如何全面理解掌握高中的重要实验(4)

1、如何全面理解掌握高中的重要实验(4)6.铁及其化合物间的转化实验原理：Fe的复原性、Fe3+的氧化性、Fe2+既有复原性又有氧化性;Fe、 Fe3+、Fe2+之间的转化关系。实验(1)：探究Fe具有复原性 ,并实现“Fe→Fe2+ 与Fe→Fe3+的转化。实验操作：在三只试管中 ,分别倒入约5ml的稀硫酸、5ml的硫酸铜溶液、5ml的稀硝酸 ,各参加少量的铁粉 ,并振荡试管 ,观察试管内的实验现象。实验现象及结论：盛稀硫酸的试管中 ,有气泡生成 ,溶液呈浅绿色 ,铁粉不断溶解。盛硫酸铜溶液的试管中 ,有红色物质生成 ,溶液蓝色变浅 ,铁粉不断溶解。盛稀硝酸的

2、试管中 ,有气泡生成 ,溶液呈黄色 ,铁粉不断溶解。说明Fe具有复原性 ,Fe遇稀硫酸或硫酸铜反响生成硫酸亚铁 ,Fe遇稀硝酸反响生成硝酸铁。有关转化反响的离子方程式：Fe+2H+=Fe2+H2↑ Fe+Cu2+= Fe2+Cu;Fe+4H+NO3-=Fe3+NO↑+2H2O转化规律：Fe与弱氧化剂(如Cu2+、Ag+、S、I2、非氧化性酸等)反响时生成+2价的铁的化合物。Fe与强氧化剂(如Cl2、F2、Br2、稀HNO3、热浓HNO3、热浓H2SO4等)反响时生成+3价的化合物。实验(2)：探究Fe3+具有氧化性 ,并实现“Fe3+→Fe

3、2+的转化。实验操作：在三只试管中 ,分别盛有少量FeCl3溶液 ,然后分别参加少量铁粉、铜片、KI溶液及CCl4 ,振荡试管 ,观察实验现象。实验现象及结论：参加铁粉的试管中 ,溶液从黄色变为浅绿色 ,铁粉不断溶解。参加铜片的试管中 ,溶液从黄色变为蓝绿色 ,铜片不断溶解。参加KI溶液及CCl4的试管中 ,溶液分层 ,CCl4层呈紫红色。说明Fe3+具有氧化性 ,Fe3+遇较强复原剂时 ,可转化为Fe2+。有关转化反响的离子方程式：2Fe3+Fe= 3Fe2+;2Fe3+Cu= 2Fe2+Cu2+;2Fe3+2I-=I2+2Fe2+转化规律：复原性比亚铁离子强的复原剂都能实现“Fe3+&am

4、p;rarr;Fe2+的转化。如：Zn、Fe、Cu等金属单质;S2-、H2S、SO2、H2SO3、亚硫酸盐、I-、HI等复原剂。+3价铁的固体化合物在高温下与H2、CO、碳、铝等复原剂起反响时 ,被复原成单质铁。实验(3)：探究Fe2+既有复原性又有氧化性 ,并实现“Fe2+→Fe3+与Fe2+→Fe的转化。实验操作：向盛有FeSO4溶液的试管中 ,滴加KSCN溶液 ,溶液不显红色 ,再向试管中滴加几滴新制的氯水(或双氧水) ,并振荡试管 ,观察实验现象。向盛有FeSO4溶液的试管中 ,参加锌片 ,并振荡试管 ,观察实验现象。实验现象及结论：往FeSO4溶液

5、中加氯水(或双氧水) ,溶液呈血红色。说明Fe2+具有复原性 , Fe2+可被强氧化剂氧化成Fe3+。往FeSO4溶液中加锌片 ,锌片不断溶解 ,溶液从浅绿色变为无色 ,有黑色固体生成。说明Fe2+具有氧化性 , Fe2+可被强复原剂复原成Fe。有关转化反响的离子方程式：2Fe2+Cl2=2Cl-+2Fe3+; Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3;2Fe2+H2O2+2H+=2H2O+2Fe3+; Fe2+Zn=Fe+Zn2+转化规律：氧化性比铁离子强的氧化剂都能实现“Fe2+→Fe3+的转化 ,Fe2+在转化中显复原性。如：Cl2、Br2、O2等非金属单质;稀HNO3、浓

6、HNO3、浓H2SO4等氧化性酸;KMnO4、K2Cr2O7、H2O2、Na2O2等其他氧化剂。+2价铁的化合物溶液与Mg、Al、Zn强复原剂或+2价铁的固体化合物在高温下与H2、CO、碳、铝等起反响时 ,被复原成单质铁 ,反响中+2价铁的化合物显氧化性。问题：用FeSO4溶液和NaOH溶液制取Fe(OH)2时 ,为什么滴管可以伸入到液面以下?为什么制备FeSO4溶液要用煮沸过的蒸馏水?为什么要用新煮沸过的NaOH溶液?(均是为了防止空气中的O2将Fe2+氧化成Fe3+。)Fe2+既不能在碱性条件下稳定存在 ,也不能在空气中稳定存在的 ,那么在酸性和中性两种情况下 ,FeSO4溶液被氧气O2氧

7、化的离子方程式如何书写?(酸性条件下：4Fe2+O2+4H+=4Fe3+2H2O;中性条件下：12Fe2+3O2+6H2O =8Fe3+4Fe(OH)3↓)如何除去FeCl3溶液中的FeCl2?如何除去FeCl2溶液中的FeCl3?写出有关反响的离子方程式。实验室中如何保存FeSO4溶液?如何鉴别FeCl2溶液与FeCl3溶液?在FeBr2溶液中分别通入足量Cl2、少量Cl2时 ,离子方程式如何书写?假设向FeI2溶液中通入少量Cl2时 ,离子方程式又是如何书写?在FeCl3和CuCl2的混合液中 ,参加一定量的Fe粉 ,完全反响后 ,溶液中一定有的金属阳离子是什么?如果反响

8、后有固体剩余 ,那么溶液中一定没有的离子是什么?一定有的金属阳离子是什么?如果反响后剩余的固体只有Cu ,那么溶液一定没有的离子是什么?一定有的金属阳离子是什么?可能有的金属阳离子是什么?如果反响后剩余的固体为Fe和Cu ,那么溶液中一定没有的离子是什么?一定有的金属阳离子是什么?在一定条件下 ,铁分别与O2、H2O(气)反响时 ,生成物中铁元素是什么价态?取少量的酸性KMnO4溶液、稀HNO3、Na2O2分装三支试管中 ,分别滴加FeSO4溶液 ,并振荡试管 ,观察到的实验现象分别是什么?写出有关反响的离子方程式。7.碳酸钠与碳酸氢钠的性质实验原理：碳酸钠、碳酸氢钠分别与强酸或强碱的反响;碳

9、酸钠、碳酸氢钠溶液的弱碱性;碳酸氢钠的不稳定性。实验(1)：碳酸钠、碳酸氢钠分别与盐酸反响实验操作：各取少量碳酸钠、碳酸氢钠固体于两试管中 ,分别滴入盐酸 ,观察实验现象。各取饱和碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液5mL放入两根试管中 ,分别向其中逐滴慢慢地参加0.05mol/L的稀盐酸溶液 ,观察反响现象。实验现象及结论：碳酸钠、碳酸氢钠固体参加盐酸均产生无色气体 ,碳酸氢钠遇到盐酸放出气体比碳酸钠剧烈得多。饱和碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液逐滴滴入盐酸 ,碳酸氢钠溶液就有气体生成 ,饱和碳酸钠溶液先无现象后生成气体。说明碳酸钠、碳酸氢钠都能与盐酸等酸反响产生CO2气体。碳酸氢钠与盐酸反响放出CO2比碳酸钠

10、与盐酸反响放出快 ,是因为参加盐酸后 ,HCO3-直接与H+结合生成不稳定的H2CO3分解生成CO2。而碳酸钠溶液中存在大量CO32- ,参加盐酸后 ,CO32-先与H+结合生成HCO3- ,再与H+结合才能生成H2CO3 ,所以放出CO2速度慢。Na2CO3+2HCl=2NaCl+CO2↑+H2O;NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O;Na2CO3+HCl=NaHCO3+NaCl;NaHCO3+HCl=NaCl+CO2↑+H2O实验(2)：碳酸钠、碳酸氢钠溶液分别与澄清石灰水反响实验操作：在两支试管中分别参加2-3mL澄清石灰

11、水 ,分别向其中参加少量的碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液 ,观察实验现象。实验现象及结论：两支试管中均有白色沉淀生成。说明碳酸钠、碳酸氢钠都能与氢氧化钙等碱反响。Na2CO3+Ca(OH)2=2NaOH+CaCO3↓NaHCO3+Ca(OH)2=NaOH+CaCO3↓+H2O实验(3)：碳酸钠、碳酸氢钠溶液分别测pH实验操作：分别测量0.1mol/L的碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液的pH ,比拟其大小。实验现象及结论：碳酸钠溶液、碳酸氢钠溶液的pH均大于7 ,且碳酸钠溶液的pH大于碳酸氢钠溶液的pH。说明碳酸钠溶液与碳酸氢钠溶液均可水解呈碱性 ,且碳酸钠的水解程度大于碳

12、酸氢钠的水解程度。CO32-+H2OOH-+HCO3-; HCO3-+H2OOH-+H2CO3实验(4)：碳酸氢钠不稳定性质实验实验操作：在一枯燥的试管里放入碳酸氢钠粉末 ,约占试管体积的1/6。试管口用带有导管的单孔胶塞塞紧 ,并把试管用铁夹固定在铁架台上 ,使管口略向下倾斜。导管的一端浸在盛有澄清石灰水的烧杯里。加热试管 ,观察实验现象。实验现象及结论：烧杯中澄清石灰水变浑浊 ,试管口有水珠产生。说明碳酸氢钠不稳定 ,受热分解生成水和二氧化碳等。2NaHCO3Na2CO3+CO2↑+H2O问题：如何鉴别Na2CO3和NaHCO3?有几种方法?如果是Na2CO3溶液和NaHCO3溶液又如何鉴别?如果是Na2CO3溶液和稀盐酸 ,不用试剂如何鉴别?泡沫灭火器中使用小苏打而不使用苏打 ,为什么?做面条时 ,为了防止面粉较长时间储存变酸 ,参加适量面碱选用苏打而不选用小苏打 ,为什么?洗涤餐具及实验室里的玻璃仪器时 ,选用苏打而不选用小苏打 ,为什