一、鐵及其化合物間的轉化

⒈ 實驗原理：

⑴ Fe的還原性、Fe3+的氧化性、Fe2+既有還原性又有氧化性；

⑵ Fe、Fe3+、Fe2+之間的轉化關系。

⒉ 實驗探究一：探究Fe具有還原性，并實現“Fe→Fe2+與Fe→Fe3+”的轉化。

⑴ 實驗操作：

在三只試管中，分別倒入約5ml的稀硫酸、5ml的硫酸銅溶液、5ml的稀硝酸，各加入少量的鐵粉，并振蕩試管，觀察試管內的實驗現象。
⑵ 實驗現象及結論：

① 實驗現象：

盛稀硫酸的試管中，有氣泡生成，溶液呈淺綠色，鐵粉不斷溶解。

盛硫酸銅溶液的試管中，有紅色物質生成，溶液藍色變淺，鐵粉不斷溶解。

盛稀硝酸的試管中，有氣泡生成，溶液呈黃色，鐵粉不斷溶解。

② 結論：

說明Fe具有還原性，Fe遇稀硫酸或硫酸銅反應生成硫酸亞鐵，Fe遇稀硝酸反應生成硝酸鐵。有關轉化反應的離子方程式：

Fe＋2H+=Fe2+＋H2↑；

Fe＋Cu2+=Fe2+＋Cu；

Fe＋4H+＋NO3－=Fe3+＋NO↑＋2H2O

⑶ 轉化規律：

① Fe與弱氧化劑(如Cu2+、Ag+、S、I2、非氧化性酸等)反應時生成+2價的鐵的化合物。

② Fe與強氧化劑(如Cl2、F2、Br2、稀HNO3、熱濃HNO3、熱濃H2SO4等)反應時生成+3價的化合物。

⒊ 實驗探究二：探究Fe3+具有氧化性，并實現“Fe3+→Fe2+”的轉化。

⑴ 實驗操作：

在三只試管中，分別盛有少量FeCl3溶液，然后分別加入少量鐵粉、銅片、KI溶液及CCl4，振蕩試管，觀察實驗現象。

⑵ 實驗現象及結論：

① 實驗現象：

加入鐵粉的試管中，溶液從黃色變為淺綠色，鐵粉不斷溶解。

加入銅片的試管中，溶液從黃色變為藍綠色，銅片不斷溶解。

加入KI溶液及CCl4的試管中，溶液分層，CCl4層呈紫紅色。

② 結論：

說明Fe3+具有氧化性，Fe3+遇較強還原劑時，可轉化為Fe2+。

有關轉化反應的離子方程式：

2Fe3+＋Fe=3Fe2+；

2Fe3+＋Cu=2Fe2+＋Cu2+；

2Fe3+＋2I－=I2＋2Fe2+

⑶ 轉化規律：

① 還原性比亞鐵離子強的還原劑都能實現“Fe3+→Fe2+”的轉化。如：Zn、Fe、Cu等金屬單質；S2－、H2S、SO2、H2SO3、亞硫酸鹽、I－、HI等還原劑。

② +3價鐵的固體化合物在高溫下與H2、CO、碳、鋁等還原劑起反應時，被還原成單質鐵。

⒋ 實驗探究三：探究Fe2+既有還原性又有氧化性，并實現“Fe2+→Fe3+與Fe2+→Fe”的轉化。

⑴ 實驗操作：

向盛有FeSO4溶液的試管中，滴加KSCN溶液，溶液不顯紅色，再向試管中滴加幾滴新制的氯水(或雙氧水)，并振蕩試管，觀察實驗現象。

向盛有FeSO4溶液的試管中，加入鋅片，并振蕩試管，觀察實驗現象。

⑵ 實驗現象及結論：

① 實驗現象：

往FeSO4溶液中加氯水(或雙氧水)，溶液呈血紅色。

往FeSO4溶液中加鋅片，鋅片不斷溶解，溶液從淺綠色變為無色，有黑色固體生成。

② 結論：

說明Fe2+具有還原性，Fe2+可被強氧化劑氧化成Fe3+。

說明Fe2+具有氧化性，Fe2+可被強還原劑還原成Fe。

有關轉化反應的離子方程式：

2Fe2+＋Cl2=2Cl－＋2Fe3+；

Fe3+＋3SCN－=Fe(SCN)3；

2Fe2+＋H2O2＋2H+=2H2O＋2Fe3+；

Fe2+＋Zn=Fe＋Zn2+

⑶ 轉化規律：

① 氧化性比亞鐵離子強的氧化劑都能實現“Fe2+→Fe3+”的轉化，Fe2+在轉化中顯還原性。如：Cl2、Br2、O2等非金屬單質；稀HNO3、濃HNO3、濃H2SO4等氧化性酸；KMnO4、K2Cr2O7、H2O2、Na2O2等其他氧化劑。

② +2價鐵的化合物溶液與Mg、Al、Zn等強還原劑，或+2價鐵的固體化合物在高溫下與H2、CO、碳、鋁等起反應時，被還原成單質鐵，反應中+2價鐵的化合物顯氧化性。

⒌ 問題：

⑴ 用FeSO4溶液和NaOH溶液制取Fe(OH)2時，為什么滴管可以伸入到液面以下？為什么制備FeSO4溶液要用煮沸過的蒸餾水？為什么要用新煮沸過的NaOH溶液？

(均是為了防止空氣中的O2將Fe2+氧化成Fe3+。)

⑵ Fe2+既不能在堿性條件下穩定存在，也不能在空氣中穩定存在的，那么在酸性和中性兩種情況下，FeSO4溶液被氧氣O2氧化的離子方程式如何書寫？

(酸性條件下：

4Fe2+＋O2＋4H+=4Fe3+＋2H2O；

中性條件下：

12Fe2+＋3O2＋6H2O=8Fe3+＋4Fe(OH)3↓)

⑶ 如何除去FeCl3溶液中的FeCl2？如何除去FeCl2溶液中的FeCl3？寫出有關反應的離子方程式。

⑷ 實驗室中如何保存FeSO4溶液？如何鑒別FeCl2溶液與FeCl3溶液？

⑸ 在FeBr2溶液中分別通入足量Cl2、少量Cl2時，離子方程式如何書寫？若向FeI2溶液中通入少量Cl2時，離子方程式又是如何書寫？

⑹ 在FeCl3和CuCl2的混合液中，加入一定量的Fe粉，完全反應后，溶液中一定有的金屬陽離子是什么？如果反應后有固體剩余，則溶液中一定沒有的離子是什么？一定有的金屬陽離子是什么？如果反應后剩余的固體只有Cu，則溶液一定沒有的離子是什么？一定有的金屬陽離子是什么？可能有的金屬陽離子是什么？如果反應后剩余的固體為Fe和Cu，則溶液中一定沒有的離子是什么？一定有的金屬陽離子是什么？

⑺ 在一定條件下，鐵分別與O2、H2O(氣)反應時，生成物中鐵元素是什么價態？

⑻ 取少量的酸性KMnO4溶液、稀HNO3、Na2O2分裝三支試管中，分別滴加FeSO4溶液，并振蕩試管，觀察到的實驗現象分別是什么？寫出有關反應的離子方程式。

二、氯化鐵（或氯化亞錫）水解的促進或抑制

⒈ 實驗原理：

氯化鐵(或氯化亞錫)都是強酸弱堿鹽，溶于水后發生水解，使溶液顯酸性。氯化鐵(或氯化亞錫)水溶液中加酸抑制水解，加堿促進水解。

⒉ 實驗操作：

向試管中加入少量氯化鐵(或氯化亞錫)固體，注入適量蒸餾水，振蕩試管，觀察發生的現象。然后再加入一定量的鹽酸，振蕩試管，觀察發生的現象。

⒊ 實驗現象及解釋：

① 實驗現象：

少量氯化鐵溶于適量蒸餾水，溶液出現渾濁，再加入一定量的鹽酸，得到黃色溶液。

Fe3+＋3H2O＝Fe(OH)3＋3H+

少量氯化亞錫溶于適量蒸餾水，溶液中產生白色沉淀，再加入一定量的鹽酸，白色沉淀溶解。SnCl2＋H2O=Sn(OH)Cl↓＋HCl，因水解而導致溶液中生成沉淀。

② 解釋：

因水解而導致溶液變成渾濁；增加鹽酸即增加氫離子的濃度，抑制鐵離子的水解，平衡左移，制得氯化鐵溶液。

加入一定量的鹽酸，抑制亞錫離子水解，堿式氯化亞錫[Sn(OH)Cl]白色沉淀溶解。

⒋問題：

⑴ 為什么在實驗室中配制FeCl3、SnCl2等易水解的鹽溶液時，先溶于少量濃鹽酸中，再加蒸餾水稀釋至所需要的濃度？為什么在實驗室中配制SnCl2溶液時，還要加入少量的錫粒？

⑵ 加熱FeCl3溶液能得到無水FeCl3固體嗎？如何得到無水FeCl3固體？

⑶ 為什么需要用飽和FeCl3溶液和沸水來制備Fe(OH)3膠體？

⑷ 為什么FeCl3可做凈水劑？它與明礬凈水的原理一樣嗎？為什么？

⑸ 不純的KNO3溶液中若含有Fe3+，可用加熱的方法除去所含的Fe3+，為什么？

⑹ MgCl2溶液中混有FeCl3溶液，不論加Mg、MgO、Mg(OH)2、MgCO3還是Mg2(OH)2CO3，均可除去Fe3+，為什么？

⑺ 實驗中手不慎被玻璃劃破，為什么FeCl3溶液能夠應急止血？

⑻ 金屬鎂與氯化鐵溶液反應時，有氣泡產生，溶液顏色逐漸變淺，同時逐漸產生紅褐色沉淀。為什么會有這些現象發生？