第三章 实验活动2 铁及其化合物的性质 【新人教版 高中化学必修一】
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实验活动2 铁及其化合物的性质
【实验目的】
1．认识铁及其化合物的重要化学性质。
2．学会铁离子的检验方法。
3．认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化。
【实验仪器】
试管、胶头滴管。
【实验药品】
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、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。
【实验步骤】
1．铁单质的还原性
在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。过一会儿，取出铁丝，观察到的现象是铁丝表面有红色固体析出。化学方程式：CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu。
2．铁盐的氧化性
(1)取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，过一会儿，观察到的现象是铜片被腐蚀，溶液由淡黄色变为浅绿色，化学方程式：Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2。
(2)在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，观察到的现象是溶液由淡黄色变成棕色，然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，溶液变蓝，离子方程式：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。
3．亚铁盐的氧化性和还原性
(1)取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿，观察到的现象是溶液变为无色，化学方程式：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe。
(2)在一支试管中加入少量KMnO4酸性溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液的颜色变化。当溶液紫色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液，观察到的现象是溶液变红色，化学方程式：10FeSO4＋2KMnO4＋8H2SO4===5Fe2(SO4)3＋2MnSO4＋8H2O＋K2SO4。
4．铁离子的检验
(1)在一支试管中加入2 mL蒸馏水，再滴加几滴FeCl3稀溶液，然后滴加几滴KSCN溶液，观察到的现象是溶液变红色。
(2)在一支试管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入适量铁粉，轻轻振荡片刻，溶液变绿色，再滴加几滴KSCN溶液，溶液无明显变化。化学方程式：2FeCl3＋Fe===3FeCl2。
【问题和讨论】
1．根据以上的实验及所学的知识，以铁屑为原料，制备硫酸亚铁溶液时应该注意什么？
答案 由于亚铁易被氧化，所以在制备过程中要保证铁屑过量。
2．若向FeCl3稀溶液中加入过量锌粉，溶液中存在的阳离子是哪种金属离子？原因是什么？
答案 Zn2＋，锌的活泼性比铁强，所以过量锌粉可以把Fe3＋还原为铁单质。
3．由以上实验思考检验Fe2(SO4)3溶液中是否有杂质FeSO4的方法？
答案 在一支试管中加入少量KMnO4酸性溶液，然后向试管中滴加Fe2(SO4)3溶液，若KMnO4酸性溶液紫色褪去，则说明含有FeSO4杂质，反之则无。
1．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是( )
A．该溶液中一定含有SCN－
B．氧化性：Fe3＋>Cl2
C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质
D．Fe2＋被氧化为Fe3＋
答案 B
解析 溶液中的Fe2＋与加入的新制氯水发生反应：2Fe2＋＋Cl2===2Fe3＋＋2Cl－，故氧化性：Fe3＋ 2．(2020·惠州高一期末)某同学欲探究某袋敞口放置一段时间的名为“硫酸亚铁家庭园艺精品肥料”化肥的主要成分及相关性质。首先对该化肥的成分进行了如下假设： a．只含有FeSO4 b．含有FeSO4和Fe2(SO4)3 c．只含有Fe2(SO4)3 将化肥固体粉末溶于水得到溶液(记为X)，进行如下实验： 序号 操作 现象 ⅰ 取2 mL溶液X，加入1 mL 1 mol·L－1NaOH溶液 产生红褐色沉淀 ⅱ 取2 mL溶液X，加入1滴KSCN溶液 溶液显红色 (1)实验ⅰ中加入的1 mL 1 mol·L－1NaOH溶液中含有NaOH______g。 (2)对实验ⅰ的预期现象是产生白色沉淀、变为灰绿色、最后出现红褐色沉淀，预期产生该现象的依据是(用化学方程式表示)___________________________、_______________________。 (3)实验ⅱ现象说明假设________不成立。 为进一步验证假设，小组同学进行了以下实验： 序操作 现象 号 ⅲ 取2 mL溶液X，加入1滴KSCN溶液，再加入1 mL水 溶液显红色 ⅳ 取2 mL溶液X，滴入1滴酸性KMnO4溶液 KMnO4溶液紫红色褪去 (4)实验ⅳ中，KMnO4 是该反应的__________(填“氧化剂”或“还原剂”)。 (5)通过以上实验，可得到的结论是_________________________________________________。 答案 (1)0.04 (2)FeSO4＋2NaOH===Na2SO4＋Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 (3)a (4)氧化剂 (5)该化肥的成分含有FeSO4和Fe2(SO4)3(或假设b成立) 解析 (1)实验ⅰ中加入的1 mL 1 mol·L－1NaOH溶液中含有NaOH的质量为0.001 L×1 mol·L－1 ×40 g·mol－1＝0.04 g。 (2)对实验ⅰ的预期现象是产生白色沉淀、变为灰绿色、最后出现红褐色沉淀，预期产生该现象的依据是FeSO4＋2NaOH===Na2SO4＋Fe(OH)2↓、4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3。 (3)实验ⅱ现象说明溶液中含有Fe3＋，则假设a不成立。 (4)实验ⅳ中，KMnO4 将Fe2＋氧化为Fe3＋，从而说明KMnO4 是该反应的氧化剂。 (5)实验ⅲ表明溶液中含有Fe3＋，实验ⅳ表明溶液中含有Fe2＋，可得到的结论是该化肥的成分含有FeSO4和Fe2(SO4)3或假设b成立。 3．(2020·大连二中检测)茶是中国人喜爱的一种饮品，茶叶中含有铁元素，可以用以下实验操作检验茶叶中的铁元素： A．取少量茶叶 B．检验滤液中的 Fe3＋ C．过滤得到滤液 D．将茶叶灼烧为茶叶灰 E．用足量稀盐酸溶解茶叶灰，并加蒸馏水稀释 请回答下列问题。 (1)上述实验操作的正确顺序是________(填字母)。 (2)操作 D 所用仪器有：酒精灯、三脚架、泥三角、______、________。 (3)检验滤液中Fe3＋方法是______________________________________________________，观察到的现象是___________________________________________________________________。 (4)越来越多的人喜欢用铁壶泡茶，铁壶泡茶时壶中的铁与茶水中的 Fe3＋能发生反应，有关的离子方程式是_________________________________________________________________。 答案 (1)ADECB (2)坩埚 玻璃棒 (3)取少量滤液于试管中，向其中滴加KSCN溶液 溶液变成红色 (4)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 解析 (1)检验茶叶中的铁元素的正确操作为：A.取少量茶叶；D.将茶叶灼烧为茶叶灰；E.用足量稀盐酸溶解茶叶灰，并加蒸馏水稀释；C.过滤得到滤液；B.检验滤液中的Fe3＋。所以上述实验操作的 正确顺序是ADECB。 (2)固体灼烧需要坩埚，同时需要玻璃棒搅拌，则操作D所用仪器有：酒精灯、三脚架、泥三角、坩埚、玻璃棒。 (3)一般用KSCN溶液检验铁离子，则检验滤液中Fe3＋的方法是取少量滤液于试管中，向其中滴加KSCN溶液，观察到的现象是溶液变成红色。 (4)铁能与溶液中的Fe3＋发生反应生成亚铁离子，反应的离子方程式是Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋。
