2025年高中化学新教材同步 必修第一册 第3章　第2节　实验活动2　铁及其化合物的性质

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。【实验用品】试管、胶头滴管、药匙、镊子。CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2溶液、FeSO4溶液、酸性KMnO4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2mLCuSO4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+FeFeSO4+Cu。2.铁盐的氧化性(1)取3mLFeCl3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,溶液由棕黄色变为蓝绿色,化学方程式:Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2。(2)在一支盛有3mL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3mLFeCl2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+ZnZnCl2+Fe。(2)在一支试管中加入少量酸性KMnO4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+8H2SO45Fe2(SO4)3+2MnSO4+8H2O+K2SO4、Fe2(SO4)3+6KSCN2Fe(SCN)3+3K2SO4。4.铁离子的检验(1)在一支试管中加入2mL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,溶液变浅绿色,再滴加几滴KSCN溶液,溶液无明显变化。化学方程式:2FeCl3+Fe3FeCl2。【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?提示由于Fe2+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?提示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?提示在一支试管中加入少量酸性KMnO4溶液,然后向试管中滴加Fe2(SO4)3溶液,若酸性KMnO4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+>Cl2C.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++Cl22Fe3++2Cl-,故氧化性:Fe3+<Cl2;能使含Fe3+的溶液变为红色,说明原溶液中一定含有SCN-;原溶液中加入含Fe2+的溶液后,无明显变化,说明Fe2+与SCN-不能形成红色物质。2.某化学兴趣小组利用铁粉、锌粉、0.1mol·L-1FeCl3溶液、0.1mol·L-1FeCl2溶液、KSCN溶液和新制氯水来探究Fe2+、Fe3+的氧化性、还原性,并利用实验结论解决一些问题。(1)用上述所给物质写出体现Fe2+具有还原性的化学方程式:。

(2)设计实验方案,完成下列表格。探究内容实验方案实验现象探究Fe3+具有氧化性取少量0.1mol·L-1FeCl3溶液,向溶液中加入足量铁粉,再加入少量KSCN溶液加入铁粉后,溶液颜色变为;加入KSCN溶液后,溶液

(3)该兴趣小组为探究“Fe2+具有氧化性”,提出了向FeCl2溶液中加入锌粉,该反应的离子方程式为。

答案(1)2FeCl2+Cl22FeCl3(2)浅绿色不变红(3)Fe2++ZnZn2++Fe解析(1)在反应中Fe2+做还原剂,体现还原性,因此应选择氧化剂,所以选用氯水,发生的反应为2FeCl2+Cl22FeCl3。(2)向FeCl3溶液中加入铁粉,发生的反应为2Fe3++Fe3Fe2+,所以溶液由棕黄色变为浅绿色。向FeCl2溶液中滴加KSCN溶液不变红。3.某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物进行了如下探究:(1)装置的连接顺序为a→→→→→b→c→f。

(2)硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接,这样做的优点是。

(3)反应一段时间,熄灭酒精灯,冷却后,将收集器及硬质玻璃管中的固体物质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,实验如下:固体物质淡黄色溶液淡红色溶液深红色溶液试剂X中溶质的化学式为;

固体物质的成分可能为(填字母)。

A.Fe和FeCl3 B.FeCl2和FeCl3C.Fe、FeCl2和FeCl3 D.Fe和FeCl2(4)加入少许植物油的作用是

,

加入新制氯水后溶液红色加深的原因是

(用离子方程式表示)。(5)现有一含FeCl2和FeCl3混合物的样品,用离子交换法测得n(Fe)∶n(Cl)=1∶2.1,则该样品中FeCl3的物质的量分数为(计算结果保留两位有效数字)。

答案(1)ghde(2)防止堵塞(3)KSCNA(4)隔绝空气,防止Fe2+被氧化2Fe2++Cl22Fe3++2Cl-(5)0.10(或10%)解析(1)浓硫酸具有吸水性,能作氯气的干燥剂,碱石灰具有碱性而吸收氯气,饱和食盐水吸收氯化氢且抑制氯气溶解。装置的排列顺序为气体的制取→洗气(除杂)→干燥→氯气和铁的反应→尾气处理。(2)Fe在氯气中燃烧生成棕褐色烟,冷却易生成固体,导管管口较细,易堵塞,所以硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接。(3)Fe3+和KSCN反应生成络合物硫氰化铁而使溶液呈红色,所以试剂X为KSCN溶液;Fe粉和氯气反应时可能没有完全反应,固体物质中成分可能为Fe和FeCl3,A选项正确。(4)Fe2+不稳定,易被氧化,所以植物油的作用是隔绝空气,防止Fe2+被氧化;加入新制氯水后,Fe2+被氯气氧化生成Fe3+,从而增大了Fe3+的浓度,Fe3+、SCN-反应生成Fe(SCN)3,从而增大了络合物浓度,溶液颜色加深