2021年高考化学一轮复习讲义 第3章 专题突破11　如何面对“铁三角”的综合实验题

专题突破11　如何面对“铁三角”的综合实验题

铁元素有多种价态，化合物种类较多，特别是Fe2＋、Fe3＋的性质多样，是命制综合实验题恰当的载体。考查内容可涉及物质性质的探究、物质的制备、成分测定、离子检验等，通过上述问题的设计，同时可考查仪器的使用、条件的控制、物质的分离提纯、实验安全等化学实验基础知识。

1．据文献报道，难溶于水的FeS2可在Fe2(SO4)3溶液中“溶解”，“溶解”后硫元素都以SO的形式存在。

(1)要作出上述“溶解”过程中发生了化学变化的判断，下列哪些实验及现象可作判断的证据________。

A．观察到溶液的黄色变淡，最后变成淡绿色

B．在Fe2(SO4)3溶液中滴加KSCN溶液显稳定的红色，加入FeS2固体“溶解”后，红色明显变浅

C．取FeS2“溶解”后所得的部分溶液于试管中，再滴加数滴0.5 mol·L－1 BaCl2溶液，有白色浑浊现象产生

(2)写出“溶解”时的离子方程式：_______________________________________________。

(3)若要检验“溶解”后溶液中Fe2(SO4)3是否有剩余，简要写出相关的实验操作：

_____________________________________________________________________________。

答案　(1)AB

(2)FeS2＋14Fe3＋＋8H2O===15Fe2＋＋2SO＋16H＋

(3)取少量溶液于试管中，滴加KSCN溶液，若溶液变红则有剩余，若不变红则没有剩余

解析　(1)难溶于水的FeS2可在Fe2(SO4)3溶液中“溶解”，“溶解”后硫元素都以SO的形式存在，说明铁离子把－1价硫元素氧化为＋6价，铁离子被还原为亚铁离子，注意原溶液中有SO。

2．(2018·合肥重点中学测试)已知三氯化铁的熔点为306 ℃，沸点为315 ℃，易溶于水并且有强烈的吸水性，能吸收空气里的水分而潮解。某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物做了如下探究实验。

(1)装置的连接顺序为___________________________________________________________。

(2)饱和食盐水的作用是_________________________________________________________。

(3)反应一段时间后熄灭酒精灯，冷却后将硬质玻璃管及收集器中的物质一并快速转移至锥形瓶中，加入过量的稀盐酸和少许植物油(反应过程中不振荡)，充分反应后，进行如下实验：

①淡黄色溶液中加入试剂X生成淡红色溶液的离子方程式为________________________。

②淡红色溶液中加入过量H2O2后溶液红色加深的原因是____________________________。

(4)已知红色褪去的同时有气体生成，经检验为O2。该小组同学对红色褪去的原因进行探究。

①取褪色后溶液三份，第一份滴加FeCl3溶液无明显变化；第二份滴加试剂X，溶液出现红色；第三份滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀。

②另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X，溶液变红，再通入O2，无明显变化。

实验①说明__________________________________________________________________；

实验②的目的是______________________________________________________________；

得出结论：__________________________________________________________________。

答案　(1)aghdebcf

(2)除去氯气中的氯化氢气体

(3)①Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3　②双氧水将Fe2＋氧化成Fe3＋，使Fe(SCN)3增多

(4)SCN－发生了反应而不是Fe3＋发生反应　排除H2O2分解产生的O2氧化SCN－的可能　H2O2将SCN－氧化成SO

解析　(1)浓硫酸具有吸水性能作氯气的干燥剂、碱石灰具有碱性而吸收氯气、饱和食盐水吸收氯化氢且能抑制氯气溶解，装置排列顺序为气体的制取→洗气→干燥→氯气和铁的反应→尾气处理，所以装置连接顺序为a→g→h→d→e→b→c→f。(3)①Fe3＋和KSCN反应生成络合物硫氰化铁而使溶液呈红色，离子方程式为Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。(4)根据①滴加FeCl3溶液无明显变化，说明SCN－发生了反应而不是Fe3＋发生反应，滴加稀盐酸和BaCl2溶液，产生白色沉淀，说明生成了SO；根据②另取同物质的量浓度的FeCl3溶液滴加2滴试剂X，溶液变红，再通入O2，无明显变化，说明O2不能氧化SCN－，所以氧化SCN－的为双氧水。

3．铁及其化合物在日常生产生活中用途广泛，利用FeSO4制备还原铁粉的工业流程如下：

实验室中可用FeSO4(用铁粉和稀硫酸反应制得)和NH4HCO3在如下装置模拟上述流程中的“转化”环节。

(1)装置A的名称是________，装置B中盛放的药品是________，NH4HCO3盛放在装置________中。

(2)实验过程中，欲将生成的FeSO4溶液和NH4HCO3溶液混合，操作方法是____________

___________________________，发生主要反应的离子方程式为_______________________。

FeSO4溶液要现用现配制的原因是________________________________________________，

检验久置的FeSO4是否变质的方法是______________________________________________。

(3)干燥过程的主要目的是脱去游离水，该过程中会有少量FeCO3在空气中被氧化为FeOOH，该反应的化学方程式为__________________________，取干燥后的FeCO3样品12.49 g，与炭混合后焙烧，最终得到还原铁粉6.16 g，计算样品中杂质FeOOH的质量：________ g。

答案　(1)分液漏斗　铁粉　C

(2)(待D处的氢气纯净后)关闭活塞3，打开活塞2

Fe2＋＋2HCO===FeCO3↓＋CO2↑＋H2O(或Fe2＋＋HCO===FeCO3↓＋H＋、HCO＋H＋===CO2↑＋H2O)　亚铁离子易被氧化　取样品配成溶液，取少量溶液于试管中，再向试管中加入KSCN溶液，观察是否显红色

(3)4FeCO3＋O2＋2H2O===4FeOOH＋4CO2　0.89

解析　(1)装置A是分液漏斗，盛放稀硫酸，装置B中盛放铁粉，稀硫酸与铁粉反应生成H2和FeSO4。装置C中盛放NH4HCO3。(2)检验D处氢气已纯净时，表明装置中空气已排尽，关闭活塞3，打开活塞2，在氢气作用下将FeSO4溶液压入C中发生反应。FeSO4具有还原性，易被O2氧化，故FeSO4溶液要现用现配。用KSCN溶液检验久置的FeSO4是否变质。(3)FeCO3、H2O、O2反应生成FeOOH和CO2。设干燥后的FeCO3样品中FeCO3、FeOOH的物质的量分别为x、y，则x×116 g·mol－1＋y×89 g·mol－1＝12.49 g,56 g·mol－1×(x＋y)＝6.16 g，解得：x＝0.1 mol，y＝0.01 mol。故m(FeOOH)＝0.89 g。