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第三章　铁　金属材料
实验活动2　铁及其化合物的性质
?实验目的
1．认识铁及其化合物的重要化学性质。
2．学会铁离子的检验方法。
3．认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化。
?实验用品
1．试剂：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、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。
2．仪器：试管、胶头滴管、药匙、镊子。
?实验步骤
1．铁单质的还原性
操作：在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝。
现象：铁丝表面__________________。
解释：化学方程式_________________________________________。
有红色固体析出
CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu
2．铁盐的氧化性
(1)操作：取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡。
现象：铜片____________，溶液____________________。
解释：化学方程式________________________________________。
(2)操作：在一支盛有3mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，振荡，然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液。
现象：溶液__________________，加入淀粉溶液，溶液________。
解释：离子方程式_________________________________________。
逐渐溶解
由淡黄色变为蓝色
Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2
由淡黄色变成棕色
变蓝
2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2
3．亚铁盐的氧化性和还原性
(1)操作：取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡。
现象：溶液____________。解释：化学方程式________________________。
变为无色
FeCl2＋Zn===ZnCl2
＋Fe
(2)操作：在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中加入适量FeSO4溶液；再滴加2滴KSCN溶液。
控制用量，若过量，无法判断Fe2＋的存在
现象：溶液___________时，滴加KSCN溶液后，溶液__________。
解释：离子方程式_______________________________________________________、__________________________________。
紫色褪去
变红色
8H2O
4．铁离子的检验
(1)操作：在一支试管中加入2 mL蒸馏水，再滴加几滴FeCl3稀溶液，然后滴加几滴KSCN溶液。
现象：溶液__________。
(2)操作：在一支试管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入适量铁粉，轻轻振荡片刻；再滴加几滴KSCN溶液。
现象：溶液__________，滴加KSCN溶液后，溶液_____________。
解释：化学方程式________________________________________。
变红色
变浅绿色
无明显变化
2FeCl3＋Fe===3FeCl2
?问题讨论
1．根据以上的实验及所学的知识，以铁屑为原料，制备硫酸亚铁溶液时应该注意什么？
提示：由于亚铁离子易被氧化，所以在制备过程中要保证铁屑过量。
2．以废铁屑为原料，如何制备硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)？试写出其简易流程。
提示：废铁屑→硫酸酸浸→结晶(蒸发浓缩、冷却结晶)→过滤→硫酸亚铁晶体(FeSO4·7H2O)。
3．如何检验制备的硫酸亚铁晶体是否变质？如何检验Fe2(SO4)3溶液中是否有杂质FeSO4
提示：取少量制备的晶体，溶于水后滴加KSCN溶液，观察溶液颜色变化，如果溶液变红，则说明已变质。
在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液，然后向试管中滴加足量的Fe2(SO4)3溶液，若酸性KMnO4溶液紫色褪去，则说明含有FeSO4杂质。
(2024·广东省清远市阳山县南阳中学高一月考)用电解法处理某废水，所得溶液中含有Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋，向所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液， 分析合理的(　　)
?注意三种阳离子的氧化性强弱顺序，即与铁粉的反应顺序
A．若溶液中有Fe3＋，则无固体剩余　　　　　　　　　
B．若溶液中有Fe2＋，则有固体存在
C．若没有固体析出，则溶液中一定有Fe3＋
D．若有Cu析出，则溶液中一定有Fe3＋
?实验拓展例练
【思路分析】　第一步：分析Fe2＋、Fe3＋、Cu2＋氧化性顺序，确定铁与它们的反应顺序。
氧化性：Fe3＋>Cu2＋>Fe2＋，即铁先与Fe3＋反应生成Fe2＋，再与 Cu2＋反应生成Cu和Fe2＋。
第二步：关注反应物之间量的变化，随着铁屑的加入量，分析金属元素存在的形态出现的所有组合。
依次出现组合：
(1)Fe3＋、Cu2＋、Fe2＋(Fe3＋数目减少，Fe2＋数目增多，Cu2＋数目不变)
(2)Cu2＋、Fe2＋(Fe3＋数目为零，Fe2＋数目增多，Cu2＋数目不变)
(3)Cu2＋、Fe2＋、Cu(Fe3＋数目为零，Cu2＋数目减少，Fe2＋数目增多，Cu原子数目增多)
(4)Fe2＋、Cu(Fe3＋数目为零，Cu2＋数目为零、Fe2＋数目增多，Cu原子数目增多)
(5)Fe2＋、Cu、Fe(Fe3＋数目为零，Cu2＋数目为零，Fe2＋数目不变，Cu原子数目不变，Fe原子数目增多)
【细解】　氧化性顺序Fe3＋>Cu2＋，因此若溶液中有Fe3＋，则铁粉不足，无固体剩余，若有Cu析出，则溶液中一定已没有Fe3＋，A正确，D错误；溶液中始终有Fe2＋，不能判断是否有固体存在，B错误；若没有固体析出，说明铁粉不足且未与Cu2＋反应，则溶液中可能有Fe3＋，也可能已恰好完全反应，C错误。故选A。
(2024·河北省廊坊市第八中学高一月考)茶是中国人喜爱的一种饮品，茶叶中含有铁元素，可以用以下实验操作检验茶叶中的铁元素：
A．取少量茶叶　　 B．检验滤液中的Fe3＋　　
C．过滤得到滤液　　 D．将茶叶灼烧为茶叶灰
E．用足量稀盐酸溶解茶叶灰，并加蒸馏水稀释
请回答下列问题。
取样——灼烧(除去有机物)——溶解过滤——离子检验
(1)上述实验操作的正确顺序是______________(填字母)。
(2)操作D所用仪器有酒精灯、三脚架、泥角、________、__________。
(3)检验滤液中Fe3＋方法是__________________________________________，观察到的现象是________________。
(4)越来越多的人喜欢用铁壶泡茶，铁壶泡茶时壶中的铁与茶水中的Fe3＋能发生反应，有关的离子方程式是__________________________。
?
ADECB
坩埚
玻璃棒
取少量滤液于试管中，向其中滴加KSCN
溶液
溶液变成红色
Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋
【解析】　(1)检验茶叶中的铁元素的正确操作顺序为A．取少量茶叶；D．将茶叶灼烧为茶叶灰；E.用足量稀盐酸溶解茶叶灰，并加蒸馏水稀释；C．过滤得到滤液；B．检验滤液中的Fe3＋。所以上述实验操作的正确顺序是ADECB。(2)固体灼烧需要坩埚，同时需要玻璃棒搅拌，则操作D所用仪器有酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、玻璃棒。(3)检验滤液中Fe3＋的方法是取少量滤液于试管中，向其中滴加KSCN溶液，观察到的现象是溶液变成红色。(4)铁能与溶液中的Fe3＋发生反应生成亚铁离子，反应的离子方程式是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。

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