基础课时18 铁的单质、氧化物和氢氧化物
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)铁单质的性质
1.互联网上报道，目前世界上有近20亿人患有缺铁性贫血。这里的“铁”是指( )
A.铁元素 B.铁单质
C.四氧化三铁 D.三氧化二铁
2.铁在一定条件下与Cl2、O2、S反应的产物分别为FeCl3、Fe3O4、FeS，下列有关说法正确的是( )
A.三种非金属单质中，S的氧化性最弱
B.等量的铁分别与Cl2、O2、S反应，转移的电子数相等
C.反应生成的三种产物都只具有氧化性
D.反应生成的三种产物都是易溶于水的固体
3.(2023·泰安东平一中月考)用如图所示装置进行Fe与水蒸气反应的实验，下列有关说法正确的是( )
A.实验时，先点燃酒精喷灯再点燃酒精灯
B.反应中H2O作氧化剂，发生反应的化学方程式为2Fe＋3H2O===Fe2O3＋3H2
C.干燥管中加入的固体干燥剂可以是无水氯化钙
D.收集反应产生的气体选用装置②
(二)铁的氧化物
4.北宋沈括的《梦溪笔谈》对指南针已有详细记载：“方家以磁石磨针缝，则能指南。”磁石的主要成分是( )
A.FeO B.Fe2O3
C.Fe3O4 D.CuFeS2
5.向一定量的Fe、FeO、Fe2O3、Fe3O4的混合物中加入100 mL 1 mol·L－1的盐酸，恰好使混合物完全反应，放出11.2 mL(标准状况)气体，所得溶液加入KSCN溶液不变红色(已知Fe3＋遇见KSCN溶液变红色)。用足量的CO在高温下还原相同质量的此混合物，所得铁的质量为( )
A.2.8 g B.11.2 g
C.5.6 g D.无法计算
(三)铁的氢氧化物
6.将Na2O2投入FeCl2溶液中，可观察到的现象是( )
①有气泡产生 ②生成白色沉淀 ③生成红褐色沉淀 ④无变化
A.①③ B.①②
C.①②③ D.④
7.实验室用如图装置来制取Fe(OH)2，关于该实验的说法中正确的是( )
A.组装好仪器后，实验操作的第一步是向装置中加入对应的试剂
B.引发B中产生Fe(OH)2的操作是关闭K，继续滴加稀硫酸
C.从反应开始至关闭K时，C中集气瓶收集到的气体是纯净的氢气
D.打开B中瓶塞，可看到白色沉淀直接变为红褐色沉淀
B级 素养培优练
8.物质类别和核心元素的化合价是研究物质性质的两个基本视角。若以物质类别为横坐标、核心元素化合价为纵坐标绘制的图像叫“价—类”图。下面是有关铁元素的“价—类”图，下列分析正确的是( )
A.X的物质类别是单质，在氧气中燃烧的产物为Z
B.M、N均为碱，且在水溶液中均可溶
C.P、Q所含阳离子，质子数相同而电子数不同
D.若Q为FeCl2，则X、Y、Z、N均能与盐酸反应得到Q
9.(2023·聊城一中高一期末)利用废旧镀锌铁皮制备Fe3O4胶体粒子的流程图如下，已知：Zn溶于强碱时生成可溶于水的[Zn(OH)4]2－。下列有关说法正确的是( )
A.Fe3O4是一种复杂的混合物，是具有磁性的黑色晶体
B.滤液中存在的离子有：Na＋、[Zn(OH)4]2－、OH－
C.“酸溶”的离子方程式为Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O
D.“氧化”的目的是将Fe2＋全部氧化为Fe3＋
10.某学习小组为认识铁及其化合物的性质、分散系的性质做了如下一组综合实验，根据实验流程回答相关问题：
(1)请写出Fe2O3与物质①反应的离子方程式：
___________________________________________________________________。
(2)物质②为__________。
(3)请写出FeCl3与铁粉反应的化学方程式：______________________________
____________________________________________________________________。
(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液最终生成Fe(OH)3浊液，该过程的现象为________________________________，此过程中发生的氧化还原反应为(用化学方程式表示)_________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中，并继续煮沸至红褐色，制得的分散系③为__________________________，它与FeCl3溶液、Fe(OH)3浊液的本质区别是___________________________________________________________________。
11.我国古代就已经开始研究金属，《抱朴子内篇》记载：“曾青涂铁，铁赤色如铜” 描述了古代炼铜的原理。现对其中的原理作出进一步研究。
[实验探究]
实验操作 实验现象
步骤一：向 CuSO4溶液中加入足量的铁片
步骤二：向 FeSO4溶液中加入足量的铜片 实验无 明显现象
[实验结论]铁可以置换出铜，铜不可以置换出铁。
(1)写出步骤一对应的实验现象_________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)写出步骤一发生反应的离子方程式，并用单线桥标出电子转移____________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
(3)金属活动性顺序表反映了金属性质的递变规律，根据金属活动性顺序表判断，下列金属还原性最强的是________(填标号)，其对应的金属离子氧化性最强的是__________(填标号)。
A.Ag B.K
C.Mg D.Cu
(4)经实验测得 Hg2＋的氧化性与 Fe3＋的氧化性近似相同，请你预测Fe与Fe3＋________(填“能”或“不能”)发生氧化还原反应，如果能，请分别写出该反应的氧化产物和还原产物的离子符号：氧化产物________，还原产物______；如果不能，请说明理由____________________________________________________
________________________________________________________________。
(5)向含有 AgNO3和Cu(NO3)2的溶液中同时加入 a g 铁粉和镁粉的混合物，充分反应后过滤，得到滤渣 M 和滤液N。向滤液N中滴入NaCl溶液，有白色沉淀产生。则下列判断中，错误的是________(填标号)。
A.滤液 N 中一定含有NO和 Cu2＋
B.滤渣 M 的质量一定小于a g
C.滤液 N 中一定含有Fe2＋和Mg2＋
D.滤渣 M 一定是混合物
基础课时18 铁的单质、氧化物和氢氧化物
1.A [由所学知识可知人体中的铁元素是以化合态形式存在的,这里的铁是指铁元素。]
2.A [根据反应后铁元素的价态,可知S的氧化性最弱,A项正确;反应产物中铁元素的价态不同,等量的铁分别与Cl2、O2、S反应,转移的电子数不相等,B项错误;Fe3O4和FeS中含有+2价的铁元素,也具有一定的还原性,C项错误;Fe3O4和FeS难溶于水,D项错误。]
3.C [实验时,应先用水蒸气排出装置中的空气,即先点燃酒精灯再点燃酒精喷灯,A错误; 铁和水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气,B错误; 氢气是中性气体,可以用无水氯化钙干燥,C正确; 收集的是氢气,密度比空气小,应用向下排气法,选用装置①,D错误。]
4.C [四氧化三铁具有磁性,制指南针的磁石主要成分是四氧化三铁。]
5.A [盐酸恰好使混合物完全溶解,盐酸没有剩余,向反应所得溶液中加KSCN溶液无红色出现,说明溶液为FeCl2溶液,根据氯元素守恒可知n(FeCl2)=n(HCl)=×0.1 L×1 mol·L-1=0.05 mol;用足量的CO在高温下还原相同质量的混合物得到铁,根据铁元素守恒可知n(Fe)=n(FeCl2)=0.05 mol,其质量为0.05 mol×56 g·mol-1=2.8 g。]
6.A [过氧化钠溶于水生成氢氧化钠和氧气,溶液显碱性,且过氧化钠还具有强氧化性,所以将Na2O2投入FeCl2溶液中,可观察到的现象是有气泡产生。亚铁离子被氧化生成铁离子,然后铁离子与生成的氢氧化钠反应生成红褐色氢氧化铁沉淀。]
7.B [A用于制备硫酸亚铁,实验时可打开K,生成的氢气将装置内的空气排出,然后关闭K,将生成的硫酸亚铁排到B中生成氢氧化亚铁,C用于收集气体,以此解答该题。组装好仪器后,应先检验装置的气密性,故A错误;关闭K,将生成的硫酸亚铁排到B中生成氢氧化亚铁,故B正确;装置内存在空气,从反应开始至关闭K时,C中集气瓶收集到的气体为氢气和空气的混合物,故C错误;B中溶液上方为氢气,打开B中瓶塞,氢氧化亚铁不能直接被氧化,故D错误。]
8.C [X为铁单质,Y为FeO,Z为Fe2O3,N为Fe(OH)2,M为Fe(OH)3,Q为含有Fe2+的盐,P为含有Fe3+的盐。X为铁单质,在空气中燃烧的产物为Fe3O4,Z为Fe2O3,A错误; N为Fe(OH)2,M为Fe(OH)3,均为难溶于水的碱,B错误; Q为含有Fe2+的盐,P为含有Fe3+的盐,Fe2+和Fe3+质子数相同而电子数不同,C正确;若Q为FeCl2,Y为FeO、N为Fe(OH)2,与盐酸反应可得到FeCl2,Z为Fe2O3、M为Fe(OH)3,与盐酸反应得到FeCl3,D错误。]
9.B [由信息可知Zn能溶于强碱溶液,由流程可知,加入氢氧化钠溶液反应,锌溶解,铁不溶解,过滤得到滤液含Na2[Zn(OH)4],分离出的不溶物为Fe,加入稀硫酸与Fe反应生成硫酸亚铁,再加入适量过氧化氢,部分亚铁离子被氧化为铁离子,得到含Fe2+、Fe3+的溶液,再通入氮气排出空气防止亚铁离子被氧化,加入氢氧化钠溶液生成四氧化三铁胶体粒子,以此来解答。Fe3O4是一种复杂的化合物,是具有磁性的黑色晶体,故A错误;Zn溶于强碱时生成可溶于水的Na2[Zn(OH)4],Fe与NaOH溶液不反应,则滤液含过量NaOH,存在的离子有:Na+、[Zn(OH)4]2-、OH-,故B正确;“酸溶”的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,故C错误;Fe3O4中含+2价铁,则过氧化氢只氧化部分亚铁离子,故D错误。]
10.(1)Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O
(2)NaOH溶液(其他合理答案也可)
(3)Fe+2FeCl33FeCl2
(4)生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(5)Fe(OH)3胶体 分散质粒子直径大小不同
解析 (1)由Fe2O3发生反应后变为FeCl3可知是Fe2O3与盐酸反应,反应的离子方程式为Fe2O3+6H+2Fe3++3H2O。(2)FeCl3反应生成Fe(OH)3,应加入NaOH溶液、氨水等。(3)FeCl3与铁粉反应的化学方程式为Fe+2FeCl33FeCl2。(4)向FeCl2溶液中滴加NaOH溶液先生成Fe(OH)2,Fe(OH)2是白色沉淀,容易被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,这个过程的现象为生成白色沉淀,迅速变成灰绿色,最终变成红褐色。发生氧化还原反应的化学方程式是4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3。(5)将FeCl3饱和溶液滴入沸水中并继续煮沸至红褐色,制得Fe(OH)3胶体,溶液、胶体、浊液的本质区别是分散质粒子直径大小不同。
11.(1)铁片表面有红色物质析出,蓝色溶液变成绿色
(2) (3)B A
(4)能 Fe2+ Fe2+ 不填 (5)BD
解析 (1)向 CuSO4溶液中加入足量的铁片,发生反应Fe+CuSO4FeSO4+Cu,故可观察到的现象为铁片表面有红色物质析出,蓝色溶液变成绿色。(2)步骤一发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+Fe2++Cu,用单线桥表示电子转移为。(3)根据金属活动性顺序表可知,还原性:K>Mg>Cu>Ag,即金属还原性最强的是K,故选B;金属单质的还原性越强,其对应离子的氧化性越弱,则氧化性:K+
选择题只有1个选项符合题意
(一)铁盐和亚铁盐的性质及检验
1.下列关于FeCl2和FeCl3的叙述中，不正确的是( )
A.二者溶液的相互转化均可通过化合反应实现
B.将铁粉加入氯水中，最终只能得到FeCl3溶液
C.酸性高锰酸钾溶液不可作为鉴别二者溶液的试剂
D.分别向盛有FeCl2溶液和FeCl3溶液的试管中加入NaOH溶液，最终可得相同物质
2.维生素C又称“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＋，下列有关分析错误的是( )
A.维生素C具有还原性
B.Fe3＋转化为Fe2＋发生了氧化反应
C.维生素C药片应隔绝空气保存
D.向Fe3＋的溶液中加入Cu，也能将Fe3＋转化为Fe2＋
3.制印刷电路板时常用氯化铁溶液作为“腐蚀液”，发生的反应为2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。向盛有FeCl3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.烧杯中有铁、无铜
C.烧杯中铁、铜都有 D.烧杯中铁、铜都无
4.(2023·鄂州高一质检)为探究某食品包装袋内一小包脱氧剂中的还原铁粉是否变质，分别取少量样品溶于盐酸，再进行下列实验，其结论正确的是( )
A.滴加KSCN溶液，溶液变红，说明铁粉变质
B.滴加KSCN溶液，溶液未变红，说明铁粉未变质
C.依次滴加氯水、KSCN溶液，溶液变红，说明铁粉全部变质
D.滴加KSCN溶液，溶液未变红，再滴加氯水，溶液变红，说明铁粉全部变质
(二)Fe、Fe2＋与 Fe3＋的相互转化及应用
5.构建知识网络是一种有效的学习方法，化学学习中的“价—类”二维图就是其中一种，如图所示是铁及其化合物的“价—类”二维图，下列有关叙述或化学方程式书写不正确的是( )
A.物质A的氧化物不稳定，在空气中受热迅速被氧化
B.Fe2O3―→Fe可能是Fe2O3＋2Al2Fe＋Al2O3
C.C在空气中容易被氧化成B，每1 mol C被氧化消耗的氧气为5.6 L
D.FeCl2→FeCl3的反应类型是氧化还原反应
6.某生产企业的工业废水中含有大量的FeSO4和较多的CuSO4。为了变废为宝，技术人员计划从该废水中回收FeSO4和金属Cu，工艺流程如图所示。回答下列问题：
(1)“操作1”与“操作2”的名称为________，在实验室中进行该操作时，所需要的玻璃仪器除烧杯外，还有____________________。
(2)加入试剂A的目的是将Cu2＋全部转化为Cu，以便回收铜单质，发生反应的离子方程式为_______________________________________________________
______________________________________________________________。
(3)“滤渣”的成分为________，加入的试剂B为________(填化学式)。
(4)要鉴别“溶液2”中的金属阳离子，所需实验操作及实验现象是________________________________________________________________
________________________________________________________________。
(三)药品食品中铁元素的检验
7.某兴趣小组进行某补血剂中铁元素含量的测定实验流程如下：
下列说法不正确的是( )
A.步骤①研磨时需要在研钵中进行
B.步骤②加入氨水的作用是将Fe2＋完全沉淀
C.步骤③多步操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重
D.每片补血剂中铁元素的质量为0.07w g
B级 素养培优练
8.(2023·日照东港区期中)一定条件下，将一定量Fe3O4溶于过量盐酸生成FeCl2和FeCl3，分别取少量反应后的溶液进行以下实验，有关实验描述正确的是( )
A.滴加KSCN溶液，若溶液变红色证明溶液中含有Fe2＋
B.加入5.6 g铁粉恰好完全反应，则Fe3O4的质量为23.2 g
C.用溶液在铜片上写字，一段时间后洗去溶液，观察到铜片表面无明显现象
D.先向溶液中通入氯气，再滴加KSCN溶液，若变红色不能证明溶液中含有Fe2＋
9.选择合适的试剂完成甲、乙两组实验。
甲组：检验含Fe3＋的溶液中是否含有Fe2＋；
乙组：检验含Fe2＋的溶液中是否含有Fe3＋。
下列试剂及加入试剂的顺序能达到实验目的的是( )
试剂 选项 甲组 乙组
A 新制氯水、KSCN溶液 氢氧化钠溶液
B 酸性KMnO4溶液 KSCN溶液
C KOH溶液 溴水
D 溴水 酸性KMnO4溶液
10.某药物(主要成分：玻珀酸亚铁，呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。某同学为了检测该药片中Fe2＋的存在，设计并进行了如下实验：
试回答下列问题：
(1)试剂1是________，试剂2是________，加入新制氯水后溶液中发生反应的离子方程式是______________________________________________
________________________________________________________、
_______________________________________________________。
(2)加入试剂2后溶液中颜色由淡黄色转变为淡红色是因为________________________________________________________________，
写出＋2价Fe在空气中转化为＋3价Fe的化学方程式：________________________________________________________________
______________________________________________________________。
(3)该同学猜想红色溶液变为无色溶液的原因是溶液中的＋3价铁被还原为＋2价铁，你认为该同学的猜想合理吗？________。若你认为合理，请说明理由(若你认为不合理，该空不作答)____________________________________________
________________________________________________________________；
若你认为不合理请提出你的猜想并设计一个简单的实验加以验证(若你认为合理，该空不作答)______________________________________________________
______________________________________________________________。
11.已知：浓硫酸具有吸水性，可作干燥剂。铁有两种氯化物，都是重要的化工试剂。某化学活动小组用如图所示的装置(夹持装置略去)模拟工业生产制备无水氯化铁，请回答下列问题：
查阅有关资料如下：
①氯化铁熔点为306 ℃，沸点为315 ℃；易吸收空气中的水分而潮解。
②氯化亚铁熔点为670 ℃，易升华。
(1)A装置中盛放浓盐酸的实验仪器名称是________，A中发生反应的化学方程式为_________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)C中的产物为________(填化学式)，D中装的药品是碱石灰，其作用是___________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
(3)如果省略B装置进行实验，一段时间后，取装置C中的产物，按以下步骤进行测定：①称取4.60 g产物溶于过量的稀盐酸中；②加入足量H2O2溶液；③再加入足量NaOH溶液；④过滤、洗涤后灼烧沉淀；⑤称量所得红棕色固体为2.40 g，则该产物中铁元素的质量分数为________%(结果精确到小数点后两位)。
基础课时19 铁盐和亚铁盐
1.B [A项,向FeCl2溶液中通入氯气,生成FeCl3;向FeCl3溶液中加入铁生成FeCl2;都属于化合反应,正确;B项,将铁粉加入氯水中,当铁粉过量时,最终得到FeCl2溶液,错误;C项,Fe2+、Cl-均可与酸性高锰酸钾溶液反应,故不可用酸性高锰酸钾鉴别FeCl2和FeCl3,正确;D项,二价铁不稳定,可被氧化为三价铁;分别向盛有FeCl2溶液和FeCl3溶液的试管中加入NaOH溶液,均可能得到Fe(OH)3,正确。]
2.B [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+时,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,维生素C药片具有强的还原性,容易被空气中的氧气氧化,因此应隔绝空气保存,正确;D项,向Fe3+的溶液中加入Cu,会发生反应:2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,因此Cu单质也能将Fe3+转化为Fe2+,正确。]
3.B [Fe比Cu活泼,所以先发生反应①:Fe+2FeCl33FeCl2;后发生反应②:Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2。A项,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,可能,不符合题意;B项,在铁未完全反应前,铜不参与反应,故不可能出现有铁、无铜,错误,符合题意;C项,反应①反应未完全,反应②未开始,此时铁铜都有,可能,不符合题意;D项,反应①②都进行完全,此时铁铜全无,可能,符合题意。]
4.A [A.若滴加KSCN溶液,溶液变红,说明溶液中含有铁离子,可以确定还原铁粉被氧化变质,故A正确;B.若滴加KSCN溶液,溶液未变红,说明溶液中无铁离子,但还原铁粉有可能被氧化为亚铁离子,故B错误;C.氯水具有强氧化性,可以把亚铁离子氧化为铁离子,亚铁离子来源可能是铁与盐酸反应,故不能确定是部分氧化、还是全部氧化或没有被氧化,故C错误;D.若滴加KSCN溶液,溶液未变红,再滴加氯水,溶液变红,说明溶液中不含铁离子,含有亚铁离子,亚铁离子来源可能是铁与盐酸反应,故D错误。]
5.C [A是+2价铁的氧化物,A是FeO;B是+3价铁的氢氧化物,B是Fe(OH)3;C是+2价铁的氢氧化物,C是Fe(OH)2。 A是FeO,FeO不稳定,在空气中受热迅速被氧化,故A正确; 铝的活泼性大于铁,铝能置换出氧化铁中的铁,Fe2O3Fe可能是Fe2O3+2Al2Fe+Al2O3,故B正确;Fe(OH)2在空气中容易被氧化成Fe(OH)3,根据得失电子守恒,每1 mol Fe(OH)2被氧化消耗0.25 mol氧气,没有明确是否为标准状况,体积不一定为5.6 L,故C错误; FeCl2→FeCl3的反应中,铁元素化合价发生了变化,该反应是氧化还原反应,故D正确。]
6.(1)过滤 漏斗、玻璃棒 (2)Cu2++FeCu+Fe2+ (3)Cu和Fe H2SO4 (4)取少许“溶液2”于试管,滴加几滴KSCN溶液,无明显现象,振荡,再滴加几滴氯水,出现红色,则含Fe2+
解析 工业废水中含有大量的FeSO4和较多的Cu2+,从该废水中回收FeSO4制得FeSO4·7H2O,故要除去Cu2+,则加入的试剂A为过量铁屑,发生反应:Fe+Cu2+Fe2++Cu,经操作1过滤,得到的滤渣为Cu和Fe的混合物,溶液1为FeSO4溶液;在滤渣中加入试剂B的目的是将铁溶解为FeSO4,而Cu不溶,故试剂B为过量的硫酸,操作2为过滤,得到Cu,溶液2为H2SO4和FeSO4的混合溶液,FeSO4溶液经操作③加热浓缩、冷却结晶、过滤、洗涤、干燥即得FeSO4·7H2O。(1)由分析可知,“操作1”与“操作2”的名称为过滤,在实验室中进行该操作时,所需要的玻璃仪器除烧杯外,还有漏斗和玻璃棒;(2)由分析可知,加入试剂A的目的是将Cu2+全部转化为Cu,以便回收铜单质,发生反应的离子方程式为Fe+Cu2+Fe2++Cu;(3)由分析可知,“滤渣”的成分为Fe和Cu,加入的试剂B为H2SO4;(4)要鉴别“溶液2”中的金属阳离子即Fe2+,故所需实验操作及实验现象是取少许“溶液2”于试管,滴加几滴KSCN溶液,无明显现象,振荡,再滴加几滴氯水,出现红色,则含Fe2+。
7.B [步骤①是将补血剂研磨成细粉,便于溶解,研磨时需要在研钵中进行,A正确;步骤②中加入过氧化氢是将Fe2+氧化为Fe3+,然后用过量氨水将Fe3+完全沉淀为红褐色氢氧化铁,B错误;步骤③是将氢氧化铁沉淀转化为氧化铁,通过测定氧化铁的质量,计算补血剂中铁元素的含量,所以操作为过滤、洗涤、灼烧至恒重、冷却、称重,C正确;w g氧化铁中铁元素的质量即为10片补血剂中铁的质量,所以每片补血剂含铁元素的质量为=0.07w g,D正确。]
8.D [A项,三价铁遇到硫氰化钾后溶液会变成红色,故滴加KSCN溶液,若溶液变红色证明溶液中含有Fe3+,错误;B项,原溶液中盐酸有剩余,加入铁粉后会和盐酸反应,故无法通过铁的量计算四氧化三铁的量,错误;C项,溶液中有三价铁离子,可以和铜单质反应,故用溶液在铜片上写字,一段时间后洗去溶液,会发现有铜被溶解,错误;D项,溶液变红也可能是原来溶液中就有三价铁而使溶液变红,正确。]
9.B [甲组,在Fe3+存在的条件下,检验Fe2+时要排除Fe3+的干扰。所选试剂具备下列条件:一是能与Fe2+发生有明显现象的反应;二是与Fe3+不反应。酸性KMnO4溶液符合条件:5Fe2++Mn+8H+5Fe3++Mn2++4H2O,现象为紫色变浅(或褪去)。乙组,在Fe2+存在的条件下,用KSCN溶液检验Fe3+,Fe2+无干扰。]
10.(1)稀盐酸 KSCN溶液 2Fe2++Cl22Fe3++2Cl- Fe3++3SCN-Fe(SCN)3 (2)少量的Fe2+转化为Fe3+ 4FeCl2+O2+4HCl4FeCl3+2H2O (3)不合理 猜想:Fe(SCN)3中的SCN-被过量的氯水氧化 在褪色后的溶液中加入FeCl3溶液,不变红色(或在褪色后的溶液中加入KSCN溶液,变红色)
解析 (1)该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸,试剂1用于溶解样品,可以选用稀盐酸;试剂2用于检验三价铁离子,可以选用KSCN溶液;氯气氧化亚铁离子生成铁离子,离子方程式为2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-;铁离子与硫氰根离子结合生成硫氰化铁,离子方程式为Fe3++3SCN-Fe(SCN)3。(2)Fe3+遇KSCN溶液变红色,溶液由淡黄色变为浅红色,说明少量Fe2+被氧化成Fe3+;亚铁离子被空气中的氧气氧化为铁离子,化学方程式为4FeCl2+4HCl+O24FeCl3+2H2O。(3)因为氯水氧化性强,不会还原Fe3+,该同学的猜想不合理;可能是SCN-被过量的氯水氧化,可取少量褪色后的溶液,加入FeCl3溶液,不变红色(或取少量褪色后的溶液,加入KSCN溶液,变红色)。
11.(1)分液漏斗 MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O
(2)FeCl3 吸收多余的Cl2,防止污染环境以及防止空气中的水蒸气进入C中
(3)36.52
解析 由实验装置图可知,装置A中二氧化锰与浓盐酸共热反应制备氯气,浓盐酸具有挥发性,制得的氯气中混有氯化氢和水蒸气,装置B中盛有的饱和食盐水用于除去氯化氢气体,盛有的浓硫酸的装置用于干燥氯气,盛有铁粉的装置用于氯气与铁粉共热反应制备氯化铁,装置C为氯化铁的冷凝收集装置,装置D中盛有的碱石灰用于吸收未反应的氯气,防止污染空气,同时吸收空气中的水蒸气防止水蒸气进入C中导致氯化铁潮解。(1)由实验装置图可知,装置A中盛放浓盐酸的实验仪器为分液漏斗;A中发生的反应为二氧化锰与浓盐酸共热反应生成氯化锰、氯气和水,反应的化学方程式为MnO2+4HCl(浓)MnCl2+Cl2↑+2H2O。(2)由分析可知,装置C为氯化铁的冷凝收集装置,装置D中盛有的碱石灰用于吸收未反应的氯气,防止污染空气,同时吸收空气中的水蒸气防止水蒸气进入C中导致氯化铁潮解。(3)如果省略B装置进行实验,一段时间后,装置C中的产物为氯化亚铁和氯化铁的混合物,由题意可知,实验所得2.40 g红棕色固体为氧化铁,由铁原子个数守恒可知,产物中铁元素的质量分数为×100%=36.52%。提升课时8 氢氧化亚铁制备实验及改进
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)有机层覆盖法
1.关于Fe(OH)2的实验室制备，下列说法不正确的是( )
A.常用煮沸的方法除去NaOH溶液中的O2
B.将苯换成四氯化碳同样可以达到隔绝空气的作用
C.氢氧化钠与硫酸亚铁反应的离子方程式为Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓
D.若生成的沉淀暴露于空气中，现象为：白色→灰绿→红褐色
2.下列实验操作能够制取Fe(OH)2并能较长时间观察到白色沉淀的是( )
3.有人设计出一种在隔绝空气条件下让钠与FeSO4溶液反应的方法以验证其反应实质。实验时，往100 mL的大试管中先加40 mL煤油，取3粒米粒大小的金属钠放入大试管后塞上橡胶塞，通过长颈漏斗加入FeSO4溶液使煤油的液面上升至橡胶塞，并夹紧弹簧夹(如图所示)。仔细观察，回答下列问题：
(1)大试管的下层溶液中出现的现象为_______________________________
______________________________________________________________。
(2)装置中长颈漏斗内液面________(填“下降”或“上升”)。
(3)写出钠与FeSO4溶液反应的化学方程式：_____________________________
_______________________________________________________________。
(二)还原性气体保护法
4.如下图所示装置，可用以制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。下列说法不正确的是( )
A.实验前，应事先煮沸溶液除去溶解氧
B.装置 Ⅰ 可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气
C.止水夹在实验过程中应该先关后开
D.取下装置 Ⅱ 的橡皮塞可观察沉淀颜色变化
5.某小组利用如图装置较长时间观察到了白色Fe(OH)2沉淀。下列说法不正确的是( )
A.连接好装置后，需检查装置的气密性
B.小烧杯中水的作用是液封，防止空气进入试管
C.铁粉的主要作用是将可能生成的Fe3＋还原为Fe2＋
D.实现较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀要做到排除O2干扰
6.如下图所示装置可用来制取和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时颜色的变化。实验时必须使用铁屑和6 mol·L－1的硫酸，其他试剂任选。
填写下列空白：
(1)B中盛一定量的NaOH溶液，A中应预先加入的试剂是________，A中反应的离子方程式是_______________________________________________________
___________________________________________________________________。
(2)实验开始时先将止水夹E________(填“打开”或“关闭”)，C中收集到气体的主要成分是________。
(3)简述生成Fe(OH)2的操作过程：____________________________________
__________________________________________________________________。
(4)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：__________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
B级 素养培优练
7.用下面两种方法可以制得白色的Fe(OH)2沉淀。
方法一：用不含Fe3＋的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。
(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时，除加硫酸防止生成Fe(OH)2外，还需加入________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2，常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液，插入FeSO4溶液的液面以下，再挤出NaOH溶液。这样操作的理由是_________________________________________________________________
________________________________________________________________。
方法二：在如图所示的装置中，用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(4)在试管Ⅰ里加入的试剂是________。
(5)在试管Ⅱ里加入的试剂是________。
(6)为了制得白色的Fe(OH)2沉淀，在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是
______________________________________________________________
_______________________________________________________________。
(7)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色，其理由是_________________________________________________________________
_________________________________________________________________。
8.某同学设计如图装置(气密性已检查)制备Fe(OH)2白色沉淀。
请回答：
(1)仪器1的名称________。装置5的作用________。
(2)实验开始时，关闭K2，打开K1，反应一段时间后，再打开K2，关闭K1，发现3中溶液不能进入4中。请为装置作一处改进，使溶液能进入4中__________________________________________________________________
__________________________________________________________________。
(3)装置改进后，将3中反应后溶液压入4中，在4中析出了灰绿色沉淀。从实验操作过程分析没有产生白色沉淀的原因______________________________
________________________________________________________________。
9.某化学学习小组设计了下列方法探究氢氧化亚铁的制备等相关问题。
(1)用NaOH溶液和FeSO4溶液直接反应，方法如图。该方法能观察到白色的Fe(OH)2沉淀，但沉淀颜色快速发生变化。请分析沉淀颜色变化的原因：_________________________________________________________________
______________________________________________(用化学方程式表示)。
(2)该小组为探究反应物浓度对Fe(OH)2制备效果的影响，以Fe(OH)2沉淀白色持续时间(t)为指标，t越大，实验效果越好。部分实验数据如表(w代表质量分数)：
实验 序号 w(FeSO4)/% w(NaOH)/% t/s
ⅰ 2.5 15 149
ⅱ 5 15 138
ⅲ 10 15 93
ⅳ 5 25 142
ⅴ 5 35 180
①实验ⅰ、ⅱ、ⅲ的目的是_________________________________
_____________________________________________________________。
②该小组同学通过实验推断：其他条件不变时，所用NaOH溶液的浓度越大，实验效果越好。推断的证据是__________________________________________
__________________________________________________________________。
③由绿矾晶体(FeSO4·7H2O)配制250 mL 0.10 mol·L－1 FeSO4溶液，需要用到的仪器有药匙、玻璃棒、烧杯、托盘天平、250 mL容量瓶、________。以下操作会导致所配溶液浓度偏低的是________。
A.容量瓶中原有少量蒸馏水
B.洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中
C.定容时俯视刻度线
D.定容摇匀后发现溶液体积低于刻度线，再补加少量蒸馏水至刻度线
(3)若向FeSO4溶液中加入足量Na2O2，观察到的现象是________________________________________________________________
______________________________________________________________。
提升课时8 氢氧化亚铁制备实验及改进
1.B [A项,煮沸除去氧气,防止氧气氧化氢氧化亚铁; B项,四氯化碳的密度大于水,不能达到隔绝空气的作用; C项,氢氧化钠与硫酸亚铁反应生成氢氧化亚铁沉淀和硫酸钠,故离子方程式为Fe2++2OH-Fe(OH)2↓;D项,白色的氢氧化亚铁在空气中易被氧化为氢氧化铁红褐色沉淀,故现象为白色→灰绿→红褐色。]
2.D [B项,CCl4密度大,应在下层,不能起到隔离空气作用,因此不能长时间观察到白色沉淀;D项,操作可防止氧气氧化Fe(OH)2,能较长时间观察到白色沉淀。]
3.(1)产生白色絮状沉淀 (2)上升
(3)2Na+FeSO4+2H2OFe(OH)2↓+Na2SO4+H2↑
解析 (1)由于金属Na的密度比H2O的小,比煤油的大,故钠粒应位于两种液体的交界处,Na与FeSO4溶液接触的部分与H2O发生反应生成NaOH和H2,NaOH与FeSO4发生反应生成白色絮状沉淀Fe(OH)2,因隔绝了空气,制得的白色Fe(OH)2可以保存较长时间。(2)由于大试管内产生H2,大试管内压强增大,把大试管内的液体压入长颈漏斗中,故长颈漏斗内的液面上升。(3)反应的化学方程式为2Na+2H2O2NaOH+H2↑、2NaOH+FeSO4Fe(OH)2↓+Na2SO4,将两个化学方程式相加得2Na+FeSO4+2H2OFe(OH)2↓+Na2SO4+H2↑。
4.C [A项,溶液中会溶解少量的氧气,氧气能氧化氢氧化亚铁,所以实验前,应事先煮沸溶液除去溶解氧;B项,铁和稀硫酸反应生成硫酸亚铁和氢气,氢气能排尽装置中的空气,所以装置Ⅰ可制取FeSO4溶液并排尽装置内空气;C项,止水夹开始时打开,产生的氢气将装置中的空气排尽,再关闭止水夹,Ⅰ中压强增大,硫酸亚铁溶液被压入Ⅱ中;D项,氢氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁,取下装置Ⅱ的橡皮塞空气进入试管,氢氧化亚铁被氧气氧化,可观察沉淀颜色变化。]
5.C [根据装置图可知:连接好装置后,先检查装置的气密性。左侧试管内利用铁与稀硫酸反应生成氢气,用氢气作保护气,导管口用水液封,再滴加氢氧化钠溶液与生成的硫酸亚铁溶液反应,在氢气作保护气的条件下保证了新制的氢氧化亚铁不被氧化。]
6.(1)铁屑 Fe+2H+Fe2++H2↑
(2)打开 H2
(3)关闭止水夹E,使FeSO4溶液压入B瓶中进行反应
(4)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
解析 实验开始时先打开E,让H2把A、B装置中的空气排出,让Fe(OH)2在H2气氛中生成,以便较长时间观察Fe(OH)2的颜色。H2充满B后关闭E,A中的FeSO4溶液沿竖直长导管进入B瓶,与NaOH反应。
7.(1)铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2转化成Fe(OH)3沉淀 (4)稀H2SO4、铁屑 (5)NaOH溶液
(6)检验试管Ⅱ出口处排出的氢气的纯度。当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹 (7)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入
解析 方法一:(1)根据FeSO4溶液中亚铁离子易被氧化为三价铁离子的特点,在配制其溶液时还需加入铁屑防止硫酸亚铁被氧化,发生反应的离子方程式为Fe+2Fe3+3Fe2+;(2)蒸馏水中若溶有O2,则会加速Fe(OH)2氧化,由于氧气的溶解度随温度的升高而减小,因此可采用加热煮沸的方法除去;(3)为避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2,可用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液方可达到目的。
方法二:(4)铁与硫酸反应Fe+H2SO4FeSO4+H2↑,生成氢气,关闭止水夹,会使装置Ⅰ中压强变大,使Ⅰ中生成的FeSO4溶液进入Ⅱ中,与Ⅱ中的NaOH反应得到氢氧化亚铁;(5)硫酸亚铁进入试管Ⅱ中与一种试剂反应生成氢氧化亚铁,所以试管Ⅱ中放入的是氢氧化钠溶液;(6)Fe(OH)2在空气中很容易被氧化,为了制得白色Fe(OH)2沉淀,应在操作过程中隔绝氧气,故在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是待反应一段时间后,在Ⅱ处对氢气验纯(目的是验证是否还存在氧气),当排出的H2纯净时,再夹紧止水夹;(7)Fe(OH)2易被氧化而变质,试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,且外界空气不容易进入。
8.(1)滴液漏斗(分液漏斗) 液封,防止空气进入装置4
(2)在装置2、3之间添加控制开关
(3)装置4内的空气没有排尽
解析 该装置制备Fe(OH)2白色沉淀的思路是在排尽空气的气氛中,先将铁屑和稀硫酸反应得到FeSO4,再利用气体产生的气压把FeSO4溶液压至装置4中与NaOH反应,得到Fe(OH)2,注意所需试剂也需要加热除掉溶解氧。(1)观察仪器1特征可知是分液漏斗或者滴液漏斗,该反应需要置于无氧环境,注意这里跟防倒吸无关,可知装置5的作用是液封,防止空气进入装置4。(2)实验开始时,关闭K2,打开K1,反应一段时间后,再打开K2,关闭K1,发现3中溶液不能进入4中。如此操作,不行的原因在于装置3产生的H2从左侧导管溢出,没有足够的压强不能将FeSO4溶液挤出,因而在装置2、3之间添加控制开关即可。(3)灰绿色沉淀产生的原因是Fe(OH)2被空气氧化,原因为装置4中空气没有完全排尽。
9.(1)4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3
(2)①探究其他条件相同时,FeSO4溶液浓度对Fe(OH)2制备效果的影响 ②沉淀持续时间t:ⅴ>ⅳ>ⅱ ③胶头滴管 BD (3)有红褐色沉淀生成,有无色无味气体放出
解析 (1)FeSO4和NaOH发生复分解反应生成Fe(OH)2,Fe(OH)2被空气中的氧气氧化生成Fe(OH)3,化学方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3;(2)①实验ⅰ、ⅱ、ⅲ的变量是FeSO4溶液浓度,目的是:探究其他条件相同时,FeSO4溶液浓度对Fe(OH)2制备效果的影响;②实验ⅴ、ⅳ、ⅱ的变量是NaOH溶液浓度,其他条件不变时,所用NaOH溶液的浓度越大,沉淀持续时间越长,实验效果越好,则证据是沉淀持续时间t:ⅴ>ⅳ>ⅱ;③配制一定物质的量浓度溶液的步骤:计算、称量、溶解、移液、洗涤、定容等,用到的仪器:药匙、玻璃棒、烧杯、托盘天平、250 mL容量瓶、胶头滴管;定容时还需要加入蒸馏水,容量瓶中原有少量蒸馏水对所配溶液浓度无影响,A不选;洗涤烧杯和玻璃棒的溶液未转入容量瓶中,则残留在杯壁上的溶质没有完全转移到容量瓶,导致所配溶液浓度偏低,B选;定容时俯视刻度线导致溶液体积偏小,依据c=可知溶液浓度偏高,C不选;定容摇匀后发现溶液凹面低于刻度线,再补加少量蒸馏水至刻度线,导致加入水的体积增大,溶液浓度偏低,D选;故选BD;(3)Na2O2和水反应生成NaOH和O2,NaOH再和FeSO4溶液反应生成Fe(OH)2,由于Na2O2过量,则Fe(OH)2被氧化为Fe(OH)3,观察到的现象是有红褐色沉淀生成,有无色无味气体放出。
