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第三章　铁　金属材料
第一节　铁及其化合物
第2课时　铁盐和亚铁盐
目
录
知识点二　铁盐和亚铁盐的转化
课时作业
知识点一　铁盐、亚铁盐的性质与检验
即时演练
1.证据推理与模型认知:能从物质类别、元素价态的角度,预测铁盐和亚铁盐的化学性质和变化。2.科学态度与社会责任:通过实验探究学会Fe2+、Fe3+的检验方法,认识铁盐和亚铁盐在生产、生活中的应用。
核心素养发展目标
一
知识点一　铁盐、亚铁盐的性质与检验
1.Fe2+、Fe3+的检验
(1)Fe2+、Fe3+检验的实验
离子 Fe3+ Fe2+
溶液的颜色 ____色 ____色
实验操作
棕黄
浅绿
2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-、
离子 Fe3+ Fe2+
实验现象 溶液变成____ 开始无明显现象,滴加新制氯水后溶液变成____
离子方程式 ________________________ _______________________________________________
红色
红色
Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
离子 Fe3+ Fe2+
结论 含Fe3+的盐溶液遇SCN-显____,可利用此现象检验Fe3+的存在 含Fe2+的盐溶液和SCN-混合无明显现象,加入新制氯水后,Fe2+被氧化成Fe3+;可用先加________溶液再加________的方法检验Fe2+的存在
红色
KSCN
新制氯水
(2)Fe2+、Fe3+的检验方法
①单一溶液中Fe2+、Fe3+的检验
②混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验
2.实验探究Fe2+、Fe3+的性质
(1)从化合价角度预测Fe2+和Fe3+的性质
①Fe3+——能降低到____价或__价,具有______。
②
+2
0
氧化性
还原
(2)实验探究
①实验操作
②实验现象:向FeCl3溶液中加入过量铁粉后溶液显____色,试管中有黑色固体,再滴加KSCN溶液,溶液__________,取上层清液,向其中滴加新制氯水,溶液变__色。
③发生反应的离子方程式:__________________、_____________________ _________、____________________________。
④实验结论:a.Fe3+具有氧化性,能被还原剂(如Fe)还原为Fe2+;b.Fe2+具有还原性,能被氧化剂(如Cl2、H2O2等)氧化为Fe3+。
浅绿
无明显变化
红
2Fe3++Fe 3Fe2+
2Fe2++Cl2
2Fe3++2Cl-
Fe3++3SCN- Fe(SCN)3
(3)Fe2+、Fe3+的性质总结
①
②
铁是人体必需的微量元素中含量最多的一种,体内缺铁将会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等生理功能下降。如果体内的铁不足以供给生命活动的需要,就会发生贫血,可以合理服用补铁剂(如硫酸亚铁片)。
某补铁片剂的服用说明:
[性状]本品为包衣片,除去薄膜衣后显暗黄色。
[药物相互作用]维生素C与本品同服,有利于本品吸收。
问题探究
(1)补铁片剂除去薄膜衣为什么会显暗黄色 为什么维生素C与该补铁片剂同服,有利于吸收
提示:补铁片剂中的Fe2+具有强的还原性,除去薄膜衣后Fe2+遇空气被氧化为Fe3+。维生素C的还原性比Fe2+强,可以防止Fe2+被氧化。
(2)如何用实验的方法证明久置补铁剂既有Fe2+又有Fe3+
提示:取少许补铁剂溶于水,加入几滴KSCN溶液,溶液显红色,说明补铁剂中含有Fe3+,另取少许补铁剂溶于水,滴几滴酸性KMnO4溶液,溶液褪色,说明补铁剂中含有Fe2+。
(3)如果该药品含FeCl2,检验+2价铁时,能不能用KMnO4溶液
提示:不能。酸性KMnO4溶液可以氧化Cl-而使酸性KMnO4溶液褪色,干扰实验。
检验Fe2+和Fe3+时的注意事项
利用Fe2+的还原性、Fe3+的氧化性检验离子时,应确保无其他物质干扰。
归纳提升
检验离子 检验试剂 干扰离子
Fe2+ 酸性KMnO4溶液 还原性物质,如Cl-、S等
Fe3+ 碘化钾淀粉试纸 氧化性物质(如H2O2、NaClO等)
C
1.现欲探究铁及其化合物的氧化性或还原性,可供选用的试剂有铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、H2O2溶液、锌片。下列叙述不正确的是(　 　)
A.在FeCl2溶液中加入锌片,溶液逐渐由浅绿色变为无色
B.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液变为棕黄色,则Fe2+具有还原性
C.向FeCl2溶液中滴加少量酸化的H2O2溶液,溶液变为棕黄色,并产生大量无色气体
D.向FeCl3溶液中加入足量铁粉,溶液由棕黄色变为浅绿色,则Fe具有还原性
解析:向FeCl2溶液中加入锌片,发生反应:FeCl2+Zn ZnCl2+Fe,溶液由浅绿色变为无色,A正确;向FeCl2溶液中滴加氯水,发生反应:2FeCl2+Cl2
2FeCl3,溶液变为棕黄色,FeCl2体现还原性,B正确;向FeCl2溶液中滴加酸化的H2O2溶液,发生反应:2Fe2++H2O2+2H+ 2Fe3++2H2O,溶液变为棕黄色,少量H2O2溶液无法产生大量无色气体,C错误;向FeCl3溶液中加入足量铁粉,发生反应:2FeCl3+Fe 3FeCl2,Fe体现还原性,D正确。
2.下列各试剂中,不能用来鉴别FeSO4和Fe2(SO4)3的是 (　 　)
A.NaOH溶液 B.酸性KMnO4溶液
C.BaCl2溶液 D.KSCN溶液
解析:FeSO4溶液与NaOH溶液反应生成白色沉淀并迅速变为灰绿色,最后变成红褐色,Fe2(SO4)3与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀,可鉴别,A不符合题意;Fe2+能使酸性KMnO4溶液褪色,而Fe3+不能使酸性KMnO4溶液褪色,可鉴别,B不符合题意;二者均与BaCl2溶液反应生成白色沉淀BaSO4,不能鉴别,C符合题意;加入KSCN溶液呈红色的是Fe2(SO4)3,没有明显现象的是FeSO4,可鉴别,D不符合题意。
C
3.某学习小组通过化学实验的方法检验黑木耳中的铁元素,实验方案如下:①取一定量的干黑木耳,剪碎后置于坩埚中灼烧。②将灼烧后的黑木耳灰转移到烧杯中,加入一定量的稀盐酸充分溶解并过滤。③取少量滤液于试管中,加入少量稀硝酸(稀硝酸具有氧化性),再滴加几滴KSCN溶液,振荡,观察现象。下列说法错误的是(　 　)
A.溶解和过滤时使用玻璃棒的作用不同
B.加稀盐酸的目的是将黑木耳灰中的铁元素转化为可溶性铁盐
C.加入的稀硝酸可以用稀硫酸代替
D.观察到试管中的溶液变红,说明黑木耳中含有铁元素
C
解析:将灼烧后的黑木耳灰转移到烧杯中,加入一定量的稀盐酸充分溶解时,玻璃棒的作用是搅拌,以加速黑木耳灰中含铁元素物质的溶解;过滤时,玻璃棒的作用是引流,以防止液体溅出,两者作用不同,A正确。将灼烧后的黑木耳灰转移到烧杯中,加入一定量的稀盐酸充分溶解的目的是将黑木耳灰中的铁元素转化为可溶性铁盐,B正确。加入的稀硝酸的目的是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,而稀硫酸不具有强氧化性,不能将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,所以加入的稀硝酸不能用稀硫酸代替,C错误。溶液中的Fe3+能与SCN-反应生成红色的Fe(SCN)3,所以观察到试管中的溶液变红,说明黑木耳中含有铁元素,D正确。
二
知识点二　铁盐和亚铁盐的转化
1.铁元素的“价—类”二维图
铁元素不同价态之间的转化需要通过氧化还原反应来实现,氧化剂、还原剂的强弱不同,转化产物也不同。
价态变化 转化关系 化学或离子方程式
0→+2 Fe→Fe2+ Fe+2H+ ________
0→+3 Fe→Fe3+ 2Fe+3Cl2 __________
+2→+3 Fe2+→Fe3+ Fe(OH)2→ Fe(OH)3 2Fe2++Cl2 ______________
4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3
+2→0 FeO→Fe FeO+CO __________
+3→0 Fe2O3→Fe 3CO+Fe2O3 2Fe+3CO2
+3→+2 Fe3+→Fe2+ 2Fe3++Fe ______
Fe2++H2↑
2FeCl3
2Fe3++2Cl-
Fe+CO2
3Fe2+
2.“铁三角”转化关系的应用
(1)Fe2+、Fe3+的除杂方法(括号内为杂质)
①FeCl3溶液(FeCl2):加足量____或通入足量____。
②FeCl2溶液(FeCl3):加足量____,充分反应后过滤。
③FeSO4溶液(CuSO4):加足量____,充分反应后过滤。
氯水
Cl2
铁粉
铁粉
(2)离子的共存问题
①Fe3+与I-、等还原性离子不能大量共存。
②Fe2+与Mn(H+)、N(H+)、ClO-等氧化性离子不能大量共存。
③Fe3+与SCN-发生反应生成难电离的Fe(SCN)3,不能大量共存。
(3)利用覆铜板制作图案
实验 操作 取一小块覆铜板,用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案,然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。过一段时间后,取出覆铜板并用水清洗干净。观察实验现象,并展示制作的图案
实验 现象 用油性笔画出的图案处不被腐蚀,洗净后板上留下设计的图案
反应 方程式 化学方程式:____________________________;
离子方程式:________________________
实验 结论 铜可被FeCl3溶液腐蚀,利用了FeCl3的____性
2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2
2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+
氧化
基础诊断
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)Fe3O4可以通过置换反应或化合反应制备。(　 　)
(2)在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Fe2O3,铜粉能够溶解。(　 　)
(3)实验室配制FeSO4溶液时,常在溶液中加入少量铁粉,防止FeSO4被氧化。(　 　)
(4)FeCl3溶液中混有FeCl2时,可向溶液中加入足量的氯水来除去。(　 　)
(5)FeCl2溶液中混有少量FeCl3时,可向溶液中加入足量的锌粉,然后过滤来除去。(　 　)
√
√
√
√
×
A
1.下列有关铁及其化合物的转化关系说法正确的是(　 　)
A.硫酸亚铁片和维生素C同时服用能增强补铁效果
B.高温条件下,铁与水蒸气反应生成Fe2O3
C.Fe2O3与水反应得到Fe(OH)3
D.FeCl2、Fe(OH)3均不可以通过化合反应制得
解析:维生素C具有还原性,能防止Fe2+被氧化,从而增强铁的吸收效果,A正确;高温条件下,铁与水蒸气反应生成Fe3O4,而非Fe2O3,B错误;Fe2O3不溶于水,不能直接与水反应生成Fe(OH)3,C错误;FeCl2可通过化合反应[如Fe+2FeCl3 3FeCl2]制得,Fe(OH)3可通过化合反应[如4Fe(OH)2+ O2+2H2O 4Fe(OH)3]制得,D错误。
2.铁元素的“价—类”二维图如图所示,其中X、Y、Z、W分别表示四种含铁化合物。下列说法正确的是(　 　)
A.a=7
B.Fe在O2中燃烧生成X
C.W和Z的化学式分别为Fe(OH)2和Fe(OH)3
D.Y与稀硫酸反应生成Fe2(SO4)3
D
解析:铁的常见化合价有0、+2、+3,Na2FeO4中Fe为+6价,因此a=6。X为氧化物,其中的Fe元素的化合价为+2价,为FeO;Y为氧化物,其中的Fe元素的化合价为+3价,为Fe2O3;Z为氢氧化物,其中的Fe元素的化合价为+2价,为Fe(OH)2;W为氢氧化物,其中的Fe元素的化合价为+3价,为Fe(OH)3。Fe在O2中燃烧生成Fe3O4,不是FeO,B错误;Fe2O3与稀硫酸反应生成Fe2(SO4)3,D正确。
3.一种用FeCl3溶液制作印刷电路(PCB)并回收腐蚀废液的流程如图。下列说法错误的是(　 　)
A.腐蚀池中主要反应为Cu+2FeCl3 CuCl2+2FeCl2
B.腐蚀废液中主要的金属离子有Fe3+、Cu2+、Fe2+
C.置换池中主要反应为Fe+Cu2+ Cu+Fe2+和Fe+2Fe3+ 3Fe2+
D.向再生池中加入过量的Fe粉,可回收再生池中的FeCl3溶液
D
解析:在腐蚀池中,Fe3+将Cu氧化为Cu2+,自身被还原为Fe2+,反应为Cu+ 2FeCl3 CuCl2+2FeCl2,A正确;腐蚀废液中含有Fe3+、Fe2+和Cu2+三种主要金属离子,B正确;置换池中,铁粉能置换溶液中的Cu2+生成Cu并被氧化为Fe2+,同时Fe能将Fe3+还原为Fe2+,反应为Fe+Cu2+ Cu+Fe2+和Fe+
2Fe3+ 3Fe2+,C正确;加入过量的Fe粉会将FeCl3转化为FeCl2,并不能回收再生池中的FeCl3溶液,D错误。
三
即时演练
B
1.维生素C又称“L抗坏血酸”,能帮助人体将食物中摄取的、不易吸收的Fe3+转化为易吸收的Fe2+。下列有关说法错误的是(　 　)
A.维生素C具有还原性
B.Fe3+转化为Fe2+发生了氧化反应
C.Fe2+既有氧化性,又有还原性
D.向含Fe3+的溶液中加入Cu,也能将Fe3+转化为Fe2+
解析:A项,维生素C能够将Fe3+转化为易吸收的Fe2+,Fe元素化合价降低,得到电子被还原,说明维生素C具有还原性,正确;B项,Fe3+转化为Fe2+,Fe元素化合价降低,得到电子被还原,发生了还原反应,错误;C项,Fe2+中铁元素的价态处于中间价态,故既有氧化性,又有还原性,正确;D项,向含Fe3+的溶液中加入Cu,发生反应:2Fe3++Cu 2Fe2++Cu2+,因此Cu单质也能将Fe3+转化为Fe2+,正确。
B
2.“价—类”二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。下图为某常见金属单质及其部分化合物的“价—类”二维图。下列推断不合理的是(　 　)
A.红热的a与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2
B.b在空气中受热,能迅速被氧化为c
C.e、d均可与氢碘酸反应,但反应原理不完全相同
D.f→g→d→c转化均可一步实现
解析:由题图可推知该金属为Fe,a为Fe单质;b为FeO;c为Fe2O3;d为Fe(OH)3;e为Fe(OH)2;f为亚铁盐;g为铁盐;h为高铁酸盐。铁与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4和氢气,3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,A正确;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,被氧化生成Fe3O4,B错误;Fe(OH)2与氢碘酸反应:Fe(OH)2+2H+ Fe2++2H2O,发生复分解反应,Fe(OH)3与氢碘酸反应:2Fe(OH)3+6H++2I- 2Fe2++6H2O+I2,发生氧化还原反应,C正确;Fe2+与氯气反应生成Fe3+,Fe3+与氨水反应生成Fe(OH)3,Fe(OH)3加热分解可生成Fe2O3,均能一步实现,D正确。
3.铁是人体必需的微量元素,下面是一种常见补铁药品说明书中的部分内容:该药品含33%~36%的Fe2+,不溶于水但能溶于人体中的胃酸,与维生素C(Vc)同服可增加本品吸收。某同学设计了以下实验检测该补铁药品中是否含有Fe2+并探究Vc的作用:
以下说法不正确的是(　 　)
A.试剂1为HCl溶液,目的是溶解药片
B.加入KSCN溶液后溶液变为淡红色,说明溶液中有少量Fe3+
C.加入Vc后红色溶液颜色褪去,说明Vc具有一定的氧化性
D.新制氯水可替换为H2O2溶液进行实验
C
解析:将补铁剂碾碎,然后向其中加入足量盐酸,使二者充分接触发生反应,向与盐酸反应后的溶液中加入KSCN溶液,溶液显淡红色,说明其中含有少量Fe3+,然后再加入新制氯水,溶液变为红色,说明该溶液中同时含有Fe2+,新制氯水将Fe2+氧化为Fe3+,加入Vc后红色溶液褪色说明Vc具有一定的还原性,将Fe3+还原为Fe2+。由分析知,试剂1是盐酸,目的是溶解药片,A正确;加入KSCN溶液后溶液变为淡红色,说明溶液中有少量Fe3+,B正确;加入Vc后红色溶液颜色褪去,说明Vc具有一定的还原性,将铁离子还原为亚铁离子,C错误;由分析知,加入新制氯水后,溶液由浅红色变为红色,说明溶液中含有Fe2+,新制氯水将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+浓度增大,H2O2溶液也具有强氧化性,可以替代新制氯水,D正确。
4.如图所示的物质转化关系中(部分生成物未列出),B是一种淡黄色粉末,C是强碱,E是一种常见的金属,I是红褐色固体。
回答下列问题:
(1)物质I的化学式为____________。
解析:由题干信息和转化关系图可知,A和B反应生成强碱C,B为淡黄色粉末,Na2O2和H2O反应生成NaOH和O2,即A为H2O、B为Na2O2,C为NaOH、D为O2,E为常见的金属,I为红褐色固体,则I为Fe(OH)3,则G为FeCl3、H为FeCl2、E为Fe、F为Fe3O4,即Fe与O2点燃生成Fe3O4,Fe3O4与稀盐酸反应生成FeCl3和FeCl2,FeCl3与Fe反应生成FeCl2。
Fe(OH)3
(2)图示反应中,属于氧化还原反应的有__个。
解析:由分析可知,反应①②③④⑤分别为2Na2O2+2H2O 4NaOH+ O2↑、3Fe+2O2 Fe3O4、Fe3O4+8HCl 2FeCl3+FeCl2+4H2O、2FeCl3+Fe 3FeCl2、FeCl3+3NaOH Fe(OH)3↓+3NaCl,只有①②④三个反应中有元素化合价发生改变,属于氧化还原反应,③⑤没有元素化合价改变,不属于氧化还原反应。
(3)反应①的化学方程式为______________________________。该反应中每生成1 mol D,转移电子的物质的量为__ mol。
解析:反应①的化学方程式为2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑,反应中每生成1 mol D即O2,转移电子的物质的量为2 mol。
3
2Na2O2+2H2O 4NaOH+O2↑
2
(4)反应③的离子方程式为________________________________。
解析:反应③的化学方程式为Fe3O4+8HCl 2FeCl3+FeCl2+4H2O,则其离子方程式为Fe3O4+8H+ 2Fe3++Fe2++4H2O。
Fe3O4+8H+ 2Fe3++Fe2++4H2O
(5)检验H溶液中的金属阳离子,可选用下列试剂中的____(填字母)。
A.酸性KMnO4溶液
B.NaOH溶液
C.KSCN溶液和氯水
解析:H为FeCl2,Cl-也能使酸性KMnO4溶液褪色,不能使用酸性KMnO4溶液来检验FeCl2中含有的Fe2+,A不符合题意;向H溶液中滴加NaOH溶液得到Fe(OH)2白色沉淀,然后沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,即用NaOH溶液能够检验H中的阳离子,B符合题意;向H溶液中先滴加KSCN溶液,无明显现象,再滴加氯水,溶液立即变为红色,说明含有Fe2+,C符合题意。
BC
四
课时作业17
D
(选择题1~11题,每题3分,第12题17分)
1.下列关于Fe2+和Fe3+的叙述错误的是(　 　)
A.含Fe2+的水溶液为浅绿色
B.含Fe3+的水溶液为棕黄色
C.Fe3+具有氧化性,Fe2+具有还原性
D.向含Fe3+的溶液中滴入含SCN-的溶液,立即出现红色沉淀
解析:Fe2+是浅绿色的,Fe3+是棕黄色的,Fe3+具有氧化性,Fe2+具有氧化性和还原性,Fe3+与SCN-反应生成红色的Fe(SCN)3溶液,不是红色的沉淀,故选D。
D
2.下列有关铁及其化合物的说法正确的是 (　 　)
A.FeCl2不能通过化合反应制得
B.Fe(OH)3只能由可溶性铁盐和碱通过复分解反应制得
C.溶液中加入NaOH溶液,生成红褐色沉淀,则溶液中一定含有Fe2+
D.除去FeCl2溶液中少量的CuCl2杂质,可向溶液中加入过量铁粉,然后过滤
解析:Fe与FeCl3反应生成FeCl2,能通过化合反应制得,故A错误; Fe(OH)2、O2、H2O反应生成Fe(OH)3,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O
4Fe(OH)3,该反应属于化合反应,故B错误;向溶液中加入NaOH溶液,生成红褐色沉淀,则溶液中一定含有Fe3+,可能存在Fe2+,故C错误;Fe可与CuCl2发生置换反应生成FeCl2和Cu,因此加入过量铁粉,能达到除杂、净化的目的,故D正确。
3.向某溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化,当再滴入几滴新制氯水后,溶液变成红色,则下列结论错误的是 (　 　)
A.该溶液中一定含有SCN-
B.氧化性:Cl2>Fe3+
C.Fe2+与SCN-不能形成红色物质
D.Fe2+还原性小于Cl-
D
解析:滴入新制氯水后溶液变红,说明发生反应生成了Fe(SCN)3,因此原溶液中一定含有SCN-,A正确;Cl2能将Fe2+氧化为Fe3+,反应为2Fe2++Cl2
2Fe3++2Cl-,根据氧化还原反应中“氧化剂的氧化性强于氧化产物”的规律,可知氧化性:Cl2>Fe3+,B正确;向原溶液中加入含Fe2+的溶液后无明显变化,说明Fe2+与SCN-不能形成红色物质,C正确;Fe2+被Cl2氧化为Fe3+,反应为2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,Fe2+为还原剂,Cl-为还原产物,根据氧化还原反应中“还原剂的还原性强于还原产物”的规律,可知还原性:Fe2+>
Cl-, D错误。
C
4.利用覆铜板制作图案的主要实验过程如图所示,下列说法错误的是(　 　)
A.应使用油性笔在覆铜板上写“化学”二字
B.将覆铜板浸没在溶液中,除“化学”二字外的覆铜层几乎全部溶解
C.反应前后,“腐蚀液”中离子种类发生变化,离子总数目保持不变
D.向“腐蚀液”中依次加入过量铁粉和氯水,可实现Cu的回收和FeCl3溶液的再生
解析:油性笔的笔迹可以隔绝FeCl3溶液与铜的接触,能保护笔迹下的铜不被反应,A正确;覆铜板中,未被油性笔覆盖的铜会与FeCl3溶液发生反应:
Cu+2FeCl3 CuCl2+2FeCl2,而“化学”二字下的铜被保护,因此除这两个字外的覆铜层几乎全部溶解,B正确;反应的离子方程式为Cu+2Fe3+
Cu2++2Fe2+,反应前后,“腐蚀液”中离子种类和总数目均发生变化,
C错误;向腐蚀液(含CuCl2、FeCl2、FeCl3)中加过量铁粉,发生反应:Fe+
CuCl2 FeCl2+Cu(回收Cu)、Fe+2FeCl3 3FeCl2,再加入氯水,发生反应:2FeCl2+Cl2 2FeCl3,可实现FeCl3溶液的再生,D正确。
5.铁及其化合物的转化关系如图,下列叙述正确的是(　 　)
A.反应①中每消耗84 g Fe可生成44.8 L H2
B.反应②所得溶液中的Fe2+可用酸性KMnO4溶液检验
C.上述转化关系中涉及化合、置换、复分解三种基本反应类型
D.反应③生成的白色沉淀在空气中会发生反应④迅速变成红褐色
C
解析:选项未指明处于标准状况,无法计算生成H2的体积,A错误;反应②所得FeCl2溶液中含有Cl-,Cl-在酸性条件下也能被KMnO4氧化,导致KMnO4溶液褪色,无法证明是Fe2+的作用,B错误;反应①是置换反应,反应②是置换反应,反应③是复分解反应,反应④是化合反应,反应⑤是复分解反应,因此涉及置换、复分解、化合三种基本反应类型,C正确;反应③生成的Fe(OH)2白色沉淀在空气中会先迅速变为灰绿色,最终变为红褐色的Fe(OH)3,并非直接“迅速变成红褐色”,D错误。
D
6.常见物质X、Y、Z、W、a都含有一种共同元素,它们的转化关系如图所示。Z在空气中有明显颜色变化且最终生成红褐色W。结合图示转化关系,下列叙述错误的是(　 　)
A.Z→W发生了氧化还原反应
B.灼烧W可以制备铁红
C.除去X溶液中少量Y的方法:通入Cl2
D.X→Y中,氧化产物和还原产物的物质的量之比为1︰1
解析:依题意可知,碱Z为Fe(OH)2,碱W为Fe(OH)3,单质a为铁,盐X为FeCl3,盐Y为FeCl2。4Fe(OH)2+O2+2H2O 4Fe(OH)3,属于氧化还原反应,A正确;灼烧Fe(OH)3生成Fe2O3(铁红),B正确;除去FeCl3溶液中少量FeCl2,通入氯气,发生反应2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-,C正确;2Fe3++Fe
3Fe2+,由Fe氧化生成的Fe2+与由Fe3+还原生成的Fe2+的物质的量之比为1︰2,则氧化产物和还原产物的物质的量之比为1︰2,D错误。
7.把少量的废铁屑溶于过量的稀硫酸中,先加入适量氯水,再加入过量氨水,有红褐色沉淀生成。过滤,将滤渣灼烧,得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别为(　 　)
A.Fe2O3和Fe3O4
B.Fe(OH)2和Fe(OH)3
C.Fe(OH)3和Fe3O4
D.Fe(OH)3和Fe2O3
D
解析:把少量的废铁屑溶于过量的稀硫酸中,发生反应:Fe+2H+ Fe2+ +H2↑,然后向反应后的溶液中加入适量氯水,又发生反应:2Fe2++Cl2
2Fe3++2Cl-,再向反应后的溶液中加入过量氨水,发生反应:Fe3++ 3NH3·
H2O Fe(OH)3↓+3N;将反应产生的Fe(OH)3沉淀过滤出来,然后灼烧,Fe(OH)3发生分解反应:2Fe(OH)3 Fe2O3+3H2O,得到的固体残渣是Fe2O3,可见沉淀是Fe(OH)3,残渣是Fe2O3,故选D。
8.以化合价为纵坐标,物质类别为横坐标的图像称为“价—类”二维图,在地壳中的含量仅次于铝,居第四位的元素“价—类”二维图如图所示,下列说法正确的是 (　 　)
A.a与水高温下可发生置换反应,生成Fe2O3
B.过量的固体a可跟氯气反应制得f
C.将g的氯化物水溶液加入常温水中可制得d的胶体物质
D.h的某种盐是具备净水和消毒双重功能的水处理剂
D
解析:在地壳中的含量仅次于铝,居第四位的元素是铁元素。Fe与水蒸气在高温下可发生置换反应,生成Fe3O4和氢气,A错误;铁和氯气在加热条件下反应生成FeCl3,无论二者的量如何,均不会生成FeCl2,B错误;将FeCl3饱和溶液滴入沸水中继续煮沸至液体呈红褐色制得Fe(OH)3胶体,C错误;Fe具有强氧化性,能够杀菌消毒,+6价的铁被还原成+3价,Fe3+形成的Fe(OH)3胶体具有较大表面积,吸附悬浮杂质,可以作净水剂,D正确。
9.向Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中加入铁粉,下列说法不正确的是(　 　)
A.若有铁粉剩余,则不溶物中有铁和铜单质
B.若有铁粉剩余,则溶液的溶质只有FeSO4
C.若有固体剩余,则固体中一定有铜单质
D.若有固体剩余,则溶液中一定没有Cu2+
D
解析:若有铁粉剩余,说明Fe3+、Cu2+与铁反应完全,则不溶物中有铁和铜单质,溶液中的金属阳离子只有Fe2+,溶质只有FeSO4,A、B正确。若有固体剩余,一种情况是铁粉过量,由上述分析可知,固体中有铜单质、铁单质;另一种情况是铁粉不剩余,若铁粉只够与Fe3+反应,则溶液中无固体生成,有固体说明铁粉将Fe3+反应完全后与Cu2+反应生成铜单质,故固体中一定有铜单质,由于无法判断此反应中Cu2+是否完全被消耗,故溶液中可能存在Cu2+,C正确,D错误。
10.物质的量浓度大于3.16 mol·L-1的Fe(NO3)3溶液可以清洗附着在玻璃表面的金属银,某同学欲从洗银废液中回收金属银及Fe(NO3)3,设计如下路线:
关于路线中的各种物质,下列说法错误的是(　 　)
A.洗银废液中至少含3种阳离子
B.试剂1可以是还原铁粉
C.H2O2溶液可以用氯气进行替换
D.可从溶液3中回收Fe(NO3)3
C
解析:Fe(NO3)3溶液洗银,Fe3+与Ag反应生成Fe2+和Ag+,离子方程式为Fe3++Ag Fe2++Ag+,洗银废液(主要含Fe3+、Fe2+、Ag+、N)中加入Fe粉,Fe3+、Ag+与Fe反应生成Fe2+、Ag,过滤;固体(滤渣)中含有Fe和Ag,加稀盐酸,Fe溶解生成Fe2+,过滤得到银单质;溶液1中主要阳离子为Fe2+,加H2O2溶液时Fe2+被氧化为Fe3+。根据分析可知,洗银废液中至少含3种阳离子,A正确;试剂1可以是还原铁粉,B正确;若用氯气代替H2O2溶液,会引入杂质Cl-,C错误;溶液3主要成分为Fe(NO3)3,其中可能含有过量的H2O2,H2O2加热分解产生水和氧气,氧气逸出,故可从溶液3中回收Fe(NO3)3,D正确。
11.工业废弃物的资源化回收再利用,可以更大限度地发挥原材料的价值。下图是工业生产纳米磁性氧化铁的流程:
下列说法不正确的是 (　 　)
A.用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的铁锈
B.若生产中不通入N2,暴露在空气中生产,将不能得到高纯度产品
C.加适量的H2O2溶液是为了将部分Fe2+氧化为Fe3+,涉及反应:H2O2+2Fe2++2H+ 2Fe3++2H2O
D.溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为1︰2
A
解析:用Na2CO3溶液浸泡废铁屑是为了除去废铁屑表面的油污,A错误;若生产中不通入N2,暴露在空气中生产,Fe2+被氧气氧化为Fe3+,不能得到高纯度产品,B正确;Fe3O4中的Fe为+2价和+3价,H2O2具有氧化性,加适量的H2O2溶液是为了将部分Fe2+氧化为Fe3+,涉及反应:H2O2+2Fe2++2H+
2Fe3++2H2O,C正确;Fe3O4中+2价和+3价的Fe的物质的量之比为1︰2,所以溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为1︰2,D正确。
12.(17分)甲、乙、丙三位同学为探究Fe2+、Fe3+的性质,设计了以下实验。
Ⅰ.甲同学取实验室的FeCl2溶液,先检验溶液是否变质。
(1)简述具体的实验操作及现象:____________________________________ _______________________________________,则证明该溶液不变质,可以使用。
取少量实验室的FeCl2溶液于洁净的试管中,滴加几滴KSCN溶液,溶液无明显现象
Ⅱ.为验证氧化性:Cl2>Fe3+>I2,三位同学用下图所示装置进行实验(装置气密性已检验)。
(2)装置A中盛放浓盐酸的仪器名称是________,K的作用是_____________ ___________________。
解析:实验Ⅱ通过装置A中KMnO4与浓盐酸反应制备Cl2,分液漏斗加液、导管K平衡气压,Cl2通入装置B氧化Fe2+生成Fe3+,装置C中盛放NaOH溶液吸收尾气Cl2;反应后检验B中离子,并向B中溶液加淀粉KI溶液,通过“溶液变蓝”的现象,结合B中离子情况,验证了氧化性:Cl2>Fe3+>I2。
分液漏斗
平衡气压,便于浓盐酸顺利流下
(3)A中反应的离子方程式为______________________________________。
解析:装置A中离子方程式为2Mn+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑ +8H2O。
(4)C中盛放的溶液为__________,该溶液的作用是___________________。
解析:Cl2是有毒气体,直接排放会污染环境,NaOH溶液可与Cl2发生反应,因此其作用是吸收尾气Cl2,防止污染环境。
(5)写出B中发生反应的离子方程式:__________________________。
2Mn+16H++10Cl- 2Mn2++5Cl2↑+8H2O
NaOH溶液
吸收氯气,防止污染环境
2Fe2++Cl2 2Fe3++2Cl-
(6)反应结束后,继续以下操作:
①取少量B中的溶液,检验其中的离子;
②另取部分B中的溶液于试管中,往其中滴加淀粉KI溶液,振荡使其充分反应后,观察现象并检验其中的离子。
甲、乙、丙三位同学分别完成了上述操作,结论如下表所示。他们的检测结果一定能够证明氧化性:Cl2>Fe3+>I2的是______(填“甲”“乙”或“丙”)。
甲、乙
操作①B中溶液含有的离子 操作②的现象以及反应后溶液中含有的离子
甲 既有Fe3+又有Fe2+ 溶液变蓝
乙 有Fe3+无Fe2+ 溶液变蓝,有Fe2+
丙 有Fe3+无Fe2+ 溶液变蓝
解析:甲.B中溶液既有Fe3+又有Fe2+,说明Cl2已将部分Fe2+氧化为Fe3+,证明氧化性:Cl2>Fe3+,滴加淀粉KI溶液后变蓝,说明Fe3+氧化I-生成I2,证明氧化性:Fe3+>I2,可推导氧化性顺序;乙.B中溶液只有Fe3+,说明Cl2氧化Fe2+生成Fe3+,证明氧化性:Cl2>Fe3+,滴加淀粉KI溶液后变蓝且含有Fe2+,说明Fe3+氧化I-生成Fe2+,证明氧化性:Fe3+>I2,可推导顺序;丙.B中溶液只有Fe3+,滴加淀粉KI溶液后变蓝,但无法确定是Fe3+还是过量的Cl2氧化了I-,不能证明氧化性:Fe3+>I2。因此能证明氧化性顺序的是甲、乙。
Thank you
本课结束第2课时　铁盐和亚铁盐
1.证据推理与模型认知:能从物质类别、元素价态的角度,预测铁盐和亚铁盐的化学性质和变化。2.科学态度与社会责任:通过实验探究学会Fe2+、Fe3+的检验方法,认识铁盐和亚铁盐在生产、生活中的应用。
知识点一　铁盐、亚铁盐的性质与检验
1.Fe2+、Fe3+的检验
(1)Fe2+、Fe3+检验的实验
离子 Fe3+ Fe2+
溶液的颜色 棕黄色 浅绿色
实验操作
实验现象 溶液变成红色 开始无明显现象,滴加新制氯水后溶液变成红色
离子方程式 Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-Fe(SCN)3
结论 含Fe3+的盐溶液遇SCN-显红色,可利用此现象检验Fe3+的存在 含Fe2+的盐溶液和SCN-混合无明显现象,加入新制氯水后,Fe2+被氧化成Fe3+;可用先加KSCN溶液再加新制氯水的方法检验Fe2+的存在
(2)Fe2+、Fe3+的检验方法
①单一溶液中Fe2+、Fe3+的检验
②混合溶液中Fe2+、Fe3+的检验
2.实验探究Fe2+、Fe3+的性质
(1)从化合价角度预测Fe2+和Fe3+的性质
①Fe3+——能降低到+2价或0价,具有氧化性。
②
(2)实验探究
①实验操作
②实验现象:向FeCl3溶液中加入过量铁粉后溶液显浅绿色,试管中有黑色固体,再滴加KSCN溶液,溶液无明显变化,取上层清液,向其中滴加新制氯水,溶液变红色。
③发生反应的离子方程式:2Fe3++Fe3Fe2+、2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-、Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。
④实验结论:a.Fe3+具有氧化性,能被还原剂(如Fe)还原为Fe2+;b.Fe2+具有还原性,能被氧化剂(如Cl2、H2O2等)氧化为Fe3+。
(3)Fe2+、Fe3+的性质总结
①
②
铁是人体必需的微量元素中含量最多的一种,体内缺铁将会导致人的记忆能力、免疫能力和对温度的适应能力等生理功能下降。如果体内的铁不足以供给生命活动的需要,就会发生贫血,可以合理服用补铁剂(如硫酸亚铁片)。
某补铁片剂的服用说明:
[性状]本品为包衣片,除去薄膜衣后显暗黄色。
[药物相互作用]维生素C与本品同服,有利于本品吸收。
(1)补铁片剂除去薄膜衣为什么会显暗黄色 为什么维生素C与该补铁片剂同服,有利于吸收
提示:补铁片剂中的Fe2+具有强的还原性,除去薄膜衣后Fe2+遇空气被氧化为Fe3+。维生素C的还原性比Fe2+强,可以防止Fe2+被氧化。
(2)如何用实验的方法证明久置补铁剂既有Fe2+又有Fe3+
提示:取少许补铁剂溶于水,加入几滴KSCN溶液,溶液显红色,说明补铁剂中含有Fe3+,另取少许补铁剂溶于水,滴几滴酸性KMnO4溶液,溶液褪色,说明补铁剂中含有Fe2+。
(3)如果该药品含FeCl2,检验+2价铁时,能不能用KMnO4溶液
提示:不能。酸性KMnO4溶液可以氧化Cl-而使酸性KMnO4溶液褪色,干扰实验。
检验Fe2+和Fe3+时的注意事项
利用Fe2+的还原性、Fe3+的氧化性检验离子时,应确保无其他物质干扰。
检验离子 检验试剂 干扰离子
Fe2+ 酸性KMnO4溶液 还原性物质,如Cl-、S等
Fe3+ 碘化钾淀粉试纸 氧化性物质(如H2O2、NaClO等)
1.现欲探究铁及其化合物的氧化性或还原性,可供选用的试剂有铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、H2O2溶液、锌片。下列叙述不正确的是 (　C　)
A.在FeCl2溶液中加入锌片,溶液逐渐由浅绿色变为无色
B.向FeCl2溶液中滴加氯水,溶液变为棕黄色,则Fe2+具有还原性
C.向FeCl2溶液中滴加少量酸化的H2O2溶液,溶液变为棕黄色,并产生大量无色气体
D.向FeCl3溶液中加入足量铁粉,溶液由棕黄色变为浅绿色,则Fe具有还原性
解析:向FeCl2溶液中加入锌片,发生反应:FeCl2+ZnZnCl2+Fe,溶液由浅绿色变为无色,A正确;向FeCl2溶液中滴加氯水,发生反应:2FeCl2+Cl22FeCl3,溶液变为棕黄色,FeCl2体现还原性,B正确;向FeCl2溶液中滴加酸化的H2O2溶液,发生反应:2Fe2++H2O2+2H+2Fe3++2H2O,溶液变为棕黄色,少量H2O2溶液无法产生大量无色气体,C错误;向FeCl3溶液中加入足量铁粉,发生反应:2FeCl3+Fe3FeCl2,Fe体现还原性,D正确。
2.下列各试剂中,不能用来鉴别FeSO4和Fe2(SO4)3的是 (　C　)
A.NaOH溶液 B.酸性KMnO4溶液
C.BaCl2溶液 D.KSCN溶液
解析:FeSO4溶液与NaOH溶液反应生成白色沉淀并迅速变为灰绿色,最后变成红褐色,Fe2(SO4)3与NaOH溶液反应生成红褐色沉淀,可鉴别,A不符合题意;Fe2+能使酸性KMnO4溶液褪色,而Fe3+不能使酸性KMnO4溶液褪色,可鉴别,B不符合题意;二者均与BaCl2溶液反应生成白色沉淀BaSO4,不能鉴别,C符合题意;加入KSCN溶液呈红色的是Fe2(SO4)3,没有明显现象的是FeSO4,可鉴别,D不符合题意。
3.某学习小组通过化学实验的方法检验黑木耳中的铁元素,实验方案如下:①取一定量的干黑木耳,剪碎后置于坩埚中灼烧。②将灼烧后的黑木耳灰转移到烧杯中,加入一定量的稀盐酸充分溶解并过滤。③取少量滤液于试管中,加入少量稀硝酸(稀硝酸具有氧化性),再滴加几滴KSCN溶液,振荡,观察现象。下列说法错误的是(　C　)
A.溶解和过滤时使用玻璃棒的作用不同
B.加稀盐酸的目的是将黑木耳灰中的铁元素转化为可溶性铁盐
C.加入的稀硝酸可以用稀硫酸代替
D.观察到试管中的溶液变红,说明黑木耳中含有铁元素
解析:将灼烧后的黑木耳灰转移到烧杯中,加入一定量的稀盐酸充分溶解时,玻璃棒的作用是搅拌,以加速黑木耳灰中含铁元素物质的溶解;过滤时,玻璃棒的作用是引流,以防止液体溅出,两者作用不同,A正确。将灼烧后的黑木耳灰转移到烧杯中,加入一定量的稀盐酸充分溶解的目的是将黑木耳灰中的铁元素转化为可溶性铁盐,B正确。加入的稀硝酸的目的是将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,而稀硫酸不具有强氧化性,不能将溶液中的Fe2+氧化为Fe3+,所以加入的稀硝酸不能用稀硫酸代替,C错误。溶液中的Fe3+能与SCN-反应生成红色的Fe(SCN)3,所以观察到试管中的溶液变红,说明黑木耳中含有铁元素,D正确。
知识点二　铁盐和亚铁盐的转化
1.铁元素的“价—类”二维图
铁元素不同价态之间的转化需要通过氧化还原反应来实现,氧化剂、还原剂的强弱不同,转化产物也不同。
价态变化 转化关系 化学或离子方程式
0→+2 Fe→Fe2+ Fe+2H+Fe2++H2↑
0→+3 Fe→Fe3+ 2Fe+3Cl22FeCl3
+2→+3 Fe2+→Fe3+ Fe(OH)2→ Fe(OH)3 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
+2→0 FeO→Fe FeO+COFe+CO2
+3→0 Fe2O3→Fe 3CO+Fe2O32Fe+3CO2
+3→+2 Fe3+→Fe2+ 2Fe3++Fe3Fe2+
2.“铁三角”转化关系的应用
(1)Fe2+、Fe3+的除杂方法(括号内为杂质)
①FeCl3溶液(FeCl2):加足量氯水或通入足量Cl2。
②FeCl2溶液(FeCl3):加足量铁粉,充分反应后过滤。
③FeSO4溶液(CuSO4):加足量铁粉,充分反应后过滤。
(2)离子的共存问题
①Fe3+与I-、等还原性离子不能大量共存。
②Fe2+与Mn(H+)、N(H+)、ClO-等氧化性离子不能大量共存。
③Fe3+与SCN-发生反应生成难电离的Fe(SCN)3,不能大量共存。
(3)利用覆铜板制作图案
实验 操作 取一小块覆铜板,用油性笔在覆铜板上画上设计好的图案,然后浸入盛有FeCl3溶液的小烧杯中。过一段时间后,取出覆铜板并用水清洗干净。观察实验现象,并展示制作的图案
实验 现象 用油性笔画出的图案处不被腐蚀,洗净后板上留下设计的图案
反应 方程式 化学方程式:2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2; 离子方程式:2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+
实验 结论 铜可被FeCl3溶液腐蚀,利用了FeCl3的氧化性
判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)Fe3O4可以通过置换反应或化合反应制备。(　√　)
(2)在稀硫酸中加入铜粉,铜粉不溶解,再加入Fe2O3,铜粉能够溶解。 (　√　)
(3)实验室配制FeSO4溶液时,常在溶液中加入少量铁粉,防止FeSO4被氧化。(　√　)
(4)FeCl3溶液中混有FeCl2时,可向溶液中加入足量的氯水来除去。 (　√　)
(5)FeCl2溶液中混有少量FeCl3时,可向溶液中加入足量的锌粉,然后过滤来除去。 (　×　)
1.下列有关铁及其化合物的转化关系说法正确的是(　A　)
A.硫酸亚铁片和维生素C同时服用能增强补铁效果
B.高温条件下,铁与水蒸气反应生成Fe2O3
C.Fe2O3与水反应得到Fe(OH)3
D.FeCl2、Fe(OH)3均不可以通过化合反应制得
解析:维生素C具有还原性,能防止Fe2+被氧化,从而增强铁的吸收效果,A正确;高温条件下,铁与水蒸气反应生成Fe3O4,而非Fe2O3,B错误;Fe2O3不溶于水,不能直接与水反应生成Fe(OH)3,C错误;FeCl2可通过化合反应[如Fe+2FeCl33FeCl2]制得,Fe(OH)3可通过化合反应[如4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3]制得,D错误。
2.铁元素的“价—类”二维图如图所示,其中X、Y、Z、W分别表示四种含铁化合物。下列说法正确的是 (　D　)
A.a=7
B.Fe在O2中燃烧生成X
C.W和Z的化学式分别为Fe(OH)2和Fe(OH)3
D.Y与稀硫酸反应生成Fe2(SO4)3
解析:铁的常见化合价有0、+2、+3,Na2FeO4中Fe为+6价,因此a=6。X为氧化物,其中的Fe元素的化合价为+2价,为FeO;Y为氧化物,其中的Fe元素的化合价为+3价,为Fe2O3;Z为氢氧化物,其中的Fe元素的化合价为+2价,为Fe(OH)2;W为氢氧化物,其中的Fe元素的化合价为+3价,为Fe(OH)3。Fe在O2中燃烧生成Fe3O4,不是FeO,B错误;Fe2O3与稀硫酸反应生成Fe2(SO4)3,D正确。
3.一种用FeCl3溶液制作印刷电路(PCB)并回收腐蚀废液的流程如图。下列说法错误的是(　D　)
A.腐蚀池中主要反应为Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2
B.腐蚀废液中主要的金属离子有Fe3+、Cu2+、Fe2+
C.置换池中主要反应为Fe+Cu2+Cu+Fe2+和Fe+2Fe3+3Fe2+
D.向再生池中加入过量的Fe粉,可回收再生池中的FeCl3溶液
解析:在腐蚀池中,Fe3+将Cu氧化为Cu2+,自身被还原为Fe2+,反应为Cu+2FeCl3 CuCl2+2FeCl2,A正确;腐蚀废液中含有Fe3+、Fe2+和Cu2+三种主要金属离子,B正确;置换池中,铁粉能置换溶液中的Cu2+生成Cu并被氧化为Fe2+,同时Fe能将Fe3+还原为Fe2+,反应为Fe+Cu2+ Cu+Fe2+和Fe+2Fe3+ 3Fe2+,C正确;加入过量的Fe粉会将FeCl3转化为FeCl2,并不能回收再生池中的FeCl3溶液,D错误。
1.维生素C又称“L-抗坏血酸”,能帮助人体将食物中摄取的、不易吸收的Fe3+转化为易吸收的Fe2+。下列有关说法错误的是(　B　)
A.维生素C具有还原性
B.Fe3+转化为Fe2+发生了氧化反应
C.Fe2+既有氧化性,又有还原性
D.向含Fe3+的溶液中加入Cu,也能将Fe3+转化为Fe2+
解析:A项,维生素C能够将Fe3+转化为易吸收的Fe2+,Fe元素化合价降低,得到电子被还原,说明维生素C具有还原性,正确;B项,Fe3+转化为Fe2+,Fe元素化合价降低,得到电子被还原,发生了还原反应,错误;C项,Fe2+中铁元素的价态处于中间价态,故既有氧化性,又有还原性,正确;D项,向含Fe3+的溶液中加入Cu,发生反应:2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,因此Cu单质也能将Fe3+转化为Fe2+,正确。
2.“价—类”二维图是学习元素及其化合物知识的重要模型和工具。下图为某常见金属单质及其部分化合物的“价—类”二维图。下列推断不合理的是(　B　)
A.红热的a与水蒸气反应的化学方程式为3Fe+4H2O(g)Fe3O4+4H2
B.b在空气中受热,能迅速被氧化为c
C.e、d均可与氢碘酸反应,但反应原理不完全相同
D.f→g→d→c转化均可一步实现
解析:由题图可推知该金属为Fe,a为Fe单质;b为FeO;c为Fe2O3;d为Fe(OH)3;e为Fe(OH)2;f为亚铁盐;g为铁盐;h为高铁酸盐。铁与水蒸气在高温条件下反应生成Fe3O4和氢气,3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2,A正确;FeO是一种黑色粉末,不稳定,在空气中受热,被氧化生成Fe3O4,B错误;Fe(OH)2与氢碘酸反应:Fe(OH)2+2H+Fe2++2H2O,发生复分解反应,Fe(OH)3与氢碘酸反应:2Fe(OH)3+6H++2I-2Fe2++6H2O+I2,发生氧化还原反应,C正确;Fe2+与氯气反应生成Fe3+,Fe3+与氨水反应生成Fe(OH)3,Fe(OH)3加热分解可生成Fe2O3,均能一步实现,D正确。
3.铁是人体必需的微量元素,下面是一种常见补铁药品说明书中的部分内容:该药品含33%~36%的Fe2+,不溶于水但能溶于人体中的胃酸,与维生素C(Vc)同服可增加本品吸收。某同学设计了以下实验检测该补铁药品中是否含有Fe2+并探究Vc的作用:
以下说法不正确的是(　C　)
A.试剂1为HCl溶液,目的是溶解药片
B.加入KSCN溶液后溶液变为淡红色,说明溶液中有少量Fe3+
C.加入Vc后红色溶液颜色褪去,说明Vc具有一定的氧化性
D.新制氯水可替换为H2O2溶液进行实验
解析:将补铁剂碾碎,然后向其中加入足量盐酸,使二者充分接触发生反应,向与盐酸反应后的溶液中加入KSCN溶液,溶液显淡红色,说明其中含有少量Fe3+,然后再加入新制氯水,溶液变为红色,说明该溶液中同时含有Fe2+,新制氯水将Fe2+氧化为Fe3+,加入Vc后红色溶液褪色说明Vc具有一定的还原性,将Fe3+还原为Fe2+。由分析知,试剂1是盐酸,目的是溶解药片,A正确;加入KSCN溶液后溶液变为淡红色,说明溶液中有少量Fe3+,B正确;加入Vc后红色溶液颜色褪去,说明Vc具有一定的还原性,将铁离子还原为亚铁离子,C错误;由分析知,加入新制氯水后,溶液由浅红色变为红色,说明溶液中含有Fe2+,新制氯水将Fe2+氧化为Fe3+,Fe3+浓度增大,H2O2溶液也具有强氧化性,可以替代新制氯水,D正确。
4.如图所示的物质转化关系中(部分生成物未列出),B是一种淡黄色粉末,C是强碱,E是一种常见的金属,I是红褐色固体。
回答下列问题:
(1)物质I的化学式为Fe(OH)3。
(2)图示反应中,属于氧化还原反应的有3个。
(3)反应①的化学方程式为2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑。该反应中每生成1 mol D,转移电子的物质的量为2 mol。
(4)反应③的离子方程式为Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O。
(5)检验H溶液中的金属阳离子,可选用下列试剂中的BC(填字母)。
A.酸性KMnO4溶液
B.NaOH溶液
C.KSCN溶液和氯水
解析:由题干信息和转化关系图可知,A和B反应生成强碱C,B为淡黄色粉末,Na2O2和H2O反应生成NaOH和O2,即A为H2O、B为Na2O2,C为NaOH、D为O2,E为常见的金属,I为红褐色固体,则I为Fe(OH)3,则G为FeCl3、H为FeCl2、E为Fe、F为Fe3O4,即Fe与O2点燃生成Fe3O4,Fe3O4与稀盐酸反应生成FeCl3和FeCl2,FeCl3与Fe反应生成FeCl2。(2)由分析可知,反应①②③④⑤分别为2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑、3Fe+2O2Fe3O4、Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O、2FeCl3+Fe3FeCl2、FeCl3+3NaOHFe(OH)3↓+3NaCl,只有①②④三个反应中有元素化合价发生改变,属于氧化还原反应,③⑤没有元素化合价改变,不属于氧化还原反应。(3)反应①的化学方程式为2Na2O2+2H2O4NaOH+O2↑,反应中每生成1 mol D即O2,转移电子的物质的量为2 mol。(4)反应③的化学方程式为Fe3O4+8HCl2FeCl3+FeCl2+4H2O,则其离子方程式为Fe3O4+8H+2Fe3++Fe2++4H2O。(5)H为FeCl2,Cl-也能使酸性KMnO4溶液褪色,不能使用酸性KMnO4溶液来检验FeCl2中含有的Fe2+,A不符合题意;向H溶液中滴加NaOH溶液得到Fe(OH)2白色沉淀,然后沉淀迅速变为灰绿色,最终变为红褐色,即用NaOH溶液能够检验H中的阳离子,B符合题意;向H溶液中先滴加KSCN溶液,无明显现象,再滴加氯水,溶液立即变为红色,说明含有Fe2+,C符合题意。
课时作业17
(总分:50分)
(选择题1~11题,每题3分,第12题17分)
1.下列关于Fe2+和Fe3+的叙述错误的是(　D　)
A.含Fe2+的水溶液为浅绿色
B.含Fe3+的水溶液为棕黄色
C.Fe3+具有氧化性,Fe2+具有还原性
D.向含Fe3+的溶液中滴入含SCN-的溶液,立即出现红色沉淀
解析:Fe2+是浅绿色的,Fe3+是棕黄色的,Fe3+具有氧化性,Fe2+具有氧化性和还原性,Fe3+与SCN-反应生成红色的Fe(SCN)3溶液,不是红色的沉淀,故选D。
2.下列有关铁及其化合物的说法正确的是 (　D　)
A.FeCl2不能通过化合反应制得
B.Fe(OH)3只能由可溶性铁盐和碱通过复分解反应制得
C.溶液中加入NaOH溶液,生成红褐色沉淀,则溶液中一定含有Fe2+
D.除去FeCl2溶液中少量的CuCl2杂质,可向溶液中加入过量铁粉,然后过滤
解析:Fe与FeCl3反应生成FeCl2,能通过化合反应制得,故A错误;Fe(OH)2、O2、H2O反应生成Fe(OH)3,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,该反应属于化合反应,故B错误;向溶液中加入NaOH溶液,生成红褐色沉淀,则溶液中一定含有Fe3+,可能存在Fe2+,故C错误;Fe可与CuCl2发生置换反应生成FeCl2和Cu,因此加入过量铁粉,能达到除杂、净化的目的,故D正确。
3.向某溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化,当再滴入几滴新制氯水后,溶液变成红色,则下列结论错误的是 (　D　)
A.该溶液中一定含有SCN-
B.氧化性:Cl2>Fe3+
C.Fe2+与SCN-不能形成红色物质
D.Fe2+还原性小于Cl-
解析:滴入新制氯水后溶液变红,说明发生反应生成了Fe(SCN)3,因此原溶液中一定含有SCN-,A正确;Cl2能将Fe2+氧化为Fe3+,反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,根据氧化还原反应中“氧化剂的氧化性强于氧化产物”的规律,可知氧化性:Cl2>Fe3+,B正确;向原溶液中加入含Fe2+的溶液后无明显变化,说明Fe2+与SCN-不能形成红色物质,C正确;Fe2+被Cl2氧化为Fe3+,反应为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,Fe2+为还原剂,Cl-为还原产物,根据氧化还原反应中“还原剂的还原性强于还原产物”的规律,可知还原性:Fe2+>Cl-,D错误。
4.利用覆铜板制作图案的主要实验过程如图所示,下列说法错误的是 (　C　)
A.应使用油性笔在覆铜板上写“化学”二字
B.将覆铜板浸没在溶液中,除“化学”二字外的覆铜层几乎全部溶解
C.反应前后,“腐蚀液”中离子种类发生变化,离子总数目保持不变
D.向“腐蚀液”中依次加入过量铁粉和氯水,可实现Cu的回收和FeCl3溶液的再生
解析:油性笔的笔迹可以隔绝FeCl3溶液与铜的接触,能保护笔迹下的铜不被反应,A正确;覆铜板中,未被油性笔覆盖的铜会与FeCl3溶液发生反应:Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2,而“化学”二字下的铜被保护,因此除这两个字外的覆铜层几乎全部溶解,B正确;反应的离子方程式为Cu+2Fe3+Cu2++2Fe2+,反应前后,“腐蚀液”中离子种类和总数目均发生变化,C错误;向腐蚀液(含CuCl2、FeCl2、FeCl3)中加过量铁粉,发生反应:Fe+CuCl2FeCl2+Cu(回收Cu)、Fe+2FeCl33FeCl2,再加入氯水,发生反应:2FeCl2+Cl22FeCl3,可实现FeCl3溶液的再生,D正确。
5.铁及其化合物的转化关系如图,下列叙述正确的是(　C　)
A.反应①中每消耗84 g Fe可生成44.8 L H2
B.反应②所得溶液中的Fe2+可用酸性KMnO4溶液检验
C.上述转化关系中涉及化合、置换、复分解三种基本反应类型
D.反应③生成的白色沉淀在空气中会发生反应④迅速变成红褐色
解析:选项未指明处于标准状况,无法计算生成H2的体积,A错误;反应②所得FeCl2溶液中含有Cl-,Cl-在酸性条件下也能被KMnO4氧化,导致KMnO4溶液褪色,无法证明是Fe2+的作用,B错误;反应①是置换反应,反应②是置换反应,反应③是复分解反应,反应④是化合反应,反应⑤是复分解反应,因此涉及置换、复分解、化合三种基本反应类型,C正确;反应③生成的Fe(OH)2白色沉淀在空气中会先迅速变为灰绿色,最终变为红褐色的Fe(OH)3,并非直接“迅速变成红褐色”,D错误。
6.常见物质X、Y、Z、W、a都含有一种共同元素,它们的转化关系如图所示。Z在空气中有明显颜色变化且最终生成红褐色W。结合图示转化关系,下列叙述错误的是(　D　)
A.Z→W发生了氧化还原反应
B.灼烧W可以制备铁红
C.除去X溶液中少量Y的方法:通入Cl2
D.X→Y中,氧化产物和还原产物的物质的量之比为1︰1
解析:依题意可知,碱Z为Fe(OH)2,碱W为Fe(OH)3,单质a为铁,盐X为FeCl3,盐Y为FeCl2。4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3,属于氧化还原反应,A正确;灼烧Fe(OH)3生成Fe2O3(铁红),B正确;除去FeCl3溶液中少量FeCl2,通入氯气,发生反应2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,C正确;2Fe3++Fe3Fe2+,由Fe氧化生成的Fe2+与由Fe3+还原生成的Fe2+的物质的量之比为1︰2,则氧化产物和还原产物的物质的量之比为1︰2,D错误。
7.把少量的废铁屑溶于过量的稀硫酸中,先加入适量氯水,再加入过量氨水,有红褐色沉淀生成。过滤,将滤渣灼烧,得到红棕色残渣。上述沉淀和残渣分别为 (　D　)
A.Fe2O3和Fe3O4
B.Fe(OH)2和Fe(OH)3
C.Fe(OH)3和Fe3O4
D.Fe(OH)3和Fe2O3
解析:把少量的废铁屑溶于过量的稀硫酸中,发生反应:Fe+2H+Fe2++H2↑,然后向反应后的溶液中加入适量氯水,又发生反应:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-,再向反应后的溶液中加入过量氨水,发生反应:Fe3++3NH3·H2OFe(OH)3↓+3N;将反应产生的Fe(OH)3沉淀过滤出来,然后灼烧,Fe(OH)3发生分解反应:2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O,得到的固体残渣是Fe2O3,可见沉淀是Fe(OH)3,残渣是Fe2O3,故选D。
8.以化合价为纵坐标,物质类别为横坐标的图像称为“价—类”二维图,在地壳中的含量仅次于铝,居第四位的元素“价—类”二维图如图所示,下列说法正确的是 (　D　)
A.a与水高温下可发生置换反应,生成Fe2O3
B.过量的固体a可跟氯气反应制得f
C.将g的氯化物水溶液加入常温水中可制得d的胶体物质
D.h的某种盐是具备净水和消毒双重功能的水处理剂
解析:在地壳中的含量仅次于铝,居第四位的元素是铁元素。Fe与水蒸气在高温下可发生置换反应,生成Fe3O4和氢气,A错误;铁和氯气在加热条件下反应生成FeCl3,无论二者的量如何,均不会生成FeCl2,B错误;将FeCl3饱和溶液滴入沸水中继续煮沸至液体呈红褐色制得Fe(OH)3胶体,C错误;Fe具有强氧化性,能够杀菌消毒,+6价的铁被还原成+3价,Fe3+形成的Fe(OH)3胶体具有较大表面积,吸附悬浮杂质,可以作净水剂,D正确。
9.向Fe2(SO4)3和CuSO4的混合溶液中加入铁粉,下列说法不正确的是 (　D　)
A.若有铁粉剩余,则不溶物中有铁和铜单质
B.若有铁粉剩余,则溶液的溶质只有FeSO4
C.若有固体剩余,则固体中一定有铜单质
D.若有固体剩余,则溶液中一定没有Cu2+
解析:若有铁粉剩余,说明Fe3+、Cu2+与铁反应完全,则不溶物中有铁和铜单质,溶液中的金属阳离子只有Fe2+,溶质只有FeSO4,A、B正确。若有固体剩余,一种情况是铁粉过量,由上述分析可知,固体中有铜单质、铁单质;另一种情况是铁粉不剩余,若铁粉只够与Fe3+反应,则溶液中无固体生成,有固体说明铁粉将Fe3+反应完全后与Cu2+反应生成铜单质,故固体中一定有铜单质,由于无法判断此反应中Cu2+是否完全被消耗,故溶液中可能存在Cu2+,C正确,D错误。
10.物质的量浓度大于3.16 mol·L-1的Fe(NO3)3溶液可以清洗附着在玻璃表面的金属银,某同学欲从洗银废液中回收金属银及Fe(NO3)3,设计如下路线:
关于路线中的各种物质,下列说法错误的是(　C　)
A.洗银废液中至少含3种阳离子
B.试剂1可以是还原铁粉
C.H2O2溶液可以用氯气进行替换
D.可从溶液3中回收Fe(NO3)3
解析:Fe(NO3)3溶液洗银,Fe3+与Ag反应生成Fe2+和Ag+,离子方程式为Fe3++AgFe2++Ag+,洗银废液(主要含Fe3+、Fe2+、Ag+、N)中加入Fe粉,Fe3+、Ag+与Fe反应生成Fe2+、Ag,过滤;固体(滤渣)中含有Fe和Ag,加稀盐酸,Fe溶解生成Fe2+,过滤得到银单质;溶液1中主要阳离子为Fe2+,加H2O2溶液时Fe2+被氧化为Fe3+。根据分析可知,洗银废液中至少含3种阳离子,A正确;试剂1可以是还原铁粉,B正确;若用氯气代替H2O2溶液,会引入杂质Cl-,C错误;溶液3主要成分为Fe(NO3)3,其中可能含有过量的H2O2,H2O2加热分解产生水和氧气,氧气逸出,故可从溶液3中回收Fe(NO3)3,D正确。
11.工业废弃物的资源化回收再利用,可以更大限度地发挥原材料的价值。下图是工业生产纳米磁性氧化铁的流程:
下列说法不正确的是 (　A　)
A.用Na2CO3溶液浸泡是为了除去废铁屑表面的铁锈
B.若生产中不通入N2,暴露在空气中生产,将不能得到高纯度产品
C.加适量的H2O2溶液是为了将部分Fe2+氧化为Fe3+,涉及反应:H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O
D.溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为1︰2
解析:用Na2CO3溶液浸泡废铁屑是为了除去废铁屑表面的油污,A错误;若生产中不通入N2,暴露在空气中生产,Fe2+被氧气氧化为Fe3+,不能得到高纯度产品,B正确;Fe3O4中的Fe为+2价和+3价,H2O2具有氧化性,加适量的H2O2溶液是为了将部分Fe2+氧化为Fe3+,涉及反应:H2O2+2Fe2++2H+2Fe3++2H2O,C正确;Fe3O4中+2价和+3价的Fe的物质的量之比为1︰2,所以溶液A中Fe2+和Fe3+的浓度比为1︰2,D正确。
12.(17分)甲、乙、丙三位同学为探究Fe2+、Fe3+的性质,设计了以下实验。
Ⅰ.甲同学取实验室的FeCl2溶液,先检验溶液是否变质。
(1)简述具体的实验操作及现象:取少量实验室的FeCl2溶液于洁净的试管中,滴加几滴KSCN溶液,溶液无明显现象,则证明该溶液不变质,可以使用。
Ⅱ.为验证氧化性:Cl2>Fe3+>I2,三位同学用下图所示装置进行实验(装置气密性已检验)。
(2)装置A中盛放浓盐酸的仪器名称是分液漏斗,K的作用是平衡气压,便于浓盐酸顺利流下。
(3)A中反应的离子方程式为2Mn+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O。
(4)C中盛放的溶液为NaOH溶液,该溶液的作用是吸收氯气,防止污染环境。
(5)写出B中发生反应的离子方程式:2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-。
(6)反应结束后,继续以下操作:
①取少量B中的溶液,检验其中的离子;
②另取部分B中的溶液于试管中,往其中滴加淀粉-KI溶液,振荡使其充分反应后,观察现象并检验其中的离子。
甲、乙、丙三位同学分别完成了上述操作,结论如下表所示。他们的检测结果一定能够证明氧化性:Cl2>Fe3+>I2的是甲、乙(填“甲”“乙”或“丙”)。
操作①B中溶液含有的离子 操作②的现象以及反应后溶液中含有的离子
甲 既有Fe3+又有Fe2+ 溶液变蓝
乙 有Fe3+无Fe2+ 溶液变蓝,有Fe2+
丙 有Fe3+无Fe2+ 溶液变蓝
解析:实验Ⅱ通过装置A中KMnO4与浓盐酸反应制备Cl2,分液漏斗加液、导管K平衡气压,Cl2通入装置B氧化Fe2+生成Fe3+,装置C中盛放NaOH溶液吸收尾气Cl2;反应后检验B中离子,并向B中溶液加淀粉-KI溶液,通过“溶液变蓝”的现象,结合B中离子情况,验证了氧化性:Cl2>Fe3+>I2。(3)装置A中离子方程式为2Mn+16H++10Cl-2Mn2++5Cl2↑+8H2O。(4)Cl2是有毒气体,直接排放会污染环境,NaOH溶液可与Cl2发生反应,因此其作用是吸收尾气Cl2,防止污染环境。(6)甲.B中溶液既有Fe3+又有Fe2+,说明Cl2已将部分Fe2+氧化为Fe3+,证明氧化性:Cl2>Fe3+,滴加淀粉-KI溶液后变蓝,说明Fe3+氧化I-生成I2,证明氧化性:Fe3+>I2,可推导氧化性顺序;乙.B中溶液只有Fe3+,说明Cl2氧化Fe2+生成Fe3+,证明氧化性:Cl2>Fe3+,滴加淀粉-KI溶液后变蓝且含有Fe2+,说明Fe3+氧化I-生成Fe2+,证明氧化性:Fe3+>I2,可推导顺序;丙.B中溶液只有Fe3+,滴加淀粉-KI溶液后变蓝,但无法确定是Fe3+还是过量的Cl2氧化了I-,不能证明氧化性:Fe3+>I2。因此能证明氧化性顺序的是甲、乙。

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