微专题强化提升课与铁及其化合物相关的实验学案.docx

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1、与铁及其化合物相关的实验【典例11为探讨化学平衡移动原理与氧化复原反响规律的联系，某同学通过改变浓度研究2Fe3+ + 2F vV2Fe2+ + 12反响中Fe?+和Fe?+的相互转化。实验如下：待实验I溶液颜色不再改变时，再进行实验H,目的是使实验I的反响到达O(2) iii是ii的比照实验，目的是排除ii中 造成的影响。i和ii的颜色变化说明平衡逆向移动，Fe?+向Fe转化。用化学平衡移动原理解释原因：根据氧化复原反响的规律，该同学推测i中Fe?+向Fe转化的原因：外加Ag+使0(1一)降低，导致1一的复原性弱于Fe?+,用如图装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。K闭合时，指针向右偏转

2、，b作 极。当指针归零(反响到达平衡)后，向U形管左管中滴加O.Olmol -L7AgN03溶液，产生的现象 证实了其推测，该现象是 o按照(4)的原理，该同学继续用上图装置进行实验，证实了 ii中Fe?+向Fe?+转化的原因。转化原因是 o该实验与(4)实验比照，不同的操作是 o(6)实验I中，复原性：丁汨产；而实验H中,复原性:Fe2+r,将和(4)、作比照, 得出的结论是 o【解析】(1)待实验I溶液颜色不再改变时，再进行实验H,目的是使实验I的反响到达化学 平衡状态。(2)实验iii参加了水，是实验ii的比照实验，因此目的是排除因参加FeSOi溶液而 将溶液稀释引起溶液颜色的变化。(3

3、) i中参力口人82)：,，Ag+与广生成Agl黄色沉淀，底浓度降 低，2Fe+ + 2I 2Fe?+ + l2平衡逆向移动，溶液褪色；ii中参加FeSOFe?+浓度增大， 平衡逆向移动，溶液颜色变浅。(4)K闭合时，指针向右偏转，说明b极为正极，FT+得电 子；当指针归零(反响到达平衡)后，向U形管左管滴加O.Olmol LTAgN()3溶液，产生黄色 沉淀，I浓度减小，2Fe3l+2Ik 2FL+l2平衡左移,指针向左偏转。(5)浓度增 大，复原性增强；与实验比照，不同的操作是当指针归零(反响到达平衡)后，向U形管 右管中滴加Imol LTFeS()4溶液。(6)将(3)和(4)、(5)作

4、比照,得出的结论是在其他条件不 变时，物质的氧化性和复原性与浓度有关，浓度的改变可影响物质的氧化性和复原性，导致平衡移动。答案：(1)化学平衡状态(2)溶液稀释对颜色变化(3) i中参加Ag+发生反响：Ag+ + T=AgI I ,。(1一)降低；ii中参加FeSO”c(Fe2+)增大，平衡均逆向移动正左管产生黄色沉淀，指针向左偏转Fe?+随浓度增大，复原性增强，使F4+复原性强于厂向U形管右管中滴加1 mol 廿FeS04溶液(6)该反响为可逆氧化复原反响，在平衡时，通过改变物质的浓度，可以改变物质的氧化、复原能力，并影响平衡移动方向【归纳总结】根据铁化合物的转化进行除杂主要物质杂质除杂方法

5、Fe2+Fe3+加过量铁屑后过滤FeCl3FeCl2加氯水或山。2溶液Fe2+Cu2+加过量铁屑后过滤FeAl加过量强碱溶液后过滤Fe203AI2O3、SiC)2加过量强碱溶液后过滤除去混合溶液中Fe、Fe?+的常用方法(1)除去武+中混有的Fe的方法。向混合溶液中参加MgO、MgCO：，、Mg(0H)2中之一，与Fe：-水解产生的H+反响，促进Fe：的水解,将Fe转化为Fe(0H)3沉淀而除去。(2)除去Ci?+中混有的F/+的方法。向混合溶液中参加CuO、CuC03x Cu(0H)2、CMOH)2cO3中之一,与Fe?+水解产生的f反响，促进Fe的水解，将Fe转化为Fe(011)3沉淀而除

6、去。(3)除去武+中混有的Fe?+的方法。先参加氧化剂(如H2O2)将溶液中的Fe2+氧化成Fe,然后再按的方法除去溶液中的Fe。(4)除去C/+中混有的F1+的方法。先参加氧化剂(如H)将溶液中的Fe?+氧化成Fe2 然后再按的方法除去溶液中的Fe计。实验室用图1所示装置制备KC1O溶液，并通过KC1O溶液与FeCk溶液的反响制备高效水处理齐ULFeOi。KzFeOi具有以下性质：可溶于水，微溶于饱和KOH溶液；在05 的强碱性 溶液中比拟稳定；在Fe计和Fe（0H）3催化作用下发生分解；在酸性至弱碱性条件下，能与 水反响生成Fe（0H）3和02o 答复以下问题：（1）装置A用于产生氯气，假

7、设选用图2中的甲装置，反响的离子方程式是,假 设选用装置乙，其中的导管a的作用是 o（2）CL与KOH在较高温度下反响生成KC103。在不改变KOH溶液的浓度和体积的条件下，控制 反响在05 进行，实验中可采取的措施是；在通入氯气的过程中，不断搅拌 的目的是 o提纯LFeOi粗产品含有Fe（0H）3s KC1等杂质的实验方案为将KzFeO,粗产品溶于冷的3 mol溶液中后（填操作名称），将滤液置于冰水浴中，再参加,搅拌、 静置、过滤，晶体用适量乙醇洗涤23次后，在真空枯燥箱中枯燥。【解析】此题以制取LFeO,的实验为载体，考查离子方程式的书写、实验方案的设计等。（1） 装置A用于产生氯气，假设

8、选用图2中的装置甲，那么反响的离子方程式是MnO2+4H+ + 2C Mr）2+ + C12t +2H2O；假设选用装置乙，其中的导管a的作用是平衡气压，使分液漏斗中 的液体能顺利滴下。（2）要控制反响在05 进行，实验中可采取的措施是将装置C中的三 颈烧瓶放在冰水浴中；在通入氯气的过程中，不断搅拌的目的是使氯气与碱液充分混合反响, 同时及时散热，防止生成杂质。（3）氢氧化铁可通过过滤除去，儿鹿。4可溶于水、微溶于饱和 KOH溶液，所以将滤液置于冰水浴中，向滤液中参加饱和KOH溶液，析出LFeOi晶体从而除去 KCL再进行过滤，用乙醇洗涤可减少晶体的溶解损失，最后在真空枯燥箱中枯燥。答案：（l

9、）MnO2+4H+ + 2ClCl2 t +Mn2+ + 2H20平衡气压，使分液漏斗中的液体能顺利滴下将装置C中的三颈烧瓶放在冰水浴中 使氯气与碱液充分混合反响，同时及时散热，防止 生成杂质过滤饱和KOH溶液【加固训练一一拔高】1.（2021 昆明模拟）新切开的苹果在空气中放置一段时间外表会变黄，最终变成褐色，这种 现象在食品科学上通常称为“褐变。关于苹果褐变的原因有以下两种说法：说法一：苹果中的Fe?+被空气中的氧气氧化成Fe。说法二：苹果中的酚类物质被空气中的氧气氧化。针对上述两种说法，某小组同学通过以下实验进行探究：查阅文献苹果汁中含有0.001%的Fe2+,同时也含有多酚类物质，多酚

10、可与空气中的氧气反响变色；酚 类物质遇FeCk溶液常发生显色反响而呈现一定颜色，如苯酚显紫色，对苯二酚显绿色，甲基 苯酚显蓝色。实验探究解释与结论（1）实验1验证了苹果汁中含有Fe2+ ,该实验试管中观察到的现象是（2）实验2选用的FeSO4溶液中，J=o上述实验探究证明：说法（选填“一或二）是苹果褐变的主要原因。【解析】（1）由“实验1验证了苹果汁中含有F，+可知，滴入稀硝酸后苹果汁中的FC?+被氧 化成Fe, Fe遇KSCN溶液后溶液变红。（2）结合题中的查阅文献信息可知，实验2选用的 FeSO,溶液中Fe?+含量为0.001%,那么1=0. 001,根据实验2中试管和的实验现象可知， 苹

11、果褐变与F/+无关，由题中实验探究可知说法二是苹果褐变的主要原因。答案：（1）溶液变红（2）0. 001二2.碳酸亚铁（白色固体，难溶于水）是一种重要的工业原料，可用于制备补血剂乳酸亚铁，也 可用作可充电电池的电极。某研究小组通过以下实验，寻找利用复分解反响制备FeCOs沉淀的 最正确方案：实验I中红褐色沉淀产生的原因可用如下反响表示，请补全反响：一 Fe +一 +_ +_ 比0=_ Fe （OH） 3 I +_ HCO； （2）实验II中产生FeCO,的离子方程式为 o为了探究实验HI中NH：所起的作用，甲同学设计了实验W进行探究:操作现象实验IV向0.8 mol L_1 FeSO4溶液中参

12、加，再参加Na2sO,固体配制成混合溶液（Na+对实验无影响，忽略混合后 溶液体积变化）。再取该溶液一滴管，与21nLimol L-1NaHC0.3溶液混合与实验HI现象相同实验IV中参加Na2s。4固体的目的是o比照实验n、HI、IV,甲同学得出结论：NH：水解产生H+,降低溶液pH,减少了副产物Fe(0H)2 的产生。乙同学认为该实验方案不够严谨，应补充的比照实验操作是：，再取该溶液 一滴管，与2mLimol L-1 NaHC03溶液混合。【解析】(l)Fe?+被氧气氧化为Fe, Fe与CO：发生水解生成Fe(0H)3, Fe?+f Fe(0H)3,铁 元素化合价升高1,2个氧原子化合价降

13、低了 4,根据化合价升降总数相等，Fe2 Fe(0H)3前面系数为4, O2前面系数为1,再根据电荷守恒，CO；和HCO；前面系数为8,最后 根据原子守恒，水前面系数为10,配平后为4Fe2+8C0: +02+10H20=4Fe(0H)3 I +8HC0；。 (2)根据实验现象可知,Fe2+与HCO；反响，生成FeC03和C02,离子方程式为Fe2+2HC0； =FeCO3 I +C02 f +H20o (3)探究同一酸性环境下的钱根离子的作用，因此要用硫酸调控溶 液的pH = 4.0。为了保证溶液中的SO1浓度不变，向溶液中参加Na2soi来控制S01浓度。 为了增强实验的严谨性，还应向0.

14、8mol LTFeS()4溶液中参加Na2sO,固体至c(SO7 )=1.6 moi -r1,同一条件下做比照试验，这样结论更准确。答案：(1)4 8 CO 1 02 10 4 8(2)Fe2+ + 2HC0； =FeCO3 I +C02 t +H20硫酸至pH = 4. 0控制SO7浓度一致向 0. 8 mol FeSOi溶液中参加 Na2sCh 固体至 c(SO： )=1.6 mol L-13. (2021 -日照模拟)浙江大学化学与材料学院对“铁与水蒸气反响实验研究的结果显示： 在80100 能产生稳定水蒸气的物质都可以作为该反响的供水剂；铁与水蒸气反响温度在 500 左右即可顺利进行。

15、某化学兴趣小组同学利用该研究结论，采用西红柿(或洋葱)作为 供水剂，设计了如图1装置进行实验，并对铁与水蒸气反响的产物进行检验。答复以下问题: (DA中铁与水蒸气反响的化学方程式是 o(2)C中碱石灰的作用是 o(3) D处实验现象为 o上述实验结束后，取出A中铁粉反响后的少量固体(经检验固体中没有铁单质)继续进行图2实验：参加稀硫酸发生反响的离子方程式为 o试剂A是（选填字母），现象2为 oa. NaOH溶液b.酸性KMnCh溶液c.酚献d.氯水有同学认为：即使得到了现象1和现象2的实验现象，也不能确定所得固体成分为FeaOu 你认为该同学持此看法的理由是 o实验室配制100 mL 0.5

16、mol - L-1 H2s0“溶液时，用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外, 还需要（填仪器名称）。以下操作使所配H2s0,溶液浓度偏大的是（填写字母）。A.容量瓶未枯燥即用来配制溶液B.洗涤量取过浓硫酸的量筒并将洗涤液汇入容量瓶中C.浓硫酸在烧杯中稀释后，未冷却就立即转移到容量瓶中D.往容量瓶转移时，有少量液体溅出E.定容时仰视刻度线【解析】铁与水蒸气反响生成四氧化三铁和氢气，方程式为3Fe +4H20（g） Fe30i + 4H2o 碱石灰具有吸水作用，可用于枯燥氢气。（3）D中氢气与氧化铜反响生成铜和水，可观察到 黑色固体变红。四氧化三铁和硫酸反响生成硫酸铁、硫酸亚铁，反响的离子方程式为

17、Fes。1 + 8H+=2Fe3+ + Fe2+4-4H20o试剂A是氧化剂，可氧化亚铁离子，可以选择酸性高锦酸钾溶 液，现象2为溶液的紫色褪去。即使得到了现象1和现象2的实验现象，也不能确定所得 固体成分为FesOi,持此看法的理由是固体可能为FeO和F/O3的混合物。实验室配制100 mL 0.5mol 172sO4溶液时，用到的玻璃仪器除烧杯、玻璃棒、量筒外，还需要100 mL容量瓶、 胶头滴管。A.容量瓶未枯燥即用来配制溶液，对实验无影响，故不选；B.洗涤量取过浓硫酸 的量筒并将洗涤液汇入容量瓶中，偏大，硫酸浓度偏大，应选；C.浓硫酸在烧杯中稀释后， 未冷却就立即转移到容量瓶中，/偏小，浓度偏大，应选；D.往容量瓶转移时，有少量液体溅 出，偏小，浓度偏小，故不选；E.定容时仰视刻度线，V偏大，浓度偏小，故不选。答案：（1） 3Fe+4H20（g）金=Fe仙+ 4也枯燥氢气（3）黑色固体变红（4） Fe3（h+8H+=Fe2+ + 2Fe3+ + 4H20 b溶液的紫色褪去固体可能为FeO和FezQs的混合物 100 mL容量瓶、胶头滴管BC