实验活动2-铁及其化合物的性质(解析版).docx

实验活动2 铁及其化合物的性质
知识梳理

【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。
【实验仪器】
试管、胶头滴管。
【实验药品】
CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2溶液、FeSO4溶液、KMnO4酸性溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。
【实验步骤】
1．铁单质的还原性
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，观察到的现象是铁丝表面有红色固体析出。化学方程式：CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu。
2．铁盐的氧化性
(1)取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，过一会儿，观察到的现象是铜片被腐蚀，溶液由淡黄色变为浅绿色，化学方程式：Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2。
(2)在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，观察到的现象是溶液由淡黄色变成棕色，然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，溶液变蓝，离子方程式：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。
3．亚铁盐的氧化性和还原性
(1)取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿，观察到的现象是溶液变为无色，化学方程式：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe。
(2)在一支试管中加入少量KMnO4酸性溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液的颜色变化。当溶液紫色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液，观察到的现象是溶液变红色，化学方程式：10FeSO4＋2KMnO4＋8H2SO4===5Fe2(SO4)3＋2MnSO4＋8H2O＋K2SO4。
4．铁离子的检验
(1)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，观察到的现象是溶液变红色。
(2)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，溶液变绿色，再滴加几滴KSCN溶液，溶液无明显变化。化学方程式：2FeCl3＋Fe===3FeCl2。
典例分析

【典例】高铁酸钾()是一种新型、高效、无毒的多功能水处理剂。资料：为紫色固体，微溶于溶液，具有强氧化性，在酸性或中性溶液中快速产生，在碱性溶液中较稳定。
(1)制备

①除杂装中的试剂为______。
②为制备装置，溶液过量的原因是_________。
③为尾气处理装置，发生反应的离子方程式为_______。
(2)探究的性质
取中紫色溶液，加入稀硫酸，产生黄绿色气体，得溶液，经检验气体中含有。为证明能否氧化而产生，设计以下方案：
方案Ⅰ
取少量溶液，滴加溶液至过量，溶液呈红色
方案Ⅱ
用溶液充分洗涤中所得固体，再用溶液将溶出，得到紫色溶液。取少量，滴加盐酸，有产生
①由方案Ⅰ中溶液变红可知中含有______。该离子的产生______(填“能”或“不能”)判断一定是由被还原而形成的。
②方案Ⅱ用溶液洗涤的目的是________。方案Ⅱ得出氧化性：______(填“>”或“<”)。
(3)使用时经常通过测定高铁酸钾的纯度来判断其是否变质。在硫酸溶液中反应如下： 。
①完成上述离子方程式_____。
②现取中洗涤并干燥后样品的质量，加入稀硫酸，收集到气体(标准状况)。则样品中高铁酸钾的质量分数约为______。(计算结果保留到0.1%)
【答案】(1) 饱和氯化钠溶液     微溶于溶液，在碱性溶液中较稳定(或有利于生成)         
(2)      不能     排除的干扰，防止干扰后续实验，同时减少晶体损失     <    
(3)      79.2%
【解析】(1)①装置B为除杂装置，反应物有浓盐酸，浓盐酸会挥发产生，使得产生的中混有，需要除去，可将混合气体通过饱和食盐水达到除杂的目的；②根据题目信息可知，微溶于溶液，在碱性溶液中较稳定；③通过碱液吸收尾气，发生反应的离子方程式为；
(2)①方案I中加入溶液至过量，溶液呈红色，说明反应产生，但该离子的产生不能判断一定是将氧化，因为在碱性溶液中稳定，在酸性溶液中铁速产生，自身转化为；②表面可能吸附，在酸性条件下可与反应生成，从而干扰实验，所以用液洗涤的目的是把表面吸附的除尽，防止与在酸性条件下反应产生，避免干扰实验，同时减少的损失；在碱性条件下被氧化为，可以说明的氧化性强于，而方案Ⅱ实验表明，和的氧化性强弱关系相反，方案Ⅱ是在酸性条件下氧化生成，两种反应体系所处环境酸碱性不一样，所以可以说明溶液酸碱性会影响粒子氧化性的强弱，方案Ⅱ得出氧化性：；
(3)①反应中，元素从价降到价，元素从价升高到价，根据得失电子守恒，的化学计量数为4，的化学计量数为3，再根据原子守恒配平离子方程式为；②由得：，则有，解得，则样品中高铁酸钾的质量分数为。
同步训练

一、单选题
1．下列实验基本操作或实验应该注意的事项中，主要是从实验安全角度考虑的是（ ）
A．实验剩余的药品不能放回原瓶 B．在实验前进行实验装置气密性检查
C．可燃性气体的验纯 D．胶头滴管不能交叉使用
【答案】C
【解析】A．因药品变质会污染试剂瓶中的药品，实验剩余的药品一般不能放回原试剂瓶，不是出于实验安全考虑，A错误；B．气体实验装置在实验前进行气密性检查是防止仪器漏气，不是出于实验安全考虑，B错误；C．因可燃性气体不纯时，点燃易爆炸，是出于实验安全考虑，C正确；D．因滴管交叉使用容易污染药品，不是出于实验安全考虑，D错误。故答案为：C。
2．下列物质的检验，其结论正确的是（ ）
A．用铁丝蘸取待测液在酒精灯火焰上灼烧，若火焰呈黄色，则表明待测液中含有Na+，不含K+
B．向久置的FeSO4溶液中加入酸性高锰酸钾溶液，若紫红色褪去，表明FeSO4溶液未被完全氧化
C．向待测液里加入过量的盐酸，若产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，表明待测液中含有CO
D．向待测液里加入过量的盐酸无现象，再加入硝酸银溶液，产生白色沉淀，则待测液中肯定含有Cl-
【答案】B
【解析】A．火焰呈黄色只能说明含有Na+，不能确定是否含有K+，A错误；B．加入酸性高锰酸钾溶液，若紫红色褪去，说明溶液中含有Fe2+，未被完全氧化，B正确；C．加入盐酸产生能使澄清石灰水变浑浊的气体，该气体可能为CO2或SO2，待测溶液中可能含有CO、SO、HCO、HSO，C错误；D．检验Cl-不能用盐酸酸化，因为盐酸溶液本身含有氯离子，无法确定待测液中是否含有氯离子，D错误；故选B。
3．下列对某溶液所含离子的检验，叙述正确的是（ ）
A．滴入溶液和稀硝酸，产生白色沉淀，则原溶液中一定含有
B．滴入盐酸酸化，再滴入硝酸银溶液，产生白色沉淀，则原溶液中一定含有
C．滴入溶液并加热，产生能使湿润的蓝色石蕊试纸变红的气体，则原溶液中一定含有
D．滴入溶液无明显现象，再通入少量后呈红色，则原溶液中一定含有
【答案】D
【解析】A．若原溶液中含有，加入硝酸，会被氧化为，也能产生白色沉淀，因此不能判断原溶液中是否含有，A项错误；B．加入盐酸酸化，溶液中引入了，无法证明原溶液中是否含有，B项错误；C．能使湿润的蓝色石蕊试纸变红的为酸性气体，而氨气为碱性气体，能使湿润的红色石蕊试纸变蓝，C项错误；D．开始滴入溶液无明显现象，说明溶液中不含，通入少量后呈红色，说明发生反应，生成证明原溶液中含有，D项正确；答案选D。
4．有关物质或离子的检验和鉴别，下列判断正确的是（ ）
A．加入硝酸酸化，再滴加KSCN溶液后有红色物质生成，中则原溶液中一定有Fe2+存在
B．分别含有Mg2+、Al3+、Fe2+和K+的四种盐酸盐溶液，只用NaOH溶液就可以鉴别
C．加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，再加盐酸，沉淀不消失，一定有
D．加入稀盐酸产生气体，将气体通入澄清石灰水，溶液变浑浊，一定有
【答案】B
【解析】A．加入硝酸酸化，若溶液中有亚铁离子，能够被硝酸氧化成铁离子，所以滴加KSCN溶液后有血红色物质生成，原溶液中可能存在亚铁离子，也可能含有铁离子，故A错误；B．含有Mg2＋、Al3+、Fe2＋和K+的四种盐溶液中分别加入氢氧化钠，镁离子与氢氧化钠生成白色沉淀、Al3+与氢氧化钠先产生白色沉淀继续加氢氧化钠白色沉淀溶解、亚铁离子能够与氢氧化钠生成白色絮状沉淀且迅速变成灰绿色、没有明显现象的为钾离子，所以可以使用氢氧化钠检验四种离子，故B正确；C．加入氯化钡溶液有白色沉淀产生，可能是硫酸钡也可能是氯化银，两者加盐酸均不溶解，因此依据白色沉淀不溶于盐酸不能确定硫酸根的存在，故C错误；D．能够使澄清石灰水变浑浊的气体有二氧化碳和二氧化硫，所以原溶液中可能存在碳酸氢根离子、亚硫酸根离子、亚硫酸氢根离子，所以原溶液中不一定存在碳酸根离子，故D错误；故选：B。
5．下列图示实验(部分夹持装置省略)正确的是（ ）
A
B
C
D

制备NaHCO3
除CO2中的HCl
探究钠与Cl2反应
制备氢氧化亚铁
【答案】C
【解析】A．氨气的溶解度比二氧化碳大，氨气易溶于水形成氨水，溶液显碱性，利于二氧化碳气体的完全吸收，所以要先通入氨气，最后才通入二氧化碳；故制备NaHCO3是先将氨气通入饱和食盐水中，形成氨盐水，再向其中通入二氧化碳，故A不符合题意；B．碱石灰中存在氢氧化钠和氧化钙，CO2和HCl都会和碱石灰反应，不符合除杂的原则，除CO2中的HCl应该使用饱和碳酸氢钠溶液和浓硫酸，故B不符合题意；C．加热条件下氯气和钠反应生成氯化钠，尾气为氯气，浸有碱液的棉花球可以起到吸收尾气的作用，避免污染环境，故C符合题意；D．铁和稀硫酸反应生成的硫酸亚铁无法进入有氢氧化钠的试管里，得不到氢氧化亚铁，故D不符合题意；答案选C。
6．下列实验操作、现象和结论均正确的是（ ）
选项
实验操作
现象
结论
A
待测液中滴加KSCN溶液，变红色，再滴加氯水
红色逐渐加深
待测液中存在、
B
向某溶液中加入盐酸酸化的溶液
有白色沉淀产生
该溶液中含有
C
将某化合物在酒精灯上灼烧
焰色为黄色
该化合物是钠盐
D
将一小块金属钠放置在空气中，一段时间后，将其放置在坩埚中加热
钠表面变暗，加热时，钠燃烧，发出黄色火焰
钠易与氧气反应，加热时生成的速率加快
【答案】A
【解析】A．加入KSCN溶液变红说明溶液中有Fe3+，再滴加氯水红色加深，证明有Fe3+生成，因此待测液中有Fe2+，A正确；B．检验的方法是：先加入盐酸酸化，无明显现象；再加入BaCl2溶液，产生白色沉淀，即可证明有。若同时加入盐酸与BaCl2，则无法排除Ag+的干扰，B错误；C．焰色试验的颜色为黄色只能证明物质中含有钠元素，不能证明是钠盐，C错误；D．钠与氧气在加热时生成Na2O2，D错误。
故本题选A。
7．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向FeSO4溶液中滴加足量氨水；⑥把盛有氨水的胶头滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水。进行操作的正确顺序是
A．③②⑤④ B．③②④①⑥ C．③②④⑥ D．②④①⑥
【答案】B
【解析】对于Fe(OH)2的制备，应注意排除装置内的所有空气，同时也应排除溶液中溶有的少量氧气，防止生成的Fe(OH)2被氧化，因此正确的顺序为③②④①⑥，故答案为B。
8．制印刷电路板时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，其反应的化学方程式为Cu＋2FeCl3＝2FeCl2＋CuCl2。向盛有氯化铁溶液的烧杯中同时加入铁粉和铜粉，反应结束后，下列结果不可能出现的是（ ）
A．烧杯中有铜无铁 B．烧杯中铁、铜都无
C．烧杯中铜、铁都有 D．烧杯中有铁无铜
【答案】D
【解析】A．反应①进行完全，反应②未开始或反应未完全，此时有铜无铁，A可能；B．反应①②都进行完全，此时铁铜全无，B可能；C．反应①反应未完全，反应②未开始，此时铁铜都有，C可能；D．在铁未完全反应前，铜不参与反应，故不可能出现有铁无铜，D错。
二、实验题
9．如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化。实验药品：铁屑、稀H2SO4溶液和NaOH溶液。

填写下列空白：
(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是_____。
(2)实验开始时应先将弹簧夹E_____(填“打开”或“关闭”)，其目的是_____。
(3)反应结束后拔去装置B中的橡皮塞，使空气进入，写出有关反应的化学方程式：_____。
【答案】(1)铁屑
(2)     打开     让生成的氢气排走装置和溶液中的空气
(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
【分析】(1)利用Fe与稀硫酸反应生成氢气，所以本问应填“铁屑”；
(2)反应开始，需用氢气作为载气将装置内的空气排尽，需要气体通道通畅，所以本问第一空应填“打开”，第二空应填“让生成的氢气排走装置和溶液中的空气”；
(3)Fe(OH)2还原性强，遇空气中的氧气及水，反应生成Fe(OH)3，所以本问应填“4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3”。
10．化学实验室产生的废液中含有大量会污染环境的物质，为了保护环境，这些废液必须经处理后才能排放。某化学实验室产生的废液中含有两种金属离子：Fe3+、Cu2+，化学小组设计了如图所示的方案对废液进行处理，以回收金属，保护环境。

(1)操作①的名称是___________。加入铁屑先发生的离子反应为：________
(2)沉淀A中含有的金属单质有___________。
(3)操作②中观察到的实验现象是___________。
(4)检验溶液B中含有的金属阳离子常用的试剂是____________。
(5)操作③中发生反应的离子方程式为__________。
【答案】(1) 过滤     Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+    
(2) Cu、Fe    
(3) 溶液由浅绿色变为黄色    
(4) KSCN溶液    
(5) Fe3+ + 3NH3·H2O = Fe(OH)3↓ + 3
【解析】（1）分离溶液和沉淀用过滤，故操作①为过滤；铁先与Fe3+反应，即Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+；
（2）沉淀A含有生成的Cu和过量的Fe；
（3）操作②将Fe2+氧化为Fe3+，故现象为溶液由浅绿色变为黄色；
（4）B中阳离子为Fe3+，常用KSCN溶液检验；
（5）操作③为Fe3+与氨水反应，即Fe3+ + 3NH3·H2O = Fe(OH)3↓ + 3。