第3章 实验活动2 铁及其化合物的性质及检验

实验活动2铁及其化合物的性质
【实验目的】
1．认识铁及其化合物的重要化学性质。

2．学会铁离子的检验方法。

3．认识可通过氧化还原反应实现含有不同价态同种元素的物质间的相互转化。

【实验仪器】
试管、胶头滴管。

【实验药品】
CuSO4溶液、FeCl3稀溶液、FeCl2溶液、FeSO4溶液、KMnO4酸性溶液、KSCN溶液、KI溶液、淀粉溶液、蒸馏水、锌片、铜片、铁粉、铁丝。

【实验步骤】
1．铁单质的还原性
在一支试管中加入2 mL CuSO4溶液，再将一段铁丝放入CuSO4溶液中。

过一会儿，取出铁丝，观察到的现象是铁丝表面有红色固体析出。

化学方程式：CuSO4＋Fe===FeSO4＋Cu。

2．铁盐的氧化性
(1)取3 mL FeCl3稀溶液加入试管中，加入几小块铜片，振荡，过一会儿，观察到的现象是铜片被腐蚀，溶液由棕黄色变为蓝绿色，化学方程式：Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2。

(2)在一支盛有3 mL水的试管中滴加几滴FeCl3稀溶液，再滴加3滴KI溶液，观察到的现象是溶液由淡黄色变成棕色，然后向溶液中滴加2滴淀粉溶液，溶液变蓝，离子方程式：2Fe3＋＋2I－===2Fe2＋＋I2。

3．亚铁盐的氧化性和还原性
(1)取3 mL FeCl2溶液加入试管中，加入几小块锌片，振荡，过一会儿，观察到的现象是溶液变为无色，化学方程式：FeCl2＋Zn===ZnCl2＋Fe。

(2)在一支试管中加入少量KMnO4酸性溶液，然后向试管中加入少量FeSO4溶液，观察溶液的颜色变化。

当溶液紫红色褪去时，再滴加2滴KSCN溶液，观察到的现象是溶液变红色，化学方程式：10FeSO4＋2KMnO4＋8H2SO4===5Fe2(SO4)3＋2MnSO4＋8H2O＋K2SO4、Fe2(SO4)3＋6KSCN===2Fe(SCN)3＋3K2SO4。

4．铁离子的检验
(1)在一支试管中加入2 mL蒸馏水，再滴加几滴FeCl3稀溶液，然后滴加几滴KSCN溶液，观察到的现象是溶液变红色。

(2)在一支试管中加入少量FeCl3稀溶液，然后加入适量铁粉，轻轻振荡片刻，溶液变浅绿色，再滴加几滴KSCN溶液，溶液无明显变化。

化学方程式：2FeCl3＋Fe===3FeCl2。

【问题和讨论】
1．根据以上的实验及所学的知识，以铁屑为原料，制备硫酸亚铁溶液时应该注意什么？
提示由于Fe2＋易被氧化，所以在制备过程中要保证铁屑过量。

2．若向FeCl3稀溶液中加入过量锌粉，溶液中存在的阳离子是哪种金属离子？原因是什么？提示Zn2＋，锌的活泼性比铁强，所以过量锌粉可以把Fe3＋还原为铁单质。

3．由以上实验思考检验Fe2(SO4)3溶液中是否有杂质FeSO4的方法？
提示在一支试管中加入少量KMnO4酸性溶液，然后向试管中滴加Fe2(SO4)3溶液，若KMnO4酸性溶液紫色褪去，则说明含有FeSO4杂质，反之则无。

1．向某溶液中加入含Fe2＋的溶液后，无明显变化。

当再滴入几滴新制氯水后，混合溶液变成红色，则下列结论错误的是()
A．该溶液中一定含有SCN－
B．氧化性：Fe3＋>Cl2
C．Fe2＋与SCN－不能形成红色物质
D．Fe2＋被氧化为Fe3＋
2．某同学欲探究某袋敞口放置一段时间的名为“硫酸亚铁家庭园艺精品肥料”化肥的主要成分及相关性质。

首先对该化肥的成分进行了如下假设：
a．只含有FeSO4
b．含有FeSO4和Fe2(SO4)3
c．只含有Fe2(SO4)3
将化肥固体粉末溶于水得到溶液(记为X)，进行如下实验：
序号操作现象
ⅰ取2 mL溶液X，加入1 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液产生红褐色沉淀
ⅱ取2 mL溶液X，加入1滴KSCN溶液溶液显红色
(1)实验ⅰ中加入的1 mL 1 mol·L－1 NaOH溶液中含有NaOH______g。

(2)对实验ⅰ的预期现象是产生白色沉淀，迅速变为灰绿色，最后出现红褐色沉淀，预期产生该现象的依据是(用化学方程式表示)_____________________、___________________。

(3)实验ⅱ现象说明假设________不成立。

为进一步验证假设，小组同学进行了以下实验：
序号操作现象
ⅲ取2 mL溶液X，加入1滴KSCN溶液溶液显红色
ⅳ
取2 mL 溶液X ，滴入1滴酸性KMnO 4溶液 KMnO 4溶液紫红色褪去
(4)实验ⅳ中，KMnO 4 是该反应的______________(填“氧化剂”或“还原剂”)。

(5)通过以上实验，可得到的结论是_______________________________________________。

3．某学习小组的同学对氯气与铁的反应及产物进行了如下探究：
(1)装置的连接顺序为a →____→____→____→____→b →c →f 。

(2)硬质玻璃管与收集器之间没有用导管连接，这样做的优点是__________________。

(3)反应一段时间，熄灭酒精灯，冷却后，将收集器及硬质玻璃管中的物质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： 固体产物―――――→过量稀盐酸少许植物油
淡黄色溶液――→试剂X 淡红色溶液―――→新制氯水
深红色溶液 试剂X 中溶质的化学式为_________________；
固体产物的成分可能为________(填字母)。

A ．Fe 和FeCl 3
B ．FeCl 2和FeCl 3
C ．Fe 、FeCl 2和FeCl 3
D ．Fe 和FeCl 2 (4)加入少许植物油的作用是______________________________________________________，加入新制氯水后溶液红色加深的原因是______________________________________(用离子方程式表示)。

(5)现有一含FeCl 2和FeCl 3混合物的样品，用离子交换法测得n (Fe)∶n (Cl)＝1∶2.1，则该样品中FeCl 3的物质的量分数为______________(计算结果保留两位有效数字)。

研究与实践2检验食品中的铁元素
【研究目的】
铁是人体必需的微量元素。

食用富含铁元素的食品，可以补充人体所需的铁元素。

通过化学实验的方法检验食品中的铁元素，体验实验研究的一般过程和化学知识在实际中的应用。

【阅读材料】
一、铁元素在人体中的作用
成年人体内含有4～5克铁，根据在体内的功能状态可分成功能性铁和储存铁两部分。

功能性铁存在于血红蛋白、肌红蛋白和一些酶中，约占体内总铁量的70%。

其余30%为储存铁，主要储存在肝、脾和骨髓中。

铁是合成血红蛋白的主要原料之一。

血红蛋白的主要功能是把新鲜氧气运送到各组织。

铁缺乏时不能合成足够的血红蛋白，造成缺铁性贫血。

铁还是体内参与氧化还原反应的一些酶和电子传递体的组成部分，如过氧化氢酶和细胞色素都含有铁。

二、人体铁元素的来源
动物内脏(特别是肝脏)、血液、鱼、肉类都是富含血红素铁的食品。

深绿叶蔬菜所含铁虽不是血红素铁，但摄入量多，所以仍是我国人民膳食铁的重要来源。

三、常用的二、三价铁离子的检验方法
1．苯酚检验法
铁离子与苯酚反应，可生成显紫色的络离子(络合物)。

2．硫氰化物鉴别法
取溶液各少量，滴入可溶性硫氰化物(如KSCN、NaSCN等)溶液，变红色的是含铁离子的溶液，因为生成了显红色的络合物。

3．碱鉴别法
加入氢氧化钠、氨水或氢氧化钾等碱性溶液后，有红褐色沉淀生成，并检测开始沉淀和沉淀完全时的pH，发现从开始沉淀到沉淀完全时溶液的pH(常温下)为2.7～3.7的是铁离子。

4．亚铁氰化钾溶液法(黄血盐溶液)
亚铁离子在酸性溶液中与亚铁氰化钾溶液生成蓝色沉淀，称为普鲁士蓝。

【实验仪器】
研钵、烧杯、剪刀、漏斗、玻璃棒、试管、滴管、滤纸。

【实验药品】
菠菜、蒸馏水、稀硝酸、KSCN溶液。

【实验步骤】
1．取新鲜的菠菜10 g，将菠菜剪碎后放在研钵中研磨，然后倒入烧杯中，加入30 mL蒸馏
水，搅拌。

将上述浊液过滤，得到的滤液作为试验样品。

2．取少许试验样品加入试管中，然后加入少量稀硝酸(稀硝酸具有氧化性)，再滴加几滴KSCN 溶液，振荡，观察到溶液变红色。

结论：菠菜中含有铁元素。

【思考与讨论】
1．在实验中由于菠菜汁有颜色，所以对于实验现象的观察有一定的影响，想一想可以怎么改进这个实验。

提示可以先将菠菜燃烧成灰，再溶解、过滤进行实验。

2．实验中加入稀硝酸的目的是什么？
提示将菠菜汁里的铁元素变成三价铁离子，从而进行检验。

1．某兴趣小组同学为探究黑木耳中含铁量，进行如下实验。

已知：ⅰ.黑木耳富含蛋白质、糖类、卵磷脂、铁及一些还原性物质(如维生素C)等。

每100 g 黑木耳含铁量高达185 mg。

ⅱ.紫色的KMnO4溶液在酸性条件下具有强氧化性，其还原产物是无色的Mn2＋。

Ⅰ.为确定黑木耳中含有铁元素，甲同学设计实验方案如下。

(1)步骤②得到滤液A的操作是_______________________________________________。

(2)步骤④检验Fe3＋所用试剂是________溶液。

(3)下列有关上述实验得出的结论是__________(填字母)。

a．黑木耳中一定含Fe2＋和Fe3＋
b．滤液A中一定含Fe2＋和Fe3＋
c．白色沉淀中一定含Fe(OH)2
Ⅱ.为测定黑木耳中铁元素的含量，乙同学设计实验方案如下。

(4)可选做试剂B的物质是________(填字母)。

a．Na b．Zn c．Fe d．Cu
(5)步骤⑦中观察到的实验现象是__________________________________________________，反应的离子方程式是____________________________________________________________。

(6)若乙同学实验操作规范，但测得含铁量远大于实际的含量，其可能的原因是____________。

2．铁是人体必需的微量元素，治疗缺铁性贫血的常见方法是服用补铁药物。

“速力菲”(主要成分：琥珀酸亚铁，呈暗黄色)是市场上一种常见的补铁药物。

该药品不溶于水但能溶于人体中的胃酸。

某同学为了检测“速力菲”药片中Fe2＋的存在，设计并进行了如下实验：
试回答下列问题：
(1)试剂1是____________，试剂2是__________，加入新制氯水后溶液中发生反应的离子方程式是____________________________、____________________________。

(2)加入试剂2后溶液中颜色由淡黄色转变为淡红色是因为________________________，写出＋2价Fe在空气中转化为＋3价Fe的化学方程式：___________________________________。

(3)该同学猜想红色溶液变为无色溶液的原因是溶液中的＋3价铁被还原为＋2价铁，你认为该同学的猜想合理吗？_____________________________。

若你认为合理，请说明理由(若你认为不合理，该空不作答)______________；若你认为不合理请提出你的猜想并设计一个简单的实验加以验证(若你认为合理，该空不作答)_______________________________________。