高考化学一轮精题演练-变价“铁”的常见考法

专题变价“铁”的常见考法1．Fe2＋与Fe3＋的氧化还原性强弱顺序氧化性：Cl2>Br2>Fe3＋>Cu2＋>I2>Fe2＋还原性：Cl－<Br－<Fe2＋<Cu<I－<S2－2．氯化铁溶液与铜、铁反应的分析例制印刷电路时，常用氯化铁溶液作为腐蚀液，其反应为2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2，现向氯化铁溶液中加入ag铜，完全溶解后，再加入bg铁，充分反应后得到cg残余固体，且a>c，则下列说法正确的是()A．残余固体可能为铁和铜的混合物B．残余固体全部是铜C．最后得到的溶液中可能含有Fe3＋D．残余固体是铁，溶液中一定不含Cu2＋分析此题中发生的反应有三个，化学方程式如下：2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2；CuCl2＋Fe=FeCl2＋Cu,2FeCl3＋Fe=3FeCl2依元素守恒可知步骤一：ag铜完全溶解后，变为ag铜离子，步骤二：若加入的铁足够多的话，可将溶液中的铜离子全部变回金属铜(ag)甚至还会有铁剩余，此时，残余固体(cg)应大于或等于ag，依题意：a>c可知，加入的铁是不足量的，此时溶液中还有部分铜未完全置换出来。结论1：剩余固体为Cu，不可能有Fe剩余，A错误、B正确；步骤三：根据化学反应方程式可知，溶液中一定有Fe2＋，由上述推导可知，溶液中还应有Cu2＋剩余，由化学方程式2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2可知，Cu与Fe3＋是不能共存的，剩余固体中有Cu，则溶液中必无Fe3＋。结论2：充分反应后剩余固体为Cu，而溶液中含FeCl2和CuCl2，C、D错误。3．过量的铁对氧化产物的影响Fe(Fe3O4)eq\o(→,\s\up7(强氧化剂：HNO3),\s\do5(H2O2＋H＋等))Fe3＋eq\o(→,\s\up7(过量的Fe))Fe2＋Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋例铁与稀HNO3的反应判断产物中铁的价态：一是明确哪种物质过量，二是根据两种物质的物质的量分析判断。①当HNO3过量时，eq\f(nFe,nHNO3)≤eq\f(1,4)反应原理：Fe＋4HNO3=Fe(NO3)3＋NO↑＋2H2O，铁元素的存在形式为Fe3＋，铁元素的价态为＋3价。②当Fe过量时eq\f(nFe,nHNO3)≥eq\f(3,8)。反应原理：3Fe＋8HNO3=3Fe(NO3)2＋2NO↑＋4H2O，铁元素的存在形式为Fe2＋，铁元素的价态为＋2价。③当eq\f(1,4)<eq\f(nFe,nHNO3)<eq\f(3,8)时铁元素的存在形式为Fe2＋和Fe3＋，铁元素的价态为＋2、＋3价。4．工业生产时溶液中Fe3＋、Fe2＋的除去方法(1)原理：Fe3＋、Fe2＋完全生成氢氧化物沉淀时，溶液的pH分别为pH≥3.7、pH≥9.6。(2)步骤：①除去溶液中的Fe3＋时，一般是加入能与酸反应的物质(但不能引入新的杂质)，调节溶液的pH≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。然后调节溶液的pH≥3.7，使Fe3＋转化为Fe(OH)3沉淀而除去。(3)示例：①除去MgCl2溶液中的Fe3＋，可在加热搅拌条件下，加入足量MgO或MgCO3或Mg(OH)2，充分反应过滤除去。②除去CuCl2溶液中的Fe2＋，先加入H2O2(或通入Cl2)，然后在加热搅拌条件下，加入足量CuO或CuCO3或Cu(OH)2，充分反应后过滤除去。5．判断离子能否大量共存(1)Fe2＋：与NOeq\o\al(－,3)(H＋)、ClO－、MnOeq\o\al(－,4)(H＋)不能大量共存(因发生氧化还原反应)。(2)Fe3＋：与S2－、I－、SOeq\o\al(2－,3)、HS－不能大量共存(因发生氧化还原反应)。(3)Fe2＋、Fe3＋：与HCOeq\o\al(－,3)、COeq\o\al(2－,3)、AlOeq\o\al(－,2)等不能大量共存(因发生互相促进的水解反应)。6．含Fe2＋、Fe3＋溶液的配制要点(1)配制FeCl3溶液时先将FeCl3固体溶于浓盐酸中(抑制FeCl3水解，防止生成沉淀而导致溶液变浑浊)，再加水稀释至所需浓度。(2)配制FeCl2溶液时，为防止Fe2＋被空气氧化还需加入少量铁粉。7．高铁酸钾的性质高铁酸钾(K2FeO4)中的Fe显＋6价，它是一种高效复合水处理剂：(1)由于具有强氧化性能杀菌、消毒。(2)由于反应后还原产物为Fe3＋，Fe3＋在溶液中水解生成氢氧化铁胶体，能吸附水中的悬浮杂质，起到净水的作用。INCLUDEPICTURE"H:\\莫成程\\2021\\一轮\\化学\\人教版(老高考)\\递进题组练能力A.TIF"INCLUDEPICTURE"H:\\莫成程\\2021\\一轮\\化学\\人教版(老高考)\\递进题组练能力A.TIF"INETINCLUDEPICTURE"H:\\莫成程\\2021\\一轮\\化学\\人教版(老高考)\\WORD\\递进题组练能力A.TIF"INETINCLUDEPICTURE"H:\\莫成程\\2021\\一轮\\化学\\人教版通用(老高考)\\WORD\\递进题组练能力A.TIF"INETINCLUDEPICTURE"E:\\马珊珊\\2021\\一轮\\看\\化学\\化学人教版(老高考)\\13word\\递进题组练能力A.TIF"INET典例分析：一Fe2＋、Fe3＋氧化性、还原性强弱的应用1．已知还原性：SO2>I－>Fe2＋，下列离子反应不能发生的是()A．SO2＋2Fe3＋＋2H2O=SOeq\o\al(2－,4)＋2Fe2＋＋4H＋B．I2＋2Fe2＋=2I－＋2Fe3＋C．SO2＋I2＋2H2O=2I－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)D．少量Cl2通入FeI2溶液中：Cl2＋2I－=2Cl－＋I2答案B解析反应中还原剂SO2的还原性大于还原产物Fe2＋，符合题给条件，反应能进行，故不选A；还原性：I－>Fe2＋，而该反应中还原剂Fe2＋的还原性大于还原产物I－，不符合氧化还原反应规律，反应不能进行，故选B；反应中还原剂二氧化硫的还原性大于还原产物I－，符合题给条件，反应能进行，故不选C；还原性：I－>Fe2＋，I－先和氯气反应，反应中还原剂I－的还原性大于还原产物Cl－，反应能进行，故不选D。2．(2020·重庆一中模拟)向稀硫酸和稀硝酸的混合溶液200mL中逐渐加入铁粉，产生气体的量随铁粉质量的变化如图所示(已知硝酸只被还原为NO气体)。下列分析错误的是()A．OA段产生的是NO，AB段的反应为Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，BC段产生H2B．A点溶液中的溶质为Fe(NO3)3和H2SO4C．原混合酸中NOeq\o\al(－,3)物质的量为0.2molD．原混合酸中H2SO4的物质的量浓度为2mol·L－1答案B解析分析图像中各阶段所发生的反应：OA段：Fe＋NOeq\o\al(－,3)＋4H＋=Fe3＋＋NO↑＋2H2O；AB段：Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋；BC段：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。由此可知A正确；由OA段所发生的反应可知硝酸完全转化为NO，溶液中不存在NOeq\o\al(－,3)，故A点溶质应该是Fe2(SO4)3和H2SO4，B错误；由OA段氧化还原反应中得失电子守恒可知，n(NOeq\o\al(－,3))＝n(Fe)＝eq\f(11.2g,56g·mol－1)＝0.2mol，C正确；三个阶段共消耗铁为22.4g，即eq\f(22.4g,56g·mol－1)＝0.4mol，C点溶质为FeSO4，由溶液中的电荷守恒可知n(SOeq\o\al(2－,4))＝n(Fe2＋)＝0.4mol，由反应前后SOeq\o\al(2－,4)物质的量不变可知原混合酸中硫酸的物质的量浓度为2mol·L－1，D正确。3．某大型化工厂产生的酸性废液中含有两种金属离子：Fe3＋、Cu2＋，化学小组设计了如下图所示的方案对废液进行处理，以回收金属，保护环境。(1)操作①的名称是________；(2)写出操作①过程中，Fe3＋与铁屑反应的离子方程式：_______________________________。(3)溶液A中加入足量H2O2溶液的目的是将溶液A中的Fe2＋完全转化为Fe3＋，在此过程中H2O2所起的作用是________(填字母)。A．氧化剂 B．还原剂(4)检验溶液B中含有的金属阳离子的实验方法：取少量溶液B于洁净的小试管中，加入试剂________，溶液迅速转变为红色，即可检验。(5)H2O2、乙醇、NaClO等水溶液可用于灭活新型冠状病毒，H2O2灭菌原理与________(填字母)相同。A．乙醇 B．NaClO答案(1)过滤(2)2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋(3)A(4)KSCN溶液(5)B二铁的重要化合物制备与性质探究4．高铁酸钾是一种重要的绿色净水剂，具有净水和消毒双重功能。某课外学习小组设计如图所示方案制备高铁酸钾。下列说法不正确的是()A．高铁酸钾中铁元素的化合价为＋6，具有强氧化性B．反应2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－=2FeOeq\o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O中，生成2molFeOeq\o\al(2－,4)时，转移6mol电子C．制备高铁酸钾的化学方程式为2KOH＋Na2FeO4=K2FeO4＋2NaOH，根据复分解反应原理，高铁酸钠的溶解度大于高铁酸钾的溶解度D．明矾、硫酸铁、高铁酸钾都能净水，其净水原理完全相同答案D解析K2FeO4中K为＋1价、O为－2价，由化合价代数和为0可知Fe为＋6价，化合价处于较高价态具有强氧化性，故A正确；反应2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－=2FeOeq\o\al(2－,4)＋3Cl－＋5H2O中，Fe元素从＋3价升高为＋6价，则生成2molFeOeq\o\al(2－,4)时，转移6mol电子，故B正确；根据复分解反应原理，反应2KOH＋Na2FeO4=K2FeO4＋2NaOH能进行说明生成了更难溶的物质，所以高铁酸钠的溶解度大于高铁酸钾的溶解度，故C正确；高铁酸钾具有强氧化性，可用于杀菌消毒，还原生成的铁离子水解生成氢氧化铁胶体，具有吸附性，可吸附水中悬浮物聚沉以达到净水的目的，而明矾、硫酸铁只能作净水剂，故D错误。5．乳酸亚铁是一种常用的补血剂，乳酸亚铁易溶于水，可由乳酸和碳酸亚铁反应制得。现以铁屑制备乳酸亚铁。如图所示：(1)加入稀硫酸可能发生反应的离子方程式有________________________________________。(2)写出加入NH4HCO3溶液发生反应的化学方程式：__________________________________。(3)能否用酸性KMnO4溶液检验乳酸亚铁溶液中的Fe2＋？________(填“能”或“不能”)，其理由为_______________________________________________________________________。答案(1)Fe2O3＋6H＋=2Fe3＋＋3H2O、2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋、Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)FeSO4＋2NH4HCO3=FeCO3↓＋(NH4)2SO4＋CO2↑＋H2O(3)不能乳酸根离子也能被酸性高锰酸钾氧化解析(1)铁屑中含有Fe，可能含有铁锈(Fe2O3)，两者都会与稀硫酸反应。6．已知三氯化铁的熔点为306℃，沸点为315℃，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验。(1)装置的连接顺序为__________________________________________________________。(2)饱和食盐水的作用是________________________________________________________。(3)反应一段时间后熄灭酒精灯，冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，进行如下实验：①淡黄色溶液中加入试剂X生成淡红色溶液的离子方程式为___________________________。②淡红色溶液中加入过量H2O2后溶液红色加深的原因是______________________________。(4)已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为O2。该小组同学对红色褪去的原因进行探究。①取褪色后的溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液无明显变化；第二份滴加试剂X，溶液出现红色；第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。②另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X，溶液变红，再通入O2，无明显变化。实验①说明_____________________________________________________________________；实验②的目的是________________________