實(shí)驗(yàn)活動(dòng)2-鐵及其化合物的性質(zhì)(解析版)

實(shí)驗(yàn)活動(dòng)2鐵及其化合物的性質(zhì)知識(shí)梳理知識(shí)梳理【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?．認(rèn)識(shí)鐵及其化合物的重要化學(xué)性質(zhì)。2．學(xué)會(huì)鐵離子的檢驗(yàn)方法。3．認(rèn)識(shí)可通過(guò)氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)含有不同價(jià)態(tài)同種元素的物質(zhì)間的相互轉(zhuǎn)化?！緦?shí)驗(yàn)儀器】試管、膠頭滴管。【實(shí)驗(yàn)藥品】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、蒸餾水、鋅片、銅片、鐵粉、鐵絲?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1．鐵單質(zhì)的還原性在一支試管中加入2mLCuSO4溶液，再將一段鐵絲放入CuSO4溶液中。過(guò)一會(huì)兒，取出鐵絲，觀察到的現(xiàn)象是鐵絲表面有紅色固體析出。化學(xué)方程式：CuSO4＋Fe=FeSO4＋Cu。2．鐵鹽的氧化性(1)取3mLFeCl3稀溶液加入試管中，加入幾小塊銅片，振蕩，過(guò)一會(huì)兒，觀察到的現(xiàn)象是銅片被腐蝕，溶液由淡黃色變?yōu)闇\綠色，化學(xué)方程式：Cu＋2FeCl3=2FeCl2＋CuCl2。(2)在一支盛有3mL水的試管中滴加幾滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，觀察到的現(xiàn)象＋＋2I－=2Fe2＋＋I(xiàn)2。3．亞鐵鹽的氧化性和還原性(1)取3mLFeCl2溶液加入試管中，加入幾小塊鋅片，振蕩，過(guò)一會(huì)兒，觀察到的現(xiàn)象是溶液變?yōu)闊o(wú)色，化學(xué)方程式：FeCl2＋Zn=ZnCl2＋Fe。(2)在一支試管中加入少量KMnO4酸性溶液，然后向試管中加入少量FeSO4溶液，觀察溶液的顏色變化。當(dāng)溶液紫色褪去時(shí)，再滴加2滴KSCN溶液，觀察到的現(xiàn)象是溶液變紅色，化學(xué)方程式：10FeSO4＋2KMnO4＋8H2SO4=5Fe2(SO4)3＋2MnSO4＋8H2O＋K2SO4。4．鐵離子的檢驗(yàn)(1)在一支試管中加入2mL蒸餾水，再滴加幾滴FeCl3稀溶液，然后滴加幾滴KSCN溶液，觀察到的現(xiàn)象是溶液變紅色。(2)在一支試管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入適量鐵粉，輕輕振蕩片刻，溶液變綠色，再滴加幾滴KSCN溶液，溶液無(wú)明顯變化。化學(xué)方程式：2FeCl3＋Fe=3FeCl2。典例分析典例分析【典例】高鐵酸鉀()是一種新型、高效、無(wú)毒的多功能水處理劑。資料：為紫色固體，微溶于溶液，具有強(qiáng)氧化性，在酸性或中性溶液中快速產(chǎn)生，在堿性溶液中較穩(wěn)定。(1)制備①除雜裝中的試劑為_(kāi)_____。②為制備裝置，溶液過(guò)量的原因是_________。③為尾氣處理裝置，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)______。(2)探究的性質(zhì)取中紫色溶液，加入稀硫酸，產(chǎn)生黃綠色氣體，得溶液，經(jīng)檢驗(yàn)氣體中含有。為證明能否氧化而產(chǎn)生，設(shè)計(jì)以下方案：方案Ⅰ取少量溶液，滴加溶液至過(guò)量，溶液呈紅色方案Ⅱ用溶液充分洗滌中所得固體，再用溶液將溶出，得到紫色溶液。取少量，滴加鹽酸，有產(chǎn)生①由方案Ⅰ中溶液變紅可知中含有______。該離子的產(chǎn)生______(填“能”或“不能”)判斷一定是由被還原而形成的。②方案Ⅱ用溶液洗滌的目的是________。方案Ⅱ得出氧化性：______(填“>”或“<”)。(3)使用時(shí)經(jīng)常通過(guò)測(cè)定高鐵酸鉀的純度來(lái)判斷其是否變質(zhì)。在硫酸溶液中反應(yīng)如下：。①完成上述離子方程式_____。②現(xiàn)取中洗滌并干燥后樣品的質(zhì)量，加入稀硫酸，收集到氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。則樣品中高鐵酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為_(kāi)_____。(計(jì)算結(jié)果保留到0.1%)【答案】(1)飽和氯化鈉溶液

微溶于溶液，在堿性溶液中較穩(wěn)定(或有利于生成)

(2)

不能

排除的干擾，防止干擾后續(xù)實(shí)驗(yàn)，同時(shí)減少晶體損失

<

(3)

79.2%【解析】(1)①裝置B為除雜裝置，反應(yīng)物有濃鹽酸，濃鹽酸會(huì)揮發(fā)產(chǎn)生，使得產(chǎn)生的中混有，需要除去，可將混合氣體通過(guò)飽和食鹽水達(dá)到除雜的目的；②根據(jù)題目信息可知，微溶于溶液，在堿性溶液中較穩(wěn)定；③通過(guò)堿液吸收尾氣，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為；(2)①方案I中加入溶液至過(guò)量，溶液呈紅色，說(shuō)明反應(yīng)產(chǎn)生，但該離子的產(chǎn)生不能判斷一定是將氧化，因?yàn)樵趬A性溶液中穩(wěn)定，在酸性溶液中鐵速產(chǎn)生，自身轉(zhuǎn)化為；②表面可能吸附，在酸性條件下可與反應(yīng)生成，從而干擾實(shí)驗(yàn)，所以用液洗滌的目的是把表面吸附的除盡，防止與在酸性條件下反應(yīng)產(chǎn)生，避免干擾實(shí)驗(yàn)，同時(shí)減少的損失；在堿性條件下被氧化為，可以說(shuō)明的氧化性強(qiáng)于，而方案Ⅱ?qū)嶒?yàn)表明，和的氧化性強(qiáng)弱關(guān)系相反，方案Ⅱ是在酸性條件下氧化生成，兩種反應(yīng)體系所處環(huán)境酸堿性不一樣，所以可以說(shuō)明溶液酸堿性會(huì)影響粒子氧化性的強(qiáng)弱，方案Ⅱ得出氧化性：；(3)①反應(yīng)中，元素從價(jià)降到價(jià)，元素從價(jià)升高到價(jià)，根據(jù)得失電子守恒，的化學(xué)計(jì)量數(shù)為4，的化學(xué)計(jì)量數(shù)為3，再根據(jù)原子守恒配平離子方程式為；②由得：，則有，解得，則樣品中高鐵酸鉀的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為。同步訓(xùn)練同步訓(xùn)練一、單選題1．下列實(shí)驗(yàn)基本操作或?qū)嶒?yàn)應(yīng)該注意的事項(xiàng)中，主要是從實(shí)驗(yàn)安全角度考慮的是（）A．實(shí)驗(yàn)剩余的藥品不能放回原瓶 B．在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行實(shí)驗(yàn)裝置氣密性檢查C．可燃性氣體的驗(yàn)純 D．膠頭滴管不能交叉使用【答案】C【解析】A．因藥品變質(zhì)會(huì)污染試劑瓶中的藥品，實(shí)驗(yàn)剩余的藥品一般不能放回原試劑瓶，不是出于實(shí)驗(yàn)安全考慮，A錯(cuò)誤；B．氣體實(shí)驗(yàn)裝置在實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行氣密性檢查是防止儀器漏氣，不是出于實(shí)驗(yàn)安全考慮，B錯(cuò)誤；C．因可燃性氣體不純時(shí)，點(diǎn)燃易爆炸，是出于實(shí)驗(yàn)安全考慮，C正確；D．因滴管交叉使用容易污染藥品，不是出于實(shí)驗(yàn)安全考慮，D錯(cuò)誤。故答案為：C。2．下列物質(zhì)的檢驗(yàn)，其結(jié)論正確的是（）A．用鐵絲蘸取待測(cè)液在酒精燈火焰上灼燒，若火焰呈黃色，則表明待測(cè)液中含有Na+，不含K+B．向久置的FeSO4溶液中加入酸性高錳酸鉀溶液，若紫紅色褪去，表明FeSO4溶液未被完全氧化C．向待測(cè)液里加入過(guò)量的鹽酸，若產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，表明待測(cè)液中含有COD．向待測(cè)液里加入過(guò)量的鹽酸無(wú)現(xiàn)象，再加入硝酸銀溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則待測(cè)液中肯定含有Cl-【答案】B【解析】A．火焰呈黃色只能說(shuō)明含有Na+，不能確定是否含有K+，A錯(cuò)誤；B．加入酸性高錳酸鉀溶液，若紫紅色褪去，說(shuō)明溶液中含有Fe2+，未被完全氧化，B正確；C．加入鹽酸產(chǎn)生能使澄清石灰水變渾濁的氣體，該氣體可能為CO2或SO2，待測(cè)溶液中可能含有CO、SO、HCO、HSO，C錯(cuò)誤；D．檢驗(yàn)Cl-不能用鹽酸酸化，因?yàn)辂}酸溶液本身含有氯離子，無(wú)法確定待測(cè)液中是否含有氯離子，D錯(cuò)誤；故選B。3．下列對(duì)某溶液所含離子的檢驗(yàn)，敘述正確的是（）A．滴入溶液和稀硝酸，產(chǎn)生白色沉淀，則原溶液中一定含有B．滴入鹽酸酸化，再滴入硝酸銀溶液，產(chǎn)生白色沉淀，則原溶液中一定含有C．滴入溶液并加熱，產(chǎn)生能使?jié)駶?rùn)的藍(lán)色石蕊試紙變紅的氣體，則原溶液中一定含有D．滴入溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，再通入少量后呈紅色，則原溶液中一定含有【答案】D【解析】A．若原溶液中含有，加入硝酸，會(huì)被氧化為，也能產(chǎn)生白色沉淀，因此不能判斷原溶液中是否含有，A項(xiàng)錯(cuò)誤；B．加入鹽酸酸化，溶液中引入了，無(wú)法證明原溶液中是否含有，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C．能使?jié)駶?rùn)的藍(lán)色石蕊試紙變紅的為酸性氣體，而氨氣為堿性氣體，能使?jié)駶?rùn)的紅色石蕊試紙變藍(lán)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D．開(kāi)始滴入溶液無(wú)明顯現(xiàn)象，說(shuō)明溶液中不含，通入少量后呈紅色，說(shuō)明發(fā)生反應(yīng)，生成證明原溶液中含有，D項(xiàng)正確；答案選D。4．有關(guān)物質(zhì)或離子的檢驗(yàn)和鑒別，下列判斷正確的是（）A．加入硝酸酸化，再滴加KSCN溶液后有紅色物質(zhì)生成，中則原溶液中一定有Fe2+存在B．分別含有Mg2+、Al3+、Fe2+和K+的四種鹽酸鹽溶液，只用NaOH溶液就可以鑒別C．加入氯化鋇溶液有白色沉淀產(chǎn)生，再加鹽酸，沉淀不消失，一定有D．加入稀鹽酸產(chǎn)生氣體，將氣體通入澄清石灰水，溶液變渾濁，一定有【答案】B【解析】A．加入硝酸酸化，若溶液中有亞鐵離子，能夠被硝酸氧化成鐵離子，所以滴加KSCN溶液后有血紅色物質(zhì)生成，原溶液中可能存在亞鐵離子，也可能含有鐵離子，故A錯(cuò)誤；B．含有Mg2＋、Al3+、Fe2＋和K+的四種鹽溶液中分別加入氫氧化鈉，鎂離子與氫氧化鈉生成白色沉淀、Al3+與氫氧化鈉先產(chǎn)生白色沉淀繼續(xù)加氫氧化鈉白色沉淀溶解、亞鐵離子能夠與氫氧化鈉生成白色絮狀沉淀且迅速變成灰綠色、沒(méi)有明顯現(xiàn)象的為鉀離子，所以可以使用氫氧化鈉檢驗(yàn)四種離子，故B正確；C．加入氯化鋇溶液有白色沉淀產(chǎn)生，可能是硫酸鋇也可能是氯化銀，兩者加鹽酸均不溶解，因此依據(jù)白色沉淀不溶于鹽酸不能確定硫酸根的存在，故C錯(cuò)誤；D．能夠使澄清石灰水變渾濁的氣體有二氧化碳和二氧化硫，所以原溶液中可能存在碳酸氫根離子、亞硫酸根離子、亞硫酸氫根離子，所以原溶液中不一定存在碳酸根離子，故D錯(cuò)誤；故選：B。5．下列圖示實(shí)驗(yàn)(部分夾持裝置省略)正確的是（）ABCD制備N(xiāo)aHCO3除CO2中的HCl探究鈉與Cl2反應(yīng)制備氫氧化亞鐵【答案】C【解析】A．氨氣的溶解度比二氧化碳大，氨氣易溶于水形成氨水，溶液顯堿性，利于二氧化碳?xì)怏w的完全吸收，所以要先通入氨氣，最后才通入二氧化碳；故制備N(xiāo)aHCO3是先將氨氣通入飽和食鹽水中，形成氨鹽水，再向其中通入二氧化碳，故A不符合題意；B．堿石灰中存在氫氧化鈉和氧化鈣，CO2和HCl都會(huì)和堿石灰反應(yīng)，不符合除雜的原則，除CO2中的HCl應(yīng)該使用飽和碳酸氫鈉溶液和濃硫酸，故B不符合題意；C．加熱條件下氯氣和鈉反應(yīng)生成氯化鈉，尾氣為氯氣，浸有堿液的棉花球可以起到吸收尾氣的作用，避免污染環(huán)境，故C符合題意；D．鐵和稀硫酸反應(yīng)生成的硫酸亞鐵無(wú)法進(jìn)入有氫氧化鈉的試管里，得不到氫氧化亞鐵，故D不符合題意；答案選C。6．下列實(shí)驗(yàn)操作、現(xiàn)象和結(jié)論均正確的是（）選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作現(xiàn)象結(jié)論A待測(cè)液中滴加KSCN溶液，變紅色，再滴加氯水紅色逐漸加深待測(cè)液中存在、B向某溶液中加入鹽酸酸化的溶液有白色沉淀產(chǎn)生該溶液中含有C將某化合物在酒精燈上灼燒焰色為黃色該化合物是鈉鹽D將一小塊金屬鈉放置在空氣中，一段時(shí)間后，將其放置在坩堝中加熱鈉表面變暗，加熱時(shí)，鈉燃燒，發(fā)出黃色火焰鈉易與氧氣反應(yīng)，加熱時(shí)生成的速率加快【答案】A【解析】A．加入KSCN溶液變紅說(shuō)明溶液中有Fe3+，再滴加氯水紅色加深，證明有Fe3+生成，因此待測(cè)液中有Fe2+，A正確；B．檢驗(yàn)的方法是：先加入鹽酸酸化，無(wú)明顯現(xiàn)象；再加入BaCl2溶液，產(chǎn)生白色沉淀，即可證明有。若同時(shí)加入鹽酸與BaCl2，則無(wú)法排除Ag+的干擾，B錯(cuò)誤；C．焰色試驗(yàn)的顏色為黃色只能證明物質(zhì)中含有鈉元素，不能證明是鈉鹽，C錯(cuò)誤；D．鈉與氧氣在加熱時(shí)生成Na2O2，D錯(cuò)誤。故本題選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把蒸餾水加熱煮沸，并密封冷卻；④加入少量鐵屑；⑤向FeSO4溶液中滴加足量氨水；⑥把盛有氨水的膠頭滴管伸入FeSO4溶液中后再擠出氨水。進(jìn)行操作的正確順序是A．③②⑤④ B．③②④①⑥ C．③②④⑥ D．②④①⑥【答案】B【解析】對(duì)于Fe(OH)2的制備，應(yīng)注意排除裝置內(nèi)的所有空氣，同時(shí)也應(yīng)排除溶液中溶有的少量氧氣，防止生成的Fe(OH)2被氧化，因此正確的順序?yàn)棰邰冖堍佗?，故答案為B。8．制印刷電路板時(shí)常用氯化鐵溶液作為“腐蝕液”，其反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu＋2FeCl3＝2FeCl2＋CuCl2。向盛有氯化鐵溶液的燒杯中同時(shí)加入鐵粉和銅粉，反應(yīng)結(jié)束后，下列結(jié)果不可能出現(xiàn)的是（）A．燒杯中有銅無(wú)鐵 B．燒杯中鐵、銅都無(wú)C．燒杯中銅、鐵都有 D．燒杯中有鐵無(wú)銅【答案】D【解析】A．反應(yīng)①進(jìn)行完全，反應(yīng)②未開(kāi)始或反應(yīng)未完全，此時(shí)有銅無(wú)鐵，A可能；B．反應(yīng)①②都進(jìn)行完全，此時(shí)鐵銅全無(wú)，B可能；C．反應(yīng)①反應(yīng)未完全，反應(yīng)②未開(kāi)始，此時(shí)鐵銅都有，C可能；D．在鐵未完全反應(yīng)前，銅不參與反應(yīng)，故不可能出現(xiàn)有鐵無(wú)銅，D錯(cuò)。二、實(shí)驗(yàn)題9．如圖所示裝置可用來(lái)制取Fe(OH)2和觀察Fe(OH)2在空氣中被氧化時(shí)的顏色變化。實(shí)驗(yàn)藥品：鐵屑、稀H2SO4溶液和NaOH溶液。填寫(xiě)下列空白：(1)B中盛有一定量的NaOH溶液，A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是_____。(2)實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)應(yīng)先將彈簧夾E_____(填“打開(kāi)”或“關(guān)閉”)，其目的是_____。(3)反應(yīng)結(jié)束后拔去裝置B中的橡皮塞，使空氣進(jìn)入，寫(xiě)出有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式：_____?！敬鸢浮?1)鐵屑(2)

打開(kāi)

讓生成的氫氣排走裝置和溶液中的空氣(3)4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3【分析】(1)利用Fe與稀硫酸反應(yīng)生成氫氣，所以本問(wèn)應(yīng)填“鐵屑”；(2)反應(yīng)開(kāi)始，需用氫氣作為載氣將裝置內(nèi)的空氣排盡，需要?dú)怏w通道通暢，所以本問(wèn)第一空應(yīng)填“打開(kāi)”，第二空應(yīng)填“讓生成的氫氣排走裝置和溶液中的空氣”；(3)Fe(OH)2還原性強(qiáng)，遇空氣中的氧氣及水，反應(yīng)生成Fe(OH)3，所以本問(wèn)應(yīng)填“4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3”。10．化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液中含有大量會(huì)污染環(huán)境的物質(zhì)，為了保護(hù)環(huán)境，這些廢液必須經(jīng)處理后才能排放。某化學(xué)實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢液中含有兩種金屬離子：Fe3+、Cu2+，化學(xué)小組設(shè)計(jì)了如圖所示的方案對(duì)廢液進(jìn)行處理，以回收金屬，保護(hù)環(huán)境。(1)操作①的名稱(chēng)是___________。加入鐵屑先發(fā)生的離子反應(yīng)為：________(2)沉淀A中含有的金屬單質(zhì)有___________。(3)操作②中觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是___________。(4)檢驗(yàn)溶液B中含有的金屬陽(yáng)離子常用的試劑是____________。(5)操作③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________?！敬鸢浮?1)過(guò)濾