
1.掌握Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)方法。2.掌握鐵鹽、亞鐵鹽的性質(zhì),能實(shí)現(xiàn)Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化。
鐵鹽、亞鐵鹽的性質(zhì)與檢驗(yàn)
2Fe2++H2O2+2H+
===2Fe3++2H2O
===3Fe3++NO↑+2H2O
2Fe3++Cu===Cu2+
2.其他常見鐵鹽(1)綠礬(FeSO4·7H2O):一種重要的還原劑,可用作補(bǔ)血劑及植物的補(bǔ)鐵劑。(2)鐵銨礬[NH4Fe(SO4)2·12H2O]:無色晶體,易溶于水,常用作化學(xué)分析試劑、藥物和織物媒染劑。(3)赤血鹽{K3[Fe(CN)6]}:紅色晶體,能溶于水,常用于檢驗(yàn)Fe2+,生成藍(lán)色沉淀。(4)高鐵酸鉀(K2FeO4):暗紫色晶體,具有強(qiáng)氧化性,可用作水體的殺菌、消毒劑或高容量電池材料。
3.Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)
K++Fe2+[Fe(CN)6]3-===KFe[Fe(CN)6]↓
(3)含F(xiàn)e2+、Fe3+的混合溶液中Fe2+、Fe3+的檢驗(yàn)
溶液變紅色,說明含有 。
酸性KMnO4溶液紫紅色褪去,說明含有 。
1.氫氧化鐵與HI溶液僅能發(fā)生中和反應(yīng)( )2.中性溶液中可能大量存在Fe3+、Cl-、K+、 ( )3.酸性條件下H2O2氧化Fe2+的離子方程式為2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O( )4.將Fe(NO3)2樣品溶于稀H2SO4后,滴加KSCN溶液,溶液變紅,則Fe(NO3)2晶體已氧化變質(zhì)( )5.用酸性高錳酸鉀溶液檢驗(yàn)FeCl3溶液中是否含有FeCl2( )
(1)向FeCl3 溶液中通入H2S 氣體,生成淡黃色沉淀;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。(2)將FeCl3 溶液滴入淀粉碘化鉀溶液中,溶液變成藍(lán)色。(3)向FeCl3 溶液中滴入苯酚溶液,溶液變成紫色。將飽和FeCl3 溶液滴入沸水中,生成紅褐色Fe(OH)3 膠體。(4)向少量酸性KMnO4 溶液中加入 FeSO4 溶液,若溶液紫紅色褪去,證明Fe2+ 具有還原性。反應(yīng)原理為MnO4 + 5Fe2++8H+===5Fe3++Mn2++4H2O。
一、鐵鹽、亞鐵鹽的性質(zhì)1.鐵及其化合物是中學(xué)化學(xué)中一類重要的物質(zhì)。下列關(guān)于鐵元素的敘述正確的是A.采用將FeCl3溶液直接蒸干的方法制備FeCl3固體B.保存FeCl2溶液常常加一些鐵粉,其目的是抑制Fe2+水解C.25 ℃時,pH=0的溶液中,D.FeSO4溶液中加入H2O2溶液時,F(xiàn)e2+表現(xiàn)還原性
加熱促進(jìn)Fe3+的水解,且生成鹽酸易揮發(fā),采用將FeCl3溶液直接蒸干的方法不能制備FeCl3固體,故A錯誤;亞鐵離子易被氧化為鐵離子,保存FeCl2溶液常常加一些鐵粉,其目的是防止Fe2+被氧化,故B錯誤;pH=0的溶液顯酸性,H+、 、Fe2+發(fā)生氧化還原反應(yīng)不能共存,故C錯誤;亞鐵離子可被過氧化氫氧化,發(fā)生反應(yīng):2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O,F(xiàn)e2+表現(xiàn)還原性,故D正確。
2.在FeCl3、CuCl2混合溶液中,加入鐵粉與銅粉的混合物。(1)若金屬無剩余,則溶液中一定存在的金屬陽離子有_____________,可能存在的有______。(2)若剩余固體中有鐵和銅,則溶液中一定存在的金屬陽離子有______,一定不存在____________。(3)若剩余固體中只有銅,則溶液中一定存在的金屬陽離子有______,可能存在的有______,一定不存在______。
二、Fe2+和Fe3+的檢驗(yàn)3.下列離子的檢驗(yàn)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+
A項(xiàng)中只能說明含有Fe3+,不能說明不含F(xiàn)e2+;B項(xiàng)原溶液中也可能只有Fe3+而沒有Fe2+;D項(xiàng)中氧化后生成的紅褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩蓋了生成的白色沉淀Mg(OH)2。
4.以下實(shí)驗(yàn)?zāi)茏C明某溶液中不含F(xiàn)e3+而含有Fe2+的是A.滴入KSCN溶液,不顯紅色B.滴加足量氯水,再加KSCN溶液,顯紅色C.滴入KSCN溶液,不顯紅色,再加氯水,溶液變紅D.滴入KSCN溶液,不顯紅色,再加足量高錳酸鉀溶液,溶液變紅
A項(xiàng),只滴加KSCN溶液,根據(jù)溶液是否顯紅色,能檢驗(yàn)出溶液中是否含有Fe3+,無法證明Fe2+是否存在,錯誤;B項(xiàng),若原溶液中含F(xiàn)e3+,滴加足量氯水后再滴加KSCN溶液后也顯紅色,無法證明原溶液中含有的是Fe3+還是Fe2+,錯誤;C項(xiàng),先滴加KSCN溶液,不顯紅色,說明原溶液中不含F(xiàn)e3+,再滴加氯水后顯紅色,說明滴加氯水后溶液中有Fe3+,證明原溶液中含有Fe2+,正確;D項(xiàng),滴入KSCN溶液,不顯紅色,證明不含F(xiàn)e3+,再加足量高錳酸鉀溶液(高錳酸鉀溶液是紫紅色),溶液變紅無法證明原溶液中含有Fe2+,錯誤。
(1)檢驗(yàn)Fe2+時不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能將加KSCN后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN-)。(2)Fe3+、Fe2+、Cl-同時存在時不能用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)Fe2+(Cl-能還原酸性KMnO4,有干擾)。
Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化
Fe2+與Fe3+的相互轉(zhuǎn)化用離子方程式實(shí)現(xiàn)下列轉(zhuǎn)化:
①__________________________;②________________________________________;③__________________________________;④_________________________________________;
2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
⑤___________________;⑥__________________________;⑦_(dá)______________________________。
2Fe3++Fe===3Fe2+
Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+
2Fe3++H2S===2Fe2++S↓+2H+
[歸納提升](1)“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系
(2)“鐵三角”的具體應(yīng)用
某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化,回答下列問題:(1)實(shí)驗(yàn)Ⅰ:Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe2+實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象:甲組同學(xué)將少量銅粉加入1 mL 0.1 ml·L-1 FeCl3溶液中,觀察到銅粉消失,溶液黃色變淺,加入蒸餾水后無明顯現(xiàn)象;乙組同學(xué)將過量銅粉加入1 mL 0.1 ml·L-1 FeCl3溶液中,觀察到銅粉有剩余,溶液黃色褪去,加入蒸餾水后出現(xiàn)白色沉淀;丙組同學(xué)將過量銅粉加入1 mL 0.05 ml·L-1 Fe2(SO4)3溶液中,觀察到銅粉有剩余,溶液黃色褪去,變成藍(lán)色,加入蒸餾水后無白色沉淀。
①分別取三組實(shí)驗(yàn)反應(yīng)后的溶液于三支試管中,__________________________________________(填操作步驟及現(xiàn)象),證明生成了Fe2+;分析三組實(shí)驗(yàn)結(jié)果,實(shí)驗(yàn)中均發(fā)生的反應(yīng)的離子方程式為__________________________。
加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,均出現(xiàn)
2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+
檢驗(yàn)Fe2+的方法為取少量反應(yīng)后的溶液于試管中,加入幾滴K3[Fe(CN)6]溶液,若出現(xiàn)藍(lán)色沉淀,則證明存在Fe2+;三組實(shí)驗(yàn)中銅粉均溶解,溶液黃色變淺或褪去,均發(fā)生反應(yīng):2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+。
②對比三組實(shí)驗(yàn),說明加入蒸餾水后沉淀的產(chǎn)生與________________________有關(guān)。
銅粉的量、陰離子的種類
對比三組實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)乙組相比甲組銅粉過量,乙組相比丙組陰離子不同,乙組加入蒸餾水后出現(xiàn)白色沉淀,說明加入蒸餾水后沉淀的產(chǎn)生與銅粉的量和陰離子的種類有關(guān)。
③向丙組實(shí)驗(yàn)后的溶液中加入飽和NaCl溶液可能出現(xiàn)的現(xiàn)象為________________。
加入飽和NaCl溶液引入Cl-,產(chǎn)生與乙組相同的陰離子,可能出現(xiàn)白色沉淀。
④丙組在檢驗(yàn)反應(yīng)后的溶液中是否存在Fe3+時,取反應(yīng)后的上層清液于試管中,滴加3滴KSCN溶液,結(jié)果出現(xiàn)白色沉淀,查閱資料:ⅰ.SCN-的化學(xué)性質(zhì)與I-相似,CuSCN為白色固體;ⅱ.2Cu2++4I-===2CuI(白色)↓+I(xiàn)2,寫出該實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)白色沉淀的離子方程式:_________________________________________。
2Cu2++4SCN-===2CuSCN(白色)↓+(SCN)2
由已知信息,SCN-與Cu2+的反應(yīng)類比I-與Cu2+的反應(yīng),可得離子方程式為2Cu2++4SCN-===2CuSCN(白色)↓+(SCN)2。
(2)實(shí)驗(yàn)Ⅱ:Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe3+實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象:向3 mL 0.1 ml·L-1 FeSO4溶液中加入稍過量稀硝酸,溶液變?yōu)樽厣胖靡欢螘r間后,棕色消失,溶液變?yōu)辄S色,已知Fe2++NO―→Fe(NO)2+(棕色)。①使用的FeSO4溶液中存在少量鐵屑,其目的是________________。
②實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生NO的原因?yàn)開_______________________________________(用離子方程式表示)。
Fe2+被加入的稀硝酸氧化為Fe3+,稀硝酸被還原為NO,反應(yīng)的離子方程式為3Fe2++ +4H+===3Fe3++NO↑+2H2O。
(3)實(shí)驗(yàn)Ⅲ:Fe2+與Fe3+相互轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象:將SO2通入足量Fe(NO3)3溶液中,溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色,但立即又變?yōu)樽攸S色,此時若滴入BaCl2溶液,則會產(chǎn)生白色沉淀。將產(chǎn)生的白色沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥后稱量其質(zhì)量為6.99 g,則整個實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生的氣體(假設(shè)只生成一種氣體,該氣體遇空氣變?yōu)榧t棕色)在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________。
從物質(zhì)類別和物質(zhì)所含核心元素的化合價兩個角度總結(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)了同價態(tài)、不同物質(zhì)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)了不同價態(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)了不同價態(tài)、不同物質(zhì)類別之間的轉(zhuǎn)化,主要體現(xiàn)物質(zhì)的氧化性或還原性。
1.(2021·廣東,10)部分含鐵物質(zhì)的分類與相應(yīng)化合價關(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
圖中所示鐵元素不同化合價的物質(zhì):a為Fe,b為FeCl2、FeSO4、Fe(NO3)2等Fe(Ⅱ)的鹽類物質(zhì),c為Fe(OH)2,e為FeCl3、Fe2(SO4)3、Fe(NO3)3等Fe(Ⅲ)的鹽類物質(zhì),d為Fe(OH)3。Fe與Fe(Ⅲ)的鹽類物質(zhì)可發(fā)生反應(yīng)生成Fe(Ⅱ)的鹽類物質(zhì),如Fe+2FeCl3===3FeCl2,故A不選;Fe(Ⅱ)為鐵元素的中間價態(tài),既有還原性也有氧化性,因此既可被氧化,也可被還原,故B不選;Fe(Ⅲ)的鹽類物質(zhì)與濃堿液反應(yīng)生成Fe(OH)3沉淀,制備Fe(OH)3膠體操作為向沸水中滴加飽和FeCl3溶液,繼續(xù)煮沸至溶液呈紅褐色,停止加熱,故C選;
2.從某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工業(yè)廢液中回收銅并制備氯化鐵晶體的流程如下,則下列說法正確的是
A.試劑a是鐵、試劑b是稀硫酸B.操作Ⅰ、操作Ⅱ、操作Ⅲ所用儀器相同C.試劑c是氯氣,相應(yīng)的反應(yīng)為2Fe2++Cl2 ===2Cl-+2Fe3+D.用酸性KMnO4溶液可檢驗(yàn)溶液W中是否還有Fe2+
試劑a是鐵,加入過量的鐵,可把銅全部置換出來,并把FeCl3還原為FeCl2,則通過操作Ⅰ過濾得到的濾液X為FeCl2溶液,濾渣Y為銅和過量的鐵;由于最終得到的產(chǎn)品是FeCl3,故試劑b是稀鹽酸,銅不與鹽酸反應(yīng),鐵與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2,故通過操作Ⅱ過濾可得到銅單質(zhì),濾液Z為FeCl2溶液,在兩次過濾得到的FeCl2溶液中通入氯氣,發(fā)生反應(yīng):2Fe2++Cl2===2Cl-+2Fe3+,把FeCl2轉(zhuǎn)化為FeCl3,然后通過操作Ⅲ(蒸發(fā)結(jié)晶并過濾)便可得到氯化鐵晶體,蒸發(fā)結(jié)晶與過濾所使用的儀器不相同,故A、B錯誤,C正確;溶液W中有Cl-,酸性KMnO4溶液既可氧化Fe2+,又可氧化Cl-,故用酸性KMnO4溶液不可檢驗(yàn)溶液W中是否還有Fe2+,D錯誤。
3.若利用硫鐵礦焙燒取硫后的廢渣(主要成分為Fe2O3、SiO2、Al2O3,不考慮其他雜質(zhì))制取FeSO4·7H2O,設(shè)計了如下流程:
下列說法錯誤的是A.溶解廢渣選用的酸是稀硫酸,試劑X選用鐵粉B.固體1中一定含有SiO2,控制pH是為了使Al3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3,進(jìn)入固體2C.從溶液2得到FeSO4·7H2O產(chǎn)品的過程中,必須控制條件防止其被氧化和分解D.若改變方案,在溶液1中直接加入NaOH溶液至過量,得到的沉淀用硫酸溶解, 其溶液經(jīng)結(jié)晶分離也可得到FeSO4·7H2O
流程設(shè)計意圖是用硫酸把Fe2O3、Al2O3轉(zhuǎn)化為硫酸鹽,除去SiO2,然后用試劑X(鐵粉)還原Fe3+得到硫酸亞鐵,A正確;分離FeSO4和Al2(SO4)3采用的是調(diào)控pH的方法,使Al3+轉(zhuǎn)化為Al(OH)3沉淀從而與FeSO4分離,B正確;Fe2+容易被氧化,所以在制備FeSO4·7H2O產(chǎn)品的過程中,要防止其被氧化和分解,C正確;在溶液1中直接加過量的NaOH得到的是Fe(OH)3沉淀,沉淀經(jīng)溶解、結(jié)晶分離得到Fe2(SO4)3,D不正確。
4.高鐵酸鈉(Na2FeO4)為紫色固體,易溶于水,微溶于NaOH溶液,具有強(qiáng)氧化性,可以殺菌消毒,是一種新型、高效、多功能的水處理劑。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)小組利用NaClO在堿性介質(zhì)中與FeCl3溶液的反應(yīng)制備Na2FeO4并探究其性質(zhì),實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。
請回答下列問題:(1)橡膠管a的作用是________________________________,裝置甲中反應(yīng)的化學(xué)方程式為____________________________________________。
平衡氣壓,便于濃鹽酸順利流下
由實(shí)驗(yàn)裝置圖可知,裝置甲中橡膠管a的作用是平衡氣壓,便于濃鹽酸順利流下;裝置甲中二氧化錳與濃鹽酸共熱反應(yīng)生成氯化錳、氯氣和水,反應(yīng)的化學(xué)方程式為MnO2+4HCl(濃) MnCl2+Cl2↑+2H2O。
(2)若去掉裝置乙,其不足之處為___________________________________________________________。(3)當(dāng)裝置丁中出現(xiàn)_____________現(xiàn)象時,關(guān)閉K1;此時向裝置丙中加入FeCl3溶液。
揮發(fā)出的氯化氫與氫氧化鈉溶液反應(yīng),干擾
若裝置甲中生成的氯氣將裝置中的空氣完全排出后,過量的氯氣將氯化亞鐵氧化為氯化鐵,F(xiàn)eCl3與溶液中的硫氰化鉀反應(yīng)生成硫氰化鐵,使溶液變?yōu)榧t色。
(4)裝置丙中生成Na2FeO4的離子方程式為________________________________________________________。
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