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2016高考化学第一轮总复习 第三章 金属及其化合物(第8课时)课件._图文


一、结构和性质 Ⅷ 族,是过渡金属元 四 周期第 _____ 1.铁位于第 _____ 素的代表,其原子结构示意图为 。 2.物理性质 银白 色金属,质软,是电和热的导 纯铁是一种 _______ 体。

(2)与水的反应 常温下,铁与水不反应,在高温条件下与水蒸气反 应,

3Fe+4H2O(g) Fe3O4+4H2 。 化学方程式为______________________________
(3)与酸反应 ①与非氧化性酸

Fe+2H+===Fe2++H2↑ 。 离子方程式:_________________________

(4)与盐溶液反应
2+===Fe2++Cu Fe + Cu ①与CuSO4溶液:________________________。

②与FeCl3溶液:_________________________ Fe+2Fe3+===3Fe2+ 。

1.下列有关铁及其化合物的说法不正确 的是( C ) A.铁是一种银白色金属 B.铁在常温下与水不反应,但可在高温 条件下与水蒸气反应生成 Fe3O4 和 H2 C.常温下,铁与浓 HNO3、浓 H2SO4 均 不反应 D. 铁在氯气中燃烧生成 FeCl3, 其溶于水 形成的溶液呈棕黄色

【解析】 常温下, 铁遇冷的浓 HNO3、 浓 H2SO4 钝化。

2.下列物质的名称和主要成分的化学式 不相符的是( D ) A.赤铁矿(Fe2O3) B.硫铁矿(FeS2) C.铁红(Fe2O3) D.磁铁矿(FeO)

【解析】磁铁矿主要成分是 Fe3O4,其他 都是对应的关系,因此选 D。

3.在某稀硝酸溶液中,加入 5.6 g 铁粉充 分反应后,铁粉全部溶解,放出 NO 气体,溶 液质量增加 3.2 g,所得溶液中 Fe2+和 Fe3+物 质的量之比为( B ) A.1∶1 B.3∶2 C.2∶1 D.4∶1

【解析】由题可知,生成的 NO 的质量为 5.6-3.2 2.4 =2.4 g,物质的量为 =0.08 mol, 30 设溶液中 Fe2+和 Fe3+物质的量分别为 a、b, 5.6 两者的总物质的量为 a+b= =0.1, 56 由得失电子守恒可知 2a+3b=0.08×3, 则 a=0.06 mol,b=0.04 mol。

4.在 FeCl3、CuCl2 混合溶液中,加入一定量 的铁屑,反应完全后将固体滤出,下列说法正确的 是( D ) A.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含 有的阳离子是 Fe2+,一定不含 Cu2+ B.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含 有的阳离子是 Fe2+,可能含 Cu2+和 Fe3+ C.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含 有的阳离子是 Fe3+和 Fe2+,一定不含 Cu2+ D.若滤出的固体中含有铁和铜,则溶液中一 定含有的阳离子是 Fe2+,一定不含 Cu2+和 Fe3+

【解析】氧化性:Fe3+>Cu2+,加入铁粉,首 先被还原的是铁离子,然后才是铜离子。A.若有铜 析出,说明溶液中一定不存在铁离子,一定含有亚 铁离子,可能含有铜离子,故 A 错误;B.若滤出的 固体中只有铜,则溶液中一定不存在铁离子,一定 含有亚铁离子,可能含有铜离子,B 不正确;C.若 滤出的固体中只有铜,则溶液中一定不存在铁离 子,一定含有亚铁离子,可能含有铜离子,C 不正 确;D.若滤出的固体中含有铁和铜,则溶液中一定 含有的阳离子是 Fe2+,一定不含 Cu2+和 Fe3+,故 D 正确。答案选 D。

5. 已知 A 为常见的金属单质, 根据图示的关系, 回答下列问题。

(1)写出 A、B、C、D、E、F 的化学式: A 为__________,B 为__________, C 为__________,D 为__________, E 为__________,F 为__________。

(2)按要求完成下列各题: a.反应⑧的化学方程式 _______________________________________ _________________________________。 b.反应④的离子方程式 _______________________________________ _________________________________。 c.反应⑤的离子方程式 _______________________________________ _________________________________。

【解析】从最初条件看,框图很模糊,不能直 接得出结论,但找到“题眼”——“红褐色固体 F” , 就可迅速判断出 F 是 Fe(OH)3。从而得出 A 为 Fe, “黑色晶体 B”为 Fe3O4,继而推出 C 为 FeCl2,D 为 FeCl3,E 为 Fe(OH)2。
【 答 案 】 (1)Fe Fe3O4 FeCl2 FeCl3 Fe(OH)2 Fe(OH)3 (2)a.4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3 b.2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- c.Fe+2Fe3+===3Fe2+

一、铁三角及其应用 1. 铁三角(Fe、Fe2 、Fe3 )的转化关系
+ +

S、I2、H+、Fe3+、Cu2+ 等 ①弱氧化剂,如:_________________________ H2、CO、Zn ②强还原剂,如:___________________ 等 Cl ③强氧化剂,如: ________________________ 2、Br2、O2、HNO3、 KMnO4、浓H2SO4 等 __________________
-、S2-、H S Fe 、 Cu 、 I 2 ④弱还原剂,如:_________________________ 等

H2、CO、Al ⑤强还原剂,如:______________________ 等 Cl2、Br2、O2、HNO3、 ⑥强氧化剂,如:________________________ 浓 H2SO4、KMnO4 等 ________________

2.Fe3+的水解 ①Fe3+半径小,所带电荷多,水解能力较强。 在常温下,Fe3++3H2O Fe(OH)3+3H+

在沸水中,Fe3++3H2O(沸水)===Fe(OH)3(胶体)+ 3H+ ②当 Fe3+遇到 HCO3-、CO32-、AlO2-等离子时, 水解完全。 Fe3++3HCO3-===Fe(OH)3↓+3CO2↑

③将 FeCl3 溶液蒸发,灼烧后得到 Fe2O3。 ④Fe3+只存在于 pH<4 的酸性溶液中, 当 pH≥4 时, 它就会形成 Fe(OH)3 而析出沉淀。 3.Fe2+和 Fe3+的保存 (1)含 Fe2+的溶液:加少量铁粉,防止 Fe2+被氧化; + 加少量相应的酸,防止 Fe2 水解。 (2)含 Fe3+的溶液:加少量相应的酸防止 Fe3+水解。

【例 1】已知 X 为 Fe2O3 和 CuO 的混合物, 且知氧化性顺序:Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+。取 X 样 品进行如下图所示的实验:

(1)写出第③步中可能发生反应的离子方程式为______ __________________________________________________ ______(共 3 个)。 (2)若 E 溶液中只有一种金属离子,则一定是_______ __________________________________________________ ___________; 若 E 溶液含有两种金属离子,则一定是___________ __________________。 (3)若 D 固体是纯净物,该固体是_________________ ___________________ (填化学式)。 (4)印刷电路板是由高分子材料和铜箔复合而成,可用 FeCl3 溶液作“腐蚀剂”刻制印刷电路的离子反应方程式为 __________________________________________________ __________________。

【解析】由 A 与 B 反应生成 F 气体可推知,B 为 Fe,C 为 Cu;X 与过量盐酸反应得到 A,则 A 为 FeCl3、CuCl2 和 HCl 的混合溶液。

【答案】 (1)2Fe3 + Fe===3Fe2 、 Cu2 + Fe===Fe2 +Cu、2H++Fe===Fe2++H2↑ (2)Fe2+ Fe2+、Cu2+ (3)Cu + + + (4)2Fe3 +Cu===2Fe2 +Cu2
+ + +



【练 1】下列物质反应后一定有+3 价铁生成 的是( ) ①过量的 Fe 与 Cl2 反应; ②Fe 与过量稀 H2SO4 反应后,再向其中加入 KNO3; ③Fe(NO3)2 溶液中加入少量盐酸; ④Fe 和 Fe2O3 的混合物溶于盐酸中。 A. 只有① B. 只有①② C. 只有①②③ D. 全部

【解析】铁是变价的金属,和强氧化性物质 反应生成+3 价铁,①可以;在酸性条件下,硝酸 盐具有强氧化性,能把铁或亚铁离子氧化生成铁 离子,因此选项②③正确;选项④中如果铁是过 量的,则得不到铁离子。因此答案选 C。

【答案】C

二、Fe2 和 Fe3 的检验
+ +

1.溶液的颜色 含有 Fe2+的溶液显浅绿色 含有 Fe3+的溶液显黄色 2.用 KSCN 溶液和氯水 (1)流程:

(2)有关反应:Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3(红色) 2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-

3.用 NaOH 溶液 (1)流程:

(2)有关反应:Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓(红褐色) Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓(白色沉淀) 4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3

三、Fe(OH)2 的制取 Fe(OH)2 制备的方法很多,核心问题有两点,一是 溶液中的溶解氧必须除去,二是反应过程必须与 O2 隔 绝。 制备方法探究 ①在液面上加隔氧剂:用密度比水小的且不溶于水 的有机溶剂,如汽油、苯等物质滴加在反应液面上进行 液封,以减少 Fe(OH)2 与 O2 接触(不能用四氯化碳,因 为四氯化碳密度比水大,加入它后会处于试管底部,起 不到隔离空气的作用)。

②用下图装置

打开止水夹 A,向试管 B 中加入煮沸过的稀硫酸, 加入稍过量的还原铁粉,反应一段时间后得到 FeSO4 溶 液,且 C 中液面上充满氢气。关闭止水夹 A,FeSO4 溶 液被压入 C 中,可见白色沉淀。

③用电解实验

电极材料:石墨碳棒和铁片(注意:铁片表面氧化膜 要去掉),将铁片与直流电源的正极连接,石墨棒与直流 电源的负极连接。

电解液:可选择 Na2SO4 溶液或 NaOH 溶液。 方法:在进行电解前应对电解液进行简单处理:加 热一段时间驱赶溶液中的氧气,然后再向电解液中加入 苯,隔绝空气,防止 Fe(OH)2 被氧化。

【例 2】 化学是一门以实验为基础的自然科学, 许多实验有丰富的颜色变化, 下列有关实验的颜色 变化有错误的是( ) A. 向 FeSO4 和 KSCN 的混合溶液中滴加少量 的新制氯水,溶液由浅绿色变为红色 B.向 FeSO4 溶液中滴加 NaOH 溶液,生成沉 淀的颜色由白色迅速变为灰绿色, 最后变为红褐色 C.向 Fe(NO3)2 溶液中滴加稀硫酸,能使溶液 变为棕黄色 D.将 Fe(OH)3 胶体装在 U 形管中做电泳实验 时,负(阴)极一端颜色变浅

【解析】 A.向 FeSO4 和 KSCN 的混合溶液中滴加少量的 + - + + 新制氯水,发生反应: 2Fe2 + Cl2===2Cl + 2Fe3 , Fe3 + - 3SCN ===Fe(SCN)3,所以溶液由浅绿色变为红色,正确; B.向 FeSO4 溶液中滴加 NaOH 溶液,发生反应: FeSO4+ 2NaOH===Fe(OH)2↓+Na2SO4,产生的 Fe(OH)2 白色沉淀 不稳定,容易被空气中的氧气氧化为红褐色的氢氧化铁,反 应方程式是:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,生成沉淀 的颜色由白色迅速变为灰绿色,最后变为红褐色,正确; C. + 向 Fe(NO3)2 溶液中滴加稀硫酸,在酸性条件下,Fe2 被硝酸 + 根氧化为 Fe3 ,因此能使溶液变为棕黄色,正确; D. 将 Fe(OH)3 胶体装在 U 形管中做电泳实验时,由于 Fe(OH)3 胶 体的胶粒带正电,所以根据同种电荷相互排斥,异种电荷相 互吸引的原则,在负(阴)极一端颜色变深,错误。

【答案】D

【练 2】将一定量的铁片和浓硫酸混合加热,充分 反应后得到溶液 X, X 中除 Fe3+外还可能含有 Fe2+。 若 要确认其中的 Fe2+,应选用( ) A.KSCN 溶液和氯水 B.铁粉和 KSCN 溶液 C.浓氨水 D.酸性 KMnO4 溶液

【解析】溶液 X 中除 Fe3+外还可能含有 Fe2+。若 要确认其中的 Fe2+,应选用酸性 KMnO4 溶液,若观察 到溶液褪色,则证明含有 Fe2+,否则就不含有 Fe2+。

【答案】D

1.纯净铁的物理性质有( B ) ①光亮的银白色 ②黑色 ③在潮湿空气中易 腐蚀 ④有延展性 ⑤能导电导热 ⑥硬而脆 ⑦能 被磁铁吸引,易被磁化 ⑧密度比铝小 A.①③④⑤⑦ B.①④⑤⑦ C.①③④⑦ D.全部

2.有一块铁的“氧化物”样品,用 140 mL 5.0 mol· L-1 盐酸恰好将之完全溶解,所得溶液还能吸收 0.025 mol Cl2, 恰好使其中的 Fe2+全部转变为 Fe3+, 则该样品可能的化学式 为( D ) A.Fe2O3 B.Fe3O4 C.Fe4O5 D.Fe5O7
【解析】n(HCl)=0.14 L×5.0 mol/L=0.7 mol,由氧化物和 1 盐酸反应生成水可知,氧化物中含有 n(O)= n(HCl)=0.35 mol, 2 所得溶液还能吸收 0.025 mol Cl2, 恰好使其中的 Fe2 全部转变为 + - Fe3 ,反应后所得溶液为 FeCl3,因 n(Cl )=0.7 mol+0.025 mol


1 - ×2=0.75 mol,则 n(Fe )= n(Cl )=0.25 mol,所以氧化物中 3
3+

n(Fe)∶n(O)=0.25∶0.35=5∶7,所以化学式为 Fe5O7,答案选 D。

3.将一定质量的 Fe、Fe2O3 、Fe3O4 的混合物平 均分成两份,一份溶于足量稀硝酸中恰好完全反应, 生成 0.1 mol NO 气体, 将另一份溶于足量稀盐酸中 生成一定量气体,向两次反应后的溶液中加入硫氰化 钾溶液,溶液颜色均无明显变化,则固体溶于盐酸后 生成的气体在标准状况下的体积为( B ) A.2 240 mL B.3 360 mL C.3 675 mL D.4 480 mL

【解析】 根据题意可知,反应后的溶液是含有 Fe2+的溶液。硝酸与 Fe、Fe2O3 、Fe3O4 的混合物 反应产生 Fe(NO3)2、NO、H2O。Fe、Fe2O3 、Fe3O4 的混合物与盐酸反应产生 FeCl2、H2、H2O。假设每 一等份含有 Fe、Fe2O3、Fe3O4 的物质的量分别是 a、 b、 c, 则根据得失电子守恒可得 2a=2b+2c+0.1×3; 假设产生的氢气的物质的量为 x, 在另一份中的电子 守恒式是:2a=2b+2c+2x,得 2x=0.3,所以 x= 0.15 mol。该气体在标准状况下的体积是 V=n· Vm= 0.15 mol×22.4 L/mol=3.36 L=3 360 mL。

4.有一澄清透明溶液,只可能含有大量 H+、 Fe3+、Fe2+、Al3+、AlO2-、CO32-、NO3-七种离子 中的几种, 向溶液中逐滴加入一定量 1 mol/L NaOH 溶液的过程中,开始没有沉淀,而后有沉淀,沉淀 达最大量后继续滴加 NaOH 溶液沉淀部分消失。 下 列判断正确的是( D ) A.一定不含 Fe3+和 Fe2+ B.一定含有 Al3+,Fe3+、Fe2+至少含有一种 或两种皆有 - C.溶液可能含有 NO3 D.一定含有 Fe3+,但一定不含 Fe2+

【解析】 向该溶液中加入一定量 1 mol/L NaOH 溶 液,开始没有沉淀,说明溶液呈酸性,则一定含有大 量的 H+,在酸性溶液中,AlO2-、CO32-因发生反应生 成弱电解质而不能存在;后来才有沉淀,能够生成沉 + + + 淀的是 Fe3 、Fe2 或 Al3 中的一种或几种,沉淀达最 大量后继续滴加 NaOH 溶液沉淀部分消失,还有未溶 + 解的沉淀,说明一定含有 Al3 ;但在酸性条件下,由 于 Fe2+与 NO3-发生氧化还原反应而不能共存, 则一定 + 不含 Fe2 ,沉淀达最大量后继续滴加 NaOH 溶液沉淀 部分消失,说明一定还含有 Fe3+。故答案是 D。

5.为了探究铁及其化合物的氧化性和还原性,某同学设 计了如下实验方案,其中符合实验要求且完全正确的是( A ) 实验操作 实验现象 离子反应 实验结论 + 在氯化亚铁 浅绿色溶液 2Fe2 + 2+ Fe 具有 3+ 溶液中滴加 变成棕黄色 Cl ===2Fe + A 2 还原性 - 新制氯水 溶液 2Cl 在氯化亚铁 浅绿色溶液 + Fe2 +Zn===Fe Zn 具有还 B 溶液中加入 变成无色溶 + +Zn2 原性 锌片 液 在氯化铁溶 棕黄色溶液 + Fe3 + 铁单质具 C 液中加入铁 变成浅绿色 + Fe===2Fe2 有还原性 粉 溶液 + 在氯化铁溶 蓝色溶液变 2Fe3 + 3+ Fe 具有 + 2 D 液中加入铜 成棕黄色溶 Cu===2Fe + 氧化性 2+ 粉 液 Cu

【解析】A.现象、离子方程式与结论符合客观 事实,正确;B.结论应该是:Fe2+有氧化性,错误; C.离子方程式未配平,结论错误,应该为 Fe3+有氧 化性,单质铁有还原性; D.实验现象描述错误,应 该为: Cu 粉逐渐溶解, 溶液由棕黄色逐渐变为蓝色。

6.A~E 是中学常见的 5 种化合物,A、B 是氧 化物,他们之间的转化关系如下图所示。

则下列说法正确的是( C ) A.X 与 A 反应的化学方程式: 高温 Fe2O3+2Al Al2O3+2Fe===== B.检验 D 溶液中的金属阳离子的反应: Fe3++3SCN-===Fe(SCN)3↓ C.单质 Y 在一定条件下能与水发生置换反应 D.由于化合物 B 和 C 均既能与酸反应,又能与 碱反应,所以均是两性化合物

【解析】由题目可知中间的反应为置换反应,又由 X 和 Y 均能与酸反应,说明是金属置换金属的反应,同时由 高温条件和题目中所说的常见化合物,可知是铝热反应, X 为单质铝,A 为三氧化二铁,Y 为铁,B 为氧化铝,C 为硫酸铝,D 为硫酸铁,而三价铁离子与单质铁可以发生 氧化还原反应生成亚铁离子,E 为硫酸亚铁。A 选项,应 为铝热反应方程式;B 选项,硫氰化铁为络合物,属于弱 电解质而并非沉淀,不能加沉淀符号;C 选项,为铁与水 的置换反应,题中特意强调在一定条件下,常温下除金属 钾、钙、钠外,其他金属无法与水发生置换反应,但在高 温条件下, 铁可以与水蒸气发生反应, 生成氢气;D 选项, 两性化合物主要是指既能与酸反应又能与碱反应的化合 物,主要包括两性氧化物和两性氢氧化物,氧化铝是典型 的两性氧化物,氢氧化铝是典型的两性氢氧化物,但是硫 酸铝不是两性化合物。综上 C 为正确答案。

7.有 FeO、Fe2O3 的混合物若干克,在足量 H2 气流中, 加热充分反应, 冷却后称得剩余固体比 原混合物减轻 0.8 g; 将等质量的原混合物与盐酸反 应,欲使之完全溶解,需 1 mol· L-1 的盐酸的体积 至少为( B ) A.0.05 L B.0.1 L C.0.2 L D.1 L
【解析】FeO、Fe2O3 的混合物,在足量 H2 气流中,加热充分反 应,冷却后称得剩余固体比原混合物减轻 0.8 g 为混合物中氧原 0.8 g 子的质量, 物质的量 =0.05 mol; 将等质量的 FeO、 Fe2O3 16 g/mol 的混合物与盐酸反应,使之完全溶解,当恰好反应时,需要盐酸 的体积最小,此时恰好为 FeCl2、FeCl3,FeO、Fe2O3 中 O 元素 - - 为-2 价,用-1 价的 Cl 替换-2 价的 O,所以 n(Cl )=2n(O) 0.1 mol =0.05 mol×2=0.1 mol,所以盐酸的体积为 =0.1 L。 1 mol/L

8. 制取 Fe(OH)2 并使之能久存, 可采取的操作有: ①加入一些植物油;②溶解 FeSO4 配成溶液;③把蒸 馏水加热煮沸并密封冷却;④加入少量铁屑;⑤加入 少量 CCl4;⑥向 FeSO4 溶液中滴入足量氨水;⑦把盛 有氨水的滴管伸入 FeSO4 溶液中再挤出氨水。其中必 须进行的操作及其正确顺序是( B ) A.③②⑤⑥④ B.③②④①⑦ C.③②④⑤⑦ D.②④①⑦⑤

【解析】制取 Fe(OH)2 的试剂可选用亚铁盐和可 溶性碱。由于氢氧化亚铁极易被氧气氧化,所以制取 Fe(OH)2 的关键就是如何隔绝氧气,通常采用如下措 施:a.把蒸馏水加热煮沸,赶出溶解在水里的氧气,密 封冷却后溶解 FeSO4 配成溶液,即 ③②;b.向配制好 的 FeSO4 溶液中加入铁屑, 进一步防止 FeSO4 被氧化, 即④;c.取 FeSO4 溶液于试管中,要加一些植物油,为 了防止氧气的溶入,即①;d.在其他的实验中,用胶头 滴管向试管里滴加溶液时,必须垂直悬空;但在此实 验中,为了防止氨水在滴落的过程中溶解氧气,必须 将盛有氨水的胶头滴管伸入 FeSO4 溶液中后再挤出氨 水,即⑦,所以正确的顺序是③②④①⑦,故选 B。

9.铁元素的化合价有+2、+3 两种,磁铁矿的主 要成分是 Fe3O4,能与盐酸反应生成两种盐。 (1) 请用铁的+ 2 价、+ 3 价的氧化物形式表示 Fe3O4_______________________________________。 (2)写出 Fe3O4 与盐酸反应的离子方程式: _______________________________________。 (3)设计实验验证反应后溶液中含有 Fe3+所用的试 剂和反应的化学方程式: _______________________________________、 _______________________________________。 (4)设计实验验证反应后溶液中不含 Fe3+而可能含 有 Fe2+。进行实验操作的顺序有:①加入足量氯水, ②加入足量高锰酸钾溶液,③加入少量硫氰化钾溶液, 选择所需要的试剂及先后的顺序是__________(注意先 后顺序)。

(5)将反应后溶液中的 Fe3+全部转化为 Fe2+, 最适 宜的物质是选用__________。 (6)将反应后的溶液中 Fe2+全部转化为 Fe3+, 选用 + 的绿色试剂是 H2O2,H2O2 在酸性的条件下将 Fe2 氧 化为 Fe3+,写出反应的离子方程式: ___________________________________________。

【解析】 (1)设四氧化三铁中+2 价、 +3 价的铁分 别是 a 和 b,则 a+b=3、2a+3b=4×2,解得 a=1、 b=2,所以 Fe3O4 用铁的+2 价、+3 价的氧化物的形 式可表示为 FeO· Fe2O3。 (2)根据(1)可知,Fe3O4 与盐酸反应的离子方程式 为 Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O。 (3)铁离子能和 KSCN 溶液反应使溶液显红色, 所 以验证反应后溶液中含有铁离子的试剂是 KSCN 溶 液, 反应的化学方程式是 FeCl3+3KSCN===Fe(SCN)3 +3KCl。 (4)验证反应后溶液中不含 Fe3+而可能含有 Fe2+, 则首先应该加入 KSCN 溶液,如果不变色,再加入氧 化剂。由于酸性高锰酸钾溶液是紫红色,所以选择的 氧化剂最好是新制的氯水,答案是③①。

(5)铁离子能把铁氧化生成亚铁离子,而铁离子 被还原生成亚铁离子,所以将反应后溶液中的 Fe3+ 全部转化为 Fe2+,最适宜的物质是铁。 (6)双氧水的还原产物是水,反应的离子方程式 是 2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O。

【答案】(1)FeO· Fe2O3 (2)Fe3O4+8H+===2Fe3++Fe2++4H2O (3)KSCN 溶液 FeCl3 + 3KSCN===Fe(SCN)3 + 3KCl (4)③① (5)铁 + + + (6)2Fe2 +H2O2+2H ===2Fe3 +2H2O

10 . 如 图 所 示 , 此 装 置 可 用 来 制 取 和 观 察 Fe(OH)2 在空气中被氧化的颜色变化。实验时必须使 用铁屑和 6 mol/L 的硫酸,其他试剂任选。填写下列 空白:

(1)B 中盛有____________溶液,A 中应预先 加入的药品是____________________, A 中发生 反应的离子方程式为: ________________________________________。

(2)实验开始时应先将活塞 a______(填“打开” 或“关闭”)。 (3)简述生成 Fe(OH)2 的操作过程: _________________________________________ ___________________________。 这样生成的 Fe(OH)2 沉淀能较长时间保持白色, 其理由是____________________________________。 (4)实验完毕,打开 b 处活塞,放入一部分空气, 此时 B 瓶中发生反应的化学方程式为 _____________________________________________ __________________;现象是__________________。

【解析】打开活塞 a,先在烧瓶 A 中加入 Fe 粉,通过 分液漏斗向烧瓶 A 中滴加无挥发性的稀硫酸,这时发生反 + + 应:Fe+2H ===Fe2 +H2↑。产生的氢气把锥形瓶 B 中 及 NaOH 溶液里的空气驱赶掉, 使 B 中的溶液处于氢气的 环境中。 关闭活塞 b, 待 B 中导管出口处 H2 纯净时再关闭 活塞 a,由于 A 中不断产生氢气,使得 A 中的压强越来越 大,这时 A 中产生的氢气将 A 装置中的 FeSO4 溶液通过 + - 导气管压入 B 中,发生反应 Fe2 +2OH ===Fe(OH)2↓。 由于整个装置都处于 H2 的还原性环境中, 所以可以较长时 间的观察到 Fe(OH)2 白色沉淀。当实验完毕,打开 b 处活 塞,空气进入到装置 B 中,此时 B 瓶中发生反应的化学方 程式为:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3。现象为:白 色沉淀逐渐变成灰绿色,最后变成红褐色;说明 Fe(OH)2 不稳定,容易被空气中的氧气氧化为红褐色的 Fe(OH)3。

【答案】(1)NaOH 铁屑 Fe+2H+===Fe2++ H2↑ (2)打开 (3)关闭活塞 a,让 A 中产生的氢气将 A 中的 FeSO4 溶液压入 B 中发生反应,生成 Fe(OH)2 整 个装置中都充满 H2,隔绝了 O2 (4)4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O===4Fe(OH)3 白 色 沉淀逐渐变成灰绿色,最后变成红褐色

11.用如图所示装置测定 Fe 和 Fe2O3 的混合物 中单质铁的质量分数(夹持部分已略去)。称取 W g 样品置于锥形瓶中,通过分液漏斗加入足量稀硫酸 使样品完全溶解。实验前量气管起始读数为 a mL, 实验后量气管的最终读数为 b mL。

请回答下列问题: (1)按上图完成装置连接,开始实验前必须进行 的操作是___________________________________。 (2)写出锥形瓶中发生化合反应的离子方程式: ________________________________________ ________________________________。 (3)实验结束后,锥形瓶内溶液中存在的金属离 子有哪些可能?请根据选项进行填空 ( 表格不一定 填完): A.盐酸 B.KSCN 溶液 C.酸性 KMnO4 溶液 D.H2O2 溶液

溶液中可能存 选择最少种数的试剂, 序号 在的金属离子 验证该假设(填字母) ①





(4)实验中要对量气管多次读数,读数时应注意:①将 实验装置恢复到室温;②__________________________; ③视线与凹液面最低处相平。若读取量气管中气体的体积 时, 液面左高右低, 则所测气体的体积________ (填 “偏大” 、 “偏小”或“无影响”)。 (5)若样品与足量稀硫酸反应后滴入 KSCN 溶液不显红 色,且量气管读数 b>a(该实验条件下的气体摩尔体积为 Vm) 。下列有关单质铁质量分数的计算过程是否正确? ________(填“是”或“否”), 理由是_______________。 Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑ 56 g V mL - W g×w(Fe) (b-a)×10 3L …… - 56×(b-a)×10 3 ω (Fe)= W×Vm

【 解 析 】 (2) 锥 形 瓶 中 发 生 的 反 应 有 : Fe2O3 + 6H + + + + + ===2Fe3 +3H2O、2Fe3 +Fe===3Fe2 和 Fe+2H ===Fe2 + + +H2↑,其中 2Fe3 +Fe===3Fe2 属于化合反应。 (3)根据题意可知,锥形瓶内溶液中存在的金属离子只 + + 有以下两种情况:一是只含 Fe2 ,检验溶液中只含 Fe2 时, + 选用 KSCN 溶液,其现象是溶液不变红色。二是既含 Fe2 + 又含 Fe3 ,检验时取两份少量的该溶液,向一份溶液中滴 + 加 KSCN 溶液,溶液变红,说明含 Fe3 ;向另一份溶液中 + 滴加酸性 KMnO4 溶液,紫色褪去,说明含 Fe2 。 (4)测定气体体积时要注意压强对气体体积的影响,若 液面左高右低,会造成左管内气体压强偏小,气体体积偏 大。 + + (5)该计算过程忽视了锥形瓶中的反应 2Fe3 +Fe===3Fe2 。



【答案】(1)检查装置的气密性 (2)2Fe3++Fe===3Fe2+ (3) + ① 只含 Fe2 B ② 既含 Fe2+又含 Fe3+ B、C ③ (4)上下调节右管,使右管液面高度与测量气管 中液面高度平齐 偏大 (5) 否 混合物中 Fe2O3 与硫酸反应后生成的 + Fe3 可进一步消耗铁单质

12.铁矿石是工业炼铁的主要原料之一,其主 要成分为铁的氧化物(杂质中不含铁元素,且杂质不 与 H2、H2SO4 反应)。某研究性学习小组对某铁矿石 中铁的氧化物的化学式进行探究。 Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定

实验结果:将 5.0 g 铁矿石放入硬质玻璃管中完 全反应, 测得装置 B 增重 1.35 g。

Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定

Ⅲ.问题讨论与解决: (1)验证滤液 A 中铁元素的存在形式,可另取 两份滤液 A 分别进行实验,实验方法、现象与结 论如下表。请将其补充完整。 可供选择的试剂有:酸性 KMnO4 溶液、NaOH 溶液、KSCN 溶液、氯水

实验方法 实验现象 结论 步骤 1: 在滤液 A + ___________ 滤液 A 中有 Fe3 中加入______ 步骤 2: 在滤液 A + ___________ 滤液 A 中有 Fe2 中加入______ (2)步骤④中煮沸的作用是 ________________________________________ ________________________________; (3)步骤③中反应的离子方程式为: ________________________________________ ________________________________; (4)请通过实验Ⅰ、Ⅱ计算出该铁矿石中铁的氧 化物的化学式(写出计算过程)。

【解析】(1)根据供选试剂,用 KSCN 溶液检验滤液 A + 中含有 Fe3 (溶液呈血红色);用酸性 KMnO4 溶液检验滤液 + A 中含有 Fe2 (溶液褪色)。 (2)加入足量氯气后加热煮沸,能将反应液中过量的氯 气和 HClO 除去,防止与步骤⑥中 KI 反应给实验结果带来 干扰。 + + (3)步骤③用氯气将 Fe2 氧化为 Fe3 。 (4)在 10 g 矿石中:n(O)= 1.35 g 10 g × =0.15 mol; 18 g/mol 5 g

在 10 g 矿石中: + - n(Fe)=n(Fe3 )=n(I )=0.500 0 mol/L×0.020 00 L× 250 mL = 0.125 mol; 20 mL 则 n(Fe)∶n(O)=0.125 mol∶0.15 mol=5∶6; 即化学式为:Fe5O6。

【答案】(1)步骤 1:KSCN 溶液 溶液呈血红色 步骤 2:酸性 KMnO4 溶液 KMnO4 溶液褪色 (2)除去滤液 A 中过量的 Cl2 和可能生成的 HClO (3)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- (4)10 g 矿石中:n(O)=0.15 mol + 10 g 矿石中:n(Fe)=n(Fe3 )=0.125 mol n(Fe)∶n(O)=0.125 mol∶0.15 mol=5∶6 即化学式为:Fe5O6



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