备考2024届高考化学一轮复习强化训练第三章金属及其化合物第3讲铁及其化合物的转化关系

第3讲铁及其化合物的转化关系1.[化学平衡][2020浙江]5mL0.1mol·L－1KI溶液与1mL0.1mol·L－1FeCl3溶液发生反应：2Fe3＋（aq）＋2I－（aq）⇌2Fe2＋（aq）＋I2（aq），达到平衡。下列说法不正确的是（　D　）A.加入苯，振荡，平衡正向移动B.经苯2次萃取分离后，在水溶液中加入KSCN，溶液呈血红色，表明该化学反应存在限度C.加入FeSO4固体，平衡逆向移动D.该反应的平衡常数K＝c2（Fe2+）c2（Fe3+）·c2（I－）解析　碘易溶于苯，加入苯，碘进入到苯中，使水溶液中碘的浓度减小，平衡正向移动，A项正确；如果反应能进行到底，则经过苯两次萃取后溶液中不会有Fe3＋，加入KSCN，溶液不会呈血红色，溶液呈血红色说明此反应是可逆反应，有反应限度，B项正确；加入FeSO4固体，Fe2＋浓度增大，平衡逆向移动，C项正确；该反应的平衡常数K＝c2（Fe2+）·c（I2）c2（Fe3+）·c2（I－），D项错误。2.[聚合硫酸铁的制备][江苏高考]聚合硫酸铁[Fe2（OH）6－2n（SO4）n]m广泛用于水的净化。以FeSO4·7H2O为原料，经溶解、氧化、水解聚合等步骤，可制备聚合硫酸铁。（1）将一定量的FeSO4·7H2O溶于稀硫酸，在约70℃下边搅拌边缓慢加入一定量的H2O2溶液，继续反应一段时间，得到红棕色黏稠液体。H2O2氧化Fe2＋的离子方程式为　2Fe2＋＋H2O2＋2H＋2Fe3＋＋2H2O　；水解聚合反应会导致溶液的pH　减小　。（2）测定聚合硫酸铁样品中铁的质量分数：准确称取液态样品3.000g，置于250mL锥形瓶中，加入适量稀盐酸，加热，滴加稍过量的SnCl2溶液（Sn2＋将Fe3＋还原为Fe2＋），充分反应后，除去过量的Sn2＋。用5.000×10－2mol·L－1K2Cr2O7溶液滴定至终点（滴定过程中Cr2O72－与Fe2＋反应生成Cr3＋和Fe3＋），消耗K2Cr2O7溶液22.00mL。①上述实验中若不除去过量的Sn2＋，样品中铁的质量分数的测定结果将　偏大　（填“偏大”或“偏小”或“无影响”）。②计算该样品中铁的质量分数（写出计算过程）。n（Cr2O72－）＝5.000×10－2mol·L－1×22.00mL×10－3L·mL－1＝1.100×10－3mol　由滴定时Cr2O72－→Cr3＋和Fe2＋→Fe3＋，根据得失电子守恒可得微粒的关系式：Cr2O72－～6Fe2＋（或Cr2O72－＋14H＋＋6Fe2＋6Fe3＋＋2Cr3＋＋7H2O）则n（Fe2＋）＝6n（Cr2O72－）＝6×1.100×10－3mol＝6.600×10－3mol　样品中铁元素的质量：m（Fe）＝6.600×10－3mol×56g·mol－1＝0.3696g 样品中铁元素的质量分数：w（Fe）＝0.3696g3.000g×100％＝12.32％解析　（1）H2O2氧化Fe2＋生成Fe3＋，自身被还原为H2O，根据得失电子守恒、电荷守恒、原子守恒配平离子方程式。Fe3＋发生水解聚合反应使溶液pH减小。（2）聚合硫酸铁中的Fe3＋被Sn2＋还原为Fe2＋，然后用K2Cr2O7溶液滴定Fe2＋，根据6Fe2＋～Cr2O72－，可知n（Fe2＋）＝6×5.000×10－2×22.00×10－3mol＝6.600×10－3mol，进而计算出该样品中铁元素的质量分数w（Fe）＝56×6.600×10－3g3.000g×100％＝12.32％。若不除去具有还原性的Sn2＋，则消耗K2Cr2O7的量偏多，导致样品中铁的质量分数的测定结果偏大。3.[上海高考]高铁酸盐具有极强的氧化性，可作水处理剂。低温下，在Na2FeO4溶液中加入KOH浓溶液可析出K2FeO4。完成下列填空：（1）写出上述得到K2FeO4的化学方程式　Na2FeO4＋2KOHK2FeO4↓＋2NaOH　。（2）Na2FeO4和稀H2SO4发生反应：Na2FeO4＋H2SO4Fe2（SO4）3＋O2↑＋Na2SO4＋H2O。配平上述化学方程式　4Na2FeO4＋10H2SO42Fe2（SO4）3＋3O2↑＋4Na2SO4＋10H2O　。若反应中产生3.36L（标准状况）的氧气，则转移电子数为　0.6NA　。（3）实验室配制Fe2（SO4）3溶液时，需加入少量稀硫酸，结合离子方程式用化学平衡移动原理解释其原因　Fe3＋易水解：Fe3＋＋3H2O⇌Fe（OH）3＋3H＋，加入少量稀硫酸可使水解平衡逆向移动，抑制其水解，减少损耗　。（4）在Fe2（SO4）3溶液中滴加NaHSO3溶液，n（SO42－）增大，则还原产物是FeSO4　。写出检验上述反应中Fe2（SO4）3是否消耗完全的方法　取少量溶液于试管中，向试管中加入KSCN溶液，若溶液不变红，则证明Fe2（SO4）3消耗完全，若溶液变成红色，则证明Fe2（SO4）3未消耗完全　。解析　（1）低温下，在Na2FeO4溶液中加入KOH浓溶液可析出K2FeO4，反应的化学方程式为Na2FeO4＋2KOHK2FeO4↓＋2NaOH。（2）Na2FeO4和稀H2SO4发生反应：Na2FeO4＋H2SO4Fe2（SO4）3＋O2↑＋Na2SO4＋H2O，Na2FeO4中Fe元素的化合价由＋6降低至＋3，反应中O元素的化合价由－2升高至0，根据得失电子守恒、原子守恒配平可得反应方程式为4Na2FeO4＋10H2SO42Fe2（SO4）3＋3O2↑＋4Na2SO4＋10H2O，反应中每生成1molO2转移4mol电子，标准状况下3.36LO2的物质的量为0.15mol，则转移电子0.15mol×4＝0.6mol，数目为0.6NA。（3）Fe2（SO4）3溶液中Fe3＋易水解：Fe3＋＋3H2O⇌Fe（OH）3＋3H＋，加入少量稀硫酸可使水解平衡逆向移动，抑制其水解，减少损耗。（4）在Fe2（SO4）3溶液中滴加NaHSO3溶液，n（SO42－）增大，说明发生反应：2Fe3＋＋HSO3－＋H2OSO42－＋2Fe2＋＋3H＋，Fe3＋被还原成Fe2＋，故还原产物为FeSO4，检验上述反应中 Fe2（SO4）3是否消耗完全即检验溶液中是否还存在Fe3＋，可用KSCN溶液进行检验，具体方法：取少量溶液于试管中，向试管中加入KSCN溶液，若溶液不变红，则证明Fe2（SO4）3消耗完全，若溶液变成红色，则证明Fe2（SO4）3未消耗完全。