- Fe2+和Fe3+的检验
- 共420题
阅读下列材料后回答问题
一个体重50kg的健康人，体内约含有2g铁，这2g铁在人体内不是以单质的形式存在，而是以Fe2+ 和Fe3+的形式存在．正二价铁离子易被吸收，给贫血者补充铁时，应给予含Fe2+的亚铁盐，如硫酸亚铁．服用维生素C，可使食物中的Fe3+还原成Fe2+，有利于人体吸收．
（1）在人体中进行Fe2+→Fe3+的转化时，Fe2+作______剂，Fe3+→Fe2+转化时，Fe3+作______剂．
（2）“服用维生素C，可使食物中的Fe3+还原成Fe2+”这句话指出，维生素C在这一反应中作______剂．
（3）市场出售的某种麦片中含有微量的颗粒细小的还原铁粉，这些铁粉在人体胃酸（主要成分时盐酸）的作用下转化成亚铁盐．此反应的化学方程式为______．
正确答案
（1）Fe2+→Fe3+的转化时，元素的化合价升高，作还原剂；Fe3+→Fe2+转化时，元素的化合价降低，作氧化剂，
故答案为：还原；氧化；
（2）维生素C，可使食物中的Fe3+还原成Fe2+，Fe元素的化合价降低，作氧化剂，则维生素C具有还原性，作还原剂，故答案为：还原；
（3）铁粉在人体胃酸（主要成分时盐酸）的作用下转化成亚铁盐的化学反应为Fe+2HCl=FeCl2+H2↑，故答案为：Fe+2HCl=FeCl2+H2↑．
铁单质及其化合物在生活、生产中有广泛应用。请回答下列问题：
(1)黄铁矿(FeS2)是生产硫酸和冶炼钢铁的重要原料。其中一个反应为3FeS2＋8O2
(2)氯化铁溶液常用作印刷电路铜板腐蚀剂，反应的离子方程式为 ________________________________________________。从腐蚀废液回收得到金属铜还需要的试剂为 ________________________________。
(3)与明矾相似，硫酸铁也可用作絮凝剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是_____________________________________________。
(4)下表中，对陈述Ⅰ、Ⅱ的正确性及其有无因果关系的判断都正确的是________(填字母)。
正确答案
(1)32
(2)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋；铁粉、稀硫酸
(3)酸性废水抑制Fe3＋的水解，使其不能生成有吸附作用的Fe(OH)3胶体
(4)B
Fe元素是地壳中最丰富的元素之一，在金属中仅次于铝，铁及其化合物在生活、生产中有广泛应用．请回答下列问题：
（1）磁铁矿是工业上冶炼铁的原料之一，其原理是Fe304+4CO
（2）与明矾相似，硫酸铁也可用作净水剂，在使用时发现硫酸铁并不能使酸性废水中的悬浮物沉降除去，其原因是______；
（3）钢铁的电化腐蚀简单示意图如右，将该图稍作修改即可成为钢铁电化学防护的简单示意图，请在下图虚线框内作出修改，并用箭头标出电子流动方向______；
（4）硫酸亚铁晶体（FeS04•7H20）常作医药上的补血剂．课外研究性小组测定该补血剂中铁元素的含量．实验步骤如下：
请回答下列问题：
①证明步骤①所得滤液中含有Fe2+的方法是先滴加KSCN溶液，再滴加H2O2，此过程的现象为：______；
②若该实验温度下，步骤③中难溶物的溶度积为Ksp=8×l0-38，试计算该物质沉淀完全所需要的pH=______（已知溶液中离子浓度小于10-5mol时，该离子可看做沉淀完全；lg2=0.3）；
③步骤④中一系列的操作步骤为：过滤、______、灼烧、冷却、称量；
④若实验过程中无损耗，最后称量得到a克红棕色的固体，则每片补血剂中含铁元素的质量为______g．（用含a的式子表示）
正确答案
（1）1molFe304参加反应，Fe原子得电子，而C原子失去电子，4molCO作还原剂，则转移的电子为4mol×（4-2）=
8mol，故答案为：8；
（2）因Fe3+水解生成氢氧化铁胶体，能够净化水，但在酸性条件下抑制了水解，使水解平衡逆向移动，无法得到
Fe（OH）3胶体，故不能够吸附悬，
故答案为：因酸性废液中，将会Fe3+抑制的水解，无法得到Fe（OH）3胶体，故不能够吸附悬；
（3）由图可知，Fe活泼，在原电池中作负极而被腐蚀，则利用外加电源的阴极保护法来保护Fe，让Fe作阴极，在内电路电子由正极流向负极，
如图所示
，故答案为：
；
（4）①Fe2+为浅绿色，被氧化后生成Fe3+，遇KSCN溶液变为血红色，故答案为：H2O2溶液由浅绿色变为血红色；
②步骤③中难溶物为Fe（OH）3，Ksp=8×l0-38，由Fe3+的浓度为10-5mol/L可知，c（OH-）=
c（H+）=
③步骤④生成沉淀，则需要过滤、洗涤、灼烧、冷却、称量可得到固体的质量，故答案为：洗涤；
④由铁原子守恒可知，2Fe～Fe2O3，a克红棕色的固体，则Fe的质量为
所以每片中含有Fe元素的质量为
绿矾（FeSO4•7H2O）是治疗缺铁性贫血的特效药．下面是以商品级纯度铁屑（含少量锡等杂质）生产绿矾的一种方法：
已知：在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5．
（1）检验所得绿矾晶体中是否含有Fe3+的实验操作是______．
（2）操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是______；通入硫化氢至饱和的目的是：
①除去操作I所得溶液中含有的Sn2+等杂质离子；
②______．
（3）操作IV的顺序依次为：______、结晶______．
（4）操作IV得到的绿矾晶体用少量冰水洗涤，其目的是：
①除去晶体表面附着的硫酸等杂质；
②______．
（5）测定绿矾产品中Fe2+含量的方法是：a．称取2.8500g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；c．用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL（滴定时发生反应的离子方程式为：5Fe2++MnO-4+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O）．
①计算上述样品中FeSO4•7H2O的质量分数为______．
②若用上述方法测定的样品中FeSO4•7H2O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因有______；______．
正确答案
（1）检验所得绿矾晶体中是否含有Fe3+的实验操作是利用三价铁离子检验方法分析，三价铁离子遇硫氰酸根离子会反应生成硫氰酸铁血红色，证明铁离子的存在，
故答案为：取少量晶体溶于水，滴加KSCN溶液，若不出现血红色，表明不含有Fe3+；
（2）已知：在H2S饱和溶液中，SnS沉淀完全时溶液的pH为1.6；FeS开始沉淀时溶液的pH为3.0，沉淀完全时的pH为5.5，操作Ⅱ在溶液中用硫酸酸化至pH=2的目的是，在溶液PH=2时，Sn2+完全沉淀，亚铁离子不沉淀，通入硫化氢至饱和的目的是：硫化氢具有强还原性，可以防止亚铁离子被氧化，
故答案为：使Sn2+完全变成SnS沉淀，而Fe2+不沉淀；防止Fe2+的氧化；
（3）溶液中得到晶体，需要对溶液进行加热蒸发浓缩，结晶析出，过滤洗涤等，所以操作IV的顺序依次为：蒸发、结晶、过滤、洗涤，故答案为：蒸发、过滤洗涤；
（4）冰水温度低，物质溶解度减小，可以洗去沉淀表面的杂质离子，避免绿矾溶解带来的损失，
故答案为：降低洗涤过程中FeSO4•7H2O的损耗；
（5）①a．称取2.8500g绿矾产品，溶解，在250mL容量瓶中定容；
b．量取25.00mL待测溶液于锥形瓶中；
c．用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO4溶液滴定至终点，消耗KMnO4溶液体积的平均值为20.00mL；依据反应方程式减小计算：
5Fe2++MnO4-+8H+═5Fe3++Mn2++4H2O
5 1
n（Fe2+） 0.01000mol/L×0.0200L
计算得到；n（Fe2+）=0.001mol；
则250mL溶液中含Fe2+=0.001mol×
FeSO4•7H2O物质的量为0.01mol，质量=0.01mol×278g/mol=2.78g；
质量分数=
故答案为：97.54%；
②用上述方法测定的样品中FeSO4•7H2O的质量分数偏低（测定过程中产生的误差可忽略），其可能原因是洗涤不彻底，亚铁离子被空气中的氧气部分氧化，
故答案为：样品中存在少量的杂质（如H2O、H2SO4等）；样品部分被氧化．
常见的治疗缺铁性贫血的方法是服用补铁药物，市场上一种常见的补铁药物的商品名称是：速力菲，正式名称是：琥珀酸亚铁薄膜片，为棕黄色薄膜衣片，除去薄膜衣后显暗黄色，药片中Fe2+的含量约为34.0%～36.0%．该药片在水和乙醇中的溶解度不大．某学校化学实验小组为了检测“速力菲”药片中Fe2+的存在，设计了如下几组理论实验设计方案：
Ⅰ．甲组方案：
（提示：白色的Fe（OH）2在空气中会迅速变成灰绿色，最后变成红褐色）
甲组同学按照设计的方案完成实验，但遗憾的是他们没有得到预期的实验结果．分析甲组实验失败的可能原因：______．
Ⅱ．乙组同学在参考书上查得如下资料：
①人体胃液中有大量盐酸，能溶解多种物质．
②H2O2不稳定，光照、加热和微量杂质会促使其分解；H2O2中氧元素为-1价，它既有氧化性又有还原性．
他们认真思考了甲组实验失败的原因，模拟药服用后在人体中溶解的变化过程，重新设计并完成下列实验：
乙组方案：
（1）试剂1为：______，试剂2为：______；
（2）加入试剂2后，溶液显淡红色的原因是：______；
（3）加双氧水后，红色加深的原因是：______．根据氧化还原反应中化合价变化情况，试写出在酸性条件下Fe2+与双氧水反应的离子方程式：______．
Ⅲ．丙组同学对乙组实验中最后红色褪去的现象产生了浓厚的兴趣，欲探究其褪色的原因．根据粒子的组成，他们认为有两种可能原因：①[Fe（SCN）]2+中的三价铁被还原为亚铁；②______．
请你对其中一种可能进行实验验证：
实验方案（用文字叙述）：______．
根据预期现象判断结论：______．
正确答案
Ⅰ．题目信息说该药片在水和乙醇中的溶解度不大，甲组方案设计用水溶解药片，溶液中Fe2+几乎没有，所以得不到预期的实验现象．
故答案为：该药片在水中溶解度不大，少量溶解后的溶液中几乎不存在Fe2+离子，所以得不到预期的实验现象．
Ⅱ．（1）乙组方案模拟药服用后在人体中溶解的变化过程，设计并完成实验．药片在盐酸作用下，形成Fe2+离子，Fe2+再被H2O2氧化成Fe3+离子，Fe3+与与SCN-离子结合成[Fe（SCN）]2+，使溶液显红色，证明药片中Fe2+离子存在．
故答案为：试剂1为盐酸，试剂2为KSCN溶液．
（2）Fe2+离子还原性很强，极易空气中O2氧化为Fe3+离子，在溶液形成过程中有少量Fe2+已经氧化成Fe3+离子，滴加
KSCN溶液后，Fe3+离子与SCN-离子结合成浓度较小的红色[Fe（SCN）]2+络离子．
故答案为：在溶液形成过程中有少量Fe2+已经氧化成Fe3+离子，滴加KSCN溶液后，Fe3+离子与SCN-离子结合成浓度较小的红色[Fe（SCN）]2+络离子．
（3）H2O2中氧元素为-1价，它既有氧化性又有还原性，当与还原性强的物质反应体现其氧化性，与氧化性强的物质反应表现为还原性．Fe2+离子还原性很强，H2O2在酸性条件下Fe2+发生反应：H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O
Fe3+浓度增大，平衡Fe3++2SCN-⇌[Fe（SCN）]2+向右移动，[Fe（SCN）]2+浓度增大，颜色加深．
故答案为：加入的H2O2能将Fe2+氧化为Fe3+，导致溶液中Fe3+浓度增大，[Fe（SCN）]2+络离子浓度也随之增大，所以红色加深；H2O2+2Fe2++2H+=2Fe3++2H2O；
Ⅲ．显红色是因为[Fe（SCN）]2+存在，[Fe（SCN）]2+不存在，颜色退去，由溶液存在平衡：
Fe3++2SCN-⇌[Fe（SCN）]2+，可知Fe3+、SCN-浓度减少会导致平衡左移，[Fe（SCN）]2+浓度降低，其褪色的原因应是Fe3+、SCN-浓度减少所致，若Fe3+浓度减少所致，则加入Fe3+溶液恢复红色；若SCN-浓度减少所致；则加入
SCN-溶液恢复红色．
故答案为：SCN-被双氧水氧化；在褪色后溶液加入FeCl3溶液，
现象：变红色；
结论：褪色原因是因为①；不变红色；
结论：褪色原因是因为②
或在褪色后溶液加入加入KSCN溶液，
现象：变红色；
结论：褪色原因是因为②；不变红色；
结论：褪色原因是因为①）．
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