高三化学一轮复习制取氢氧化铁氢氧化亚铁易错点解读.docx
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高三化学一轮复习制取氢氧化铁氢氧化亚铁易错点解读
2020年高三化学一轮复习:
制取氢氧化铁、氢氧化亚铁易错点解读
【精确解读】
铁的两种氢氧化物对比:
Fe(OH)2
Fe(OH)3
颜色
状态
白色固体
红褐色固体
与H+
反应
Fe(OH)2+2H+===Fe2++2H2O
Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
受热
分解
2Fe(OH)3
Fe2O3+3H2O
制法
可溶性亚铁盐与碱溶液反应Fe2++2OH-===Fe(OH)2↓
可溶性铁盐与碱溶液反应Fe3++3OH-===Fe(OH)3↓
二者
的关
系
在空气中,Fe(OH)2能够非常迅速地被氧气氧化成Fe(OH)3,现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色,反应方程式为4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
【精细剖析】
实验目的:
制取氢氧化铁、氢氧化亚铁
实验原理:
实验室可用可溶的的盐溶液与强碱反应制取氢氧化铁,实验室也可用可溶的的盐溶液与强碱反应制取氢氧化亚铁
实验仪器:
试管、胶头滴管
实验药品:
氯化铁溶液、硫酸亚铁溶液、氢氧化钠溶液
实验步骤:
1.在两支试管里分别加入少量氯化铁和硫酸亚铁溶液,然后滴加氢氧化钠溶液;
2.氯化铁溶液:
生成红褐色沉淀;硫酸亚铁溶液:
先生成白色絮状沉淀,而后迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。
实验结论:
1.氯化铁溶液:
铁离子与氢氧根离子生成氢氧化铁沉淀;
2.硫酸亚铁溶液:
亚铁离子与氢氧根离子生成氢氧化亚铁沉淀,接着被氧气氧化为氢氧化铁。
1.成功制备Fe(OH)2的关键
Fe(OH)2具有很强的还原性,易被氧化为Fe(OH)3。
在实验室中制备Fe(OH)2,并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态,成功的关键有以下两点:
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Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。
【典例剖析】如图所示装置可用来制取Fe(OH)2和观察Fe(OH)2在空气中被氧化时的颜色变化.实验提供的试剂:
铁屑、6mol/L硫酸溶液、NaOH溶液.下列说法错误的是( )
A.B中盛有一定量的NaOH溶液,A中应预先加入的试剂是铁屑
B.实验开始时应先将活塞E关闭
C.生成Fe(OH)2的操作为:
关闭E,使A中溶液压入B瓶中
D.取下装置B中的橡皮塞,使空气进入,有关反应的化学方程式为:
4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3
【解析】A.制取硫酸亚铁需要铁屑,所以在烧瓶中应该先加入铁屑,所以A中应预先加入的试剂是铁屑,故A正确;B.稀硫酸和铁反应生成硫酸亚铁和氢气,因为有气体生成,如果不打开活塞E,会造成安全事故,所以要打开活塞E,故B错误;C.铁和硫酸反应有氢气生成,关闭活塞E,导致A装置中氢气所产生的压强逐渐增大使FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应生成氢氧化亚铁,所以操作为:
关闭活塞E,使FeSO4溶液被压入B瓶中进行反应,故C正确;D.氢氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁,反应方程式为:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,故D正确;故答案为B。
【答案】B
【变式训练】利用如图所示装置制取Fe(OH)2,通电后溶液中产生的白色沉淀能保持较长时间不变色.下列说法错误的是( )
A.只能用铁作甲电极和乙电极
B.甲电极上有氢气逸出
C.烧碱溶液注入容器前,需先煮沸
D.可用食盐水代替烧碱溶液
根离子浓度增大,与亚铁离子结合成Fe(OH)2沉淀;A.阳极应该用铁电极,阴极可以是铁也可以是其他惰性电极,故A错误;B.甲为阴极,是溶液中的阳离子氢离子放电,方程式为:
2H++2e-=H2↑,故B正确;C.氢氧化亚铁不稳定,容易被空气中的氧气氧化生成红褐色的氢氧化铁,反应方程式为:
4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,所以,烧碱溶液注入容器前,需先煮沸除尽氧气,故C正确;D.电解池中阳极是铁失去电子发生氧化反应生成亚铁离子,阴极是溶液中的氢离子得电子发生还原反应,所以电解质溶液中的阴离子不会再阳极失电子,所以选用NaCl溶液不影响实验,故D正确;故答案为A。
【答案】A
【实战演练】
1.制取Fe(OH)2并使之能久存,可采取的操作有:
①加入一些植物油;
②溶解FeSO4配成溶液;
③把蒸馏水加热煮沸,并密封冷却;
④加入少量铁屑;
⑤向FeSO4溶液中滴加足量氨水;
⑥把盛有氨水的胶头滴管伸入FeSO4溶液中后再挤出氨水.
进行操作的正确顺序是( )
A.③②⑤④ B.③②④①⑥ C.③②④⑥ D.②④①⑥
【答案】B
2.下图为Fe(OH)2制备实验的改进装置,使用该装置将能在较长时间内观察到白色絮状沉淀.关于此实验,下列说法正确的是( )
A.装入药品后应关闭铁夹,等反应完成后再打开铁夹
B.此装置是通过H2的排出使A中压强减小,从而将B中的烧碱吸入A中产生Fe(OH)2
C.H2的作用是排尽装置内的空气和将A中溶液压人B中
D.在药品用量上硫酸应过量,使铁粉能充分反应完
【答案】C
3.下列各图示中能较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀的是________(填序号)。
【解析】因为Fe(OH)2在空气中很容易被氧化为红褐色的Fe(OH)3,即4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,因此要较长时间看到Fe(OH)2白色沉淀,就要排除装置中的氧气或空气。
①、②原理一样,都是先用氢气将装置中的空气排尽,并使生成的Fe(OH)2处在氢气的保护中;③的原理为铁作阳极产生Fe2+,与电解水产生的OH-结合生成Fe(OH)2,且液面用汽油保护,能防止空气进入;⑤中液面加苯阻止了空气进入;④由于胶头滴管能带入空气中的氧气,能迅速将Fe(OH)2氧化,因而不能较长时间看到白色沉淀。
【答案】①②③⑤
4.用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:
用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含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FeSO4溶液时还需加入____________。
(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
(3)生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。
这样操作的理由是______________。
【解析】
(1)稀硫酸抑制Fe2+水解,铁屑防止Fe2+被氧化。
(3)Fe(OH)2很容易被氧化,实验过程中要确保在无氧条件下生成。
【答案】
(1)稀硫酸、铁屑
(2)加热煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2与氧气接触而被氧化
5.Fe(OH)2由于在空气中易被氧化,制取时很难观察到白色沉淀现象,只能看到灰绿色,采用如图装置使用Fe,H2SO4(稀),NaOH溶液可在还原性气氛中制取Fe(OH)2白色沉淀,且较长时间内不变色,其中C为弹簧夹.(提示:
还原性气氛如氢气环境)
(1)则锥形瓶A中应加入的药品为_________________________________;
(2)锥形瓶B中应加入的药品为______________________;
(3)容器A中的反应开始后,请简单写出完成制备Fe(OH)2的后续操作步骤.①______________________;②______________________;
(4)若在反应开始之前先关闭弹簧夹C,则实验现象为:
______________________;请写出此时B瓶中发生的化学反应的离子方程式:
______________________;______________________。
【答案】
(1)铁和稀硫酸
(2)氢氧化钠溶液(3)打开弹簧夹C;反应一段时间后关闭弹簧夹C(4)A中液体被压入到B瓶,B瓶内生成白色絮状沉淀,白色沉淀迅速变灰绿,最后变为红褐色Fe2++2OH-=Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
6.
(1)下列各图示中,能较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀的是________。
(2)用下列方法可制得白色的Fe(OH)2沉淀:
用不含Fe3+的FeSO4溶液与用不含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FeSO4溶液时还需加入________。
②除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。
③生成白色Fe(OH)2沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液。
这样操作的理由是________________________。
【答案】
(1)①②③⑤
(2)①稀硫酸、铁屑 ②煮沸 ③避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2
7.某班同学用如下实验探究Fe2+、Fe3+的性质。
回答下列问题:
(1)分别取一定量氯化铁、氯化亚铁固体,均配制成0.1mol·L-1的溶液。
在FeCl2溶液中需加入少量铁屑,其目的是____________________。
(2)甲组同学取2mLFeCl2溶液,加入几滴氯水,再加入1滴KSCN溶液,溶液变红,说明Cl2可将Fe2+氧化。
FeCl2溶液与氯水反应的离子方程式为_________。
(3)乙组同学认为甲组的实验不够严谨,该组同学在2mLFeCl2溶液中先加入0.5mL煤油,再向液面下依次加入几滴氯水和1滴KSCN溶液,溶液变红,煤油的作用是_______________________________。
(4)丙组同学取10mL0.1mol·L-1KI溶液,加入6mL0.1mol·L-1FeCl3溶液混合。
分别取2mL此溶液于3支试管中进行如下实验:
①第一支试管中加入1mLCCl4充分振荡、静置,CCl4层显紫色;
②第二支试管中加入1滴K3[Fe(CN)6]溶液,生成蓝色沉淀;
③第三支试管中加入1滴KSCN溶液,溶液变红。
实验②检验的离子是________(填离子符号);实验①和③说明:
在I-过量的情况下,溶液中仍含有________(填离子符号),由此可以证明该氧化还原反应为________。
(5)分别写出Fe与H2O(g)、足量稀HNO3反应的化学方程式______________、
__________________________________________。
(6)写出Fe(OH)2表现强还原性的现象为______________________,
其化学方程式为________________________。
(7)分别写出Fe3+与SO2(H2O)、Cu反应的离子方程式____________。
(8)检验Fe3O4中含有Fe2+、Fe3+的试剂为_____________________________,
操作方法为_______________________。
【答案】
(1)防止Fe2+被空气氧化
(2)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl- (3)隔绝空气,防止空气中的氧气将Fe2+氧化,产生干扰 (4)Fe2+ Fe3+ 可逆反应 (5)3Fe+4H2O(g)
Fe3O4+4H2 Fe+4HNO3===Fe(NO3)3+NO↑+2H2O
(6)白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色
4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3
(7)2Fe3++SO2+2H2O===2Fe2++SO
+4H+
2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+
(8)稀H2SO4、KMnO4溶液、KSCN溶液
取样品少许溶解于稀H2SO4中,在两支试管中,分别加入KMnO4溶液和KSCN溶液几滴,KMnO4溶液紫色褪色,KSCN溶液呈红色,则说明含有Fe2+和Fe3+
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