2022屆新高考化學(xué)蘇教版一輪：專題三　第2講　從鋁土礦到鋁合金　鐵的獲取及應(yīng)用

第2講從鋁土礦到鋁合金

鐵的獲取及應(yīng)用專題三2022備考要點(diǎn)素養(yǎng)要求1.結(jié)合應(yīng)用實(shí)例或通過實(shí)驗(yàn)探究,了解鋁、鐵及其重要化合物的性質(zhì)及其在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用。2.了解常見金屬及其重要化合物的制備方法。1.宏觀辨識(shí)與微觀探析:認(rèn)識(shí)鋁與強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的反應(yīng)及其化合物的兩性,理解鋁及其化合物的性質(zhì)。認(rèn)識(shí)鐵及其化合物的性質(zhì),能以Fe2+、Fe3+的相互轉(zhuǎn)化為例,理解變價(jià)金屬元素的氧化還原反應(yīng)實(shí)質(zhì)。2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí):能發(fā)現(xiàn)和提出有探究價(jià)值的如氫氧化亞鐵的制備方案,進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究?？键c(diǎn)一鋁及其化合物必備知識(shí)自主預(yù)診知識(shí)梳理1.鋁的原子結(jié)構(gòu)和在自然界中的存在鋁的原子結(jié)構(gòu)示意圖為

。鋁位于元素周期表

,自然界中的鋁全部以

態(tài)存在。

第三周期第ⅢA族

化合

2.鋁的性質(zhì)(1)物理性質(zhì)。鋁是

色、具有金屬光澤的固體,硬度

,具有良好的

、導(dǎo)熱性和延展性。

銀白

較小

導(dǎo)電性

(2)化學(xué)性質(zhì)。

寫出圖中有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式或離子方程式:①Al形成致密的氧化膜,

②

④離子方程式:

⑤

4Al+3O2==2Al2O3Al+3Cl22AlCl3

2Al+6H+==2Al3++3H2↑2Al+Fe2O32Fe+Al2O33.氧化鋁(1)物理性質(zhì):Al2O3是高熔點(diǎn)的氧化物,常作為

材料及冶煉

的原料。

(2)化學(xué)性質(zhì)(用離子方程式表示):耐火

金屬鋁

Al2O3+6H+==2Al3++3H2O4.氫氧化鋁(1)物理性質(zhì):Al(OH)3是難溶于水的白色膠狀沉淀,它能吸附水中的

,常用于水的凈化,并能

色素。

(2)化學(xué)性質(zhì)。②受熱分解:化學(xué)方程式為

。

懸浮物

吸附

Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O2Al(OH)3Al2O3+3H2O(3)制備(用離子方程式表示)。

5.Al3+、Al(OH)3、Al之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系

寫出上述轉(zhuǎn)化的離子方程式:(1)①

;

②

;

③

。

(2)

。

(3)

。

(4)

。

(5)①

;

②

。

(6)

。

Al3++3OH-==Al(OH)3↓Al(OH)3+3H+==Al3++3H2O自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)鋁制品在空氣中能穩(wěn)定存在是因?yàn)殇X不活潑。(

)(2)冶煉鋁時(shí)常用焦炭作為還原劑。(

)(3)氫氧化鋁可用于中和過多胃酸。(

)(4)Al2O3的熔點(diǎn)高,可作為耐高溫材料,實(shí)驗(yàn)室可用氧化鋁坩堝熔化NaOH、Na2CO3固體等。(

)(5)常溫下不能用鋁制容器盛放濃硫酸、濃硝酸,因它們都具有強(qiáng)氧化性。(

)(6)鋁與少量NaOH溶液反應(yīng)得到鋁鹽,與足量NaOH溶液反應(yīng)生成偏鋁酸鹽。(

)答案

(1)×

(2)×

(3)√

(4)×

(5)×

(6)×

(7)√(8)×2.(2020江西新余第四中學(xué)檢測)某化學(xué)興趣小組要在“校園科藝節(jié)活動(dòng)”中使用氫氣球表演節(jié)目。經(jīng)過測量,每個(gè)氫氣球的體積約為1.12L(已折成標(biāo)準(zhǔn)狀況)。已知興趣小組采用Al和氫氧化鈉溶液反應(yīng)制取氫氣。(1)若實(shí)驗(yàn)需要1L2.5mol·L-1的NaOH溶液,則要用托盤天平稱取NaOH固體

g。配制溶液過程中所需儀器除托盤天平、鑰匙、燒杯、玻璃棒外,還需要

、

(填儀器名稱)。

(2)該化學(xué)興趣小組為了營造氣氛,做了驚艷全場的鋁熱反應(yīng)(如下圖),寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。興趣小組同學(xué)取反應(yīng)后的“鐵塊”溶于鹽酸,向其中滴加KSCN溶液,發(fā)現(xiàn)溶液變紅色。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是

。

(3)若要除去上述所得“鐵塊”中含有的氧化鋁,可選擇

(填試劑名稱),所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

答案

(1)100

1000mL容量瓶膠頭滴管(2)8Al+3Fe3O44Al2O3+9Fe固體中有沒反應(yīng)完的磁性氧化鐵或熔融的鐵被空氣中的氧氣氧化(3)氫氧化鈉溶液Al2O3+2NaOH==2NaAlO2+H2O關(guān)鍵能力考向突破考向1

鋁的性質(zhì)【典例1】

如表中,對陳述Ⅰ、Ⅱ的正確性及兩者間因果關(guān)系的判斷,完全正確的是(

)選項(xiàng)陳述Ⅰ陳述Ⅱ判斷A鋁制炊具最好不要盛放酸性或堿性較強(qiáng)的液體食物因?yàn)锳l和Al2O3既可以與強(qiáng)酸反應(yīng)又可以與強(qiáng)堿反應(yīng)Ⅰ對,Ⅱ?qū)?有B鋁箔在酒精燈火焰上加熱熔化但不滴落鋁箔對熔化的鋁有較強(qiáng)的吸附作用Ⅰ對,Ⅱ?qū)?有選項(xiàng)陳述Ⅰ陳述Ⅱ判斷C海嘯使水源發(fā)生污染,可用明礬進(jìn)行消毒和凈化因?yàn)槊鞯\水解生成Al(OH)3膠體,具有吸附性Ⅰ對,Ⅱ錯(cuò),無D鐵或鋁制成的槽車可以密封貯運(yùn)濃硫酸或濃硝酸因?yàn)殍F和鋁不能與濃硫酸或濃硝酸反應(yīng)Ⅰ錯(cuò),Ⅱ?qū)?無答案A

解析

因?yàn)锳l和Al2O3既可以與強(qiáng)酸反應(yīng),又可以與強(qiáng)堿反應(yīng),故最好不要盛放酸性或堿性較強(qiáng)的液體食物,兩者有因果關(guān)系,A正確;鋁與氧氣反應(yīng)生成氧化鋁,其熔點(diǎn)高,鋁箔在酒精燈火焰上加熱熔化但不滴落,Ⅱ錯(cuò),B錯(cuò)誤;明礬中鋁離子水解生成氫氧化鋁膠體,膠體吸附水中的懸浮物而凈化水,不能殺菌消毒,C錯(cuò)誤;鐵和鋁與濃硫酸或濃硝酸發(fā)生鈍化反應(yīng),D錯(cuò)誤。對點(diǎn)演練1鋁是中學(xué)化學(xué)學(xué)習(xí)階段的一種既能與酸(非氧化性酸)反應(yīng)又能與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)放出H2的金屬,就鋁的這一特殊性質(zhì)回答下列問題:(1)等質(zhì)量的兩份鋁分別與足量的鹽酸、氫氧化鈉溶液反應(yīng),所得H2的體積之比是

。

(2)足量的兩份鋁分別投入到等體積、等物質(zhì)的量濃度的鹽酸和氫氧化鈉溶液中,產(chǎn)生H2的體積之比是

。

(3)足量的兩份鋁分別投入到等體積、一定物質(zhì)的量濃度的HCl、NaOH溶液中,二者產(chǎn)生的H2相等,則HCl和NaOH的物質(zhì)的量濃度之比是

。

(4)甲、乙兩燒杯中各盛有100mL3mol·L-1的鹽酸和NaOH溶液,向兩燒杯中分別加入等質(zhì)量的鋁粉,反應(yīng)結(jié)束后,測得生成的氣體體積比為V(甲)∶V(乙)=1∶2,則加入鋁粉的質(zhì)量為

(填字母)。

A.5.4g B.3.6g C.2.7g D.1.8g答案

(1)1∶1

(2)1∶3

(3)3∶1

(4)A解析

(1)根據(jù)化學(xué)方程式:2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑、2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑可知,Al與H2的關(guān)系式均為2Al~3H2,故只要參加反應(yīng)的Al的量相等,所得H2的量必相等。(2)因?yàn)樵诜磻?yīng)中Al過量,產(chǎn)生的H2由HCl和NaOH的量決定。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)中的關(guān)系式:6HCl~3H2、2NaOH~3H2,故當(dāng)HCl、NaOH物質(zhì)的量相等時(shí),二者產(chǎn)生H2的物質(zhì)的量之比是1∶3,即產(chǎn)生H2的體積之比為1∶3。(3)因?yàn)殇X足量且產(chǎn)生H2的量相等,根據(jù)關(guān)系式可得n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1,又因?yàn)閮扇芤后w積相等,故物質(zhì)的量濃度c(HCl)∶c(NaOH)=n(HCl)∶n(NaOH)=3∶1。(4)其反應(yīng)原理分別為2Al+6HCl==2AlCl3+3H2↑,2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑?？梢姰?dāng)參加反應(yīng)的HCl和NaOH的物質(zhì)的量相同時(shí),產(chǎn)生H2的體積比是1∶3,而題設(shè)條件體積比為1∶2,說明此題投入的鋁粉對鹽酸來說是過量的,而對于NaOH來說是不足的。2Al+6HCl==2AlCl3+

3H2↑

6

mol

3

mol

3

mol·L-1×0.1

L

0.15

mol則Al與NaOH溶液反應(yīng)生成的H2為0.15

mol×2=0.3

mol。2Al+2NaOH+2H2O==2NaAlO2+3H2↑2×27

g

3

mol5.4

g

0.3

mol即投入的鋁粉的質(zhì)量為5.4

g。深度指津

(1)鋁能與酸溶液反應(yīng)生成H2和鋁鹽(含Al3+),但與稀硝酸反應(yīng)不生成H2,且常溫下在濃硝酸、濃硫酸中發(fā)生鈍化。(2)鋁與強(qiáng)堿溶液反應(yīng)生成H2和偏鋁酸鹽(含Al)。(3)鋁與酸或堿溶液反應(yīng)生成H2的量的計(jì)算及比較。Al與酸、堿反應(yīng),實(shí)質(zhì)上都是

,2,故Al與酸、堿溶液反應(yīng)時(shí),Al與H2的物質(zhì)的量均可利用關(guān)系式2Al~3H2進(jìn)行計(jì)算,也可以直接利用電子得失守恒進(jìn)行計(jì)算。①等質(zhì)量的鋁分別與足量鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),產(chǎn)生氫氣的體積比為

②足量的鋁分別與含等物質(zhì)的量HCl和NaOH的溶液反應(yīng),產(chǎn)生氫氣的體積

③等質(zhì)量的鋁分別與溶質(zhì)物質(zhì)的量相等的鹽酸和氫氧化鈉溶液反應(yīng),若產(chǎn)a.鋁與鹽酸反應(yīng)時(shí),鋁過量而鹽酸不足。b.鋁與氫氧化鈉溶液反應(yīng)時(shí),鋁不足而氫氧化鈉溶液過量?？枷?

含鋁化合物的性質(zhì)【典例2】

(2020甘肅武威第十八中學(xué)診斷考試)工業(yè)上用鋁土礦(主要成分為Al2O3,含F(xiàn)e2O3雜質(zhì))為原料冶煉鋁的工藝流程如下:下列敘述正確的是(

)A.試劑X可以是氫氧化鈉溶液,也可以是鹽酸B.反應(yīng)①過濾后所得沉淀為氫氧化鐵C.圖中所示轉(zhuǎn)化反應(yīng)都不是氧化還原反應(yīng)D.反應(yīng)②的化學(xué)方程式為NaAlO2+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+NaHCO3答案D

解析

由溶液乙通入過量的Y生成氫氧化鋁沉淀和碳酸氫鈉可知,溶液乙中含有偏鋁酸根、氣體Y為二氧化碳,故試劑X可以是氫氧化鈉溶液,不可能為鹽酸,故A錯(cuò)誤;氧化鐵與氫氧化鈉不反應(yīng),反應(yīng)①后過濾所得沉淀為氧化鐵,故B錯(cuò)誤;電解熔融氧化鋁生成鋁,屬于氧化還原反應(yīng),故C錯(cuò)誤;反應(yīng)②為過量的二氧化碳與偏鋁酸鈉反應(yīng)生成氫氧化鋁沉淀與碳酸氫鈉,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaAlO2+CO2+2H2O==Al(OH)3↓+NaHCO3,故D正確。對點(diǎn)演練2(2020北京月考)鋁熱反應(yīng)常用于冶煉高熔點(diǎn)金屬,某小組探究Al粉與Fe3O4發(fā)生反應(yīng)所得黑色固體的成分,實(shí)驗(yàn)過程及現(xiàn)象如下:下列說法不正確的是(

)A.反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體是H2B.反應(yīng)②為Al2O3+2OH-==2Al+H2OC.反應(yīng)③的白色沉淀是Al(OH)3D.黑色固體中不含Al和Fe3O4答案D

解析

探究Al粉與Fe3O4發(fā)生反應(yīng)所得黑色固體的成分,由實(shí)驗(yàn)可知,黑色固體與稀硫酸反應(yīng)生成氣體,黑色固體可能含有鋁或者鐵或者二者都有。向溶液b中加KSCN溶液不變紅,可知溶液b不含鐵離子;黑色固體與NaOH溶液反應(yīng)無氣體產(chǎn)生,則一定不含Al,則黑色固體含有鐵。溶液a與二氧化碳反應(yīng)生成白色沉淀為氫氧化鋁,則黑色固體中一定含氧化鋁。反應(yīng)①產(chǎn)生的氣體是H2,為金屬與稀硫酸反應(yīng)生成,故A正確;黑色固體含氧化鋁,則反應(yīng)②為Al2O3+2OH-==2Al+H2O,故B正確;反應(yīng)③中Al與二氧化碳反應(yīng),可知白色沉淀是Al(OH)3,故C正確;黑色固體中不含Al,可能含F(xiàn)e3O4,故D錯(cuò)誤。深度指津

含鋁化合物的轉(zhuǎn)化關(guān)系及其應(yīng)用(1)Al3+、Al、Al(OH)3的轉(zhuǎn)化關(guān)系。(2)可溶性鋁鹽與強(qiáng)堿(如NaOH)溶液反應(yīng),鋁元素的存在形式。

(3)含鋁元素雜質(zhì)的除雜方法歸類。利用Al、Al2O3、Al(OH)3可溶于強(qiáng)堿溶液的特性,可除去許多物質(zhì)中的含鋁雜質(zhì),如下列除雜過程(括號(hào)中物質(zhì)為雜質(zhì)):①M(fèi)g(Al):加足量NaOH溶液,過濾、洗滌、干燥;②Fe2O3(Al2O3):加足量NaOH溶液,過濾、洗滌、干燥;③Mg(OH)2[Al(OH)3]:加足量NaOH溶液,過濾、洗滌、干燥;④Mg2+(Al3+):加過量NaOH溶液,過濾、洗滌,再加酸充分溶解得到的沉淀。考點(diǎn)二鐵的單質(zhì)、氧化物及氫氧化物必備知識(shí)自主預(yù)診知識(shí)梳理1.鐵的物理性質(zhì)顏色、狀態(tài)導(dǎo)電、導(dǎo)熱性延展性地殼含量銀白色固體

良好占第

位

良好

42.鐵的化學(xué)性質(zhì)(寫出化學(xué)方程式或離子方程式)鐵的化學(xué)性質(zhì)活潑,有較強(qiáng)的還原性,主要化合價(jià)為+2價(jià)和+3價(jià)。微點(diǎn)撥

(1)鐵分別與氯氣和鹽酸反應(yīng)所得的產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài)不同,Fe與Cl2反應(yīng)無論用量多少都生成FeCl3,而Fe與鹽酸反應(yīng)生成FeCl2。(2)鐵在潮濕的空氣中生成鐵銹的主要成分是Fe2O3,而鐵在純氧中燃燒的產(chǎn)物是Fe3O4。3.鐵的制備方法(1)生鐵的冶煉。①原料:鐵礦石、焦炭、空氣、石灰石。②設(shè)備:高爐。③主要反應(yīng):還原劑的生成C+O2CO2、CO2+C2CO鐵的還原

造渣反應(yīng)

Fe2O3+3CO2Fe+3CO2

CaCO3CaO+CO2↑、CaO+SiO2CaSiO3(2)利用鋁熱反應(yīng)焊接無縫鋼軌,以氧化鐵和鋁粉為鋁熱劑,反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

2Al+Fe2O32Fe+Al2O34.鐵的氧化物(1)物理性質(zhì)。化學(xué)式FeOFe2O3Fe3O4俗稱—鐵紅磁性氧化鐵顏色、狀態(tài)黑色粉末紅棕色粉末黑色晶體鐵的價(jià)態(tài)+2價(jià)+3價(jià)+2、+3價(jià)(2)化學(xué)性質(zhì)。①FeO、Fe2O3分別與鹽酸反應(yīng)的離子方程式:

、

。

②FeO與稀硝酸反應(yīng)的化學(xué)方程式:

。

③FeO、Fe2O3分別與HI溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:

、

。

FeO+2H+==Fe2++H2OFe2O3+6H+==2Fe3++3H2O3FeO+10HNO3==3Fe(NO3)3+NO↑+5H2OFeO+2HI==FeI2+H2OFe2O3+6HI==2FeI2+I2+3H2O5.鐵的氫氧化物

化學(xué)式Fe(OH)2Fe(OH)3顏色、狀態(tài)

固體

固體

與鹽酸反應(yīng)

受熱分解—

制法可溶性亞鐵鹽與強(qiáng)堿溶液反應(yīng):

可溶性鐵鹽與強(qiáng)堿溶液反應(yīng):

二者的關(guān)系白色

紅褐色

Fe(OH)2+2H+==Fe2++2H2O

Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O2Fe(OH)3Fe2O3+3H2O

Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓Fe3++3OH-==Fe(OH)3↓

白

灰綠

紅褐

4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3在空氣中,Fe(OH)2能夠非常迅速地被氧氣氧化成Fe(OH)3,現(xiàn)象是

色絮狀沉淀迅速變成

色,最后變成

色,反應(yīng)的化學(xué)方程式為

微點(diǎn)撥

①FeO、Fe3O4、Fe(OH)2與足量HNO3反應(yīng)時(shí),均發(fā)生氧化還原反應(yīng),Fe2+被HNO3氧化生成Fe3+。②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3與足量HI反應(yīng)時(shí),均發(fā)生氧化還原反應(yīng),Fe3+被I-還原生成Fe2+。自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)Fe分別與氯氣和鹽酸反應(yīng)所得氯化物相同。(

)(2)Fe與稀硝酸、稀硫酸反應(yīng)均有氣泡產(chǎn)生,說明Fe與兩種酸均發(fā)生置換反應(yīng)。(

)(3)Fe在足量Cl2中燃燒生成FeCl3,在少量Cl2中燃燒生成FeCl2。(

)(4)鐵與硫混合加熱生成Fe2S3。(

)(5)氧化鐵能與酸反應(yīng),所以可用于制作紅色染料。(

)(6)Fe3O4可用FeO·Fe2O3表示,故Fe3O4為混合物。(

)(7)氫氧化鐵與HI溶液反應(yīng)的離子方程式為Fe(OH)3+3H+==Fe3++3H2O。(

)答案

(1)×

(2)×

(3)×

(4)×

(5)×

(6)×

(7)×2.下列各圖中能較長時(shí)間看到Fe(OH)2白色沉淀的是

(填序號(hào))。

①②③⑤

關(guān)鍵能力考向突破考向1

鐵單質(zhì)的性質(zhì)【典例1】

(2020山東泰安第四中學(xué)期中)向含F(xiàn)e(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的某種稀溶液中逐漸加入鐵粉,c(Fe2+)的變化如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.橫軸0~1:Fe+N+4H+==Fe3++NO↑+2H2OB.橫軸1~2:Fe+2Fe3+==3Fe2+C.橫軸2~3:Fe+Cu2+==Fe2++CuD.原溶液中三種溶質(zhì)濃度相等答案D

解析

Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3的稀溶液氧化性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)镠NO3>Fe3+>Cu2+,金屬鐵先和氧化性強(qiáng)的離子反應(yīng);開始階段是金屬鐵和稀硝酸之間的反應(yīng):Fe+4HNO3==Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,當(dāng)加入金屬鐵1

mol時(shí),生成三價(jià)鐵離子1

mol,所以亞鐵離子的濃度不變,故A正確;金屬鐵和稀硝酸反應(yīng)結(jié)束后,生成1

mol的三價(jià)鐵離子,然后發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+==3Fe2+,故B正確;反應(yīng)的最后階段為Fe+Cu2+==Fe2++Cu,C正確;根據(jù)以上分析,整個(gè)過程的反應(yīng)方程式為4H++N+3Fe+Fe3++Cu2+==4Fe2++Cu+NO↑+2H2O,則溶液中Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、HNO3物質(zhì)的量濃度之比為1∶1∶4,故D錯(cuò)誤。易錯(cuò)警示

反應(yīng)產(chǎn)物中鐵元素價(jià)態(tài)的判斷(1)鐵與弱氧化劑(如S、I2、H+、Cu2+)等反應(yīng)所得產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài)為+2價(jià),如Fe+I2FeI2。(2)鐵與強(qiáng)氧化劑(如Cl2、Br2、濃硫酸、過量硝酸等)反應(yīng)所得產(chǎn)物中鐵元素的價(jià)態(tài)為+3價(jià),如2Fe+3Br2==2FeBr3。(3)鐵在純氧中燃燒得到的產(chǎn)物為Fe3O4,鐵元素的價(jià)態(tài)為+2、+3價(jià)。(4)鐵與稀硝酸反應(yīng)產(chǎn)物的判斷。①當(dāng)HNO3過量時(shí):反應(yīng)原理:Fe+4HNO3==Fe(NO3)3+NO↑+2H2O,鐵元素的存在形式為Fe3+,鐵元素的價(jià)態(tài)為+3價(jià)。②當(dāng)Fe過量時(shí):反應(yīng)原理:3Fe+8HNO3==3Fe(NO3)2+2NO↑+4H2O,鐵元素的存在形式為Fe2+,鐵元素的價(jià)態(tài)為+2價(jià)。鐵元素的存在形式為Fe2+和Fe3+,鐵元素的價(jià)態(tài)為+2、+3價(jià)。

對點(diǎn)演練1(2020山東德州夏津第一中學(xué)月考)鐵和鐵合金是生產(chǎn)、生活中常用的材料,下列說法中錯(cuò)誤的是(

)A.不銹鋼比生鐵抗腐蝕能力強(qiáng)B.以鐵制品為陰極、銅片為陽極、硫酸銅為電鍍液可以實(shí)現(xiàn)鐵制品鍍銅C.鐵與稀硫酸反應(yīng),鐵與濃硫酸不能反應(yīng)D.鐵軌焊接時(shí)可以用鋁熱反應(yīng)的方法制取少量的鐵答案C

解析

不銹鋼中含有鉻和鎳,增強(qiáng)了抗腐蝕能力,A正確;電鍍時(shí)應(yīng)以鍍層金屬作為陽極,鍍件作為陰極,含鍍層金屬陽離子的溶液為電鍍液,B正確;鐵在濃硫酸中鈍化,不是不能反應(yīng),C錯(cuò)誤;鋁熱反應(yīng)生成的鐵為液體,可用于焊接鐵軌,D正確?？枷?

鐵的氧化物、氫氧化物的制備和性質(zhì)【典例2】

(2020浙江金華質(zhì)檢)納米級(jí)Fe3O4是一種非常重要的磁性材料,同時(shí)也可用作催化劑載體和微波吸收材料。納米級(jí)Fe3O4有多種不同的制法,請回答下列相關(guān)問題。Ⅰ.如圖是用共沉淀法制備納米四氧化三鐵的流程。(1)除Fe3O4外,鐵的兩種常見氧化物中在空氣中性質(zhì)比較穩(wěn)定的是

(填化學(xué)式),該物質(zhì)的用途是

(任寫一種)。

(2)實(shí)驗(yàn)室保存溶液B時(shí)為了防止出現(xiàn)渾濁,通常采取的措施是

。

(3)證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈的操作是

。

(4)寫出該方法中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式:

。

(5)實(shí)際生產(chǎn)中為提高產(chǎn)率,起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物質(zhì)的量之比大于1∶2,原因是

。

Ⅱ.制備納米四氧化三鐵的另一種流程如圖所示。(6)寫出上述流程中第2步反應(yīng)的化學(xué)方程式:

,其中氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為

。

(7)將粒子直徑為幾十納米的Fe3O4投入分散劑中形成的分散系是

。

答案

(1)Fe2O3制紅色油漆(或制涂料、煉鐵等,合理即可)

(2)加鹽酸(3)取少量最后一次洗滌液置于試管中,加鹽酸酸化,再滴加氯化鋇溶液,不產(chǎn)生白色沉淀(4)Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4↓+4H2O(5)反應(yīng)過程中部分亞鐵離子被氧氣氧化為鐵離子(6)6FeOOH+CO2Fe3O4+CO2+3H2O

1∶2(7)膠體解析

(1)FeO(氧化亞鐵)是一種黑色粉末,不穩(wěn)定,在空氣里很容易被氧化,在空氣中性質(zhì)比較穩(wěn)定的是Fe2O3,Fe2O3的用途是制紅色油漆、涂料、煉鐵等。(2)實(shí)驗(yàn)室保存溶液B(FeCl3溶液)時(shí)為了防止出現(xiàn)渾濁,通常采取的措施是加鹽酸抑制FeCl3水解生成Fe(OH)3沉淀。(3)要證明沉淀已經(jīng)洗滌干凈,只要檢驗(yàn)洗滌液中不含硫酸根離子即可,操作是取少量最后一次洗滌液置于試管中,加鹽酸酸化,滴加氯化鋇溶液,不產(chǎn)生白色沉淀。(4)該方法中發(fā)生的主要反應(yīng)的離子方程式為Fe2++2Fe3++8OH-Fe3O4↓+4H2O。(5)實(shí)際生產(chǎn)中為了提高產(chǎn)率,起始所用FeSO4·7H2O和FeCl3·6H2O的物質(zhì)的量之比應(yīng)大于1∶2,原因是反應(yīng)過程中部分亞鐵離子被氧氣氧化為鐵離子。(6)所給流程中第2步反應(yīng)是FeOOH吸收CO生成Fe3O4,反應(yīng)的化學(xué)方程式為6FeOOH+CO2Fe3O4+CO2+3H2O,其中氧化產(chǎn)物CO2和還原產(chǎn)物Fe3O4的物質(zhì)的量之比為1∶2。(7)將粒子直徑為幾十納米的Fe3O4投入分散劑中形成的分散系是膠體。對點(diǎn)演練2如圖所示裝置可用來制取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)提供的試劑:鐵屑、6mol·L-1硫酸溶液、NaOH溶液。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.B中盛有一定量的NaOH溶液,A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是鐵屑B.實(shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)先將活塞E關(guān)閉C.生成Fe(OH)2的操作為關(guān)閉活塞E,使A中溶液壓入裝置B中D.取下裝置B中的橡皮塞,使空氣進(jìn)入,發(fā)生的有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3答案B

解析

制取硫酸亞鐵需要鐵屑,在燒瓶中應(yīng)該先加入鐵屑,所以A中應(yīng)預(yù)先加入的試劑是鐵屑,故A正確;稀硫酸和鐵反應(yīng)生成硫酸亞鐵和氫氣,實(shí)驗(yàn)開始時(shí)應(yīng)打開活塞E,用氫氣排出裝置中的空氣,B錯(cuò)誤;鐵和稀硫酸反應(yīng)有氫氣生成,關(guān)閉活塞E,導(dǎo)致A裝置中壓強(qiáng)逐漸增大,FeSO4溶液被壓入B瓶中進(jìn)行反應(yīng)生成氫氧化亞鐵,C正確;氫氧化亞鐵不穩(wěn)定,容易被空氣中的氧氣氧化生成紅褐色的氫氧化鐵,該反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3,故D正確。深度指津

1.成功制備Fe(OH)2的關(guān)鍵Fe(OH)2具有很強(qiáng)的還原性,易被氧化為Fe(OH)3。在實(shí)驗(yàn)室中制備Fe(OH)2,并使Fe(OH)2長時(shí)間保持白色沉淀狀態(tài),成功的關(guān)鍵有以下兩點(diǎn):①溶液中不含F(xiàn)e3+和O2等氧化性物質(zhì);②制備過程中,保證生成的Fe(OH)2在密閉的隔絕空氣的體系中。2.實(shí)驗(yàn)室中制備Fe(OH)2的常用方法方法一:有機(jī)層覆蓋法將吸有NaOH溶液的膠頭滴管插到亞鐵鹽溶液液面以下,并在液面上覆蓋一層苯或煤油(不能用CCl4),以防止空氣與Fe(OH)2接觸發(fā)生反應(yīng),如圖1所示。方法二:還原性氣體保護(hù)法用H2將裝置內(nèi)的空氣排盡后,再將亞鐵鹽溶液與NaOH溶液混合,這樣可長時(shí)間觀察到白色沉淀,如圖2所示。方法三:電解法用鐵作為陽極電解NaCl(或NaOH)溶液,并在液面上覆蓋苯(或煤油),如圖3所示?？键c(diǎn)三Fe2+、Fe3+的轉(zhuǎn)化與檢驗(yàn)及鐵三角的應(yīng)用必備知識(shí)自主預(yù)診1.亞鐵鹽與鐵鹽(1)亞鐵鹽。①Fe2+的氧化性和還原性。含有Fe2+的溶液呈淺綠色,Fe2+處于鐵的中間價(jià)態(tài),既有

性,又有

性,其中以

性為主,如遇Br2、Cl2、H2O2、N(H+)等均表現(xiàn)為

性。

Fe2+的酸性溶液與H2O2反應(yīng)的離子方程式:

。

FeCl2溶液與HNO3溶液反應(yīng)的離子方程式為

。

氧化

還原

還原

還原

2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O

3Fe2++N+4H+==3Fe3++NO↑+2H2O(2)鐵鹽。①氧化性:含有Fe3+的溶液呈

色,Fe3+具有氧化性,Fe3+與Fe、Cu反應(yīng)的離子方程式分別為:

,

。

②特性:含有Fe3+的鹽溶液遇到

時(shí)變成血紅色。

③FeCl3易水解:將其飽和溶液滴入沸水中制備膠體的化學(xué)方程式為FeCl3+3H2OFe(OH)3(膠體)+3HCl。棕黃

2Fe3++Fe==3Fe2+2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+KSCN溶液

2.Fe3+和Fe2+的檢驗(yàn)方法(1)Fe2+的檢驗(yàn):(2)Fe3+的檢驗(yàn):(3)含F(xiàn)e2+、Fe3+的混合溶液中Fe3+、Fe2+的檢驗(yàn)。①Fe3+的檢驗(yàn):②Fe2+的檢驗(yàn):微點(diǎn)撥

(1)檢驗(yàn)Fe2+時(shí),不能先加氯水后加KSCN溶液,也不能將加KSCN后的混合溶液加入到足量的新制氯水中(新制氯水有可能氧化SCN-)。(2)Fe3+、Fe2+、Cl-同時(shí)存在時(shí)不能用酸性KMnO4溶液檢驗(yàn)Fe2+(Cl-能還原KMnO4,會(huì)造成干擾)。3.含F(xiàn)e2+、Fe3+的除雜問題

主要成分雜質(zhì)除雜方法FeCl3(aq)FeCl2(aq)加入

或H2O2

FeCl2(aq)FeCl3(aq)加過量

后過濾

FeCl2(aq)CuCl2(aq)加過量

后過濾

氯水

鐵粉鐵粉4.鐵及其化合物的相互轉(zhuǎn)化

寫出下列變化的離子方程式,體會(huì)Fe2+與Fe3+的轉(zhuǎn)化條件。(1)將H2S氣體通入FeCl3溶液中產(chǎn)生淡黃色沉淀:

。

(2)將FeCl3溶液滴入KI淀粉溶液,溶液變藍(lán):

。

(3)用FeCl3溶液腐蝕廢舊線路板上的銅箔:

。

(4)將H2O2溶液滴入到酸性FeCl2溶液中:

。

(5)將FeCl2溶液滴入到稀的HNO3溶液中,有無色氣體放出:

。

2Fe2++H2O2+2H+==2Fe3++2H2O微點(diǎn)撥

FeCl3溶液發(fā)生反應(yīng)時(shí)的顏色變化(1)向FeCl3溶液中加幾滴KSCN溶液后,溶液呈血紅色。(2)FeCl3與NaOH溶液反應(yīng)生成紅褐色沉淀。(3)向FeCl3溶液中通入H2S氣體,生成淡黃色沉淀。(4)向FeCl3溶液中加入幾滴Na2S溶液,生成淡黃色沉淀,當(dāng)加入的Na2S溶液過量時(shí),又生成黑色沉淀。(5)向FeCl3溶液中加入過量Fe粉,溶液變成淺綠色。(6)向FeCl3溶液中滴入淀粉碘化鉀溶液,溶液變成藍(lán)色。(7)向FeCl3溶液中滴入苯酚溶液,溶液變成紫色。(8)將飽和FeCl3溶液滴入沸水中,繼續(xù)加熱至液體呈紅褐色,生成紅褐色Fe(OH)3膠體。自我診斷1.判斷正誤,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)FeCl3溶液與KSCN溶液反應(yīng)的離子方程式為Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3↓。(

)(2)可用鐵粉除去FeCl2溶液中的FeCl3。(

)(3)將Fe(NO3)2樣品溶于稀硫酸后,滴加KSCN溶液,觀察溶液是否變紅,檢驗(yàn)Fe(NO3)2晶體是否已氧化變質(zhì)。(

)(4)室溫下,向FeCl3溶液中滴加少量KI溶液,再滴加幾滴淀粉溶液,溶液變藍(lán)色,說明Fe3+的氧化性比I2的強(qiáng)。(

)(5)用NaOH溶液和鹽酸能除去FeCl2溶液中混有的CuCl2。(

)(6)(NH4)2Fe(SO4)2溶液與過量NaOH溶液反應(yīng)制備Fe(OH)2的離子方程式:Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓。(

)答案

(1)×

(2)√

(3)×

(4)√

(5)×

(6)×2.電子工業(yè)常用30%的FeCl3溶液腐蝕敷在絕緣板上的銅箔,制造印刷電路板。(1)檢驗(yàn)溶液中存在Fe3+的常用試劑是

,證明Fe3+存在的現(xiàn)象是

。

(2)寫出FeCl3溶液與金屬銅發(fā)生反應(yīng)的離子方程式:

。

(3)某工程師為了從使用過的腐蝕廢液中回收銅,并重新獲得純凈的FeCl3溶液,準(zhǔn)備采用下列步驟:請寫出上述實(shí)驗(yàn)中加入的有關(guān)物質(zhì)的化學(xué)式。①

,④

。

(4)要證明某溶液中不含F(xiàn)e3+而可能含有Fe2+,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)操作時(shí)的最佳順序?yàn)?/p>

。

①加入足量氯水②加入足量KMnO4溶液③加入少量KSCN溶液A.①③ B.③② C.③① D.①②③(5)寫出向②⑤的混合液中通入⑥的離子方程式:

。

答案

(1)KSCN溶液溶液變成血紅色(2)2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+(3)Fe

HCl

(4)C

(5)2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-關(guān)鍵能力考向突破考向1

Fe2+和Fe3+的轉(zhuǎn)化與檢驗(yàn)【典例1】

(2020吉林長春東北師大附中摸底)某同學(xué)設(shè)計(jì)下列方案對A(鹽的水溶液)進(jìn)行鑒定:由此得出的結(jié)論中一定不正確的是(

)A.D溶液中存在Fe(SCN)3B.A一定為無氧酸鹽FeBr2C.B可為AgBrD.濾液中有Fe3+答案B

解析

由圖中轉(zhuǎn)化可知,B為A與硝酸銀反應(yīng)生成的淺黃色沉淀,根據(jù)元素守恒知淺黃色沉淀為AgBr,所以A中含有Br-,C中加KSCN溶液變?yōu)檠t色溶液,則C中含有Fe3+,A中含有鐵元素,酸性條件下的N具有強(qiáng)氧化性,能氧化亞鐵離子生成鐵離子,所以A中可能含有Fe3+或Fe2+。D溶液中含有Fe(SCN)3,A項(xiàng)正確;酸性條件下的N具有強(qiáng)氧化性,能將亞鐵離子氧化為鐵離子,所以A中可能是FeBr2,也可能是FeBr3,也可能是二者的混合物,B項(xiàng)錯(cuò)誤;能和銀離子反應(yīng)生成淡黃色沉淀的離子是溴離子,所以B是AgBr,C項(xiàng)正確;C能和硫氰化鉀溶液反應(yīng)生成血紅色溶液,說明濾液中含有Fe3+,D項(xiàng)正確。對點(diǎn)演練1下列離子的檢驗(yàn)方法合理的是(

)A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈血紅色,說明不含F(xiàn)e2+B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液變紅色,說明原溶液中含有Fe2+C.向某溶液中加入NaOH溶液,得紅褐色沉淀,說明溶液中含有Fe3+D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又觀察到顏色逐漸變?yōu)榧t褐色,說明該溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+答案C

解析

A項(xiàng)中只能說明原溶液中含有Fe3+;B項(xiàng)原溶液中可能只有Fe3+而沒有Fe2+;D項(xiàng)中Fe(OH)2被氧化后生成的紅褐色沉淀Fe(OH)3也可能掩蓋了白色沉淀Mg(OH)2。考向2

“鐵三角”的轉(zhuǎn)化關(guān)系及應(yīng)用【典例2】

(2020吉林油田第十一中學(xué)階段考試)利用廢鐵屑(主要成分為Fe,還含有C、S、P等)制取高效凈水劑K2FeO4流程如圖:下列說法不正確的是(

)A.廢鐵屑在酸溶前可用熱的純堿溶液去油污B.步驟②是將Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3C.步驟③中發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為2Fe(OH)3+3ClO-==2Fe+3Cl-+4H++H2OD.步驟④中反應(yīng)能發(fā)生的原因是在相同條件下,K2FeO4的溶解度小于Na2FeO4答案C

解析

純堿是強(qiáng)堿弱酸鹽,C水解導(dǎo)致純堿溶液呈堿性,堿性條件下油污水解生成高級(jí)脂肪酸鹽和甘油,所以廢鐵屑在酸溶前可用熱的純堿溶液去油污,故A正確;NaOH中和過量的酸,Fe2+被H2O2氧化為Fe3+,在堿性溶液中將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,步驟②的目的是將溶液中Fe2+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3,故B正確;步驟③中發(fā)生的反應(yīng)是堿性條件下發(fā)生的反應(yīng),反應(yīng)的離子方程式為2Fe(OH)3+4OH-+3ClO-==2Fe+3Cl-+5H2O,故C錯(cuò)誤;步驟④中反應(yīng)的化學(xué)方程式為2KOH+Na2FeO4==K2FeO4↓+2NaOH,溶解度大的物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為溶解度小的物質(zhì),反應(yīng)能發(fā)生的原因K2FeO4的溶解度比Na2FeO4小,故D正確。方法技巧

混合溶液中Fe3+、Fe2+的除去方法(1)除去含Mg2+的溶液中混有的Fe3+。向混合溶液中加入Mg、MgO、MgCO3、Mg(OH)2中的任意一種,與Fe3+水解產(chǎn)生的H+反應(yīng),促進(jìn)Fe3+的水解,將Fe3+轉(zhuǎn)化成Fe(OH)3沉淀而除去,過濾后向溶液中再加入適量相應(yīng)的酸。(2)除去含Cu2+的溶液中混有的Fe3+。向混合溶液中加入CuO、CuCO3、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3中的任意一種,與Fe3+水解產(chǎn)生的H+反應(yīng),促進(jìn)Fe3+的水解,將Fe3+轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀而除去,過濾后向溶液中再加入適量相應(yīng)的酸。(3)除去含Mg2+的溶液中混有的Fe2+。先加入氧化劑(如H2O2)將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按(1)中的方法除去溶液中的Fe3+。(4)除去含Cu2+的溶液中混有的Fe2+。先加入氧化劑(如H2O2)將溶液中的Fe2+氧化成Fe3+,然后再按(2)中的方法除去溶液中的Fe3+。對點(diǎn)演練2(2020甘肅師范大學(xué)附屬中學(xué)月考)下列說法正確的是(

)A.向某溶液中加KSCN溶液,溶液顯血紅色,證明原溶液中有Fe3+,無Fe2+B.鐵粉作為食品袋內(nèi)的脫氧劑,鐵粉起還原作用C.FeCl3溶液可用于銅質(zhì)印刷線路板的制作,原因是FeCl3能從含有Cu2+的溶液中置換出銅答案B

解析

Fe3+遇KSCN會(huì)使溶液呈現(xiàn)血紅色,Fe2+遇KSCN無明顯現(xiàn)象,如果溶液中滴加KSCN溶液呈血紅色,則證明存在Fe3+,并不能證明無Fe2+,故A錯(cuò)誤;鐵粉可作為食品袋內(nèi)的脫氧劑,Fe與氧氣反應(yīng),鐵的化合價(jià)升高,鐵是還原劑,則鐵粉起還原作用,故B正確;Cu與氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵和氯化銅,沒有單質(zhì)生成,則不屬于置換反應(yīng),故C錯(cuò)誤;c(Fe2+)=1

mol·L-1的溶液呈酸性,酸性溶液中Fe2+與Mn之間發(fā)生氧化還原反應(yīng),在溶液中不能大量共存,故D錯(cuò)誤。深度指津

“鐵三角”的重要應(yīng)用(1)判斷離子能否大量共存。(2)鹽溶液的配制與保存。

考點(diǎn)四鐵及其化合物的性質(zhì)必備知識(shí)自主預(yù)診知識(shí)梳理1.【必做實(shí)驗(yàn)】鐵及其化合物的性質(zhì)2.【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?1)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。3.【實(shí)驗(yàn)用品】試管、膠頭滴管。CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2溶液、FeSO4溶液、酸性KMnO4溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸餾水、鋅片、銅片、鐵粉、鐵絲。4.【實(shí)驗(yàn)步驟】(1)鐵及其化合物的性質(zhì)。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。過一會(huì)兒,取出鐵絲,觀察現(xiàn)象并加以解釋?，F(xiàn)象與解釋:鐵絲上附有一層

色的金屬銅,鐵與硫酸銅發(fā)生了

反應(yīng)。

紅

置換②鐵鹽的氧化性。a.取3mLFeCl3稀溶液加入試管中,加入幾小塊銅片,振蕩,過一會(huì)兒,觀察現(xiàn)象。b.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,觀察現(xiàn)象。然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液,觀察現(xiàn)象。c.現(xiàn)象與解釋:銅片溶解,溶液由棕黃色變?yōu)樗{(lán)色:

。

向FeCl3溶液中滴入KI,溶液變?yōu)辄S褐色:

。再加入淀粉溶液,溶液變藍(lán)。

2FeCl3+Cu==CuCl2+2FeCl22I-+2Fe3+==I2+2Fe2+③亞鐵鹽的氧化性和還原性。a.取3mLFeCl2溶液加入試管中,加入幾小塊鋅片,振蕩,過一會(huì)兒,觀察現(xiàn)象。b.在一支試管中加入少量酸性KMnO4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,觀察現(xiàn)象。c.現(xiàn)象與解釋:a中溶液由淺綠色變?yōu)闊o色:

。b中溶液由紫色變?yōu)樽攸S色:

。再加入KSCN溶液,溶液變?yōu)?/p>

。

Fe2++Zn==Fe+Zn2+血紅色

(2)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,觀察現(xiàn)象。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,再滴加幾滴KSCN溶液,觀察現(xiàn)象。③現(xiàn)象與解釋:①中溶液變?yōu)?/p>

:

。②中鐵粉溶解,溶液由棕黃色變?yōu)闇\綠色,加入KSCN溶液,溶液不變紅色。

血紅色

Fe3++3SCN-==Fe(SCN)3自我診斷1.為了探究鐵及其化合物的氧化性和還原性,某同學(xué)設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案,其中符合實(shí)驗(yàn)要求且完全正確的是(

)選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象離子方程式實(shí)驗(yàn)結(jié)論A在氯化亞鐵溶液中滴加新制氯水淺綠色溶液變成棕黃色溶液2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-Fe2+具有還原性B在氯化亞鐵溶液中加入鋅片淺綠色溶液變成無色溶液Fe2++Zn==Fe+Zn2+Fe2+具有還原性選項(xiàng)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象離子方程式實(shí)驗(yàn)結(jié)論C在氯化鐵溶液中加入鐵粉棕黃色溶液變成淺綠色溶液Fe3++Fe==2Fe2+鐵單質(zhì)具有還原性D在氯化鐵溶液中加入銅粉藍(lán)色溶液變成棕黃色溶液2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+Fe3+具有氧化性答案A

解析

氯氣能夠?qū)e2+(淺綠色)氧化為Fe3+(棕黃色),A項(xiàng)正確;B項(xiàng)得到的結(jié)論應(yīng)該是Fe2+具有氧化性;C項(xiàng)的離子方程式電荷不守恒;D項(xiàng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象應(yīng)該是銅粉逐漸溶解,溶液由棕黃色變?yōu)樗{(lán)色。2.(2020海南嘉積中學(xué)月考)某班同學(xué)用如下實(shí)驗(yàn)探究Fe2+、Fe3+的性質(zhì)。回答下列問題:(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體,均配制成0.1mol·L-1的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑,其目的是

。

(2)甲組同學(xué)取2mLFeCl2溶液,加入幾滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液變紅,說明Cl2可將Fe2+氧化。FeCl2溶液與氯水反應(yīng)的離子方程式為

。

(3)乙組同學(xué)認(rèn)為甲組的實(shí)驗(yàn)不夠嚴(yán)謹(jǐn),該組同學(xué)在2mLFeCl2溶液液面上先加入0.5mL煤油,再向FeCl2溶液中依次加入幾滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液變紅,煤油的作用是

。

(4)丙組同學(xué)向盛有H2O2溶液的試管中加入幾滴酸化的FeCl2溶液,溶液變成棕黃色,一段時(shí)間后,溶液中有氣泡出現(xiàn)且溶液溫度升高,隨后有紅褐色沉淀生成。產(chǎn)生氣泡的原因是

。

答案

(1)防止氯化亞鐵被氧化(2)2Fe2++Cl2==2Fe3++2Cl-(3)隔絕空氣(排除氧氣對實(shí)驗(yàn)的影響)

(4)反應(yīng)生成的Fe3+催化了H2O2的分解關(guān)鍵能力考向突破考向

實(shí)驗(yàn)探究鐵及其化合物的性質(zhì)【典例】

(2020安徽淮北模擬)某小組同學(xué)探究鐵離子與硫離子的反應(yīng),實(shí)驗(yàn)操作及現(xiàn)象如下表所示。下列有關(guān)說法錯(cuò)誤的是(

)滴入FeCl3溶液,立刻有黑色沉淀生成,繼續(xù)滴入FeCl3溶液,黑色沉淀增多后又逐漸轉(zhuǎn)化為黃色沉淀滴入Na2S溶液,立刻生成黑色沉淀,沉淀下沉逐漸轉(zhuǎn)化為黃色,繼續(xù)滴入Na2S溶液,最后出現(xiàn)黑色沉淀A.兩次實(shí)驗(yàn)中,開始產(chǎn)生的黑色沉淀都為Fe2S3B.兩次實(shí)驗(yàn)中,產(chǎn)生黃色沉淀是因?yàn)榘l(fā)生了反應(yīng):Fe2S3+4FeCl3==6FeCl2+3SC.向稀FeCl3溶液中逐滴加入稀Na2S溶液至過量,最后生成的黑色沉淀為FeSD.在Na2S溶液過量的情況下,黑色沉淀中存在較多的Fe(OH)3答案D

解析

開始實(shí)驗(yàn)時(shí)生成的沉淀均為黑色沉淀,則應(yīng)為Fe2S3,故A正確;硫化鈉具有還原性,可與鐵離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成S,則產(chǎn)生黃色沉淀的反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe2S3+4FeCl3==6FeCl2+3S,故B正確;Na2S與FeCl3發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化亞鐵,當(dāng)硫化鈉過量時(shí)又生成FeS,FeS為黑色沉淀,故C正確;在Na2S溶液過量的情況下,黑色沉淀應(yīng)為FeS,而Fe(OH)3為紅褐色沉淀,故D錯(cuò)誤。對點(diǎn)演練1下列實(shí)驗(yàn)操作和現(xiàn)象、結(jié)論或目的均正確的是(

)選項(xiàng)操作和現(xiàn)象結(jié)論或目的A向紅磚粉末中加入鹽酸,充分反應(yīng)后取上層清液置于試管中,滴加KSCN溶液2~3滴,溶液呈血紅色紅磚中含有氧化鐵B向CO還原Fe2O3得到的黑色固體中加入鹽酸,固體溶解后再加入KSCN溶液,溶液不顯紅色黑色固體中沒有Fe3O4C取少量Fe(NO3)2試樣加水溶解,加稀硫酸酸化,滴加KSCN溶液,溶液變?yōu)檠t色該Fe(NO3)2試樣已經(jīng)變質(zhì)D向某溶液中加入H2O2溶液,然后再加入KSCN溶液變血紅色原溶液中含有Fe2+答案A

解析

B項(xiàng)中CO還原Fe2O3得到單質(zhì)鐵,即使黑色固體中有Fe3O4,其溶于鹽酸后產(chǎn)生的Fe3+可能與Fe發(fā)生反應(yīng)Fe+2Fe3+==3Fe2+,加入KSCN溶液也不顯紅色,錯(cuò)誤;C項(xiàng)中酸性條件下N具有強(qiáng)氧化性,而Fe2+具有還原性,發(fā)生氧化還原反應(yīng)有Fe3+生成,Fe3+遇KSCN溶液呈血紅色,無法證明樣品是否變質(zhì),錯(cuò)誤;D項(xiàng)中若原溶液中無Fe2+而存在Fe3+,也有此現(xiàn)象,錯(cuò)誤。對點(diǎn)演練2(2020陜西渭南富平摸底考試)下列關(guān)于Fe3+、Fe2+性質(zhì)實(shí)驗(yàn)的說法錯(cuò)誤的是(

)A.用如圖裝置可以制備Fe(OH)2沉淀B.配制FeCl3溶液時(shí),先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中,再加水稀釋到所需要的濃度C.向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氧化D.向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液會(huì)生成紅色沉淀答案D

解析

反應(yīng)開始時(shí)生成的氫氣進(jìn)入B中,可排出空氣,防止生成的氫氧化亞鐵被空氣中的氧氣氧化,一段時(shí)間后關(guān)閉止水夾C,A中硫酸亞鐵進(jìn)入B中可生成Fe(OH)2

白色沉淀,故A正確;FeCl3易水解,配制FeCl3溶液時(shí)應(yīng)防止溶液因水解而生成氫氧化鐵沉淀,可先將氯化鐵晶體溶于較濃的鹽酸中,再加水稀釋到所需要的濃度,故B正確;Fe3+與鐵反應(yīng)可生成Fe2+,則向FeCl2溶液中加入少量鐵粉是為了防止Fe2+被氧化,故C正確;向FeCl3溶液中滴加KSCN溶液,溶液變紅色,不會(huì)生成沉淀,故D錯(cuò)誤。網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建鋁及其重要化合物

鐵及其重要化合物

網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建鐵及其重要化合物

核心速記1.特殊顏色(1)固體:Fe3O4、FeO——黑色,Fe2O3——紅棕色,Fe(OH)3——紅褐色(2)溶液:Fe2+——淺綠色,Fe3+——棕黃色2.特殊現(xiàn)象(1)Fe(OH)2Fe(OH)3,白色沉淀迅速變成灰綠色,最終變成紅褐色。(2)Fe3+遇KSCN溶液變血紅色。(3)Fe2+與[Fe(CN)6]3-反應(yīng)生成鐵氰化亞鐵{Fe3[Fe(CN6)]2}藍(lán)色沉淀。核心速記3.掌握3種制備氫氧化鋁的方法核心速記4.必記五反應(yīng)(1)Fe+2FeCl3==3FeCl2(2)Cu+2FeCl3==CuCl2+2FeCl2(3)2FeCl2+Cl2==2FeCl3(4)2Fe3++2I-==I2+2Fe2+(5)4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3學(xué)科素養(yǎng)提升無機(jī)化工流程解題指導(dǎo)

素養(yǎng)解讀1.無機(jī)化工流程題要求學(xué)生能認(rèn)識(shí)化學(xué)現(xiàn)象與模型之間的聯(lián)系,能運(yùn)用多種模型來描述和解釋化學(xué)現(xiàn)象,預(yù)測物質(zhì)及其變化的可能結(jié)果;能依據(jù)物質(zhì)及其變化的信息建構(gòu)模型,建立解決復(fù)雜化學(xué)問題的思維框架,考查學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知能力。2.無機(jī)化工流程題涉及的問題包括:原料的預(yù)處理、反應(yīng)條件的控制、化學(xué)反應(yīng)原理、綠色化學(xué)問題、化工生產(chǎn)安全等。上述問題要求學(xué)生具有終身學(xué)習(xí)的意識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度;崇尚真理,形成真理面前人人平等的意識(shí);關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題,認(rèn)識(shí)環(huán)境保護(hù)和資源合理開發(fā)的重要性,具有可持續(xù)發(fā)展意識(shí)和綠色化學(xué)觀念;深刻理解化學(xué)、技術(shù)、社會(huì)和環(huán)境之間的相互關(guān)系,贊賞化學(xué)對社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn),能運(yùn)用已有知識(shí)和方法綜合分析化學(xué)過程對自然可能帶來的各種影響,權(quán)衡利弊,勇于承擔(dān)責(zé)任,積極參與有關(guān)化學(xué)問題的社會(huì)決策。培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任。案例探究情境:新型負(fù)載鎳催化劑的應(yīng)用是近年來加氫工藝技術(shù)革新的開始,負(fù)載鎳催化劑在空氣中安全穩(wěn)定,投料好稱量,操作安全性高。最重要的是新型負(fù)載鎳催化劑具有平穩(wěn)的活性釋放特性,在生產(chǎn)制作的過程中比骨架鎳要均勻,且單位質(zhì)量或體積的活性中心差別不大,但骨架鎳會(huì)有比較大的區(qū)別。新型負(fù)載催化劑是一種非常適合未來連續(xù)化大生產(chǎn)的催化劑,目前多采用無定形硅藻土做載體,其比表面積大,結(jié)合力強(qiáng),能讓鎳分散得很均勻,有效地降低了反應(yīng)“熱點(diǎn)”,使活性釋放緩慢?！镜淅?/p>

(2020全國3,27)某油脂廠廢棄的油脂加氫鎳催化劑主要含金屬Ni、Al、Fe及其氧化物,還有少量其他不溶性物質(zhì)。采用如下工藝流程回收其中的鎳制備硫酸鎳晶體(NiSO4·7H2O):溶液中金屬離子開始沉淀和完全沉淀的pH如下表所示:金屬離子Ni2+Al3+Fe3+Fe2+開始沉淀時(shí)(c=0.01

mol·L-1)的pH7.23.72.27.5沉淀完全時(shí)(c=1.0×10-5

mol·L-1)的pH8.74.73.29.0回答下列問題:(1)“堿浸”中NaOH的兩個(gè)作用分別是

。為回收金屬,用稀硫酸將“濾液①”調(diào)為中性,生成沉淀。寫出該反應(yīng)的離子方程式

。

(2)“濾液②”中含有的金屬離子是

。

(3)“轉(zhuǎn)化”中可替代H2O2的物質(zhì)是

。若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”,即,“濾液③”中可能含有的雜質(zhì)離子為

。

(4)利用上述表格數(shù)據(jù),計(jì)算Ni(OH)2的Ksp=

(列出計(jì)算式)。如果“轉(zhuǎn)化”后的溶液中Ni2+

濃度為1.0mol·L-1,則“調(diào)pH”應(yīng)控制的pH范圍是

。

(5)硫酸鎳在強(qiáng)堿溶液中用NaClO氧化,可沉淀出能用作鎳鎘電池正極材料的NiOOH。寫出該反應(yīng)的離子方程式

。

(6)將分離出硫酸鎳晶體后的母液收集、循環(huán)使用,其意義是

。

解析

(1)廢鎳催化劑中能與NaOH溶液反應(yīng)的有油脂、鋁及其氧化物。濾液①中的溶質(zhì)為NaAlO2、高級(jí)脂肪酸鈉和甘油,當(dāng)向該濾液中滴加稀硫酸將溶液調(diào)為中性時(shí),其中的NaAlO2可與稀硫酸反應(yīng)得到Al(OH)3沉淀。(2)濾餅①的成分為Ni、Fe及其氧化物等,用稀硫酸酸浸時(shí)可得到NiSO4、FeSO4、Fe2(SO4)3等,則濾液②中的金屬陽離子有Ni2+、Fe2+、Fe3+。(3)加H2O2溶液“轉(zhuǎn)化”的目的是將Fe2+氧化為Fe3+,替代起氧化作用的H2O2溶液的可以為O2或空氣,這樣既能將Fe2+氧化,又不引進(jìn)新雜質(zhì)。由于Fe2+開始沉淀、沉淀完全時(shí)的pH與Ni2+的相近,所以若工藝流程改為先“調(diào)pH”后“轉(zhuǎn)化”,則“調(diào)pH”得到Fe(OH)3沉淀,Fe2+與Ni2+一起存在于溶液中,通過“轉(zhuǎn)化”(氧化)使Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+而被沉淀出來,則濾液③中可能的雜質(zhì)離子為氧化得到的Fe3+。(4)根據(jù)Ni2+開始沉淀時(shí)的pH為7.2,可得Ni(OH)2的Ksp=c(