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【知识详解】
一、铁的氧化物
化学名称
氧化亚铁FeO
氧化铁Fe2O3
四氧化三铁Fe3O4
俗称
铁元素的化合价
色态
水溶性
与HCl反应
化学方程式
离子方程式
用途
[总结]FeO、Fe2O3是碱性氧化物,都能与酸反应生成盐和水,Fe3O4是一种复杂的化合物,可以看作是FeO·
Fe2O3,但Fe3O4是纯净物不是混合物。
二、铁的氢氧化物
铁的氢氧化物
氢氧化亚铁Fe(OH)2
氢氧化铁Fe(OH)3
颜色、状态
制备(离子方程式)
与盐酸反应
稳定性
转化关系
【思考】Fe(OH)2在空气中极易被氧化,实验室中如何采取一定措施制得白色的Fe(OH)2沉淀呢?
例1.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溶液与用不含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溶液液面下,再挤出NaOH溶液。
这样操作的理由是________________________。
方法二:
在如右图装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。
(1)在试管Ⅰ里加入的试剂是_____________________。
(2)在试管Ⅱ里加入的试剂是_____________________。
(3)为了制得白色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__________________________________________。
(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,其理由是_________________________。
解析:
首先要抓住氢氧化亚铁的性质,即易氧化,遇氧气迅速生成氢氧化铁。
方法一是教材中的方法,为防止氧化,胶头滴管反常规操作,或在溶液中加入还原性物质如铁粉。
方法二将原来的方法进行了改进,去掉了原有的胶头滴管,创设了新情景,要求学生在已经掌握制备氢氧化亚铁的实验操作及实验原理的基础上,说明方法二制备氢氧化亚铁的原理,同时也考查了对启普发生器的原理的理解。
答案:
(1)稀H2SO4、铁屑
(2)煮沸
(3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
(2)NaOH溶液
(3)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
(4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,外界空气不容易进入
三、铁盐和亚铁盐
1.FeCl3溶液和FeCl2作性质比较
物质
性质
FeCl2溶液
FeCl3溶液
颜色
浅绿色
棕黄色
加KSCN溶液
无明显现象
Fe3++3SCN-====Fe(SCN)3变红色
加NaOH溶液
Fe2++2OH-====Fe(OH)2↓
生成的白色沉淀迅速变灰绿,最终变红褐色
Fe3++3OH-====Fe(OH)3↓红褐色
加氯水
2Fe2++Cl2====2Fe3++2Cl-变黄色再加KSCN溶液变红
—
加铁粉
——
2Fe3++Fe====3Fe2+棕黄变浅绿再加KSCN溶液不变红
2.Fe3+与Fe2+的检验方法
方法
Fe2+
Fe3+
1.观察溶液颜色
黄色
2.加入NaOH溶液
白色沉淀变成灰绿色变成红褐色
溶液变成红色
3.加入KSCN溶液
3.铁三角
例2.将Fe粉、Cu粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液和CuCl2溶液混合于某容器中充分反应(假定容器不参与反应),试判断下列情况下溶液中存在的金属离子和金属单质。
(1)若铁粉有剩余,则容器中不可能有______________。
(2)若氯化铜有剩余,则容器中还可能有______________。
(3)若氯化铁和氯化铜都有剩余,则容器中不可能有______________,一定有______________。
(4)若氯化铁有剩余,则容器中不可能有______________。
该题属物质共存问题,解答该题应首先弄清物质间可能发生的反应,凡相互间能发生反应的物质,就不可能(大量)共存。
该题涉及的反应有:
①Fe+2FeCl3====3FeCl2
②Fe+CuCl2====Cu+FeCl2
③Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2
(1)若Fe粉有剩余,则容器中就不可能有Fe3+、Cu2+,因为它们能发生上述①②反应。
(2)若CuCl2有剩余,则容器中不可能有Fe,可能有Fe2+、Fe3+,一定有Fe2+。
(3)若FeCl3和CuCl2均有剩余,则容器中不可能有Fe、Cu,可能有Fe2+。
(4)若FeCl3有剩余,则容器中不可能有Fe、Cu。
(1)Fe3+、Cu2+
(2)Fe2+、Fe3+或Cu、Fe2+
(3)Fe、CuFe2+
(4)Fe、Cu
点评:
此题实质是对“铁三角”的考查。
解题时要掌握单质铁、铜、锌等金属和Fe2+具有还原性,不能在强氧化性条件下存在;
Cu2+、Fe3+、H+等具有氧化性,不能在强还原性条件下存在。
通过已知条件,结合可能发生的反应,进行对金属离子和金属单质的判断,有时还要考虑金属(如Zn、Fe、Cu)与Fe3+反应的先后顺序。
【巩固练习】
一、选择题(每小题4分,共48分,每题有1-2个选项符合题意)
1.实验室在配制FeSO4溶液时,为防止FeSO4被氧化而变质,常在溶液中加入少量的( )
A.锌粉 B.铁粉
C.硫酸铁D.盐酸
2.下列各组离子能大量共存于同一溶液中的是( )
A.Fe3+、NH
、Cl-、H+B.Fe2+、H+、CO
、Cl-
C.Fe3+、OH-、SO
、Cl-D.Fe2+、Ca2+、NO
、H+
3.制印刷电路时,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.烧杯中有铁无铜
C.烧杯中铁铜都有D.烧杯中铁铜都无
4.(双选)证明某溶液中只含有Fe2+而不含有Fe3+的实验方法是( )
A.先滴加氯水,再滴加KSCN溶液后显血红色
B.先滴加KSCN溶液,不显血红色,再滴加氯水后显血红色
C.滴加NaOH溶液,先产生白色沉淀,后变灰绿,最后呈红褐色
D.只需滴加KSCN溶液
5.FeCl3、CuCl2的混合溶液中加入一定量的铁粉,充分反应后仍有固体存在,则下列判断不正确的是( )
A.溶液中一定含Cu2+
B.溶液中一定含Fe2+
C.加入KSCN溶液一定不变血红色
D.剩余固体中一定含Cu
6.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溶解硫酸亚铁配成溶液;
③把蒸馏水加热煮沸并密封冷却;
④加入少量铁屑;
⑤加入少量四氯化碳;
⑥向硫酸亚铁溶液中滴入足量氨水;
⑦把盛有氨水的滴管伸入硫酸亚铁溶液中后再挤出氨水。
其中必须进行的操作及正确顺序是( )
A.③②⑤⑥④B.③②④①⑦
C.③②④⑤⑦D.②④①⑦⑤
7.向某晶体的溶液中加入Fe2+的溶液,无明显变化,当滴加几滴氯水后,混合液出现血红色,由此得出的下列结论错误的是( )
A.Fe3+的氧化性比氯水的氧化性强
B.该晶体中一定含有SCN-
C.Fe2+不能与SCN-形成血红色化合物
D.Fe2+被氯水氧化成Fe3+
8.将铁片加入到1L0.5mol/LFeCl3溶液中,当溶液中Fe3+和Fe2+的浓度相等时,铁片质量减小( )
A.5.6gB.112.0g
C.2.8gD.1.4g
9.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( )
实验操作
实验现象
离子反应
实验结论
A
在氯化亚铁溶液中滴加新制氯水
浅绿色溶液变成棕黄色溶液
2Fe2++Cl2===
2Fe3++2Cl-
Fe2+具有还原性
B
在氯化亚铁溶液中加入锌片
浅绿色溶液变成无色溶液
Fe2++Zn===
Fe+Zn2+
Zn具有还原性
C
在氯化铁溶液中加入铁粉
棕黄色溶液变成浅绿色溶液
Fe3++Fe===
2Fe2+
铁单质具有还原性
D
在氯化铁溶液中加入铜粉
蓝色溶液变成棕黄色溶液
2Fe3++Cu===
2Fe2++Cu2+
Fe3+具有氧化性
10.向200mL0.1mol/L的Fe(NO3)2溶液中加入适量的NaOH溶液,使Fe2+恰好完全沉淀,过滤,小心加热沉淀,直到水分蒸干,再灼烧到质量不再变化,此时固体的质量为( )
A.1.44g B.1.6g
C.2.82gD.4.36g
11.已知下述三个实验均能发生化学反应:
①
②
③
将铁钉放入硫酸铜溶液中
向硫酸亚铁溶液中滴入几滴氯水
将铜丝放入氯化铁溶液中
下列判断正确的是( )
A.实验①中铁钉只做还原剂
B.实验②中Fe2+既显氧化性又显还原性
C.实验③中发生的是置换反应
D.上述实验证明氧化性:
Fe3+>Fe2+>Cu2+
12.(双选)某溶液中有NH
、Mg2+、Fe2+和Al3+四种离子,若向其中加入过量的氢氧化钠溶液,微热并搅拌,再加入过量盐酸,溶液中大量减少的阳离子是( )
A.NH
B.Mg2+
C.Fe2+D.Al3+
二、非选择题(共52分)
13.(10分)某化学小组欲探究铁及其化合物的氧化性和还原性,请回答下列问题。
(1)除胶头滴管外,你认为本实验必不可少的一种玻璃仪器是________。
(2)请帮他们完成以下实验报告:
实验目的:
____________________________________________。
试剂:
铁粉、FeCl3溶液、FeCl2溶液、氯水、锌片、铜片。
实验记录:
序号
实验内容
在FeCl2溶液中滴入适量氯水
溶
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