1、铁及其化合物亚铁盐与铁盐的转化1.从某含有FeCl2、FeCl3、CuCl2的工业废液中回收铜并制备氯化铁晶体的流程如下:则下列说法正确的是()A.试剂a是铁、试剂b是稀硫酸B.操作、操作、操作所用仪器相同C.试剂c是氯气,相应的反应为2Fe2+Cl22Fe3+2Cl-D.直接加热蒸发溶液W,可以得到氯化铁晶体【解析】选C。由最终要得到氯化铁晶体及流程图知,b是盐酸,A错误;操作和操作是过滤,操作为蒸发结晶,所用仪器不相同,B错误;滤液Z和X中均含有氯化亚铁,因此c为氯气,C正确;为防止Fe3+的水解,在氯化氢气流中加热蒸发溶液氯化铁,才能得到氯化铁晶体,D错误。【加固训练】在一定量的稀HNO
2、3中慢慢加入铁粉,得到的Fe2+的物质的量(纵坐标)与所加铁粉的物质的量(横坐标)的关系如图所示。请将正确答案的序号填在相应的横线上。Fe3+Fe2+Fe、Fe2+Fe2+、Fe3+(1)AB段铁元素以_形式存在。(2)BC段铁元素以_形式存在。(3)CD段铁元素以_形式存在。【解析】向稀HNO3中加入铁粉,开始时稀HNO3过量应生成Fe3+,随加入铁粉量的增加,HNO3反应完全后,发生反应2Fe3+Fe3Fe2+,最后全部转化为Fe2+。答案:(1)(2)(3)2.FeCl3易潮解、易升华,实验室制备FeCl3的装置如图所示(加热和夹持装置略去)。下列说法正确的是()A.导管g的作用是增强装
3、置的气密性B.试剂X和试剂Y分别为浓硫酸、饱和食盐水C.与用细导管连接相比,直接用E接收产物的优点是可防止堵塞D.F中浓硫酸的作用是防止G中氢氧化钠进入E【解析】选C。氯化铁易潮解,一定要在干燥环境中制备,反应中Cl2需要干燥,装置尾部也需要干燥装置,以防止外界空气中的水蒸气进入。依据氯化铁易升华的性质,氯化铁的收集原理为加热使氯化铁升华,通过较粗的玻璃管(不能用细导管,细导管会使氯化铁凝华,从而堵塞导管)进入收集瓶中。所以制备FeCl3要防潮解、防堵塞。导管g的主要作用是平衡气压,使分液漏斗中的液体顺利流下,A项错误;X、Y是对氯气的净化试剂,应该先用饱和氯化钠除去HCl,再用浓硫酸进行干燥
4、,B项错误;F中的浓硫酸是防止G中的水蒸气进入D中,从而使氯化铁潮解,D项错误。 【归纳提升】根据铁化合物的转化进行除杂主要物质杂质除杂方法Fe2+Fe3+加过量铁屑后过滤FeCl3FeCl2加氯水或H2O2溶液Fe2+Cu2+加过量铁屑后过滤FeAl加过量强碱溶液后过滤Fe2O3Al2O3、SiO2加过量强碱溶液后过滤Fe3+与Fe2+的检验3.某溶液含有K+、Fe3+、S、C、I-中的几种。取样,滴加KSCN溶液后显红色。为确定该溶液的组成,还需要检验的离子是()A.K+B.I-C.SD.C【解析】选A。滴加KSCN溶液后显红色,则一定含有Fe3+,而Fe3+具有较强氧化性,不能与I-大量
5、共存,Fe3+与C可发生相互促进的水解反应,也不能大量共存,故必含有阴离子S,无法判断是否含有K+。4.为了验证Fe3+的性质,某化学兴趣小组设计了如图所示的一组实验,其中实验方案设计错误的是()A.只有B.只有C.和均错D.全部错误【解析】选C。实验中,Fe3+与CuSO4溶液不反应,溶液应变为蓝色;实验与Fe3+的性质无关。【加固训练】1.用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜,所得溶液中加入铁粉。对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是 ()A.若无固体剩余,则溶液中一定有Fe3+ B.若有固体存在,则溶液中一定有Fe2+ C.若溶液中有Cu2+,则一定没有固体析出D.若溶液中有Fe2+,则
6、一定有Cu析出【解析】选B。用FeCl3溶液腐蚀印刷电路板上的铜发生反应:2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2,向所得溶液中加入铁粉,发生反应:2FeCl3+Fe3FeCl2,Fe+CuCl2FeCl2+Cu。若无固体等剩余,则溶液中可能有Fe3+,也可能不含Fe3+,A错误;若有固体存在,则溶液中一定有Fe2+,B正确;若溶液中有Cu2+,则可能没有固体析出,也可能有固体析出,C错误;若溶液中有Fe2+,产生的固体中可能有Cu析出,也可能没有固体析出,D错误。2.(2018全国卷节选)K3Fe(C2O4)33H2O(三草酸合铁酸钾)为亮绿色晶体,可用于晒制蓝图。回答下列问题:(1)晒制
7、蓝图时,用K3Fe(C2O4)33H2O作感光剂,以K3Fe(CN)6溶液为显色剂。其光解反应的化学方程式为2K3Fe(C2O4)32FeC2O4 +3K2C2O4 +2CO2;显色反应的化学方程式为_。(2)某小组为探究三草酸合铁酸钾的热分解产物,按下图所示装置进行实验。通入氮气的目的是_。实验中观察到装置B、F中澄清石灰水均变浑浊,装置E中固体变为红色,由此判断热分解产物中一定含有_、_。为防止倒吸,停止实验时应进行的操作是_。样品完全分解后,装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,检验Fe2O3存在的方法是:_。【解析】(1)题目给出K3Fe(CN)6溶液为显色剂,因此显色反应只能为Fe
8、C2O4与K3Fe(CN)6反应,其方程式为3FeC2O4+2K3Fe(CN)6Fe3Fe(CN)62+3K2C2O4。(2)三草酸合铁酸钾的化学式为K3Fe(C2O4)33H2O,根据题目中和的叙述其分解产物中含有CO、CO2、FeO和Fe2O3等,因此通入氮气的作用是将装置内的空气排出以隔绝空气,同时将产生的气体全部赶到后续的实验装置中。B中澄清石灰水变浑浊,说明三草酸合铁酸钾分解产生了CO2;装置E中的CuO固体变为红色,F中澄清石灰水变浑浊,说明三草酸合铁酸钾分解产生了CO。停止实验时,若先使装置A、E处的酒精灯停止加热,会使装置内的温度降低,导致装置内的压强减小,从而产生倒吸,因此为
9、防止产生倒吸,应继续通入氮气直至装置冷却。装置A中的残留物含有FeO和Fe2O3,因此应先取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,然后再滴入KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3。答案:(1)3FeC2O4+2K3Fe(CN)6Fe3Fe(CN)62+3K2C2O4 (2)隔绝空气、使反应产生的气体全部进入后续装置CO2CO先熄灭装置A、E的酒精灯,冷却后停止通入氮气取少许固体粉末于试管中,加稀硫酸溶解,滴入12滴KSCN溶液,溶液变红色,证明含有Fe2O3【归纳提升】检验Fe2+和Fe3+时的注意事项(1)检验Fe2+时不能先加氯水后再加KSCN溶液,也不能将加KSCN溶液后的混合溶液加入足量的新制氯水中(新制氯水能氧化SCN-)。(2)Fe3+、Fe2+、Cl-同时存在时不能用酸性KMnO4溶液检验Fe2+(Cl-能还原酸性KMnO4,有干扰)。(3)检验Fe2+、Fe3+的其他方法检验Fe3+也可用苯酚(C6H5OH),在FeCl3溶液中滴加苯酚,溶液显紫色。