利用废铁屑,盐酸,二氧化锰在双氧水,双氧水,浓硝酸,碳酸钠,乙醇制备三氯化铁晶体

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三氯化铁是中学化学实验室中常用的化学试剂.某同学利用废铁屑(含少量铜等不与盐酸反应的杂质)来制备FeCl3o6H2O,该同学设计的实验装置如图所示,其实验步骤如下:A中放有废铁屑,烧杯中盛有过量的稀硝酸,实验时打开a,关闭b,从分液漏斗内向A中加过量的盐酸,此时溶液呈浅绿色,再打开b进行过滤,过滤结束后,取烧杯内溶液倒入蒸发皿加热,蒸发掉部分水并使剩余HNO3分解,再降温结晶得FeCl3o6H2O晶体.填写下列空白:(1)收集导管B处的气体可采用的方法是______.滴加盐酸时,发现反应速率较之盐酸与纯铁粉反应要快,其原因是______.(2)烧杯内放过量稀HNO3的原因是______.发生反应的离子方程式是______.(3)整个实验过程中,弹簧夹a都必须打开,除为排出产生的气体外,另一个目的是______.(4)将烧杯内溶液用蒸发、浓缩、再降温结晶法制得FeCl3o6H2O,而不用直接蒸干的方法来制得晶体的理由是______(5)你认为该实验存在的缺点可能有:______.
题型:问答题难度:中档来源:不详
(1)导管B处的气体为氢气,氢气密度比空气小且不溶于水,可用排水法或向下排空气法收集;Cu与铁形成Fe-Cu原电池使反应速率加快,故答案为:用排水法或向下排空气法;因废铁屑中含少量Cu等杂质,形成Fe-Cu原电池使反应速率加快;(2)过量的稀HNO3保证使Fe2+ 全部氧化成Fe3+;反应的离子方程式是3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O,故答案为:稀HNO3有强氧化性,为保证使Fe2+全部氧化成Fe3+;3Fe2++4H++NO3-═3Fe3++NO↑+2H2O;(3)使分液漏斗中的酸可滴入A中,故答案为:与大气相通,使分液漏斗中的酸可滴入A中;(4)因为FeCl3是强酸弱碱盐水解,加热蒸干时使HCl挥发造成水解平衡右移,因此得不到FeCl3o6H2O,故答案为:因为FeCl3是强酸弱碱盐水FeCl3+3H2O?Fe(OH)3+3HCl,加热蒸干时使HCl挥发造成水解平衡右移,因此得不到FeCl3o6H2O;(5)无尾气处理装置,用稀HNO3氧化FeCl2时会引入硝酸根离子使制得的FeCl3o6H2O不纯,故答案为:反应中产生的有害气体会污染环境;用稀HNO3氧化FeCl2时会有Fe(NO3)3生成而使制得的FeCl3o6H2O不纯;
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氧化亚铁氧化铁四氧化三铁氢氧化亚铁氢氧化铁
氧化亚铁:
(1)色态:黑色粉末 (2)溶解性:不溶于水,不与水反应,溶于盐酸、稀硫酸生成亚铁盐。 (3)稳定性:不稳定,在空气中加热时迅速被氧化成四氧化三铁 (4)氧化性:(高温下)被CO、H2、Al、C、Si等还原&& (5)还原性:在空气中加热氧化为Fe3O4 氧化亚铁:
(1)色态:黑色粉末 (2)溶解性:不溶于水,不与水反应,溶于盐酸、稀硫酸生成亚铁盐。 (3)稳定性:不稳定,在空气中加热时迅速被氧化成四氧化三铁 (4)氧化性:(高温下)被CO、H2、Al、C、Si等还原 (5)还原性:在空气中加热氧化为Fe3O4 铁的氧化物:
氧化亚铁的化学性质:
铝热反应:2Al+3FeO=(高温)=Al2O3+3Fe
与非氧化性酸反应:FeO+2H+==Fe2++H2O
与氧化性酸反应:3FeO+10H++NO3-==3Fe3++NO↑+5H2O&氧化铁:
化学式Fe2O3,溶于盐酸,为红棕色粉末。其红棕色粉末为一种低级颜料,工业上称氧化铁红,用于油漆、油墨、橡胶等工业中,可做催化剂,玻璃、宝石、金属的抛光剂,可用作炼铁原料。(1)色态:红色粉末,俗称铁锈(铁红) (2)溶解性:溶于盐酸、稀硫酸生成+3价铁盐;难溶于水,不与水反应。 (3)氧化性:高温下被CO、H2、Al、C、Si等还原 氧化铁的化学性质:
铝热反应:2Al+Fe2O3=(高温)=Al2O3+2Fe
与强酸反应:Fe2O3+6H+==2Fe3++3H2O
与还原性酸(HI)反应:Fe2O3+6H++2I-==2Fe2++3H2O+I2铁的氧化物:
四氧化三铁:
又称磁性氧化铁,具有磁性的黑色晶体,不溶于水,具有优良的导电性。四氧化三铁的性质:
(1)色态:具有磁性的黑色晶体(2)别名:磁性氧化铁、氧化铁黑、磁铁、磁石、吸铁石、偏铁酸亚铁 (3)矿物:磁铁矿 (4)溶解性:不溶于水,与酸反应生成+2、+3铁盐 (5)稳定性:稳定 (6)还原性:在高温下,易氧化成三氧化二铁。4Fe3O4+O26Fe2O3 (7)氧化性:在高温下可与还原剂H2、CO、Al、C等反应。 铁的氧化物:
氢氧化亚铁:
化学式为Fe(OH)2,白色固体,难溶于水,碱性较弱,可与常见酸反应;在空气中易被氧化,白色→灰绿色→红褐色。反应方程式如下:(1)(2)(3)氢氧化亚铁的性质:
氢氧化亚铁极易被氧化,水中的溶解氧就可以把它氧化。4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3   4Fe(OH)2+O2=△=2Fe2O3+4H2O铁的氢氧化物:
氢氧化亚铁的制备:
因Fe(OH)2在空气中易被氧化,4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,故Fe(OH)2在水中不能稳定存在,在实验室制取Fe(OH)2时,一定要用新制的亚铁盐和先加热驱赶掉O2的NaOH溶液,且滴管末端要插入试管内的液面以下,再滴加NaOH溶液,也可以在反应液面上滴加植物油或苯等物质进行液封,以减少Fe(OH)2与O2的接触。关于Fe(OH)2制备的方法很多,核心问题有两点,一是溶液中溶解的氧必须除去,二是反应过程必须与O2隔绝。
1、操作方法:在试管里注入少量新制备的硫酸亚铁溶液,再向其中滴入几滴煤油,用胶头滴管吸取氢氧化钠溶液,将滴管尖端插入试管里溶液液面下,逐滴滴入氢氧化钠溶液,观察现象。另外,为使氢氧化亚铁的制备成功,先将硫酸亚铁溶液加热,除去溶解的氧气。   实验现象:滴入溶液到硫酸亚铁溶液中有白色絮状沉淀生成。白色沉淀放置一段时间,振荡后迅速变成灰绿色,最后变成红褐色。   注:白色沉淀:Fe(OH)2;灰绿色沉淀:Fe(OH)2和Fe(OH)3的混合物;红褐色沉淀:Fe(OH)3方法的改进:可在液面上滴加苯或者油进行液封,可有效防止氧的溶解。
【典例】 Ⅰ.用不含Fe3+的FeSO4溶液与不含O2的蒸馏水配制的NaOH溶液反应制备。(1)用硫酸亚铁晶体配制上述FeSO4溶液时还需要加入________。(2)除去蒸馏水中溶解的O2常采用________的方法。(3)生成Fe(OH)2白色沉淀的操作是用长滴管吸取不含O2的NaOH溶液,插入FeSO4溶液液面下,再挤出NaOH溶液,这样操作的理由是__________________________________________________________ ________________________________________________________Ⅱ.在如图所示的装置中,用NaOH溶液、铁屑、稀H2SO4等试剂制备。(1)在试管Ⅰ中加入的试剂是________。 (2)在试管Ⅱ中加入的试剂是________。(3)为了制得Fe(OH)2白色沉淀,在试管Ⅰ和Ⅱ中加入试剂,打开止水夹,塞紧塞子后的实验步骤是_____________________________。(4)这样生成的Fe(OH)2沉淀能较长时间保持白色,理由是_________________________________________________________________。【答案】:Ⅰ.(1)稀H2SO4、铁屑 (2)煮沸 (3)避免生成的Fe(OH)2沉淀接触O2而被氧化 Ⅱ.(1)稀H2SO4和铁屑 (2)NaOH溶液 (3)检验试管Ⅱ出口处排出的H2的纯度,当排出的H2已经纯净时再夹紧止水夹 (4)试管Ⅰ中反应生成的H2充满了试管Ⅰ和试管Ⅱ,故外界O2不易进入
2、电化学制备【典例】 由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用下图所法实验装置可制得纯净的Fe(OH)2沉淀。两极材料分别为石墨和铁。①a电极材料为_______,其电极反应式为_______________。②电解液d可以是_______,则白色沉淀在电极上生成;也可以是_______,则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。 A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液③液体c为苯,其作用是______________,在加入苯之前,对d溶液进行加热处理的目的是___________。④为了在短时间内看到白色沉淀,可以采取的措施是____________________。A.改用稀硫酸做电解液 B.适当增大电源电压 C.适当缩小两电极间距离 D.适当降低电解液温度⑤若d改为Na2SO4溶液,当电解一段时间,看到白色沉淀后,再反接电源,继续电解,除了电极上看到气泡外,另一明显现象为___________。【答案】:①Fe;Fe-2e-=Fe2+ ②C;B ③隔绝空气防止Fe(OH)2被空气氧化;排尽溶液中的氧气,防止生成的Fe(OH)2在溶液中氧化 ④B、C ⑤白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红褐色氢氧化铁:
红褐色固体,难溶于水,易与酸反应;加热可分解生成氧化铁。反应方程式如下:(1)(2)(3)氢氧化铁胶体的制备:
操作步骤:将烧杯中的蒸馏水加热至沸腾,向沸水中滴加5~6滴饱和FeCl3溶液,继续煮沸至呈红褐色为止。离子方程式:Fe3++3H2O=(加热)=Fe(OH)3(胶体)+3H+铁的氢氧化物:
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废铁屑的综合利用途径
在​机​械​加​工​及​制​造​行​业​,​常​产​生​大​量​的​铁​
​
​屑​。​利​用​这​部​分​铁​屑​可​生​产​许​多​化​工​原​料​或​化​
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​学​试​剂​,​真​正​做​到​变​废​为​宝​,​减​少​资​源​浪​费​。​铁​
​
​屑​上​一​般​含​有​油​污​,​因​此​在​使​用​前​要​除​油​,​如​将​
​
​废​铁​屑​加​入​到0​ ​%​纯​碱​(​碳​酸​钠​)​ ​溶​液​中​并​加​热​
​
​即​可​除​油​。
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