金属铁、铜及其化合物
突破训练(四)
1.《本草纲目》中记载“慈石治肾家诸病,而通耳明目。慈石,色轻紫,石上皲涩,可吸连针铁,俗谓之熁铁石”。“慈石”的主要成分是( )
A.铁 B.氧化铜
C.氧化铁 D.四氧化三铁
解析:选D 磁石,古代炼丹常用的矿物原料,又称作“慈石”,即四氧化三铁(Fe3O4)。
2.如图两圆相交部分A、B、C、D分别表示两物质间的反应。下列各对应反应的离子方程式书写不正确的是( )
A.Fe+4H++NO===Fe3++NO↑+2H2O
B.Fe3O4+8H+===Fe2++2Fe3++4H2O
C.Fe(OH)3+3H+===Fe3++3H2O
D.3Fe(OH)2+10H++NO===3Fe3++NO↑+8H2O
解析:选B Fe3O4与HNO3反应生成Fe3+,正确的离子方程式为3Fe3O4+28H++NO===9Fe3++NO↑+14H2O。
3.下列试剂中,不能使Fe2+转化为Fe3+的是( )
①氯气 ②NaCl溶液 ③KMnO4溶液 ④稀HNO3 ⑤盐酸 ⑥NaNO3溶液
A.①②③ B.①③④
C.②④⑤ D.②⑤⑥
解析:选D Cl2、KMnO4、稀HNO3都具有强氧化性,能将Fe2+氧化成Fe3+,而NaCl溶液、盐酸、NaNO3溶液不能将Fe2+氧化成Fe3+。
4.要证明某溶液中不含Fe3+而可能含有Fe2+,进行如下实验操作时,最佳顺序为( )
①加入足量氯水 ②加入足量酸性KMnO4溶液
③加入少量NH4SCN溶液
A.①③ B.③②
C.③① D.①②③
解析:选C 用NH4SCN检验Fe3+是否存在,用氯水将Fe2+转化为Fe3+进行检验Fe2+的存在。
5.(2019·九江模拟)下列离子的检验方法合理的是( )
A.向某溶液中滴入KSCN溶液呈红色,说明不含Fe2+
B.向某溶液中通入Cl2,然后再加入KSCN溶液变红色,说明原溶液中含有Fe2+
C.向某溶液中加入NaOH溶液,得红褐色沉淀,说明溶液中含有Fe3+
D.向某溶液中加入NaOH溶液得白色沉淀,又观察到颜色逐渐变为红褐色,说明该溶液中只含有Fe2+,不含有Mg2+
解析:选C A项,KSCN溶液不能直接检验Fe2+的存在,Fe2+是否存在不确定,检验方法不合理;B项,Fe3+干扰Fe2+的检验,若原溶液中含有Fe3+且不含Fe2+,也会产生相同现象,检验方法不合理;C项,Fe3+与OH-生成红褐色的Fe(OH)3沉淀,检验方法合理;D项,Mg(OH)2为白色沉淀,易被红褐色沉淀掩盖,无法确定原溶液中是否含有Mg2+,检验方法不合理。
6.在Fe2(SO4)3溶液中,加入a g铜,完全溶解后,再加b g铁,充分反应后得到c g残余固体,且a>c,下列说法正确的是( )
A.残余固体是铜和铁
B.最后得到的溶液中一定含有Cu2+
C.将残余固体加入稀硫酸中,有气泡产生
D.最后得到的溶液中可能含有Fe3+
解析:选B 因为a>c,说明b g铁完全反应,溶液中含Cu2+、Fe2+,不含Fe3+,B正确。
7.下表中,对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是( )
选项
陈述Ⅰ
陈述Ⅱ
判断
A
铜绿的主要成分是碱式碳酸铜
可用稀盐酸除铜器表面的铜绿
Ⅰ对;Ⅱ对;无
B
铜表面易形成致密的氧化膜
铜制容器可以盛放浓硫酸
Ⅰ对;Ⅱ对;有
C
向硫酸铜溶液中通入氨气,有蓝色沉淀产生,过滤后灼烧滤渣,最后变成黑色固体
把铜丝放在酒精灯火焰上灼烧,铜丝表面变黑
Ⅰ对;Ⅱ对;有
D
蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末是物理变化
硫酸铜溶液可用作游泳池的消毒剂
Ⅰ错;Ⅱ对;无
解析:选D 稀盐酸可以与碱式碳酸铜(铜绿的主要成分)反应,而且稀盐酸不与Cu反应,所以可用稀盐酸除铜器表面的铜绿,Ⅰ、Ⅱ有因果关系,A错误;铜表面不能形成致密的氧化膜,铜与浓硫酸在一定温度下能发生反应,所以不能用铜制容器盛放浓硫酸,B错误;硫酸铜与氨水反应生成Cu(OH)2,Cu(OH)2受热分解生成黑色CuO,Ⅰ、Ⅱ均正确,但没有因果关系,C错误;蓝色硫酸铜晶体受热转化为白色硫酸铜粉末,属于化学变化,CuSO4可用作消毒剂,但与前者没有因果关系,D正确。
8.部分氧化的铁铜合金样品(氧化产物为Fe2O3、CuO)共5.76 g,经如下处理:
下列说法正确的是( )
A.滤液A中的阳离子为Fe3+、Fe2+、H+
B.样品中Fe元素的质量为2.24 g
C.样品中CuO的质量为4.0 g
D.V=896
解析:选B 硫酸足量,只有金属Cu不与H2SO4反应,所以滤渣3.2 g为金属铜,物质的量为0.05 mol,因滤液A中不含Cu2+,故合金样品中总共含有铜原子0.05 mol,滤液A中加入足量NaOH溶液,所得滤渣灼烧得到的固体3.2 g为Fe2O3。生成的滤渣3.2 g是铜,金属铜可以和Fe3+反应,所以滤液A中一定不含Fe3+,则滤液A中含有的阳离子为Fe2+、H+,A错误;Fe的物质的量为×2=0.04 mol,其质量为0.04 mol×56 g·mol-1=2.24 g,B正确;根据B项分析可知铁元素质量为2.24 g,而合金样品质量为5.76 g,所以CuO的质量不超过5.76 g-2.24 g=3.52 g,C错误;最后滤液A中溶质为过量H2SO4和FeSO4,而铁原子的物质的量为0.04 mol,说明参加反应的硫酸的物质的量为0.04 mol,含H+0.08 mol,其中部分H+生成氢气,另外的H+和合金中的氧原子结合成水,由于合金中氧原子的物质的量为=0.02 mol,全部转化为H2O需消耗H+0.04 mol,所以硫酸中生成H2的H+的物质的量为0.08 mol-0.04 mol=0.04 mol,即生成0.02 mol H2,标准状况下体积为448 mL,D错误。
9.向下列物质分别与少量氯水反应所得的溶液中滴入KSCN溶液,不一定显红色的是( )
A.氧化铁 B.铜铁合金
C.Fe(OH)3 D.FeCl2
解析:Fe2O3与氯水中的H+发生反应生成Fe3+,A错误;铜铁合金中的铜能与反应生成的Fe3+发生反应生成Fe2+,不一定存在Fe3+,B正确;Fe(OH)3与氯水中的H+反应生成Fe3+,C错误;氯水中的Cl2能将Fe2+氧化成Fe3+,D错误。
10.下列有关铁及其化合物的说法中正确的是( )
A.Fe3O4为红棕色晶体
B.铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe2O3和H2
C.除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中通入氯气
D.Fe3+与KSCN试剂产生红色沉淀
解析:Fe3O4是黑色晶体,A错误;铁与水蒸气在高温下的反应产物为Fe3O4和H2,B错误;除去FeCl3溶液中的FeCl2杂质可以向溶液中通入氯气,发生的反应为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-,C正确;Fe3+与KSCN作用溶液呈红色,但不是沉淀,D错误。
11.用毛笔蘸取少量30% FeCl3溶液在铜片上写一个“Cu”字,放置片刻,用少量水将铜片上的溶液冲到小烧杯中,下列说法正确的是( )
A.烧杯中的溶液呈黄色
B.铜片无任何变化
C.铜片上有凹陷的“Cu”字
D.发生了反应:Fe3++Cu===Cu2++Fe2+
解析:FeCl3与Cu发生反应:2FeCl3+Cu===CuCl2+2FeCl2,故烧杯中的溶液为CuCl2和FeCl2,溶液的颜色不是黄色,铜片上有凹陷的“Cu”字,D项离子方程式两边电荷不守恒,应为2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+。
12.在含有FeCl3和BaCl2的酸性溶液中,通入足量的SO2后有白色沉淀生成,过滤后,向溶液中滴加KSCN溶液,无明显现象,下列叙述不正确的是( )
A.白色沉淀不含BaSO3
B.溶液的酸性减弱
C.白色沉淀是BaSO4
D.FeCl3全部被还原为FeCl2
解析:在FeCl3和BaCl2的酸性溶液中,通入足量的SO2后,发生反应为2Fe3++SO2+Ba2++2H2O===2Fe2++4H++BaSO4↓,过滤后,向溶液中滴加KSCN溶液,溶液无明显现象,说明溶液中不存在铁离子。反应后溶液中存在大量HCl,所以沉淀中不可能含有BaSO3,A正确;根据以上分析知,反应生成了H+,所以溶液的酸性增强,B错误;氯化铁和二氧化硫反应生成的硫酸根离子与钡离子反应生成BaSO4沉淀,C正确;通过以上分析知,溶液中氯化铁完全被还原生成氯化亚铁,D正确。
13.在FeCl3、CuCl2
混合溶液中,加入一定量的铁屑,反应完全后将固体滤出,下列说法中正确的是( )
A.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+
B.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,可能含Cu2+和Fe3+
C.若滤出的固体中只有铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe3+和Fe2+,一定不含Cu2+
D.若滤出的固体中含有铁和铜,则溶液中一定含有的阳离子是Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+
解析:若滤出的固体为Cu,则溶液中一定含有Fe2+,可能含有Cu2+,但一定不含Fe3+,原因是Fe3+与Cu不共存,能发生氧化还原反应。选项A、B、C均错误;若滤出的固体为Fe和Cu,则溶液中一定含有Fe2+,一定不含Cu2+和Fe3+,原因是Fe能与Cu2+、Fe3+发生氧化还原反应。
14.某溶液中含有Cu2+、Mg2+、Fe2+、Al3+等4种离子,若向其中加入过量的NaOH溶液,微热并搅拌,再加过量盐酸,溶液中大量减少的阳离子是( )
A.Cu2+ B.Mg2+
C.Fe2+ D.Al3+
解析:Fe2+与OH-作用生成Fe(OH)2,微热搅拌条件下与空气接触,Fe(OH)2会被氧化成Fe(OH)3,再加入过量盐酸,最终会生成Fe3+。
15.下列事实不能证明Fe3+有氧化性的是( )
A.电子工业上用FeCl3溶液腐蚀电路板上的铜
B.FeCl3溶液滴在淀粉KI试纸上,试纸变为蓝色
C.将KSCN溶液加入FeCl3溶液中,溶液变为血红色
D.将H2S气体通入FeCl3溶液中,产生淡黄色沉淀
解析:A项中2Fe3++Cu===Cu2++2Fe2+;B项中2Fe3++2I-===2Fe2++I2;D项中H2S+2Fe3+===S↓+2Fe2++2H+,只有C项中Fe3+在反应中化合价未发生改变,不具有氧化性,选C项。
16.某溶液含有K+、Fe3+、SO、CO、I-中的几种。取样,滴加KSCN溶液后显血红色。下列有关原溶液的说法不正确的是( )
A.一定存在的离子为Fe3+、SO
B.一定不存在的离子为CO、I-
C.不能确定的离子为K+、SO
D.确定是否含有K+需要经过焰色反应
解析:滴加KSCN溶液后显血红色,说明原溶液中一定含有Fe3+,Fe3+与CO能发生相互促进的水解反应而不能大量共存,Fe3+与I-能发生氧化还原反应而不能大量共存,故原溶液中一定不含CO、I-,根据溶液呈电中性可知,原溶液中一定含SO,而K+需要经过焰色反应才能确定其是否存在,A、B、D项正确,C项错误。
17.8.34 gFeSO4·7H2O样品受热脱水过程的热重曲线(样品质量随温度变化的曲线)如下图所示,下列说法正确的是( )
A.温度为78℃时固体物质M的化学式为FeSO4·5H2O
B.温度为159℃时固体物质N的化学式为FeSO4·3H2O
C.在隔绝空气条件下,N得到P的化学方程式为FeSO4FeO+SO3↑
D.取适量380 ℃时所得的样品P,隔绝空气加热至650 ℃,得到一种固体物质Q,同时有两种无色气体生成,Q的化学式为Fe2O3
解析:依据图象分析8.34 g FeSO4·7H2O样品物质的量为8.34 g÷278 g/mol=0.03 mol,在78℃时固体质量变为6.72 g,FeSO4·7H2O加热失去结晶水,质量减小,设失去结晶水x个,则
FeSO4·7H2OFeSO4·(7-x)H2O+xH2O
0.03 mol 0.03x mol
依据加热分解减少的质量列式:0.03 xmol×18 g/mol=8.34 g-6.72 g=1.62 g,解得x=3。所以加热到78℃时固体为FeSO4·4H2O,A错误;根据相同的计算方法可以得到固体物质N的化学式为FeSO4·H2O,B错误;经过计算可知在P点时,固体物质为FeSO4,则N得到P的化学方程式为FeSO4·H2OFeSO4+H2O,C错误;380 ℃时所得的样品P为硫酸亚铁,假设Q的化学式为Fe2O3,根据铁元素守恒可得Fe2O3的物质的量为0.015 mol,质量为2.40 g,与图象中的Q的质量恰好相同,同时有两种无色气体生成,判断为SO2、SO3,D正确。
18.(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_________________________________
________________________________________________________________________。
[解析] (1)因为Fe(OH)2在空气中容易被氧化为红褐色的Fe(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原理相同,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。
(2)①Fe2+易水解,要加入稀硫酸防止其水解;Fe2+易被空气中的O2氧化,要加Fe粉防止Fe2+被氧化。②气体的溶解度随温度升高而降低,所以煮沸后的水中溶解的O2较少。
[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
19.绿矾被广泛用于医药和工业领域,工业上两种制备绿矾(FeSO4·7H2O)的流程如图所示,根据题意回答下列问题:
方法一:利用黄铜矿粉(主要成分为CuFeS2)制取绿矾
(1)试剂a和试剂b分别是________________,操作1的名称是________。
(2)有一种细菌在有氧气存在的稀硫酸中,可以将CuFeS2氧化成硫酸盐,写出该反应的化学方程式:________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
方法二:利用工业废铁屑制取绿矾
(3)加入适量Na2CO3溶液的作用是____________。
(4)操作Ⅰ需要用到的玻璃仪器名称有____________________________________。
(5)通过检验CO来判断操作Ⅰ是否洗涤干净,检验的方法是______________________
________________________________________________________________________。
[解析] (1)由流程图可知滤渣2为Fe(OH)3,而目标产物为绿矾(FeSO4·7H2O),所以试剂a为稀H2SO4,起溶解作用,b为铁粉,起还原作用;由流程图可知操作1为过滤,其作用为除去过量的铁粉。(2)由题意可知,在细菌的作用下,氧气氧化黄铜矿的反应方程式为4CuFeS2+17O2+2H2SO4===4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O。(3)CO水解时使溶液呈碱性,可以除去油污。(4)因为操作Ⅰ为过滤与洗涤,所用的玻璃仪器有烧杯、玻璃棒、漏斗。
[答案] (1)稀H2SO4、铁粉 过滤
(2)4CuFeS2+17O2+2H2SO4===4CuSO4+2Fe2(SO4)3+2H2O (3)除去油污 (4)烧杯、玻璃棒、漏斗 (5)取少量最后一次的洗涤液于试管中,滴加BaCl2溶液,若无白色沉淀生成,则已经洗涤干净;若有白色沉淀生成,则未洗涤干净
20.绿矾(FeSO4·7H2O)是治疗缺铁性贫血药品的重要成分。下面是以市售铁屑(含少量锡、氧化铁等杂质)为原料生产纯净绿矾的一种方法:
查询资料,得有关物质的数据如下表:
25 ℃时
饱和H2S溶液
SnS沉淀完全
FeS开始沉淀
FeS沉淀完全
pH
3.9
1.6
3.0
5.5
(1)检验制得的绿矾晶体中是否含有Fe3+,最好选用的试剂为________。
A.KSCN溶液 B.NaOH溶液 C.KMnO4溶液
(2)操作Ⅱ中,通入硫化氢至饱和的目的是(写两点)________________、________________。
(3)操作Ⅳ的顺序依次为________、冷却结晶、过滤。
(4)测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是:
a.称取3.72 g绿矾产品,溶解,在250 mL容量瓶中定容;
b.量取25.00 mL待测溶液于锥形瓶中;
c.用硫酸酸化的0.010 00 mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL。
①滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为________(填仪器名称)。
②计算上述样品中FeSO4·7H2O的质量分数为________。
③上述测定中,若滴定管规格为50 mL,则步骤a中称取样品的质量不能超过______g。(保留4位小数)
解析:(1)检验所得绿矾晶体中是否含有Fe3+的实验操作是利用三价铁离子检验方法:Fe3+和SCN-会反应生成红色的Fe(SCN)3,从而证明了Fe3+的存在。(2)通入硫化氢至饱和的目的是:硫化氢具有强还原性,可以将Fe3+还原为Fe2+。H2S在溶液中饱和,可以增大溶液中的S2-浓度,尽量保证将Sn2+转化为SnS沉淀,以便于过滤除去Sn杂质。(3)溶液中得到晶体,需要对溶液进行加热蒸发浓缩,冷却结晶,过滤,洗涤,干燥等,所以操作Ⅳ的顺序依次为:蒸发浓缩、冷却结晶、过滤。(4)①高锰酸钾溶液具有强氧化性,所以会氧化碱式滴定管尖嘴处的橡胶管,所以滴定时盛放KMnO4溶液的仪器为酸式滴定管。②用硫酸酸化的0.010 00 mol·L-1KMnO4溶液滴定至终点,消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00 mL,则根据方程式:5Fe2++MnO4+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O得到:n(Fe2+)=0.010 00 mol·L-1×0.020 0 L×5=0.001 mol。所以250 mL溶液中有n(Fe2+)=0.01 mol。则FeSO4·7H2O物质的量也是0.01 mol,质量为0.01 mol×278 g·mol-1=2.78 g,质量分数为:2.78 g÷3.72 g==74.73%=75%。③若滴定管规格为50 mL,则最多能量出50 mL的高锰酸钾溶液,根据方程式:5Fe2++MnO+8H+===5Fe3++Mn2++4H2O得到最多反应的n(Fe2+)=0.010 00 mol·L-1×0.050 0 L×5=0.002 5 mol,所以250 mL溶液中有n(Fe2+)=0.025 mol,则FeSO4·7H2O物质的量最多是0.025 mol,质量为0.025 mol×278 g·mol-1=6.95 g,因为样品中FeSO4·7H2O的质量分数为,所以样品质量为6.95 g÷=9.3 g,题目要求保留4位小数,所以为9.300 0 g。
答案:(1)A (2)除去溶液中的Sn2+ 将Fe3+还原成Fe2+
(3)蒸发浓缩 (4)①酸式滴定管 ②75% ③9.300 0
21.炼锌厂的铜镉废渣中含有铜、锌、镉、铁、砷等元素,其含量依次减少。对这些元素进行提取分离能减少环境污染,同时制得ZnSO4·7H2O实现资源的再利用。其流程图如下。已知FeAsO4难溶于水;ZnSO4·7H2O易溶于水,难溶于酒精。
金属离子
Fe3+
Zn2+
Mn2+
Cu2+
Cd2+
开始沉淀pH
2.7
6.5
7.7
5.2
6.9
沉淀完全pH
3.2
8.0
9.8
6.4
9.4
请回答下列问题:
(1)提高浸出率可以采用的方法是(写出其中一点即可)_________________________。
(2)滤液Ⅰ中有少量的AsO,若不除去,则AsO与Cd反应会产生一种有毒氢化物气体,该气体的分子式为______。向滤液Ⅰ中逐滴滴入酸性KMnO4溶液可与AsO反应生成FeAsO4,完成该反应的离子方程式:
___Fe2++___AsO+___MnO+____===____Mn2++____FeAsO4↓+____,判断该滴定终点的现象是_________________________________________________。
(3)流程中②调节pH时可以选用的试剂为__________,滤渣Ⅱ的主要成分为__________。
(4)常温下Zn(OH)2的溶度积Ksp=________。
(5)制得的ZnSO4·7H2O需洗涤,洗涤晶体时应选用试剂为____________________。
[解析] (4)当Zn2+沉淀完全时溶液中c(Zn2+)≤10-5 mol·L-1,则Ksp[Zn(OH)2]=c(Zn2+)·c2(OH-)=10-5×(10-6)2=10-17。
[答案] (1)适当增大硫酸浓度、升高溶液温度、搅拌、将铜镉渣磨碎成小颗粒等(合理答案均可)
(2)AsH3 5Fe2++5AsO+3MnO+14H+===3Mn2++5FeAsO4↓+7H2O 滴最后一滴KMnO4,溶液变为粉红色且半分钟内不恢复为原色,则反应滴定到终点
(3)ZnO、ZnCO3、Zn(OH)2等合理答案均可
FeAsO4、Fe(OH)3
(4)10-17 (5)乙醇(或饱和硫酸锌溶液)
22.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0.1 mol·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2 mL FeCl2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2 mL FeCl2溶液中先加入0.5 mL煤油,再于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10 mL 0.1 mol·L-1 KI溶液,加入6 mL 0.1 mol·L-1 FeCl3溶液混合。分别取2 mL此溶液于3支试管中进行如下实验:
①第一支试管中加入1 mL CCl4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)丁组同学向盛有H2O2溶液的试管中加入几滴酸化的FeCl2
溶液,溶液变成棕黄色,发生反应的离子方程式为________________________________;一段时间后,溶液中有气泡出现,并放热,随后有红褐色沉淀生成。产生气泡的原因是________________;生成沉淀的原因是________________________________________________________________________
(用平衡移动原理解释)。
[解析] (1)Fe2+具有很强的还原性,易被空气中的O2氧化为Fe3+,在FeCl2溶液中加入少量铁屑,可防止Fe2+被氧化。
(2)Fe2+被氧化为Fe3+,Cl2被还原为Cl-,反应的离子方程式为2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-。
(3)O2难溶于煤油,加入煤油能隔绝空气,排除O2对实验的影响。
(4)KI溶液与FeCl3溶液反应的离子方程式为2I-+2Fe3+===I2+2Fe2+。K3[Fe(CN)6]是检验Fe2+的试剂。实验③溶液变红,说明溶液中仍存在Fe3+,由此可说明该氧化还原反应为可逆反应。
(5)酸化的FeCl2溶液与H2O2反应,Fe2+被氧化为Fe3+,H2O2被还原为H2O,反应的离子方程式为H2O2+2Fe2++2H+===2Fe3++2H2O。Fe3+对H2O2的分解起催化作用,当反应一段时间后,会发生反应:2H2O22H2O+O2↑,故溶液中产生气泡。由于H2O2分解反应放热,促使Fe3++3H2OFe(OH)3+3H+平衡右移,最终出现Fe(OH)3红褐色沉淀。
[答案] (1)防止Fe2+被氧化
(2)2Fe2++Cl2===2Fe3++2Cl-
(3)隔绝空气(排除氧气对实验的影响)
(4)Fe2+ Fe3+ 可逆反应
(5)2Fe2++H2O2+2H+===2Fe3++2H2O
Fe3+催化H2O2分解产生O2 H2O2分解反应放热,促进Fe3+的水解平衡正向移动