(江苏专用)2018年高考化学一轮复习 微考点20 铁及其化合物的实验探究

(1)实验开始前应先检查装置的气密性，请叙述装置A气密性检查的方法：________________________________________________________________________。 (2)气流从左至右，装置接口连接顺序是a→ ( )→( )→( )→( )→( )。

(3)装置C中干燥管中所盛试剂的名称是__________，作用是______________________，________________________________________________________________________。 (4)装置C中酒精灯的作用是__________________________________________。 (5)为了测定氯化亚铁的质量分数，某同学进行了如下实验：

称取实验制备的氯化亚铁样品5.435 g，配成溶液，用1.00 mol·L酸性KMnO4标准溶液滴定至终点。(已知还原性Fe＞Cl)滴定结果如下表所示：

标准溶液的体积 滴定次数 滴定前刻度/mL 1 2 3 1.04 1.98 3.20 滴定后刻度/mL 25.03 25.99 25.24 2＋

－

－1

①写出滴定过程中所发生的2个离子方程式：

________________________________________________________________________、 ________________________________________________________________________。 ②样品中氯化亚铁的质量分数为__________________________________。

答案精析

2＋＋3＋

1．(1)生铁中含有碳等杂质 4Fe＋O2＋4H===4Fe＋2H2O 高温

(2)3.5 2NO2＋8ZnFe2O3.5=====N2＋8ZnFe2O4 高温

(3)①2FePO4＋Li2CO3＋2C=====2LiFePO4＋3CO↑ ②FePO4＋Li＋e===LiFePO4 (4)2.5

解析 (1)生铁中含有碳等物质，故5.6 g铁物质的量少于0.1 mol，生成的氢气的体积少于2.24 L(标准状况)；变黄色说明有Fe生成，是由Fe被氧气氧化所导致的。

(2)当反应中n(ZnFe2O4)∶n(H2)＝2∶1时，依得失电子守恒原理可求出铁的价态升高了0.5，由此可求出x＝3.5；ZnFe2O3.5与NO2 反应生成N2和ZnFe2O4，其反应的化学方程式为2NO2＋高温

8ZnFe2O3.5=====N2＋8ZnFe2O4。

(3)①可燃性气体是CO，反应过程中铁元素由＋3价降低到＋2价，Li2CO3中的碳元素由＋4放电

价降低到＋2价，由此可写出对应的反应式。②已知FePO4＋Li充电LiFePO4，FePO4中Fe元素得电子，则放电时FePO4在正极发生得电子的还原反应，正极的电极反应式为FePO4＋Li＋e===LiFePO4。

(4)若不出现浑浊现象，则c(Fe)·c(OH)≤Ksp[Fe(OH)3]，代入有关数据后可求出

3＋

3

－

＋

－

3＋

2＋

＋

－

c(OH－)≤2×10－13 mol·L－1，c(H＋)≥5×10－2 mol·L－1，故至少要加入2.5 mL相应的盐酸。

2．(1)第四周期Ⅷ族

高温

(2)3∶4 3Fe＋4H2O(g)=====Fe3O4＋4H2 (3)①4.4～7.5 ②2[Fe(OH)]＋2H2O

2＋

[Fe2(OH)4]＋2H

2＋＋

(4)①K2FeO4溶解度小，析出结晶，促进反应进行 ②石墨 Fe－6e＋8OH===FeO4＋4H2O

解析 (1)铁是26号元素，在元素周期表中的位置为第四周期Ⅷ族。

高温

(2)令Fe的物质的量为1 mol，则：Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，3Fe＋4H2O(g)=====Fe3O4＋4H2，相同条件下气体体积之比等于其物质的量之比，则两反应中生成气体体积之比为 4

1 mol∶ mol＝3∶4。

3

(3)①制备硫酸亚铁，应与硫酸铝分离，应调节溶液pH生成Al(OH)3沉淀，且要避免生成Fe(OH)2沉淀，所以应控制pH在4.4～7.5之间。②[Fe(OH)]可部分水解生成[Fe2(OH)4]聚合离子，根据电荷守恒和质量守恒可写出反应的离子方程式。

2＋

2＋

－

－

2－

(4)①K2FeO4溶解度小，析出结晶，促进反应进行。②铁发生氧化反应作阳极，所以阴极是石墨，铁转化为FeO4，所以电极反应式为Fe－6e＋8OH===FeO4＋4H2O。 3．(1)SO2

(2)①使分解产生的气体在B、C中被充分吸收 ②BD

③SO3 溶液变浑浊 ④小于 ⑤SO2＋H2O2＋Ba===BaSO4↓＋2H (3)①滴加最后一滴KMnO4溶液时，溶液呈紫红色且半分钟不褪色 ②62.72%

解析 (1)根据氧化还原反应，Fe、N元素的化合价均升高，则一定有化合价降低的元素，从所给的产物判断，产物中还应有SO2。(2)①氯化钡与稀盐酸的混合液目的是吸收氨气、三氧化硫，则过氧化氢和盐酸的混合液主要吸收二氧化硫，所以通入氮气的目的是使分解产生的气体在B、C中被充分吸收；②盐酸中的氯离子能被高锰酸钾氧化成氯气，为验证A中残留物是否含有FeO，则选择稀硫酸将固体溶解，然后加入酸性高锰酸钾溶液，若溶液褪色或变浅，证明溶液中含有亚铁离子，则固体中含有FeO；③装置B中BaCl2溶液的作用是为了检验分解产物中是否有三氧化硫，若含有三氧化硫，则溶液中有硫酸钡沉淀生成，溶液变浑浊；④若产物中有氮气生成，则失去电子的元素是Fe和N，得到电子的元素是S，根据得失电子守恒，生成b mol Fe2O3失去电子的物质的量是2b mol，C中沉淀物质的量为a mol，即生成的二氧化硫的物质的量是a mol，则得电子的物质的量是2a mol，所以2b<2a，b

(3)4FeCl2 ＋3O2 =====2Fe2O3 ＋4Cl2

(4)硬质玻璃管冷却到室温且装置中的黄绿色气体完全消失 (5)①取少量固体加水溶解，用pH试纸(或pH计)测得溶液显酸性

②称取一定质量B中的残留固体，加入足量的盐酸(或硫酸等)溶解，加足量的H2O2氧化后再加入足量氢氧化钠溶液得沉淀，过滤、洗涤、在空气中充分灼烧至恒重称量，计算 △

解析 (1)依题意知制取FeCl3的反应原理12FeCl2 ＋3O2=====2Fe2O3 ＋8FeCl3，且三氯化铁

－2

－1

2＋

－2

－1

－3

2＋

－3

－3

－1

－

－

2＋

＋

2＋

3＋

－

2＋

＋

2＋

3＋

2＋

＋

2＋

2＋

＋

2－

－

－

2－

在300 ℃以上易升华，易溶于水并且有强烈的吸水性。所以装置的合理连接顺序为A为氧气发生装置→C为干燥氧气装置→B为生成FeCl3反应装置→E为冰盐水冷却收集FeCl3装置→C装置可防止D中水蒸气进入E→D为尾气处理装置，即正确的连接顺序为A、C、B、E、C、D；其中E装置U形管左边设计为粗导管的目的是防止FeCl3冷凝在导管中，堵塞导管。(2)A装置为氧气发生装置，发生反应的化学方程式为2Na2O2 ＋2H2O===4NaOH＋O2↑。(3)依据题意可知反应过程中装置B中除生成红棕色固体Fe2O3外，还生成黄绿色气体Cl2，根据氧化还△

原反应化学方程式书写规律可知生成该气体的化学方程式为4FeCl2 ＋3O2 =====2Fe2O3 ＋4Cl2。(4)待B中充分反应后，停止加热后，还需持续通氧气至硬质玻璃管冷却到室温且装置中的黄绿色气体完全消失，防止有副反应发生，同时将全部氯气被氢氧化钠溶液吸收防止污染空气。(5)①利用E装置U形管里的固体验证Fe(OH)3是弱碱的实验设计为取少量固体加水溶解，用pH试纸(或pH计)测得溶液显酸性。②测定装置B中的残留固体中铁元素的质量分数的实验设计：称取一定质量B中的残留固体，加入足量的盐酸(或硫酸等)溶解，加足量的H2O2氧化后再加入足量氢氧化钠溶液得沉淀，过滤、洗涤、在空气中充分灼烧至恒重称量、计算。

5．(1)关闭活塞a，向长颈漏斗内注水至形成一段水柱且液面高度不变，说明装置气密性良好

(2)b c e f d(e、f可换) (3)碱石灰(或生石灰) 除去HCl 防止空气中的水进入 (4)燃烧H2，防止污染空气

(5)①MnO4＋5Fe＋8H===Mn＋5Fe＋4H2O

2MnO4＋16H＋10Cl===2Mn＋5Cl2↑＋8H2O ②70.1%

解析 (1)考查装置气密性的检查，长颈漏斗气密性检查使用注水法。(3)氯化铁遇水剧烈水解，应注意前后都要防水进入，后考虑有尾气，进行尾气处理，尾气为未反应完全的氢气与HCl，故C中干燥管应盛放碱石灰，作用为除去HCl、并防止空气中水的进入。(4)装置C中酒精灯的作用为燃烧H2，防止污染空气。(5)氧化还原反应的书写及计算，设FeCl3与FeCl2物质的量分别为x、y，列式为＋5＝0.01，y＝0.03。

－

＋

－

2＋

－

2＋

＋

2＋

3＋

y3x＋2y5

＝1.00×0.024与162.5x＋127y＝5.435，解得x