第14讲 铁及其化合物 -【暑假自学课】2024年新高一化学暑假提升精品讲义（人教版2019必修第一册）

第14讲  铁及其化合物 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（5大考点） 模块五 小试牛刀过关测 （基础练10题） （提升练6题） 1.结合生活中的铁制品应用，了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途，培养化学服务社会的责任意识。 2.通过实验探究，认识铁单质与水蒸气反应的条件，对比钠与水的反应，加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识，培养宏观辨识与微观探析的能力。 3.通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。 一、铁的单质 1．铁的存在和冶炼 (1)存在 铁在自然界中可以以单质形态(如陨铁)存在，但主要以＋2价和＋3价化合物的形态存在于矿石中，在地壳中的含量居第四位，仅次于氧、硅和铝。 (2)冶炼 工业炼铁的原理是利用还原的方法把铁从铁矿石中提炼出来，化学方程式：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2(以Fe2O3为例)。 2．铁的物理性质 铁有延展性、导热性。铁能导电，但其导电性不如铜和铝，铁还能被磁体吸引，其熔、沸点较高。 3．铁的化学性质 (1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应 ①Fe与非金属单质反应 ②Fe与非氧化性酸反应(稀H2SO4) Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 ③Fe与盐溶液反应(CuSO4) Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。 (2)实验探究铁粉与水蒸气的反应 实验装置 操作现象 用火柴点燃肥皂液，听到爆鸣声，证明生成了H2 实验结论 在高温下，铁能与水蒸气反应，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 二、铁的氧化物 1．铁的氧化物区别与联系 物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 俗称 铁红 磁性氧化铁 颜色、状态 黑色粉末 红棕色粉末 黑色晶体(有磁性) 溶解性 不溶于水 类别 碱性氧化物 碱性氧化物 不是碱性氧化物 铁的价态 ＋2 ＋3 ＋2、＋3 与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O 6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 稳定性 6FeO＋O22Fe3O4 稳定 稳定 与CO、C、H2反应 生成单质铁及CO2或H2O 用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的红色颜料，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料 2．铁的氧化物与酸反应 （1）在一定条件下，Fe3O4与盐酸反应可生成两种盐，即：Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O。 （2）FeO、Fe3O4遇到氧化性酸(如HNO3)可生成Fe3＋。 【易错警示】 ①FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与HNO3反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。 ②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe3＋被I－还原为Fe2＋。 3.铁和铁的氧化物的混合物与酸(H+)反应的计算 （1）终态法：固体和盐酸（硫酸）恰好完全反应，溶液中没有Fe3+，即多个反应后的“终态”是溶质只有FeCl2(FeSO4)的溶液，因此有n(Fe2＋):n(Cl－)=1:2[n(Fe2＋):n(SO)=1:1]，混合物中n(Fe)与盐酸（硫酸）中n(H+)之比为1:2等结论。 （2）关系式法：由 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe＋Fe2O3＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O可知，若没有Fe3＋生成，则反应的Fe（不产生H2）与Fe2O3的关系是Fe- Fe2O3，则有n(Fe)=n(Fe2O3)+n(H2)等关系。 （3）守恒法：主要有Fe原子守恒、Cl－(SO)守恒、溶液中电荷守恒、Fe失去的电子与H+和Fe3+得到的电子守恒。 三、铁的氢氧化物 1.铁的氢氧化物的制备 反应原理：Fe(OH)3与Fe(OH)2分别可用相应的可溶性盐与碱溶液反应制得。 Fe(OH)2 Fe(OH)3 操作 现象 产生白色絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为红褐色沉淀 生成红褐色沉淀 离子方程式 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓； 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 实验结论 Fe(OH)2很不稳定，极易转化为Fe(OH)3 2.铁的氢氧化物的比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色状态 白色固体 红褐色固体 溶解性 不溶于水 不溶于水 与非氧化性强酸反应的离子方程式 Fe(OH)2＋2H＋=== Fe2＋＋2H2O Fe(OH)3＋3H＋===Fe3＋＋3H2O 稳定性 Fe(OH)2FeO＋H2O(隔绝空气) 2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O 3.成功制备氢氧化亚铁的关键 Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3。在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成功的关键有以下两点： ①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质； ②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。 4.实验室中制备氢氧化亚铁常用的方法 （1）有机层覆盖法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到液面以下，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。 （2）还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。 教材习题01 下列关于铁与水蒸气反应的说法不正确的是(　　) A．反应中有氢气产生 B．此反应需在高温条件下才能发生 C．生成的铁的化合物中铁全部呈＋3价 D．该反应中水做氧化剂 解题思路 Fe与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，A正确；此反应需要在高温条件下才能发生，B正确；四氧化三铁中铁的价态为＋2价和＋3价，C错误；水中氢元素化合价降低，在该反应中水做氧化剂，D正确。 【答案】C 教材习题02 下列有关铁的化合物的说法不正确的是(　　) A．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性 B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均可与盐酸反应 C．Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能 D．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2价和＋3价 解题思路 Fe(OH)2中的Fe2＋具有还原性，可被空气中的O2氧化为Fe(OH)3，A项错误；FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，故具有碱性氧化物的通性，都能与盐酸反应，B项正确；Fe(OH)2只能通过复分解反应得到，Fe(OH)3可由Fe(OH)2与O2、H2O发生化合反应得到，C项正确；Fe3O4俗称磁性氧化铁，其组成可表示为FeO·Fe2O3，Fe元素的化合价为＋2、＋3价，D项正确。 【答案】A 核心考点一：铁的单质 【例1】下列各项物质间的转化不能通过反应一步完成的是(　　) A．Fe→Fe3O4 B．Fe→FeCl3 C．Fe→FeCl2 D．Fe→Fe(OH)3 【答案】D 【解析】Fe与O2点燃可得到Fe3O4，能一步反应完成，A不符合题意；Fe与Cl2点燃可得到FeCl3，能一步反应完成，B不符合题意；Fe与盐酸反应可得到FeCl2，能一步反应完成，C不符合题意；Fe不能一步反应生成Fe(OH)3，D符合题意。 核心考点二：铁与水蒸气反应 【例2】还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示，下列有关该实验的说法正确的是(　　) A．反应生成FeO B．湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂 C．肥皂液的主要作用是检验生成的H2 D．铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁体将剩余铁粉分离出来 【答案】C 【解析】铁与水蒸气反应生成Fe3O4和H2，A错；湿棉花的作用是提供水蒸气，B错；使用肥皂液的作用是检验反应中生成的H2，反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，用点燃的火柴靠近肥皂泡，当听到爆鸣声时，说明铁与水蒸气反应生成了H2，C对；铁粉与水蒸气反应生成的四氧化三铁也可以被磁体吸引，不能分离出铁，D错。 核心考点三：铁的氧化物 【例3】下列有关铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是(　　) A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4，磁铁矿的主要成分是Fe2O3，FeO俗称铁红 B．铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同 C．铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应 D．铁的氧化物能与酸反应生成盐和水，因此Fe3O4、Fe2O3、FeO都是碱性氧化物 【答案】C 【解析】赤铁矿的主要成分是Fe2O3，Fe2O3俗称铁红，磁铁矿的主要成分是Fe3O4，A项错误；铁矿石的成分与矿石的种类有关，铁锈的主要成分是Fe2O3，B项错误；Fe2O3、FeO是碱性氧化物，Fe3O4不是碱性氧化物，D项错误。 核心考点四：铁的氢氧化物 【例4】下列有关铁的氢氧化物的说法中，错误的是(　　) A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化为红褐色固体 B．Fe(OH)2具有还原性，在空气中易被氧化为Fe(OH)3 C．Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解 D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能产生丁达尔效应 【答案】A 【解析】Fe(OH)2是一种白色固体，不稳定，具有还原性，在空气中易被氧化为红褐色固体Fe(OH)3：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，故A错误、B正确；Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解为氧化物和水，故C正确。 核心考点五：综合应用 【例5】金属单质A可发生以下反应。试推断： (1)A、B、C、D、E分别是(写化学式，B写主要成分)： A____________、B____________、C_____________、D____________、E__________。 (2)写出反应③和⑤的离子方程式： ③________________________________________________________________________； ⑤________________________________________________________________________。 【答案】(1)Fe　Fe2O3　Fe3O4　Cu　H2 (2)Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu　Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ 【解析】推断题的解题思路：根据物质的物理性质(特别是色、态)和化学性质(相互转化关系、反应条件等)，找出具有特征条件的物质，再由相互转化关系逐步推断。例如，本题中结合B、C的颜色及单质A与CuCl2溶液、盐酸反应的性质可推知A为Fe。 【基础练】 1．纯净铁的物理性质有 ①光亮的银白色　②黑色　③在潮湿的空气中易被腐蚀　④有延展性　⑤能导电导热　⑥硬而脆　⑦能被磁铁吸引，易被磁化 A．①③④⑤⑦ B．①④⑤⑦ C．①③⑤⑦ D．全部 【答案】B 【解析】纯净的铁为银白色固体，具有很强的抗腐蚀能力，具有延展性，能导电导热，能被磁铁吸引，易被磁化；只有①④⑤⑦符合题意，故答案选B。 2．下列关于金属铁的描述不正确的是 A．纯铁是银白色金属 B．能与水蒸气反应生成氧化铁 C．能盛放冷的浓硫酸 D．能与氯化铁溶液反应 【答案】B 【解析】A．纯铁是银白色、具有金属光泽的金属，A正确；     B．高温下，铁能与水蒸气反应生成四氧化三铁和氢气，B不正确； C．铁在冷的浓硫酸中发生钝化，故能盛放冷的浓硫酸，C正确；     D．铁能与氯化铁溶液反应生成氯化亚铁，D正确； 答案选B。 3．下列有关铁及其化合物的说法错误的是 A．陨铁中存在游离态的铁 B．铁能与水蒸气反应，生成氧化铁和氢气 C．铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应 D．氢氧化亚铁在空气中易被氧化成氢氧化铁 【答案】B 【解析】A．游离态的铁主要存在陨铁中，A项正确； B．铁能与水蒸气反应，生成四氧化三铁和氢气，B项错误； C．铁的氧化物性质稳定，不溶于水，也不与水反应，C项正确； D．氢氧化亚铁在空气中与氧气和水反应，被氧化成氢氧化铁，D项正确； 答案选B。 4．纯铁的熔点为1535℃，而高炉中炼铁时，生铁(含碳量较高的铁合金)在1200℃左右就熔化了，这是因为 A．铁的纯度越高，熔点越低 B．合金的熔点比各成分金属的熔点高 C．形成了铁碳合金，所以熔点降低 D．在高炉中熔化的过程发生了化学反应 【答案】C 【解析】A．铁的纯度越高，熔点越高，故A不符合题意； B．合金的熔点比各成分金属的熔点低，故B不符合题意； C．形成了铁碳合金，合金的熔点比各成分金属的熔点低，因此生铁熔点较低，故C符合题意； D．在高炉中熔化的过程未发生化学反应，形成的是混合物，故D不符合题意。 综上所述，答案为C。 5．下列关于铁及其化合物的说法正确的是 （　　） A．铁是地壳中含量最多的金属元素，因此在日常生活中应用最广 B．FeCl2溶液存放时，在溶液中放入少量的铁粉，目的是防止Fe2＋被氧化 C．隔绝空气的情况下，FeCl2溶液中加入Na2O2后得到白色沉淀Fe(OH)3 D．FeO、Fe2O3、Fe3O4均为铁的氧化物，并且都是黑色 【答案】B 【解析】A．地壳中含量最多的金属元素是铝，A错误； B．Fe2＋被氧化Fe3+，Fe+2Fe3+=3Fe2+，故FeCl2溶液存放时，在溶液中放入少量的铁粉，目的是防止Fe2＋被氧化，B正确； C．Fe(OH)3为红褐色固体，C错误； D． Fe2O3为红棕色固体，D错误； 故答案为：B。 6．下列关于铁及其化合物的叙述中，错误的是 A．铁是地壳中含量最多的金属元素 B．铁具有延展性和导热性，可制作炊具 C．Fe2O3是一种红棕色粉末，俗称铁红，常用作红色颜料 D．Fe3O4是具有磁性的黑色晶体，铁的化合价有+2价和+3价 【答案】A 【解析】A．金属元素在地壳中的含量铝元素为第一，铁元素为第二，A错误； B．铁具有延展性和导热性，可制作炊具，B正确； C．Fe2O3是一种红棕色粉末，俗称铁红，常用作红色颜料，C正确； D．Fe3O4是具有磁性的黑色晶体，铁的化合价有+2价和+3价，D正确； 故选A。 7．下列有关铁、铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是 A．在自然界中，不可能有游离态的铁存在 B．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，磁铁矿的主要成分是Fe3O4，Fe2O3俗称铁红 C．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3 D．铁的氧化物能与酸反应生成盐和水，因此Fe3O4、Fe2O3、FeO都是碱性氧化物 【答案】B 【解析】A．在地球上，没有游离态的铁存在，但星球爆炸产生的陨铁中，含有游离态的铁，A不正确； B．磁铁矿的主要成分是磁性氧化铁，化学式为Fe3O4，赤铁矿俗称铁红，其主要成分是Fe2O3，可用于生产红色颜料和红色油漆，B正确； C．FeO中Fe2+具有还原性，性质不稳定，在空气中加热易被氧化成Fe3O4，C不正确； D．Fe2O3、FeO与酸反应都生成盐和水，二者都是碱性氧化物，但Fe3O4与酸反应生成两种盐，不属于碱性氧化物，D不正确； 故选B。 8．下列物质能通过单质化合反应直接制得的是 ①FeCl2  ②FeCl3  ③Fe(OH)3  ④FeS A．只有② B．只有①②③ C．只有①③④ D．只有②④ 【答案】D 【解析】①铁在氯气中燃烧只能生成氯化铁，不能生成氯化亚铁，所以不能通过单质化合反应直接制得氯化亚铁，故不符合题意； ②铁在氯气中燃烧只能生成氯化铁，所以能通过单质化合反应直接制得氯化铁，故符合题意； ③由氢氧化铁的化学式可知，不能通过单质化合反应直接制得氢氧化铁，故不符合题意； ④铁与硫共热反应只能生成硫化亚铁，所以能通过单质化合反应直接制得硫化亚铁，故符合题意； ②④符合题意，故选D。 9．下列除杂所选用的试剂或方法正确的是 A．除去溶液中加入过量的粉，过滤 B．除去溶液中的少量：加入适量溶液，过滤 C．除去中的少量：通过灼热的铜网，收集气体 D．除去中的少量：通入饱和食盐水中，洗气 【答案】C 【解析】A．加入过量的Fe粉，FeCl3将被全部还原为FeCl2，未达到除杂目的，同时目标物质FeCl3也被消耗，A错误； B．向含有少量MgCl2的KCl溶液中加入适量NaOH溶液产生Mg(OH)2沉淀和NaCl，将引入新杂质NaCl，过滤后KCl溶液中仍然含有新杂质NaCl，未达到除杂目的，B错误； C．将含有少量O2的N2通过灼热的铜网，O2和铜反应转化为CuO固体，N2不与铜反应，可达到除去N2中少量O2目的，C正确； D．将含有少量Cl2的HCl通入饱和食盐水中，导致目标物质HCl被吸收，未除去Cl2，未达到除杂目的，D错误； 故选C。 10．用如图所示装置进行与水蒸气反应的实验(部分夹持装置已略去)，下列说法错误的是 A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B．反应中生成(标准状况下)氢气时，转移电子数为 C．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 D．实验开始时应先点燃装置A中的酒精灯，再点燃酒精喷灯 【答案】B 【分析】 先点燃A处酒精灯，等水蒸气排尽装置内的空气后再点燃酒精喷灯，B中铁和水蒸气反应生成Fe3O4和氢气，C中干燥剂干燥氢气，D用向下排空气法收集氢气。 【解析】A．进行与水蒸气反应的实验，A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气，故A正确； B．反应中氢元素化合价由+1降低为0，生成(标准状况下)氢气时，转移电子数为2NA，故B错误； C．装置C的作用是干燥氢气，加入的固体干燥剂可能是碱石灰，故C正确； D．为防止铁和氧气反应，实验开始时应先点燃装置A中的酒精灯，等水蒸气排尽装置内的空气后再点燃酒精喷灯，故D正确； 选B。 【提升练】 11．如图是铁与其他物质之间的性质关系(“-”表示相连物质间能发生反应，“→”表示两种物质间的转化关系，部分物质和反应条件已略去)，下列有关说法正确的是 A．变化①的过程中，固体的质量逐渐减少 B．变化②中有银白色固体析出 C．变化③可通过细铁丝在空气中燃烧实现 D．变化④可能是： 【答案】B 【分析】由图可知，反应①为Fe+CuSO4=FeSO4+Cu，反应②为Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag，反应③为3Fe +2O2Fe3O4，反应④为Fe与非氧化性酸的反应，如Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑或Fe+2HCl=FeCl2+H2↑。 【解析】A．根据分析，反应①Fe+CuSO4=FeSO4+Cu中，固体由Fe（相对原子质量为56）变为Cu（相对原子质量为64），固体质量增大，A错误； B．根据分析，反应②为Fe+2AgNO3=Fe(NO3)2+2Ag，Ag为银白色固体，B正确； C．铁丝在空气中不能燃烧，需在氧气中燃烧，C错误； D．Fe与HCl反应生成FeCl2，D错误； 故选B。 12．元素的价一类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质类别为横坐标所绘制的二维平面图象。如图为铁元素的价一类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是 A．Fe在空气中燃烧的反应可实现上述转化① B．含的溶液中，滴加氯水，可实现上述转化⑤ C．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③ D．可通过化合反应实现转化⑦ 【答案】D 【解析】A．Fe在空气中燃烧生成Fe3O4，A错误； B．中铁元素为+6价，具有强氧化性，氯水中次氯酸具有强氧化性，氯水不可将还原为Fe3+，B错误； C．Fe(OH)3受热可分解生成Fe2O3，Fe(OH)3属于难溶性电解质，难溶于水，C错误； D．Fe(OH)2与空气中的氧气氧化成Fe(OH)3，化学方程式为：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，D正确； 答案选D。 13．某化学小组用5.6 g铁粉与足量的稀硫酸反应，用产生的H2还原足量的CuO制备单质铜，实验装置如图所示(夹持及加热装置略去)。下列说法错误的是 A．反应开始时应先滴加稀硫酸，排尽装置内空气然后再加热装置C B．圆底烧瓶A中发生的离子反应为：2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑ C．检查装置气密性的方法为：关闭分液漏斗活塞，将导管E插入水槽中液面以下，加热装置A，E处有气泡产生，停止加热，E处导管有一段上升的水柱 D．装置B中试剂为浓硫酸，E处尾气处理方法可以点燃尾气 【答案】B 【分析】A装置中Fe与稀硫酸反应产生FeSO4、H2，H2经装置B中浓硫酸的干燥作用进入C中，发生反应：H2+CuOH2O+Cu，装置D碱石灰的作用是吸收水分，防止空气中的水蒸气对实验造成干扰，最后多余的H2点燃变为H2O排出。 【解析】A．H2与O2的混合气体点燃会发生爆炸，反应开始时应先滴加稀硫酸，排尽装置内空气，然后再加热装置C，以免发生爆炸事故，A正确； B．圆底烧瓶A中Fe与稀硫酸反应产生FeSO4、H2，发生的离子反应为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，B错误； C．检查装置气密性的方法为：关闭分液漏斗活塞，将导管E插入水槽中液面以下，加热装置A、E处有气泡产生，停止加热，温度降低，气体的体积减小，导致E处导管有一段上升的水柱，故能够说明装置的气密性良好，C正确； D．装置B中试剂为浓硫酸，作用是干燥氢气；由于H2是可燃性气体，所以E处尾气处理方法可以点燃尾气，D正确； 故合理选项是B。 14．某小组利用如图装置较长时间观察到了白色Fe(OH)2沉淀。下列说法不正确的是 A．连接好装置后，需检查装置的气密性 B．小烧杯中水的作用是液封，防止空气进入试管 C．铁粉的主要作用是将可能生成的Fe3＋还原为Fe2＋ D．实现较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀要做到排除O2干扰 【答案】C 【分析】根据装置图可知：连接好装置后，先检查装置的气密性。左侧试管内利用铁与稀硫酸反应生成氢气，用氢气作保护气，反应一段时间后检验导管口排出气体的纯度，氢气纯时，说明空气排尽，导管口用水液封，再滴加氢氧化钠溶液与生成的硫酸亚铁溶液反应，在氢气作保护气的条件下保证了新制的氢氧化亚铁不被氧化，据此答题。 【解析】A．有气体生成的实验，连接好装置后，首先要检查装置的气密性，A正确； B．反应一段时间后检验导管口排出氢气为纯净时，说明空气排尽，导管口用水液封，防止空气进入试管，B正确； C．铁粉的主要作用是与稀H2SO4反应生成硫酸亚铁溶液，C错误； D．Fe(OH)2遇到氧气会被氧气氧化成Fe(OH)3，所以在制取氢氧化亚铁时，要做到排除O2干扰，D正确； 故答案选：C。 15．某化学兴趣小组向盛有铜粉的烧杯中加入一定量溶液，待铜粉完全溶解后，再加入一定量铁粉，充分反应后有固体残余，则下列判断正确的是 A．残余固体中一定含铜粉，可能含铁粉 B．最后所得溶液中一定含，可能含和 C．加入铁粉后可能发生反应的先后顺序依次为 D．可向最后所得溶液中滴加酸性溶液检验是否含有 【答案】A 【分析】发生的反应有：2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+，Fe+2Fe3+=3Fe2+、Cu2++Fe=Cu+Fe2+，剩余固体一定含Cu，若Fe足量时，剩余固体为Fe、Cu。 【解析】A．若Fe只置换出Cu，剩余固体为Cu，若Fe足量，剩余固体为Fe、Cu，一定含铜粉，可能含铁粉，故A正确； B．若Fe只置换出Cu，剩余固体为Cu，溶液中一定含Fe2+，一定不含Fe3+，可能含Cu2+；若Fe足量，剩余固体为Fe、Cu,溶液中一定含Fe2+，一定不含Fe3+、Cu2+，故B错误； C．加入铁粉后先与剩余氯化铁反应生成氯化亚铁，再与铜离子发生置换反应生成铜，发生反应的先后顺序依次为Fe+2Fe3+=3Fe2+、Cu2++Fe=Cu+Fe2+，故C错误； D．溶液中还存在Cl-，滴加酸性溶液发生氧化还原反应生成氯气，也能使其褪色，无法检验是否含有，故D错误； 故选A。 16．易被空气中的氧气氧化，故制备时主要是避免氧气的介入。某学生利用稀硫酸A、铁粉B和某碱溶液C在实验室设计了如图装置制备白色固体。 (1)写出易被空气中的氧气氧化的方程式 。 (2)装置II盛放的溶液C是 (a.NaOH       b.)；配置该溶液时，为除去蒸馏水中溶解的常采用的方法是 。 (3)铁粉与稀硫酸制备的离子方程式为 ，的作用有 (填编号)。 a.驱赶装置内的空气 b.把物质B压入II中 c.保护白色不被空气氧化 (4)白色沉淀在 (填“锥形瓶I”或“锥形瓶II”)内生成，经在无氧环境中干燥处理，得到的白色粉末是很好的化工 (填“除酸剂”或“除氧剂”)。 【答案】(1) (2) a 煮沸 (3) abc (4) 锥形瓶II 除氧剂 【解析】（1）很容易被氧气氧化，先变成灰绿色，最后变成红褐色。发生反应：。 （2）要制得纯净的白色的，必须防止与氧气接触，根据题意，用铁粉和稀硫酸在装置I中反应产生和，可以排除装置内的空气，同时压强增大，将溶液压入锥形瓶II中，与溶液反应，生成，所以装置II盛放的溶液为：a.NaOH；气体在溶液的溶解度随着温度的升高而降低，所以可以通过煮沸的方法，除去蒸馏水中溶解的。 （3）在装置I中铁粉和稀硫酸反应产生和，可以排除装置内的空气，同时压强增大，将溶液压入锥形瓶II中，与溶液反应，生成，故离子方程式为：，氢气的作用选：abc。 （4）在装置I中铁粉和稀硫酸反应产生和，可以排除装置内的空气，同时压强增大，将溶液压入锥形瓶II中，与溶液反应，生成，在锥形瓶II生成；具有强还原，可以用作化工生产中的除氧剂。 ( 10 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第14讲  铁及其化合物 模块一 思维导图串知识 模块二 基础知识全梳理（吃透教材） 模块三 教材习题学解题 模块四 核心考点精准练（5大考点） 模块五 小试牛刀过关测 （基础练10题） （提升练6题） 1.结合生活中的铁制品应用，了解单质铁、铁的氧化物的性质及用途，培养化学服务社会的责任意识。 2.通过实验探究，认识铁单质与水蒸气反应的条件，对比钠与水的反应，加深对微观原子结构决定物质宏观性质的认识，培养宏观辨识与微观探析的能力。 3.通过实验掌握Fe(OH)2、Fe(OH)3的制备原理及化学性质。 一、铁的单质 1．铁的存在和冶炼 (1)存在 铁在自然界中可以以 形态(如陨铁)存在，但主要以 价和 价化合物的形态存在于矿石中，在地壳中的含量居第四位，仅次于 、 和 。 (2)冶炼 工业炼铁的原理是利用 的方法把铁从铁矿石中提炼出来，化学方程式：3CO＋Fe2O32Fe＋3CO2(以Fe2O3为例)。 2．铁的物理性质 铁有 性、 性。铁能导电，但其导电性不如铜和铝，铁还能被 吸引，其熔、沸点较 。 3．铁的化学性质 (1)与某些非金属单质、酸和盐溶液反应 ①Fe与非金属单质反应 ②Fe与非氧化性酸反应(稀H2SO4) Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。 ③Fe与盐溶液反应(CuSO4) Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋。 (2)实验探究铁粉与水蒸气的反应 实验装置 操作现象 用火柴点燃肥皂液，听到 声，证明生成了 实验结论 在高温下，铁能与水蒸气反应，化学方程式为3Fe＋4H2O(g)Fe3O4＋4H2 二、铁的氧化物 1．铁的氧化物区别与联系 物质 氧化亚铁(FeO) 氧化铁(Fe2O3) 四氧化三铁(Fe3O4) 俗称 颜色、状态 黑色粉末 粉末 黑色晶体(有磁性) 溶解性 溶于水 类别 氧化物 氧化物 不是碱性氧化物 铁的价态 与H＋反应的离子方程式 FeO＋2H＋===Fe2＋＋H2O 6H＋＋Fe2O3===2Fe3＋＋3H2O Fe3O4＋8H＋===2Fe3＋＋Fe2＋＋4H2O 稳定性 6FeO＋O22Fe3O4 稳定 稳定 与CO、C、H2反应 生成单质铁及CO2或H2O 用途 Fe2O3常用作油漆、涂料、油墨和橡胶的 ，赤铁矿(主要成分是Fe2O3)是炼铁的原料 2．铁的氧化物与酸反应 （1）在一定条件下，Fe3O4与盐酸反应可生成两种盐，即：Fe3O4＋8H＋===Fe2＋＋2Fe3＋＋4H2O。 （2）FeO、Fe3O4遇到氧化性酸(如HNO3)可生成Fe3＋。 【易错警示】 ①FeO、Fe3O4、Fe(OH)2与HNO3反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe2＋被HNO3氧化成Fe3＋。 ②Fe2O3、Fe3O4、Fe(OH)3与HI反应时，除考虑与H＋的反应外，还考虑Fe3＋被I－还原为Fe2＋。 3.铁和铁的氧化物的混合物与酸(H+)反应的计算 （1）终态法：固体和盐酸（硫酸）恰好完全反应，溶液中没有Fe3+，即多个反应后的“终态”是溶质只有FeCl2(FeSO4)的溶液，因此有n(Fe2＋):n(Cl－)=1:2[n(Fe2＋):n(SO)=1:1]，混合物中n(Fe)与盐酸（硫酸）中n(H+)之比为1:2等结论。 （2）关系式法：由 Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑，Fe＋Fe2O3＋6H＋===3Fe2＋＋3H2O可知，若没有Fe3＋生成，则反应的Fe（不产生H2）与Fe2O3的关系是Fe- Fe2O3，则有n(Fe)=n(Fe2O3)+n(H2)等关系。 （3）守恒法：主要有Fe原子守恒、Cl－(SO)守恒、溶液中电荷守恒、Fe失去的电子与H+和Fe3+得到的电子守恒。 三、铁的氢氧化物 1.铁的氢氧化物的制备 反应原理：Fe(OH)3与Fe(OH)2分别可用相应的 与 反应制得。 Fe(OH)2 Fe(OH)3 操作 现象 产生 絮状沉淀，迅速变为灰绿色，最终变为 沉淀 生成 沉淀 离子方程式 Fe2＋＋2OH－===Fe(OH)2↓； 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe3＋＋3OH－===Fe(OH)3↓ 实验结论 Fe(OH)2很不稳定，极易转化为Fe(OH)3 2.铁的氢氧化物的比较 化学式 Fe(OH)2 Fe(OH)3 颜色状态 固体 固体 溶解性 溶于水 溶于水 与非氧化性强酸反应的离子方程式 Fe(OH)2＋2H＋=== ===Fe3＋＋3H2O 稳定性 Fe(OH)2FeO＋H2O(隔绝空气) 2Fe(OH)3 3.成功制备氢氧化亚铁的关键 Fe(OH)2具有很强的还原性，易被氧化为Fe(OH)3。在实验室中制备Fe(OH)2，并使Fe(OH)2长时间保持白色沉淀状态，成功的关键有以下两点： ①溶液中不含Fe3＋和O2等氧化性物质； ②制备过程中，保证生成的Fe(OH)2在密闭的隔绝空气的体系中。 4.实验室中制备氢氧化亚铁常用的方法 （1）有机层覆盖法 将吸有NaOH溶液的胶头滴管插到 ，并在液面上覆盖一层苯或煤油(不能用CCl4)，以防止空气与Fe(OH)2接触发生反应，如图1所示。 （2）还原性气体保护法 用H2将装置内的空气排尽后，再将亚铁盐与NaOH溶液混合，这样可长时间观察到白色沉淀，如图2所示。 教材习题01 下列关于铁与水蒸气反应的说法不正确的是(　　) A．反应中有氢气产生 B．此反应需在高温条件下才能发生 C．生成的铁的化合物中铁全部呈＋3价 D．该反应中水做氧化剂 解题思路 教材习题02 下列有关铁的化合物的说法不正确的是(　　) A．Fe(OH)2不稳定，具有较强的氧化性 B．FeO、Fe2O3均为碱性氧化物，均可与盐酸反应 C．Fe(OH)3可通过化合反应得到，Fe(OH)2则不能 D．Fe3O4为磁性氧化铁，其中铁的化合价为＋2价和＋3价 解题思路 核心考点一：铁的单质 【例1】下列各项物质间的转化不能通过反应一步完成的是(　　) A．Fe→Fe3O4 B．Fe→FeCl3 C．Fe→FeCl2 D．Fe→Fe(OH)3 核心考点二：铁与水蒸气反应 【例2】还原铁粉与水蒸气反应的装置如图所示，下列有关该实验的说法正确的是(　　) A．反应生成FeO B．湿棉花的主要作用是冷却试管，防止炸裂 C．肥皂液的主要作用是检验生成的H2 D．铁粉与水蒸气反应后，可立即用磁体将剩余铁粉分离出来 核心考点三：铁的氧化物 【例3】下列有关铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是(　　) A．赤铁矿的主要成分是Fe3O4，磁铁矿的主要成分是Fe2O3，FeO俗称铁红 B．铁矿石的主要成分与铁锈的主要成分相同 C．铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应 D．铁的氧化物能与酸反应生成盐和水，因此Fe3O4、Fe2O3、FeO都是碱性氧化物 核心考点四：铁的氢氧化物 【例4】下列有关铁的氢氧化物的说法中，错误的是(　　) A．Fe(OH)2是一种黑色固体，不稳定，在空气中易被氧化为红褐色固体 B．Fe(OH)2具有还原性，在空气中易被氧化为Fe(OH)3 C．Fe(OH)2、Fe(OH)3都具有不稳定性，受热能分解 D．Fe(OH)3胶体呈红褐色、透明，能产生丁达尔效应 核心考点五：综合应用 【例5】金属单质A可发生以下反应。试推断： (1)A、B、C、D、E分别是(写化学式，B写主要成分)： A____________、B____________、C_____________、D____________、E__________。 (2)写出反应③和⑤的离子方程式： ③________________________________________________________________________； ⑤________________________________________________________________________。 【基础练】 1．纯净铁的物理性质有 ①光亮的银白色　②黑色　③在潮湿的空气中易被腐蚀　④有延展性　⑤能导电导热　⑥硬而脆　⑦能被磁铁吸引，易被磁化 A．①③④⑤⑦ B．①④⑤⑦ C．①③⑤⑦ D．全部 2．下列关于金属铁的描述不正确的是 A．纯铁是银白色金属 B．能与水蒸气反应生成氧化铁 C．能盛放冷的浓硫酸 D．能与氯化铁溶液反应 3．下列有关铁及其化合物的说法错误的是 A．陨铁中存在游离态的铁 B．铁能与水蒸气反应，生成氧化铁和氢气 C．铁的氧化物都不溶于水，也不与水反应 D．氢氧化亚铁在空气中易被氧化成氢氧化铁 4．纯铁的熔点为1535℃，而高炉中炼铁时，生铁(含碳量较高的铁合金)在1200℃左右就熔化了，这是因为 A．铁的纯度越高，熔点越低 B．合金的熔点比各成分金属的熔点高 C．形成了铁碳合金，所以熔点降低 D．在高炉中熔化的过程发生了化学反应 5．下列关于铁及其化合物的说法正确的是 （　　） A．铁是地壳中含量最多的金属元素，因此在日常生活中应用最广 B．FeCl2溶液存放时，在溶液中放入少量的铁粉，目的是防止Fe2＋被氧化 C．隔绝空气的情况下，FeCl2溶液中加入Na2O2后得到白色沉淀Fe(OH)3 D．FeO、Fe2O3、Fe3O4均为铁的氧化物，并且都是黑色 6．下列关于铁及其化合物的叙述中，错误的是 A．铁是地壳中含量最多的金属元素 B．铁具有延展性和导热性，可制作炊具 C．Fe2O3是一种红棕色粉末，俗称铁红，常用作红色颜料 D．Fe3O4是具有磁性的黑色晶体，铁的化合价有+2价和+3价 7．下列有关铁、铁矿石与铁的氧化物的说法正确的是 A．在自然界中，不可能有游离态的铁存在 B．赤铁矿的主要成分是Fe2O3，磁铁矿的主要成分是Fe3O4，Fe2O3俗称铁红 C．FeO不稳定，在空气中加热迅速被氧化成Fe2O3 D．铁的氧化物能与酸反应生成盐和水，因此Fe3O4、Fe2O3、FeO都是碱性氧化物 8．下列物质能通过单质化合反应直接制得的是 ①FeCl2  ②FeCl3  ③Fe(OH)3  ④FeS A．只有② B．只有①②③ C．只有①③④ D．只有②④ 9．下列除杂所选用的试剂或方法正确的是 A．除去溶液中加入过量的粉，过滤 B．除去溶液中的少量：加入适量溶液，过滤 C．除去中的少量：通过灼热的铜网，收集气体 D．除去中的少量：通入饱和食盐水中，洗气 10．用如图所示装置进行与水蒸气反应的实验(部分夹持装置已略去)，下列说法错误的是 A．装置A的作用是为实验提供持续不断的水蒸气 B．反应中生成(标准状况下)氢气时，转移电子数为 C．装置C中加入的固体干燥剂可能是碱石灰 D．实验开始时应先点燃装置A中的酒精灯，再点燃酒精喷灯 【提升练】 11．如图是铁与其他物质之间的性质关系(“-”表示相连物质间能发生反应，“→”表示两种物质间的转化关系，部分物质和反应条件已略去)，下列有关说法正确的是 A．变化①的过程中，固体的质量逐渐减少 B．变化②中有银白色固体析出 C．变化③可通过细铁丝在空气中燃烧实现 D．变化④可能是： 12．元素的价一类二维图是我们学习元素及其化合物相关知识的重要模型和工具，它指的是以元素的化合价为纵坐标，以物质类别为横坐标所绘制的二维平面图象。如图为铁元素的价一类二维图，其中的箭头表示部分物质间的转化关系。下列说法正确的是 A．Fe在空气中燃烧的反应可实现上述转化① B．含的溶液中，滴加氯水，可实现上述转化⑤ C．加热Fe(OH)3发生转化⑥，加水溶解可实现转化③ D．可通过化合反应实现转化⑦ 13．某化学小组用5.6 g铁粉与足量的稀硫酸反应，用产生的H2还原足量的CuO制备单质铜，实验装置如图所示(夹持及加热装置略去)。下列说法错误的是 A．反应开始时应先滴加稀硫酸，排尽装置内空气然后再加热装置C B．圆底烧瓶A中发生的离子反应为：2Fe+6H+=2Fe3++3H2↑ C．检查装置气密性的方法为：关闭分液漏斗活塞，将导管E插入水槽中液面以下，加热装置A，E处有气泡产生，停止加热，E处导管有一段上升的水柱 D．装置B中试剂为浓硫酸，E处尾气处理方法可以点燃尾气 14．某小组利用如图装置较长时间观察到了白色Fe(OH)2沉淀。下列说法不正确的是 A．连接好装置后，需检查装置的气密性 B．小烧杯中水的作用是液封，防止空气进入试管 C．铁粉的主要作用是将可能生成的Fe3＋还原为Fe2＋ D．实现较长时间观察到白色Fe(OH)2沉淀要做到排除O2干扰 15．某化学兴趣小组向盛有铜粉的烧杯中加入一定量溶液，待铜粉完全溶解后，再加入一定量铁粉，充分反应后有固体残余，则下列判断正确的是 A．残余固体中一定含铜粉，可能含铁粉 B．最后所得溶液中一定含，可能含和 C．加入铁粉后可能发生反应的先后顺序依次为 D．可向最后所得溶液中滴加酸性溶液检验是否含有 16．易被空气中的氧气氧化，故制备时主要是避免氧气的介入。某学生利用稀硫酸A、铁粉B和某碱溶液C在实验室设计了如图装置制备白色固体。 (1)写出易被空气中的氧气氧化的方程式 。 (2)装置II盛放的溶液C是 (a.NaOH       b.)；配置该溶液时，为除去蒸馏水中溶解的常采用的方法是 。 (3)铁粉与稀硫酸制备的离子方程式为 ，的作用有 (填编号)。 a.驱赶装置内的空气 b.把物质B压入II中 c.保护白色不被空气氧化 (4)白色沉淀在 (填“锥形瓶I”或“锥形瓶II”)内生成，经在无氧环境中干燥处理，得到的白色粉末是很好的化工 (填“除酸剂”或“除氧剂”)。 ( 10 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$