦的化學(xué)式為________。
(4)某興趣小組同學(xué)欲鑒別④中的金屬陽離子，設(shè)計(jì)如下實(shí)驗(yàn)：甲同學(xué)取2.0 mL ④溶液，滴加氫氧化鈉溶液，產(chǎn)生白色沉淀且很快變?yōu)榛揖G色，最后變?yōu)榧t褐色沉淀，其中涉及氧化還原反應(yīng)的化學(xué)方程式為___________________________________。乙同學(xué)取2.0 mL ④溶液，先加入幾滴KSCN溶液，無明顯現(xiàn)象，再加入幾滴氯水，溶液變紅，其中涉及氧化還原反應(yīng)的離子方程式為___________________________。
2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－
(5)若按上述工藝處理1 000 L該工業(yè)廢水，制得320 g銅，則該工業(yè)廢水中c(Cu2＋)＝______________。
0.005 ml·L－1

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