高三化学铁及其化合物复习

高三化学铁及其化合物复习内容摘要：

2O (5) 氧化性、还原性关系 氧化性 ： Cl2 B r2F e3 ＋I2S 还原性 ： Cl－ B r－F e2 ＋I－S2 － (6) 除杂方法 ① Fe2 ＋(F e3 ＋) ：加 Fe 粉，过滤； ② F e Cl3(F e Cl2) ： 加氯水或 H2O2； ③ F e Cl2(C u Cl2) ：加 Fe 粉，过滤。 特别提醒 Fe2 ＋具有较强的还原性， Fe3 ＋具有较强的水解能力，实际上 p H4 时， Fe3 ＋即可形成F e ( OH)3沉淀。 欲除去某溶液中含有的 Fe2 ＋杂质时，一般先向该溶液中加入氧化剂 ( 如 H2O2) ，使 Fe2 ＋被氧化为 Fe3 ＋，然后通过加碱液调节 pH ，使 Fe3 ＋转化为 F e ( OH)3沉淀除去。 即时巩固 2 实验室可用氯气与金属铁反应制备无水三氯化铁，该化合物呈棕红色、易潮解， 100 ℃ 左右时升华。 下图是两个学生设计的实验装置。 左边的反应装置相同，而右边的产品收集装置则不同，分别如 ( Ⅰ ) 和 ( Ⅱ ) 所示。 试回答： (1) B 中反应的化学方程式为： _ _____________。 (2) D 中的反应开始前，需排除装置中的空气，应采取的方法是：。 (3) D 中反应的化学方程式为： ___ __________ __ ___。 (4) 装置 ( Ⅰ ) 的主要缺点是： ___ _ _ _ _ _ ________ ____。 (5) 装置 ( Ⅱ ) 的主要缺点是： ________________ __。 如果选用此装置来完成实验，则必须采取的改进措施是。 解析 试题涉及用盐酸和氧化剂制氯气、氯气和铁反应制无水三氯化铁、无水三氯化铁的收集等实验，氯气有毒，无水三氯化铁易潮解，能升华。 设计实验应考虑这些性质。 (1) B 装置用来制备 Cl2。 (2) 实验前先使 Cl2生成反应开始发生一段时间，则可使整个装置中都充满 Cl2。 (3) 2 F e ＋ 3Cl2==== =△2F e Cl3。 ( 4) 装置 ( Ⅰ ) 的缺点：无水 F e C l3由 D 进入E 是通过细玻璃管。 因 F e C l3易升华，细玻璃管易被无水 F e C l3固体堵住。 尾气含有未参加反应的氯气，没有用 N aO H 溶液吸收，造成环境污染。 ( 5) 装置 ( Ⅱ ) 的缺点：没有用盛浓 H2SO4的洗气瓶吸收水蒸气，以防止无水 F e C l3潮解。 根据装置 ( Ⅱ ) 存在的问题采取的改进措施：在E 和 F 两瓶之间连接一个装有干燥剂的装置，防止无水 F e C l3潮解，如装一个氯 化钙干燥管。 答案 (1) 4HCl( 浓 ) ＋ M n O2==== =△M n Cl2＋ Cl2↑ ＋ 2H2O (2) B 中的反应进行一段时间后，看到黄绿色气体充满装置，再开始加热 D (3) 2 F e ＋ 3Cl2==== =△2F e Cl3 (4) 导管易被产物堵塞，尾气排入空气，易造成环境污染 (5) 产品易潮解 在瓶 E 和 F 之间连接装有干燥剂的装置 实验探究 F e (OH)2的制备原理和方法 [ 实验目的 ] 利用亚铁盐溶液和碱反应制备 Fe (OH)2。 [ 实验原理 ] Fe2 ＋＋ 2O H－== =F e (OH)2↓ [ 成功关键 ] ① 溶液中不含 Fe3 ＋和 O2等氧化性物质。 ② 制备 过程中，保证生成的 F e (OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。 [ 探究活动 ] 用下面三种方法均可制得 F e (OH)2白色沉淀。 方法一 用不含 Fe3 ＋的 F e S O4溶液与不含 O2的蒸馏水配制的NaOH 溶液反应制备。 ( 1) 用硫酸亚铁晶体配制上述 F e S O4溶液时还需要加入__________。 ( 2) 除去蒸馏水中溶解的 O2常采用 ________ 的方法。 ( 3) 生成 F e ( OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含 O2的 Na OH 溶液，插入 F e S O4溶液液面下，再挤出 Na OH溶液，这样操作的理由是 ______________ ___ _ _______ _ _________________ _______________________________。 方法二 在如右图所示的装置中，用 Na OH 溶液、 铁屑、稀 H2SO4等试剂制备。 ( 1) 在试管 Ⅰ 里加入的试剂是 _______________ __ __。 ( 2) 在试管 Ⅱ 里加入的试剂是 ________________ _ ______。 ( 3) 为了制得 F e ( OH)2白色沉淀，在试管 Ⅰ 和 Ⅱ 中加入试剂，打开止水夹，塞紧塞子后的实验步骤是 __ _______ ___。 ( 4) 这样生成的 F e ( OH)2沉淀能较长时间保持白色，理由是 _________________ ____________________________ ___。 方法三 利用电解实验可以制得纯净的 F e ( OH)2白色沉淀，如右图所示，已知两 电极的材料分别为石墨和铁。 ( 1) a 电极的材料应为 __ _______ _ ，电极反应 式为 _______。 ( 2) 电解液 c 可以是 ____ ______( 填编号 )。 A ．纯水 B ． Na Cl 溶液 C ． Na OH 溶液 D ． CuCl2溶液 ( 3) d 为苯，其作用是 __ _______ _______ ，在加入苯之前对电解液 c 应作何简单处理。 ________________ _ __ _ ___。 ( 4) 为了在较短时间内 看到白色沉淀，可采 取的措施是________( 填编号 )。 A ．改用稀 H2SO4作电 解液 B ．适当增大电源的电压 C ．适当减小两极间的距离 D ．适当降低电解液的温度 ( 5) 若 c 用 Na2SO4溶液，当电解一段时间后看到白色F e ( OH)2沉淀，再反接电源电解，除了电极上看到气泡外，另一明显现象为 ______ _______ ____ _____________。 解析 方法一 Fe2 ＋易水解，要加入稀 H2SO4防止其水解； Fe2 ＋易被空气中的 O2氧化，要加铁粉，将被氧化的Fe3 ＋还原成 Fe2 ＋。 气体的溶解度是随温度升高而降低的，所以煮沸后的蒸馏水中溶解的 O2变少。 方法二 两支试管，试管 Ⅱ 是开口式，无法用产生的气体将试液压入试管 Ⅰ 中，所以制取 F e S O4应在试管 Ⅰ 中，而在试管 Ⅱ 中盛不含 O2的 NaOH 溶液。 当 Fe 与稀 H2SO4放入试管 Ⅰ 后，产生的 H2可以从试管 Ⅰ 内短管处排出，从而排尽试管 Ⅰ 内空气。 再经过止水夹通入试管 Ⅱ 中，排尽试管 Ⅱ 内空气。 然后关闭止水夹，试管 Ⅰ 内产生的 H2无法逸出，造成管内压强增大，将试管 Ⅰ 内 F e S O4溶液通过长导管压入试管 Ⅱ 内，在此过程中，液体都处于 H2环境，从而避免了被空气中的 O2氧化，使得 F e (OH )2能保存更长时间。 方法三 电解时阳极 Fe 2e—=== Fe2 ＋，阴极上 2H 2 O ＋ 2e—=== H 2 ↑ ＋ 2 OH—，或电解质溶液能直接提供 OH－。 当 Fe2 ＋与 OH－接触时 Fe2 ＋＋ 2OH—== =F e ( OH) 2 ↓ ，当电解液选用Na OH 溶液时，在阳极处立即产生白色沉淀，当选其他溶液时，只有迁移后两者相遇时才能产生沉淀 ( 大约在电池中部 ) ；当反接电源后，阳极 4 OH－ 4e—= == 2H 2 O ＋ O 2 ↑ ，产生的 O 2立即把 F e ( OH) 2 氧化为 F e ( OH) 3。 答案 方法一 ( 1 ) 稀 H 2 SO 4 和铁屑 ( 2) 煮沸 ( 3) 避免生成的 F e ( O H) 2 沉淀接触 O 2 而被氧化 方法二 ( 1) 稀 H 2 SO 4 和铁屑 ( 2) 煮沸过的 NaOH 溶液 ( 3) 检验试管 Ⅱ 出口处排出的 H 2 的纯度，当排出的 H 2 已经纯净时再夹紧止水夹 ( 4 ) 试管 Ⅰ 中反应生成的 H 2 充满了试管Ⅰ 和试管 Ⅱ ，且外界 O 2 不易进入 方法三 ( 1) Fe Fe 2e－=== Fe2 ＋ ( 2) BC ( 3) 隔绝空气，防止生成的 F e ( OH) 2 被氧化 加热煮沸，排出溶解的 O 2 ( 4) BC ( 5) 白色沉淀迅速变为灰绿色，最后变成红褐色 实验拓展 某研究性学习小组在研究由 Fe2 ＋制备 F e ( OH) 2 的过程中，设计了如下实验方案： 按照图示进行实验，容器 A 中的反应开始时，弹簧夹 C处于打开。