2022年高考化学一轮复习每日一练 第3章微题型23氢氧化亚铁、高铁酸钾制备实验探究

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1．(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__________________。
2.某化学实验小组拟探究改进Fe(OH)2的制取方法。
方案1：
①实验药品：FeS固体、稀硫酸溶液、NaHCO3溶液；
②实验装置如图所示。
方案2：
①取一支试管，向其中加入一粒NaOH固体，再加入约2 mL新制的FeSO4溶液；
②将试管置于酒精灯火焰上，对着有NaOH颗粒的部位小心加热(不能使液体剧烈沸腾)。使沉淀自下至上慢慢增多，观察下部沉淀颜色。
方案3：
①先在试管中滴入2～3 mL液体石蜡；
②用胶头滴管小心往试管底部注入4～5 mL新制的FeSO4溶液；
③再往试管中投入1粒绿豆大小的金属钠，观察反应现象。
回答下列问题：
(1)“方案1”中，后加入试管中的液体是__________，NaOH溶液的作用是_____________
___________________________________________________________。
(2)“方案2”中，对着有NaOH颗粒的部位小心加热的目的是_________________________
_______________________________________________。
(3)“方案2”的沉淀中，上层沉淀的颜色是____________，下层沉淀的颜色是______________，发生此现象的原因是__________________________________________。
(4)“方案3”中反应的化学方程式为______________________________________________
________________________________________________________________________。
(5)“方案3”的实验过程中间断性的出现白色沉淀，其原因是______________________。
命题角度2 高铁酸盐性质及制备
3．(2020·吉林油田第十一中学高三月考)高铁酸钾(K2FeO4)是一种环保、高效、多功能饮用水处理剂，制备流程如图所示：
下列叙述错误的是( )
A．用K2FeO4作水处理剂时，既能杀菌消毒又能净化水
B．反应Ⅰ中尾气可用FeCl2溶液吸收再利用
C．反应Ⅱ中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2
D．该条件下，物质的溶解性：Na2FeO44．(2020·湖北月考)高铁酸盐在污水处理、水体消毒等方面用途广泛。高铁酸钾(K2FeO4)是一种重要的高铁酸盐。某学校化学学习小组通过下列装置制备K2FeO4。回答下列问题：
已知K2FeO4的部分性质如下：
(1)仪器a的名称是_________________________________________________________。
(2)装置乙可选用下列____________(填字母)。
(3)连接好装置乙后，需对装置气密性进行检查，写出整套装置的气密性检查方法及气密性良好的现象：________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)装置甲中的试剂X为锰的一种化合物，写出装置甲中发生反应的离子方程式________________________________________________________________________。
(5)制备过程中，装置丙需采用冰水浴，目的是________________，该装置中以1 ml FeCl3为原料，完全转化为K2FeO4需要消耗KOH__________g。
(6)装置丁的作用是________________________________________________________。
答案精析
1．(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
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。①②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。
2．(1)NaHCO3溶液 吸收H2S气体，防止污染空气 (2)加热可破坏NaOH固体表面Fe(OH)2沉淀的包裹，使反应继续进行 (3)灰绿色 白色 上层沉淀吸收水中溶解的O2转化为灰绿色的胶状物，达到保护下层白色Fe(OH)2沉淀的目的 (4)2Na＋2H2O＋FeSO4===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑ (5)金属钠在液体石蜡中慢慢下沉，一旦与FeSO4溶液接触，就放出大量气泡，随后迅速上浮，脱离溶液进入石蜡层，导致钠与硫酸亚铁溶液间断性接触
解析 (1)将FeS放入试管中，通过长颈漏斗向其中加入过量稀硫酸发生反应：FeS＋H2SO4===FeSO4＋H2S↑，待溶液中固体几乎反应完全时，向其中加入NaHCO3溶液，与过量硫酸反应：2NaHCO3＋H2SO4===Na2SO4＋2H2O＋2CO2↑，过量的NaHCO3溶液与溶液中Fe2＋反应产生Fe(OH)2沉淀和CO2气体，CO2气体可以防止空气中的O2进入到反应装置，可以较长时间观察到Fe(OH)2白色沉淀；NaOH溶液的作用是吸收H2S气体，防止污染空气。(2)“方案2”中，对着有NaOH颗粒的部位小心加热的目的是可破坏NaOH固体表面Fe(OH)2沉淀的包裹，使反应继续进行。(3)加热时NaOH固体上升，与溶液中的FeSO4溶液发生反应：FeSO4＋2NaOH===Na2SO4＋Fe(OH)2↓，由于上层液体中含有溶解在其中的O2，又会发生反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，因此会看到上层沉淀由白色变为灰绿色，下层沉淀为白色；发生此现象的原因是上层沉淀吸收水中溶解的O2转化为灰绿色的胶状物，达到保护下层白色Fe(OH)2沉淀的目的。(4)“方案3”中Na与溶液中的H2O反应产生NaOH、H2，NaOH与溶液中的溶质FeSO4发生复分解反应产生Fe(OH)2白色沉淀和Na2SO4，反应的总化学反应方程式为2Na＋2H2O＋FeSO4===Fe(OH)2↓＋Na2SO4＋H2↑。(5)“方案3”的实验过程中间断性的出现白色沉淀，其原因是金属钠在液体石蜡中慢慢下沉，一旦与FeSO4溶液接触，就放出大量气泡，随后迅速上浮，脱离溶液进入石蜡层，导致钠与硫酸亚铁溶液间断性接触。
3．D [K2FeO4具有强氧化性，可用于杀菌消毒，还原产物为Fe3＋，Fe3＋水解生成具有吸附性的氢氧化铁胶体，可达到净水的目的，A不符合题意；反应Ⅰ中尾气为Cl2，可与FeCl2继续反应生成FeCl3，B不符合题意；反应Ⅱ中的化学反应方程式为3NaClO＋10NaOH＋2FeCl3===2Na2FeO4＋9NaCl＋5H2O，氧化剂是NaClO，还原剂是FeCl3，所以反应中氧化剂与还原剂的物质的量之比为3∶2，C不符合题意；向饱和的KOH溶液中加入Na2FeO4，K2FeO4晶体析出，说明该条件下，物质的溶解性：Na2FeO4>K2FeO4，D符合题意。]
4．(1)三颈烧瓶 (2)d (3)关闭分液漏斗活塞，打开止水夹1、2、3，向丁中烧杯加水至没过球形干燥管，用酒精灯微热甲中圆底烧瓶，若观察到丁中产生气泡，移去酒精灯后，丁中球形干燥管中形成一段稳定水柱，则说明装置气密性良好 (4)2MnOeq \\al(－,4)＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O (5)防止产物K2FeO4分解 448 (6)吸收尾气，防止污染环境
解析 (1)由实验装置图可知，仪器a为三颈烧瓶。(2)由于浓盐酸具有挥发性，装置甲制得的氯气中含有氯化氢气体，装置乙中盛有饱和食盐水，目的是除去氯气中混有的氯化氢气体，则d正确。(3)检查装置的气密性，必须形成密闭系统和压强差，则检查装置气密性的方法是连接好装置乙后，关闭分液漏斗活塞，打开止水夹1、2、3，向丁中烧杯加水至没过球形干燥管形成密闭系统，用酒精灯微热甲中圆底烧瓶，使装置中气体压强增大，若观察到丁中产生气泡，移去酒精灯后，丁中球形干燥管中形成一段稳定水柱，则说明装置气密性良好。(4)装置甲中的反应为浓盐酸与高锰酸钾固体发生氧化还原反应生成氯化钾、氯化锰、氯气和水，反应的离子方程式为2MnOeq \\al(－,4)＋16H＋＋10Cl－===2Mn2＋＋5Cl2↑＋8H2O。(5)由温度为0～5 ℃或强碱性溶液中高铁酸钾能稳定存在可知，制备过程中装置丙需采用冰水浴的目的是防止产物高铁酸钾分解；由题意可知，生成高铁酸钾的化学方程式为2FeCl3＋3Cl2＋16KOH===2K2FeO4＋12KCl＋8H2O，由方程式可知，1 ml氯化铁完全转化为高铁酸钾消耗氢氧化钾的质量为1 ml×eq \f(16,2)×56 g·ml－1＝448 g。(6)装置丁中盛有的氢氧化钠溶液用于吸收过量的氯气，防止污染环境。溶解性
溶于水，微溶于浓KOH溶液，难溶于有机物
稳定性
温度为0～5 ℃或强碱性溶液中能稳定存在；酸性或中性溶液中放出O2