题目内容
为了“探究铁及其化合物的氧化性或还原性”.
(1)实验前同学预测:Fe2+肯定既有还原性又有氧化性.你认为他预测的依据是:__
(2)甲同学欲用实验证明他的预测.实验室提供了下列试剂:3%的H2O2溶液、锌粒、铜片、0.1mol·L -lFeCl2溶液、KSCN溶液、新制氯水.
①若计划在0.1 mol·L-l FeCl2溶液中滴入新制氯水,探究Fe2+的还原性,你预计可能发生反应的离子方程式为
②实验中,甲同学发现现象不太明显,老师分析可能是产物的含量太低,建议可以通过检验Fe2+反应的产物的存在以获取证据.你认为可选_____滴入小明所得的混合液中,并通过溶液出现___色的现象,证明该同学的观点和实验方案都是正确的.
③对于证明Fe2+具有氧化性,该同学认为金属单质都具有还原性,并分别将铜片、锌粒投入FeCl2溶液中,结果锌粒逐渐变小.由此说明三种金属的还原性由强至弱的顺序为________.
(3)甲同学分析H2O2中氧元素显-1价(中间价),并提出疑问:H2O2与FeCl2的反应时,Fe2+还作氧化剂吗?
①请你为该同学梳理相关问题:若Fe2+在反应中表现出氧化性应转化成______(填微粒符号,下同),若Fe2+在反应中表现出还原性应转化成_____.
②实际上Fe2+还原性较强,实验室的FeCl2溶液常因氧化而变质.除杂的方法是: ,相关反应的离子方程式:_____ .
(1)化合价介于0价与+3价之间(1分)
(2)① 2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl—(1分 )
②KSCN溶液,(1分 ) 血红色.(1分 ) ③Zn、Fe、Cu.(1分)
(3)①Fe ,(1分 ) Fe3+.(1分)
②向混合溶液中加入过量的铁粉(1分 ) 2Fe3++ Fe= 2Fe2+(2分)
解析试题分析:(1)根据价态规律,处于中间价态的既有氧化性又有还原性,亚铁离子处于0和+3价之间,所以既有还原性又有氧化性
(2)①亚铁离子被氯气氧化成铁离子,离子方程式为2Fe2++Cl2=2Fe3++2Cl—
②若亚铁离子被氧化成铁离子,则加入硫氰化钾溶液,溶液变红色,所以加入KSCN溶液,溶液呈红色,证明该同学的观点和实验方案都是正确的.
③锌粒逐渐变小说明锌与亚铁离子发生了置换反应,锌比铁活泼,铜不能置换铁,说明铁比铜活泼,三者的还原性由强至弱的顺序为Zn、Fe、Cu
(3)①Fe2+在反应中表现出氧化性,本身化合价降低,应变成Fe;Fe2+在反应中表现出还原性,本身化合价升高,应变成Fe3+
②实验室的FeCl2溶液常因氧化而变质成为FeCl3,所以向混合液中加入过量铁粉,将铁离子还原为亚铁离子,反应的离子方程式为2Fe3++ Fe= 2Fe2+
考点:考查Fe3+、Fe 、Fe2+之间的相互转化及Fe2+、Fe3+的检验
(12分)铁矿石是工业炼铁的主要原料之一,其主要成分为铁的氧化物(杂质中不含铁元素,且杂质不与H2、H2SO4反应)。某研究性学习小组对某铁矿石中铁的氧化物的化学式进行探究。
Ⅰ.铁矿石中含氧量的测定
实验结果:将5.0g铁矿石放入硬质玻璃管中完全反应, 测得装置B增重1.35 g。
Ⅱ.铁矿石中含铁量的测定
Ⅲ.问题讨论与解决:
(1)如要验证滤液A中铁元素的存在形式,可另取两份滤液A分别进行实验,实验方法、现象与结论如下表。请将其补充完整。
可供选择的试剂有:酸性KMnO4溶液、NaOH溶液、KSCN溶液、氯水
实验方法 | 实验现象 | 结论 |
步骤1:在滤液A中加入 | | 滤液A中有Fe3+ |
步骤2:在滤液A中加入 | | 滤液A中有Fe2+ |
(3)步骤③中反应的离子方程式为: ;
(4)请通过实验Ⅰ、Ⅱ计算出该铁矿石中铁的氧化物的化学式。(写出计算过程)
(16分)某研究小组为了探究“铁与水蒸气”的反应的产物,进行了下列实验:用如图所示实验装置,在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物,加热,并通入水蒸气,就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”(石棉绒高温下不与水和铁反应).
(1)如何检查该装置的气密性:
(2)写出铁与水蒸气反应的化学方程式
(3)验证固体产物中铁元素的价态
限选实验仪器与试剂:烧杯、试管、玻璃棒、药匙、滴管、酒精灯、试管夹;1mol/L CuSO4、3mol/L H2SO4、3mol/L HNO3、30%H2O2、0.01mol/L KMnO4、20%KSCN、蒸馏水。
在答题卡上按下表的格式写出实验步骤、预期现象与结论。
| 实验步骤 | 预期现象与结论 |
步骤1 | 取反应后干燥的固体ag于试管中,加入足量的1mol/L CuSO4溶液,充分振荡,经固液分离、洗涤后,再向固体中滴加足量的 ,振荡溶解,过滤后将滤液配成250mL溶液,待用。 | |
步骤2 | 取少量步骤1中滤液于试管中, | |
步骤3 | 取少量步骤1中滤液于试管中, | |
(4)固体产物中铁元素的质量分数的测定可采用下图的流程
其中步骤①是向溶液中加入锌粉至黄色刚好消失;步骤②用0.010 mol/LKMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液平均为v mL。(已知5Fe2++MnO4- +8H+==5Fe3++Mn2++4H2O)
其中加入锌粉的目的是____ ____。
实验测得ag样品中固体产物铁元素的质量分数为____ __ _(只列计算表达式)。
草酸亚铁晶体(FeC2O4·2H2O)用作分析试剂及显影剂和新型电池材料磷酸亚铁锂的生产。回答下列问题:
I.兴趣小组对草酸亚铁晶体的分解产物进行实验和探究。探究分解得到的固体产物中铁元素的存在形式。
(1)提出假设
假设一:___________; 假设二:全部是FeO ; 假设三:FeO和Fe混合物。
(2)设计实验方案证明假设三。
实验步骤 | 现象与结论 |
步骤1:向试管中加入少量固体产物,再加入足量 ,充分震荡 | 若溶液颜色明显改编,且有 生成,则证明有铁单质存在 |
步骤2:将步骤1中得到的浊液过滤,并用蒸馏水洗涤至洗涤液无色 | |
步骤3:去步骤2得到少量固体与试管中,滴加 | |
限选试剂:稀盐酸、新制的氯水、0.1mol.L-1CuSO4溶液、20% KSCN溶液、蒸馏水。
Ⅱ.兴趣小组在文献中查阅到,FeC2O4·2H2O受热分解时,固体质量随温度变化的曲线如下图所示,写出加热到400℃时,FeC2O4·2H2O晶体受热分解的化学方程式为:_______________
根据图象,如有1.0g草酸亚铁晶体在坩埚中敞口充分加热,最终残留黑色固体的质量大于0.4g。某同学由此得出结论:假设二不成立。你是否同意该同学的结论,并简述理由:______________________。
某探究小组采用下图所示装置进行Fe粉与水蒸气的反应。
(1)实验前检查装置气密性的方法为________________________________________________________。
(2)检验实验中生成气体的实验操作是_____________________________________________。
(3)将探究小组分为两组,按题图装置进行对比实验,甲组用酒精喷灯、乙组用酒精灯加热,反应产物均为黑色粉末(纯净物),两组分别用产物进行以下实验。
步骤 | 操作 | 甲组现象 | 乙组现象 |
1 | 取黑色粉末加入稀盐酸 | 溶解,无气泡 | 溶解,无气泡 |
2 | 取步骤1中溶液,滴加酸性KMnO4溶液 | 紫色褪去 | 紫色褪去 |
3 | 取步骤1中溶液,滴加KSCN溶液 | 变红 | 无现象 |
4 | 向步骤3溶液中滴加新制氯水 | 红色褪去 | 先变红,后褪色 |
①乙组得到的黑色粉末是 。
②甲组步骤1中反应的离子方程式为 。
③乙组步骤4中,溶液变红的原因为 ;溶液褪色可能的原因是 ;验证方法为 。