Question

【題目】(一)某班同學用如下實驗探究Fe2+、Fe3+的性質。回答下列問題：

(1)分別取一定量氯化鐵、氯化亞鐵固體，均配制成0.1 mol/L 的溶液。在FeCl2溶液中需加入少量鐵屑，用離子方程式解釋其目的__________________________。

(2)甲組同學取2mLFeCl2溶液，加入幾滴氯水，再加入1滴KSCN溶液，溶液變紅，說明Cl2可將Fe2+氧化。FeCl2溶液與氯水反應的離子方程式為_______________。

(3)乙組同學認為甲組的實驗不夠嚴謹，請你代表乙組發表改進方案_____________。

(二)工業上用赤鐵礦(含Fe2O3、FeO，也含有Al2O3、MnO2、CuO、SiO2等)制備綠礬FeSO4·7H2O的流程如下：

(4)氫氧化鈉溶液加入赤鐵礦中發生反應的離子方程式為____________________________。

(5)向濾渣Ⅰ中加入過量的試劑a為___________，加入過量試劑b后所得濾渣Ⅲ的主要成分為______。

(6)操作③需要的玻璃儀器主要包括_______________。

(7)操作④需要隔絕空氣的主要原因可能是什么？______________________________________。

Answer 1

【答案】2Fe3++Fe=3Fe2+ 2Fe2++ Cl2=2Fe3++2Cl- 在FeCl2溶液的液面上覆蓋一層煤油，就可以使溶液與空氣隔離，排除氧氣對實驗的影響； Al2O3+2OH-=2AlO2-+ H2O、SiO2+2OH-=SiO32-+ H2O 稀硫酸 鐵和銅 漏斗、玻璃棒、燒杯 防止硫酸亞鐵被氧化

【解析】

(一)鐵和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，氯氣與氯化亞鐵反應產生氯化鐵；利用SCN-與Fe3+反應產生血紅色溶液檢驗Fe3+；煤油不溶于水，密度比水小，可以隔離溶液與空氣接觸，排除氧氣對實驗的影響。

(二)赤鐵礦加NaOH后，Al2O3、SiO2與NaOH反應，則濾液I中含OH-、AlO2-、SiO32-，濾渣I中含Fe2O3、FeO、MnO2、CuO，加試劑a為硫酸，操作①②均為過濾，濾液Ⅱ中含硫酸、Fe2(SO4)3、FeSO4、CuSO4，試劑b為Fe，操作③為過濾，濾渣Ⅲ為Cu、Fe，濾液Ⅲ含FeSO4，蒸發濃縮、冷卻結晶可得到綠礬，以此來解答。

(1)在FeCl2溶液中加入少量鐵屑，鐵和氯化鐵反應生成氯化亞鐵，就可以防止硫酸亞鐵溶液變質，反應的方程式是2Fe3++Fe=3Fe2+；

(2)氯氣具有氧化性，能氧化氯化亞鐵為氯化鐵，反應的離子方程式為：Cl2+2Fe2+=2Fe3++2Cl-，反應產生的Fe3+遇SCN-生成血紅色物質，使溶液變為紅色，因此可用KSCN溶液檢驗氯氣能否氧化FeCl2；

(3)由于空氣中的氧氣可以溶解在FeCl2溶液中，而氧化FeCl2，所以甲同學方案不嚴謹，改進方案是在FeCl2溶液的液面覆蓋一層煤油。由于煤油不溶于水，密度比水小，分層后可以隔離溶液與空氣接觸，從而排除氧氣對實驗的影響；

(4)NaOH溶液加入赤鐵礦中，與氧化鋁、二氧化硅發生反應，反應的離子方程式為Al2O3+2OH-=2AlO2-+H2O、SiO2+2OH-=SiO32-+H2O；

(5) Fe2O3、FeO、MnO2、CuO不能與NaOH反應，進入濾渣I，為制取硫酸亞鐵，向濾渣I中加入試劑a為硫酸，氧化物中的Fe2O3、FeO、CuO與硫酸反應，產生Fe2(SO4)3、CuSO4、FeSO4，MnO2不能反應，以固體形式存在，過濾得濾液II，試劑b為Fe，將足量的Fe投入到濾液Ⅱ中，發生反應Fe+2Fe3+=3Fe2+、Fe+Cu2+=Cu+Fe2+、Fe+2H+=H2↑+Fe2+。置換出的Cu及過量的Fe通過過濾進入濾渣III中，所以濾渣Ⅲ主要成分鐵和銅；

(6)分離難溶性固體和溶液采用過濾方法，需要的玻璃儀器主要包括漏斗、玻璃棒、燒杯；

(7) Fe2+不穩定，易被空氣氧化生成Fe3+，所以操作④隔絕空氣的目的是防止溶液中的Fe2+被空氣氧化為Fe3+。